2 семестр / Литература / Язык программирования С++. Краткий курс. Страуструп
.pdf
250
Глава
13. Утилиты
Традиционное
решение
проблем
фрагментации
-
переписать
код
с
ис
пользованием аллокаторов
пулов.
Аллокатор
пула
-
это
распределитель,
ко
торый
управляет
объектами
единого
фиксированного
размера
и
выделяет
про
странство
для
множества
объектов
одновременно,
а
не
использует
отдельные
выделения.
К
счастью,
С++
17
предлагает
прямую
поддержку
этого
решения.
Распределитель
пула
определен
в
подпространстве
имен
pmr (polymorphic
memory resource -
полиморфный
ресурс
памяти)
в
s
td:
pmr::synchronized_pool_resource struct Event
pool;
//Создание
пула
vector<int> data = vector<int>{512,&pool};
};
11
Event
использует
пул
list<shared_ptr<Event>> |
q |
{&pool}; |
//
q
использует
пул
void
producer
(}
{
for {
(int п = О; |
n!=LOTS; |
++n) |
|
|
|
scoped_lock |
lk {m}; |
// т |
- |
mutex |
(§15.5) |
q.push_back(allocate_shared<Event, |
|
|
|
||
|
pmr::polymorphic_allocator<Event>>{&pool}}; |
||||
cv.notify_one(); |
|
|
|
|
|
Теперь, после 100 |
ООО событий, |
потребителям, было |
использовано |
прошедших от 16 производителей к 4 |
|
менее 3 Мбайт памяти - |
примерно |
2000-кратное
улучшение!
Естественно,
объем
используемой
памяти
(в |
отли |
чие
от памяти,
потраченной
на
фрагментацию)
не
изменяется.
После
устране
ния
фрагментации
использование
памяти
оставалось
стабильным
с
течением
времени,
поэтому
система
могла
работать
месяцами.
Подобные
методы
применялись
с
хорошими
результатами
с
первых
дней
С++,
но
обычно
они
требовали
переписывания
кода,
чтобы
он
использовал
специализированные
контейнеры.
Теперь
стандартные
контейнеры
принима
ют
аллокатор
в
качестве
необязательного
аргумента.
По
умолчанию
же
кон
тейнеры
используют
new
и
delete.
13.7.
Время
В
заголовочном
файле
<chrono>
стандартная
библиотека
предоставляет
функциональные
возможности для
работы
со
временем.
Например,
вот
ос
новной
способ
замера
прошедшего
времени:
254
Глава
13.
Утилиты
вязным
списком, поэтому
индексация
его
элементов
дорогостоящая,
а
разум
ного
способа
вернуться
к
предыдущему
элементу
не
существует.
Однако,
как
и
большинство контейнеров,
f
о
rwa
rd
_
1
i s t
предлагает
однонаправленные
итераторы,
которые
можно
использовать
для
обхода
последовательности
с
помощью алгоритмов и циклов for (§6.2).
Стандартная библиотека предоставляет механизм
iterator_traits,
ко
торый
позволяет
проверять,
какой
тип
итератора
предоставляется.
С
учетом
этой возможности можно улучшить sort () для диапазона из §12.8
бы он принимал либо vector, либо forward_ list. Например:
так,
что
void
test(vector<string>&
v,
forward_list<int>& lst)
{
sort (v); sort(lst);
11 11
sort sort
для для
вектора односвязного
списка
Методы,
необходимые
для
выполнения
этой
работы,
полезны
в
общем
случае.
Сначала
я
пишу
две
вспомогательные
функции,
которые
принимают
до
полнительный
аргумент,
указывающий,
будет
ли
функция
использоваться
для
итераторов с произвольным доступом или для однонаправленных
Версия с аргументами произвольного доступа тривиальна:
итераторов.
11
Версия
для
итераторов
произвольного
доступа:
template<typename |
|
Ran> |
11 Для обращения |
к |
элементам |
(beg:end)
можно
использовать
индексы:
void |
sort_helper(Ran |
{ |
|
|
sort(beg,end); |
beg, |
Ran end, |
random_access_iterator_tag) |
11 |
Просто сортируем последовательность |
|
Версия для однонаправленных ртирует и копирует обратно:
итераторов
копирует
список
в
vector,
со
11 |
Версия для однонаправленных |
итераторов: |
||
template<typename For> |
|
|
||
11 |
Последовательность |
(beg:end) |
можно обойти: |
|
void sort_helper(For |
beg, |
For end, forward_iterator |
||
tag)
{
//Инициализация вектора |
последовательностью |
(beg:end): |
|
vector<Value_type<For>> v |
{beg,end); |
|
|
// Использование сортировки |
для последовательности с |
||
sort(v.begin(),v.end() ); |
|
//произвольным |
доступом |
copy(v.begin(),v.end(),beg); |
//Копирование |
обратно в |
|
список
Value_ type<For> -
чения. Каждый итератор
это тип элементов For, |
называемый типом зна |
стандартной библиотеки |
имеет член value_ type. |
Я
получаю
запись
Value
_ type<For>,
определяя
псевдоним
типа
(§6.4.2):
256
Глава
13.
Утилиты
Теперь
можно
написать:
template<typename
Iter>
using Iterator_category = typename std::iterator
11 Категория Iter _traits<Iter>::iterator_category;
Теперь
in t
*
может
использоваться
в
качестве
итератора
с
произвольным
доступом,
несмотря
на
отсутствие
типа-члена;
Iterator_category<int*>
представляет
собой
random_
access_
iterator_
tag.
Многие
свойства
и
методы,
основанные
на
свойствах,
станут
ненужными
при
появлении
концептов
(§7.2).
Рассмотрим
версию
примера
sort
()
с
кон
цептами:
template<RandomAccessiterator |
|
void sort(Iter р, |
Iter q); |
Iter>
//Для vector и других типов
// с произвольным доступом
template<Forwarditerator |
Iter> |
||
void |
sort(Iter р, |
Iter q) |
|
{ |
|
|
|
|
vector<Value_type<Iter>> v |
||
|
sort(v); |
|
|
|
сору (v. beg in ( ) , v. end |
( ) , р) ; |
|
11 |
Для |
list |
и других |
типов |
|
// |
с однонаправленным |
обходом |
|||
{p,q}; |
|
|
|
|
|
// |
sort |
для |
произвольного |
доступа |
|
template<Range |
R> |
|
void |
sort(R& r) |
|
{ |
|
|
|
sort(r.begin(),r.end()); |
|
//
Вызов
"правильного"
sort
Прогресс
налицо.
13.9.2.
Предикаты
типов
В
заголовочном файле
<type
_
trai
ts>
стандартная
библиотека
предла
гает
простые
функции
типов,
называемые предикатаrwи типов,
которые
от
вечают
на фундаментальные
вопросы
о
типах.
Например,
я
могу
определить
шаблонную
функцию
Is_arithmetic
(),отвечающую
на вопрос
о
том,
является
ли
некоторый
тип
арифметическим:
bool bool
Ы |
|
Ь2 |
= |
Is_arithmetic<int>();
Is_arithmetic<string>();
// //
int - string
арифметический тип - не арифметический
тип
Другими
примерами
являются
is
_
class,
is
_pod,
is
_
literal
type,
has
_
virtual
_ destructor
и
is
_
base
_
of.
Все
они
особенно
полезны
при
написании
шаблонов.
Например:
template<typename class complex
Scalar>
13.9.
Функции
типов
257
Scalar |
re, |
im; |
|
puЫic: |
|
|
|
static_assert(Is_arithmetic<Scalar>(), |
|||
|
|
"complex |
требует арифметические |
11 ... |
|
|
|
) |
; |
типы");
Чтобы улучшить удобочитаемость по сравнению с непосредственным
пользованием стандартной библиотеки, я определил функцию типа:
ис
template<typename |
Т> |
|
constexpr |
bool Is_arithmetic() |
|
{ |
|
|
return |
std::is |
arithmetic<T>: |
:value;
Старые
программы
используют
вместо
скобок
( )
непосредственно
: : value, лизации1.
но
я
считаю,
что
это
довольно
уродливо
и
раскрывает
детали
реа
13.9.3.
еnаЫе
if
Очевидные
способы
использования
предикатов
типов
включают
условия
для static_assert, if
стандартной библиотеки -
времени компиляции и enaЫe_if. |
enaЫe_if |
это широко используемый механизм |
для условно |
го
введения
определений.
Рассмотрим
определение
"интеллектуального
ука
зателя":
template<typename Т> |
|
class |
Smart_pointer |
{ |
|
Т& |
operator*(); |
Т& |
operator->(); |
1; |
|
//Должно // тогда,
работать |
тогда и |
когда Т |
является |
только классом
Оператор
-
>
должен
быть
определен
тогда
и
только
тогда,
когда
т
является
типом
класса.
Например,
Srnart_pointer<vector<T>>
должен
иметь
опе
ратор->,
а
Srnart_pointer<int>
-
не
должен.
Мы
не
можем
использовать
if
времени
компиляции,
потому
что
мы
не
внутри
функции.
Вместо
этого
мы
пишем
template<typename
Т>
class
Smart_pointer
{
Т&
operator*();
1
Стандарт
С++
17
позволяет
получать
булевы
значения,
добавляя
суффикс
v;
напри
мер, is value.
_ -
arithmetic_v<T> Примеч.ред.
является
псевдонимом
выражения
is
arithmetic<T>::
258
Глава
13.
Утилиты
std::enaЬle_if<Is_class<T>(),T&> operator-> ();
};
//Определен тогда |
|
/ / |
тогда, когда Т |
и -
только класс
Моя
функция
типа
Is
_
class
()
определена
с
использованием
свойства
типа is Если
class точно так же, как определена Is |
ari tmetic () в §13.9.2. |
|
Is_ class<T> () |
имеет значение true, |
возвращаемый тип opera |
tor->
()
-
Т&;
в
противном
случае
определение
оператора
operator->
()
игнорируется. |
|
Синтаксис |
enaЫe_ if |
странный,
неудобный
в
использовании
и
во
мно
гих
случаях
станет
ненужным
при
появлении
концептов
(§7.2).
Тем
не
менее
еnаЫе
_
if
является
основой
современного
шаблонного
метапрограммиро
вания и многих компонентов стандартной библиотеки. |
Он основан |
|
языковой возможности под названием SFINAE ("Substitution Failure |
||
Error" - |
"ошибка подстановки ошибкой не является"). |
|
на ls
тонкой Not An
13.10.
Советы
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7] [8]
[9]
[ 1О]
[11] (12]
Чтобы быть |
полезной, библиотека не обязана быть большой или |
слож |
|||||||||||
ной; §13.1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ресурс - |
это все, что должно быть захвачено, а затем |
(явно или неявно) |
|||||||||||
освобождено; §13.2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Для управления ресурсами |
используйте дескрипторы |
ресурсов (идиома |
|||||||||||
RAll); §13.2; [CG:R.1 ]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Используйте unique_ptr |
для |
обращения к объектам |
полиморфных ти |
||||||||||
пов; §13.2.1; [CG:R.20]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Используйте |
shared_ptr |
(только) для |
обращения к совместно исполь |
||||||||||
зуемым |
объектам; § 13.2.1; [CG:R.20]. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Предпочитайте |
дескрипторы |
ресурсов |
с конкретной семантикой |
интел |
|||||||||
лектуальным указателям; §13 |
.2.1. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Предпочитайте unique_ptr, а не shared_ptr; §5.3, §13.2.1. |
|
|
|||||||||||
Используйте |
make_unique () |
для |
создания |
unique_ptr; |
§13.2.1; |
||||||||
[CG:R.22]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Используйте |
make shared |
() |
для |
создания |
shared_ptr; |
§13.2.1; |
|||||||
[CG:R.23]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Предпочитайте |
интеллектуальные |
указатели |
сборке |
мусора; |
§5.3. |
||||||||
§13.2.1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Не используйте std: :move (); §13.2.2; [CG:ES.56]. |
|
|
|
|
|||||||||
Используйте |
std: :forward() |
исключительно для передачи; |
§13.2.2. |
||||||||||
[13]
[14]
[15]
[16] [17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
[23]
[24]
[25]
[26]
[27]
[28] [29]
[30]
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13.10. Советы |
259 |
||||
Никогда не выполняйте чтение объекта после |
применения к |
нему |
std |
|||||||||||||||
: :move () или std:: forward (); |
§13.2.2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Предпочитайте span |
интерфейсу, |
состоящему |
|
из указателя |
и количе |
|||||||||||||
ства |
элементов;§13.3; [CG:F.24]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Используйте |
array |
там, |
где |
вам |
нужна |
|
последовательность |
с |
||||||||||
cons texpr размером; §13.4.1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Предпочитайте array встроенным массивам; §13.4.1; [CG:SL.con.2]. |
||||||||||||||||||
Используйте |
Ьitset, если вам нужны N битов, |
и N не обязательно явля |
||||||||||||||||
ется |
числом битов |
во |
встроенном целочисленном типе; §13.4.2. |
|
|
|||||||||||||
Не |
злоупотребляйте типами pair и tuple; |
именованные |
структуры |
ча |
||||||||||||||
сто |
приводят к более |
удобочитаемому коду; |
§13.4.3. |
|
|
|
|
|
||||||||||
При |
использовании pair |
используйте |
вывод аргументов |
шаблона |
или |
|||||||||||||
make_pair (),чтобы избежать излишней |
спецификации типов;§13.4.3. |
|||||||||||||||||
При |
использовании |
tuple |
используйте |
вывод шаблонных |
аргумен |
|||||||||||||
тов |
|
и make_ tuple |
(), чтобы избежать |
излишней спецификации типов; |
||||||||||||||
§13.4.3; [CG:T.44]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Предпочитайте variant |
явному |
применению |
union; |
§13.5.1; [СО: |
||||||||||||||
С.181]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Используйте |
аллокаторы |
для предотвращения |
фрагментации памяти; |
|||||||||||||||
§13.6. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Выполняйте |
хронометрирование ваших программ, |
прежде чем делать |
||||||||||||||||
какие-либо утверждения об их эффективности; |
§13.7. |
|
|
|
|
|||||||||||||
Используйте |
для отчета об измерении |
времени |
приведение duration_ |
|||||||||||||||
cast к соответствующими единицам измерения |
времени; |
§13.7. |
|
|
||||||||||||||
При |
указании dura tion |
используйте |
правильные |
единицы |
измерения |
|||||||||||||
времени; §13.7. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Используйте mem_ f n ( ) или |
лямбда-выражения |
для |
создания |
функцио |
||||||||||||||
нальных объектов, |
которые |
могут |
вызывать функции-члены, |
когда |
|
вы |
||||||||||||
полняется вызов с |
использованием традиционной записи |
вызова функ |
||||||||||||||||
ции; §13.8.2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Используйте |
function, когда вам необходимо |
хранить нечто, что |
|
мо |
||||||||||||||
жет |
быть вызвано; |
§13.8.3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Можно писать код, явно зависящий от |
свойств типов; §13.9. |
|
|
|
||||||||||||||
Предпочитайте концепты |
свойствам типов |
и применению еnаЫе |
|
if, |
||||||||||||||
где |
это возможно; §13.9. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Используйте |
псевдонимы |
и |
предикаты типов |
для |
упрощения записи; |
|||||||||||||
§13.9.1, §13.9.2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||