C++
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- Coding For Speed - Coding For Speed DOT COM, Less Execution Time.
Articles
- AddressSanitizer 内存错误检测
- Meson 构建系统打开 ASAN 的方式:设置 b_sanitize
Syntax
- 凡是表达“只读”语义的场景都使用
const
,表达“常量”语义的场景都使用constexpr
; - 成员函数名后的修饰词,除了
const
,volitile
, c++ 11之后新增了&
,&&
,override
,final
,noexcept
,其中&
与&&
称为引用限定符,限制调用该成员函数的this是左值还是右值,详见 c++ primer 5
› STL
- c++ 11 新增 std::ref, std::shared_ptr, std::weak_ptr, std::unique_ptr, std::function, std::tuple, std::unordered_set, std::chrono;
- std::array: 对c数组的包装,方便stl进行数组调用,理论性能与c数组差不多。
- std::unordered_map: 采用哈希,原有的 std::map 是红黑树。
- 线程相关 std::thread, std::async, std::future, std::promise, std::packaged_task, std::mutex, std::condition_variable, std::call_once
- 正则 std::regex
- 随机数相关
<random>
- 关于 shared_ptr 的线程安全:shared_ptr_thread_safety
- c++ 14 新增 std::make_unique, std::shared_timed_mutex, std::shared_lock, std::integer_sequence, std::exchange, std::quoted
- c++ 17 新增 std::variant, std::optional, std::any, std::apply, std::string_view, std::shared_mutex
- 新增文件操作相关 std::filesystem
- c++ 20 新增 std::format, 基于python格式化规范
- 可中断线程 std::jthread, std::stop_toke
- 原子引用 std::atomic_ref
- 数学常数 std::numbers
- 代码位置 std::source_location
› › condition_variable
- 更改条件变量的线程需要:
- 获取一个 std::mutex (比如通过 std::lock_guard)
- 在锁定期间修改条件变量(即使条件变量是 atomic 类型)
- 执行 notify_one 或 notify_all on the std::condition_variable,此时锁可先释放。
- 等待条件变量的线程需要:
- 获取
std::unique_lock<std::mutex>
, 与其它更改条件变量的是同一把锁。 - 使用预重载的带pred参数的
wait
,wait_for
, andwait_until
, 这些已包含通常的三个步骤:- 检查条件变量
- 执行不带 pred 参数的 wait 来释放锁以及挂起线程
- 条件变量通知、或者超时、或者线程被虚假唤醒后,会自动获得锁,此时应检查条件变量,如果仍然为否则继续执行wait等待
› › Tips
vector<bool>
既不是 vector, 也不存 bool, 更不是容器。C++98 起就对它进行按位存储优化空间,导致行为差异。std::ios::binary
可能达不到你想要的效果std::copy
性能可能比memcpy
更好: https://stackoverflow.com/questions/4707012/is-it-better-to-use-stdmemcpy-or-stdcopy-in-terms-to-performance
› Meta Pragram
› Lambda
- 关于Lambda函数的存储 lambda相当于保存在堆上的函数对象
- 以下拷贝于 C++ 11 Lambda表达式
- C++ 11中的Lambda表达式用于定义并创建匿名的函数对象,以简化编程工作。Lambda的语法形式如下:
[函数对象参数] (操作符重载函数参数) mutable或exception声明 ->返回值类型 {函数体}
可以看到,Lambda主要分为五个部分,下面分别进行介绍。
[函数对象参数]
,标识一个Lambda的开始,这部分必须存在,不能省略。函数对象参数是传递给编译器自动生成的函数对象类的构造函数的。函数对象参数只能使用那些到定义Lambda为止时Lambda所在作用范围内可见的局部变量(包括Lambda所在类的this)。函数对象参数有以下形式:- 空。没有使用任何函数对象参数。
- =。函数体内可以使用Lambda所在作用范围内所有可见的局部变量(包括Lambda所在类的this),并且是值传递方式(相当于编译器自动为我们按值传递了所有局部变量)。
- &。函数体内可以使用Lambda所在作用范围内所有可见的局部变量(包括Lambda所在类的this),并且是引用传递方式(相当于编译器自动为我们按引用传递了所有局部变量)。
- this。函数体内可以使用Lambda所在类中的成员变量。
- a。将a按值进行传递。按值进行传递时,函数体内不能修改传递进来的a的拷贝,因为默认情况下函数是const的。要修改传递进来的a的拷贝,可以添加mutable修饰符。
- &a。将a按引用进行传递。
- a, &b。将a按值进行传递,b按引用进行传递。
- =,&a, &b。除a和b按引用进行传递外,其他参数都按值进行传递。
- &, a, b。除a和b按值进行传递外,其他参数都按引用进行传递。
(操作符重载函数参数)
,标识重载的()操作符的参数,没有参数时,这部分可以省略。参数可以通过按值(如:(a,b))和按引用(如:(&a,&b))两种方式进行传递。mutable或exception声明
,这部分可以省略。按值传递函数对象参数时,加上mutable修饰符后,可以修改按值传递进来的拷贝(注意是能修改拷贝,而不是值本身)。exception声明用于指定函数抛出的异常,如抛出整数类型的异常,可以使用throw(int)。→返回值类型
,标识函数返回值的类型,当返回值为void,或者函数体中只有一处return的地方(此时编译器可以自动推断出返回值类型)时,这部分可以省略。{函数体}
,标识函数的实现,这部分不能省略,但函数体可以为空。
- Lambda 函数的声明, 作为变量使用时, 可使用auto或std::function
auto my_func = [](int x, int y)->int{ return x+y;}; //或 std::function<int (int, int)> my_func = [](int x, int y)->int{ return x+y;}; int result = my_func(1, 2);//result == 3
而使用变量时, 可使用新增的std::function来声明类型:
#include <functional> int TestFun(int x, int y, std::function<int (int, int)> func) { return func(x,y); } int result = TestFun(1, 2, my_func);//result == 3 //std::function 也可以接受函数对象
或者直接使用模板
template<Class T> int TestFun(int x, int y, T func) { return T(x, y); } int result = TestFun(1, 2, my_func);// result == 3
› std::function
› 右值引用 (Rvalue Referene)
- 右值引用 (Rvalue Referene) 是C++11引入的新特性 , 它实现了转移语义 (Move Sementics) 和精确传递 (Perfect Forwarding)。主要目的:
- 消除两个对象交互时不必要的对象拷贝,节省运算存储资源,提高效率。
- 能够更简洁明确地定义泛型函数。
- 左值和右值都是针对表达式而言的,左值是指表达式结束后依然存在的持久对象,右值是指表达式结束时就不再存在的临时对象。一个区分左值与右值的便捷方法是:看能不能对表达式取地址,如果能,则为左值,否则为右值。
- C++ 11中用
&
表示左值引用,用&&
表示右值引用 - 关于右值引用参数vczh: 参数里面的右值,因为在函数体内部可以被重复引用,所以变成了左值。所以实际上只有调用函数的人认为传进去的参数是右值,而函数体内部还是必须当左值来看待的。这个规则只针对参数成立,因为这是没有办法的。实际上你给一个变量定义为右值类型是说不过去的
Pattern
- Singleton,如果需要掌握单例实例的析构时机,使用这个
static unique_ptr<widget> widget::instance; static std::once_flag widget::create; widget& widget::get_instance() { std::call_once(create, [=]{ instance = make_unique<widget>(); }); return instance; }
如果不需要,则使用局部静态变量是最完美的方案:
widget& widget::get_instance() { static widget instance; return instance; }
Linux 下编译
- 查看
.so
文件的导出符号:nm -D <name>.so
或objdump -tT <name>.so
- 编译链接时动态库搜索顺序(man ld):The linker uses the following search paths to locate required shared libraries:
- Any directories specified by
-rpath-link
options. - Any directories specified by
-rpath
options. The difference between -rpath and -rpath-link is that directories specified by -rpath options are included in the executable and used at runtime, whereas the -rpath-link option is only effective at link time. Searching -rpath in this way is only supported by native linkers and cross linkers which have been configured with the --with-sysroot option. - On an ELF system, for native linkers, if the -rpath and -rpath-link options were not used, search the contents of the environment variable
LD_RUN_PATH
. - On SunOS, if the -rpath option was not used, search any directories specified using -Loptions.
- For a native linker, the search the contents of the environment variable
LD_LIBRARY_PATH
. - For a native ELF linker, the directories in
DT_RUNPATH
orDT_RPATH
of a shared library are searched for shared libraries needed by it. TheDT_RPATH
entries are ignored ifDT_RUNPATH
entries exist. - The default directories, normally
/lib
and/usr/lib
. - For a native linker on an ELF system, if the file
/etc/ld.so.conf
exists, the list of directories found in that file.
- 由上,如果不想混淆系统lib, 程序可自行用
LD_LIBRARY_PATH
环境变量指定自己的lib目录。
› Tips
- 禁用异常的编译选项:
-fno-exceptions
- 有返回值声明的函数末尾如果没有返回, gcc 7.5 版本编译时会默认加个 return 0, 但之后的版本应该是和 clang 一样不加了。c++11 标准,有返回值声明的函数末尾如果没有返回,将出现未定义行为。所以按理这个情况编译器应该报错,但 gcc 编译只报了 warning , 而运行时没有返回值导致的 crash 栈信息都很奇怪不好查。 所以gcc7.5之后的编译参数都得加上
-Werror=return-type
,这样没有返回值时编译期可以报error,好规避问题。 - gcc/g++ 优化级别详细查看:
gcc -Q --help=optimizers -O1
C++资源与工具
- C++代码在线查看器,功能很不错,和在IDE上看差别不大
› Build System
- CMake - Cross-platform free and open-source software for managing the build process of software using a compiler-independent method. [BSD]
- Ninja - Ninja is a small build system with a focus on speed.[Apache 2.0], 对标Make, 专注速度
- autotools
- meson - Meson is an open source build system meant to be both extremely fast, and, even more importantly, as user friendly as possible. (python)
› 包管理
- Vcpkg - C++ library manager for Windows, Linux, and MacOS. [MIT]
- vcpkg 安装的库默认都可以向后兼容,更新方法为直接git pull 最新vcpkg然后 vcpkg update/upgrade, 如果为了协作与稳定,可以指定 git checkout vcpkg 的某个tag, 来保证彼此库版本一致。
- vcpkg 没有注册表设置或环境变量,卸载直接删除文件夹即可;可在一台计算机上设置任意数量的 vcpkg,它们彼此互不干扰。
- hunter - CMake driven cross-platform package manager for C/C++
› 用到的
- Folly - Folly is a library of C++14 components designed with practicality and efficiency in mind. Folly contains a variety of core library components used extensively at Facebook. [Apache2]
- spdlog - Super fast, header only, C++ logging library. [MIT]
- C++ Actor Framework - An Open Source Implementation of the Actor Model in C++. [BSD-3-Clause]
- libuv - Cross-platform asynchronous I/O. [BSD]
- Opus - A totally open, royalty-free, highly versatile audio codec. [BSD]
- doctest - The lightest feature rich C++ single header testing framework. [MIT]
- valgrind - A tool for memory debugging, memory leak detection, and profiling.
- nlohmann-json - JSON for Modern C++. [MIT]
- Sogou C++ Workflow - This is an enterprise-level programming engine in light and elegant design which can satisfy most C++ back-end development requirements.[Apache-2.0]
- cpp-httplib - A C++11 single-file header-only cross platform HTTP/HTTPS library.[MIT]