C/C++ Tips

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C Tips

区别以下函数

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int* f();        //f 为一个函数，函数返回值为指向整形的指针
int (*f)();      //f 为一个指针，该指针指向一个函数
int* f[];        //f 为一个数组，数组内容为指针
int (*f[])();    //f 为数组，数组的内容为指向函数的指针
int*(*f[])();    //f 为数组，数组的内容为指向函数的指针，该函数返回一个指向整形的指针
int f()[];       //不存在
int f[]();       //不存在

宏定义

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#define _SYSCALL_CONCAT(arg1, arg2) __SYSCALL_CONCAT(arg1, arg2)
#define __SYSCALL_CONCAT(arg1, arg2) ___SYSCALL_CONCAT(arg1, arg2)
#define ___SYSCALL_CONCAT(arg1, arg2) arg1##arg2

#define _SYSCALL_NARG(...) __SYSCALL_NARG(__VA_ARGS__, __SYSCALL_RSEQ_N())
#define __SYSCALL_NARG(...) __SYSCALL_ARG_N(__VA_ARGS__)
#define __SYSCALL_ARG_N(_1, _2, _3, _4, _5, _6, _7, N, ...) N
#define __SYSCALL_RSEQ_N() 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0

#define Z_SYSCALL_HANDLER(...) \\
 _SYSCALL_CONCAT(__SYSCALL_HANDLER, \\
   _SYSCALL_NARG(__VA_ARGS__))(__VA_ARGS__)

container_of 宏

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#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t) &((TYPE *)0)->MEMBER)

#define container_of(ptr, type, member) ({ \\
const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr); \\
(type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );})

可以通过结构体中的一个成员获得该结构体首地址。精髓在于定义该结构体并将其放到 0 地址处通过已知成员获得偏移从而计算出首地址

__builtin_expect

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#define likely(x) __builtin_expect((bool)!!(x), true)
#define unlikely(x) __builtin_expect((bool)!!(x), false)

这个宏定义的作用是优化代码，减少指令跳转次数。

在实际使用中例如

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if( likely( x ) ) {
    ...
} else {
   ...
}

当 x 为 true 的场景较多时可以优化代码减少跳转次数相反当 x 倾向于 false 时用 unlikely，这个主要是 cpu 预取指相关内容。

C++ Tips

conversion function

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class Fraction{
public:
	Fraction(int num,int den = 1):
	m_numerator(num),
	m_denominnator(den)
	{}
	operator double() const{
		return (double)(m_numerator / m_denominnator);
	}
private:
	int m_numerator;    //分子
	int m_denominnator; //分母
}

用法：

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Fraction f(3,5);
double d = 4 + f; //调用 double() 将 f 转换为 0.6

实际上做（）运算符的重载。

explicit

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class Fraction{
public:
	Fraction(int num,int den = 1):
	m_numerator(num),
	m_denominnator(den)
	{}
	operator double() const{
		return (double)(m_numerator / m_denominnator);
	}
	Fraction operator+(const Fraction& f){
		return Fraction(...);
	} 	
private:
	int m_numerator;    //分子
	int m_denominnator; //分母
}

用法：

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Fraction f(3,5);
Fraction d = f + 4; //4: 调用 none-explicitctor 将 4 转化为 Fraction(4,1) 然后调用 operator+
											//f: 可以将 f 转化为 double 这样就有歧义
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class Fraction{
public:
	explicit Fraction(int num,int den = 1):
	m_numerator(num),
	m_denominnator(den)
	{}
	operator double() const{
		return (double)(m_numerator / m_denominnator);
	}
	Fraction operator+(const Fraction& f){
		return Fraction(...);
	} 	
private:
	int m_numerator;    //分子
	int m_denominnator; //分母
}

这样 4 就没办法转化为 Fractor(4,1) 了，这个关键字只对单参数 class 起作用

share_ptr

iterator

模板特化和偏特化

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/* 特化 */
template<class key>
struct hash {};

template<>
struct hash<char> {
	size_t operator()(char x) const {return x;}
};

template<>
struct hash<int> {
	size_t operator()(int x) const {return x;}
};

template<>
struct hash<long> {
	size_t operator()(long x) const {return x;}
};

/* 偏特化 */
template<typename T,typename Alloc=...>
class vector {
	...
};
template<typename Alloc=...>
class vector<bool,Alloc> {
	...
}

模板模板参数

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template<typename T,  
         template <typename T>  
             class Container 
	    > 
class XCls 
{  
private:
 	Container<T> c; 
public:
	XCls() { 							
		...		
	}
};

override

派生类定义了一个函数与基类中的虚函数名字相同但是参数却不同，我们本来想 overwrite 基类中的虚函数，但是参数不同并不会报错而是两个独立的函数，这不是我们想要的，这个问题一般很难发现，因此可以通过 overridr 关键字来进行检查。

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class A {
public:
	virture void f1(int) const;
	virture void f2();
	void f3();
}

class B :public A {
	void f1(int) const override; //正确 f1 与基类的 f1 匹配
	void f2(int) override;       //错误，A 中没有 f2（int）
	void f3() override;          //错误，f3() 不是虚函数
	void f4() override;          //错误 A 中没有 f4() 函数
}

final

定义为 final 的函数，之后派生类的任何覆盖该函数的行为都是非法的

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class C: public A {
public:
	void f1(int) const final;
}

class D: public C {
public:
	void f1(int) const; //错误 C 中已经将 f1 声明为 final 了
}

std::remove_cv & std::remove_reference

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// remove_cv example
#include <iostream>
#include <type_traits>

int main() {
  typedef const volatile char cvchar;
  std::remove_cv<cvchar>::type a;       // char a
  std::remove_cv<char* const>::type b;  // char* b
  std::remove_cv<const char*>::type c;  // const char* c (no changes)

  if (std::is_const<decltype(a)>::value)
    std::cout << "type of a is const" << std::endl;
  else
    std::cout << "type of a is not const" << std::endl;

  if (std::is_volatile<decltype(a)>::value)
    std::cout << "type of a is volatile" << std::endl;
  else
    std::cout << "type of a is not volatile" << std::endl;

  return 0;
}

Output:

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type of a is not const
type of a is not volatile

std::function

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// function example
#include <iostream>     // std::cout
#include <functional>   // std::function, std::negate

// a function:
int half(int x) {return x/2;}

// a function object class:
struct third_t {
  int operator()(int x) {return x/3;}
};

// a class with data members:
struct MyValue {
  int value;
  int fifth() {return value/5;}
};

int main () {
  std::function<int(int)> fn1 = half;                    // function
  std::function<int(int)> fn2 = &half;                   // function pointer
  std::function<int(int)> fn3 = third_t();               // function object
  std::function<int(int)> fn4 = [](int x){return x/4;};  // lambda expression
  std::function<int(int)> fn5 = std::negate<int>();      // standard function object

  std::cout << "fn1(60): " << fn1(60) << '\\n';
  std::cout << "fn2(60): " << fn2(60) << '\\n';
  std::cout << "fn3(60): " << fn3(60) << '\\n';
  std::cout << "fn4(60): " << fn4(60) << '\\n';
  std::cout << "fn5(60): " << fn5(60) << '\\n';

  // stuff with members:
  std::function<int(MyValue&)> value = &MyValue::value;  // pointer to data member
  std::function<int(MyValue&)> fifth = &MyValue::fifth;  // pointer to member function

  MyValue sixty {60};

  std::cout << "value(sixty): " << value(sixty) << '\\n';
  std::cout << "fifth(sixty): " << fifth(sixty) << '\\n';

  return 0;
}

Output:

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fn1(60): 30
fn2(60): 30
fn3(60): 20
fn4(60): 15
fn5(60): -60
value(sixty): 60
fifth(sixty): 12

std::type_index

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// type_index example
#include <iostream>       // std::cout
#include <typeinfo>       // operator typeid
#include <typeindex>      // std::type_index
#include <unordered_map>  // std::unordered_map
#include <string>         // std::string

struct C {};

int main()
{
  std::unordered_map<std::type_index,std::string> mytypes;

  mytypes[typeid(int)]="Integer type";
  mytypes[typeid(double)]="Floating-point type";
  mytypes[typeid(C)]="Custom class named C";

  std::cout << "int: " << mytypes[typeid(int)] << '\\n';
  std::cout << "double: " << mytypes[typeid(double)] << '\\n';
  std::cout << "C: " << mytypes[typeid(C)] << '\\n';

  return 0;
}

Output:

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int: Integer type
double: Floating-point type
C: Custom class named C

std::bind

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// bind example
#include <iostream>     // std::cout
#include <functional>   // std::bind

// a function: (also works with function object: std::divides<double> my_divide;)
double my_divide (double x, double y) {return x/y;}

struct MyPair {
  double a,b;
  double multiply() {return a*b;}
};

int main () {
  using namespace std::placeholders;    // adds visibility of _1, _2, _3,...

  // binding functions:
  auto fn_five = std::bind (my_divide,10,2);               // returns 10/2
  std::cout << fn_five() << '\\n';                          // 5

  auto fn_half = std::bind (my_divide,_1,2);               // returns x/2
  std::cout << fn_half(10) << '\\n';                        // 5

  auto fn_invert = std::bind (my_divide,_2,_1);            // returns y/x
  std::cout << fn_invert(10,2) << '\\n';                    // 0.2

  auto fn_rounding = std::bind<int> (my_divide,_1,_2);     // returns int(x/y)
  std::cout << fn_rounding(10,3) << '\\n';                  // 3

  MyPair ten_two {10,2};

  // binding members:
  auto bound_member_fn = std::bind (&MyPair::multiply,_1); // returns x.multiply()
  std::cout << bound_member_fn(ten_two) << '\\n';           // 20

  auto bound_member_data = std::bind (&MyPair::a,ten_two); // returns ten_two.a
  std::cout << bound_member_data() << '\\n';                // 10

  return 0;
}

Output:

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std::lock_guard

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// lock_guard example
#include <iostream>       // std::cout
#include <thread>         // std::thread
#include <mutex>          // std::mutex, std::lock_guard
#include <stdexcept>      // std::logic_error

std::mutex mtx;

void print_even (int x) {
  if (x%2==0) std::cout << x << " is even\\n";
  else throw (std::logic_error("not even"));
}

void print_thread_id (int id) {
  try {
    // using a local lock_guard to lock mtx guarantees unlocking on destruction / exception:
    std::lock_guard<std::mutex> lck (mtx);
    print_even(id);
  }
  catch (std::logic_error&) {
    std::cout << "[exception caught]\\n";
  }
}

int main ()
{
  std::thread threads[10];
  // spawn 10 threads:
  for (int i=0; i<10; ++i)
    threads[i] = std::thread(print_thread_id,i+1);

  for (auto& th : threads) th.join();

  return 0;
}

Possible output:

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[exception caught]
2 is even
[exception caught]
4 is even
[exception caught]
6 is even
[exception caught]
8 is even
[exception caught]
10 is even

std::promise

std::promise 和 std::future 用于线程异步

waitForSubmittedTasks 函数可以通过如下方式等待所有线程执行完成，flushedFuture.wait(); 会休眠等待条件满足，flushedPromise.set_value() 会导致变量 ready，只有 ready 了线程才会被唤醒，结束函数。

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void SharedExecutor::waitForSubmittedTasks() noexcept {
    std::unique_lock<std::mutex> lock{m_queueMutex};
    if (m_threadRunning) {
        // wait for thread to exit.
        std::promise<void> flushedPromise;
        auto flushedFuture = flushedPromise.get_future();
        m_queue.emplace_back([&flushedPromise]() { flushedPromise.set_value(); });

        lock.unlock();
        flushedFuture.wait();
    }
}

std::condition_variable

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// condition_variable example
#include <iostream>           // std::cout
#include <thread>             // std::thread
#include <mutex>              // std::mutex, std::unique_lock
#include <condition_variable> // std::condition_variable

std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool ready = false;

void print_id (int id) {
  std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
  while (!ready) cv.wait(lck);
  // ...
  std::cout << "thread " << id << '\\n';
}

void go() {
  std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
  ready = true;
  cv.notify_all();
}

int main ()
{
  std::thread threads[10];
  // spawn 10 threads:
  for (int i=0; i<10; ++i)
    threads[i] = std::thread(print_id,i);

  std::cout << "10 threads ready to race...\\n";
  go();                       // go!

  for (auto& th : threads) th.join();

  return 0;
}

Possible output (thread order may vary):

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10 threads ready to race...
thread 2
thread 0
thread 9
thread 4
thread 6
thread 8
thread 7
thread 5
thread 3
thread 1

type_traits

空类的作用

还有一个关于空类的疑问就是，C++语言有必要保留空类吗？空类实现空对象有什么用？

有用的，尤其是在“泛型编程”中，空类（结构）的用处非常广：

在其他的文章中提到，我们利用类型（通常是空类）来区别对待不同类对象的属性。（其实我们是可以通过使用常数来区分的，但是区别我们很容易就能知道）。

使用常数来区分需要使用 if else 的这种运行时来确定执行的线路的方法，而使用函数重载的方法，在参数中加入一个空类域作为区分不同的函数的方法，编译的时候直接选择，而不是在运行的时候选择，这是非常提高效率的。

要知道，不同的空类，是不同的。他们代表着不同的类型（虽然他们结构一样）。在 STL 中，使用空类区分不同类型的标志，从而在编译的时候来对不同的类进行有针对性的优化是非常常见的。