C++11 in action
Содержание
Небольшие полезности
nullptr
Ключевое слово, явно обозначающее нулевой указатель
- Имеет тип nullptr_t, а 0 и NULL имеют тип int
- NULL понятнее, чем 0, а nullptr безопаснее, чем NULL
void foo(int) { cout << "int" << endl; }
void foo(void*) { cout << "void*" << endl; }
int main() {
foo(0); // int
foo(nullptr); // void*
}
static_assert
Проверка условия на этапе компиляции
// Compilation error on x64 configuration
static_assert(sizeof(void *) == 4,
"64-bit code generation is not supported.");
template<class T, int C> class Stack {
T* m_pBuffer[C];
static_assert(C > 0, "Stack capacity must be positive.");
public:
// Member function definition
};
const int g_Count = 150;
int main() {
static_assert(g_Count < 100,
"Count must not exceed 100."); // Compilation error
Stack<int, 10> s1; // OK
Stack<int, 0> s2; // Compilation error
}
Малоиспользуемые контейнеры
std::tuple
Кортеж из нескольких элементов
- Обобщение std::pair
- Произвольное количество элементов
- Произвольные типы элементов
- Определено отношение порядка
Работа с std::tuple
// Explicit types and initialization
std::tuple<int, double, std::string> t1(42, 3.14, "foo");
// Deduced types, same as above
auto t2 = std::make_tuple(42, 3.14, std::string("foo"));
// Explicit retrieval of elements
int i = std::get<0>(t2);
double d = std::get<1>(t2);
std::string s = std::get<2>(t2);
// Batch retrieval of all elements, same as above
std::tie(i, d, s) = t2;
// Batch retrieval of several elements
std::tie(i, std::ignore, s) = t2;
Функциональный вид
void FindFurthestVertices(const Graph& graph, int& v1, int& v2, double& d);
void foo(const Graph& graph)
{
int v1, v2;
double d;
FindFurthestVertices(graph, v1, v2, d);
}
Функциональный вид
std::tuple<int, int, double> FindFurthestVertices(const Graph& graph);
void foo(const Graph& graph)
{
int v1, v2;
double d;
std::tie(v1, v2, d) = FindFurthestVertices(graph);
}
Какая альтернатива в C++98?
std::tuple vs. struct
-
Pros:
- Не создаётся дополнительной сущности
- Автоматически определяется конструктор
- Автоматически определяется отношение порядка
-
Cons:
- Страшный std::get<>
- Нельзя именовать поля
std::array
Обёртка для встроенных массивов в стиле C++
- Размер известен на этапе компиляции
- Целиком располагается в стеке
- Стандартный контейнер STL
- Определены операции копирования и присваивания
- Определено отношение порядка
Работа с std::array
const int count = 5;
// Supports initialization lists
std::array<int, count> a = { 2, 3, 5, 7, 11 };
// Guaranteed to be stored just like native array
static_assert(sizeof(a) == count * sizeof(int), "Non-standard");
// Supports copying and assignment
std::array<int, 5> b = a;
// Some useful built-in methods
a.fill(0);
// Supports comparison
if (a < b) std::cout << "Works!" << std::endl; // Really works
// Provide direct access to data
int* pB = b.data();
// Supports common STL-container interface
std::cout << a.size() << std::endl; // 5
for (auto i = b.cbegin(); i != b.cend(); ++i) std::cout << *i << " ";
built-in arrays и функции
typedef double Color[3];
Color CropColor(Color color) // Shallow copy of built-in array
{
for (int i = 0; i < 3; ++i)
{
// Crop into [0; 1] range
color[i] = std::max(0.0, std::min(color[i], 1.0));
}
return color; // Cannot return built-in array
}
std::array и функции
typedef std::array<double, 3> Color;
Color CropColor(Color color) // Deep copy of std::array
{
for (int i = 0; i < 3; ++i)
{
// Crop into [0; 1] range
color[i] = std::max(0.0, std::min(color[i], 1.0));
}
return color; // Return is ok
}
Что использовать?
Практически всегда следует пользоваться std::array. Возможные исключения:
- Для константных списков, размер которых может меняться
- Для поддержания единого стиля
enum Status;
const char* GetErrorMessage(Status status)
{
static const char* messages[] = {
"OK", // STATUS_OK
"Unknown error", // STATUS_ERROR
"Not enough memory", // STATUS_MEMORY
"Filesystem error" // STATUS_IO
};
return messages[status];
}
std::array vs. built-in array
-
Pros:
- STL-совместимый интерфейс
- Можно копировать и присваивать
- Можно передавать и возвращать по значению
- Можно сравнивать
- Многомерные варианты не взрывают мозг
-
Cons:
- Нет автоматического определения размера из списка инициализации
std::array, std::tuple, std::pair
- Размер известен на этапе компиляции
- Не выделяют динамической памяти
- Определено отношение порядка
- Поддерживают std::get<>
- Обычно легковесные объекты
RAII & ScopeGuard
Лирическое отступление
Из докалада Скотта Мейерса "Why C++ Sails When the Vasa Sank", почему С++ так популярен, несмотря на сложность
-
Совместимость с С
- 42% всего (открытого) кода в мире написаны на С
-
Очень гибкие возможности
- Деструкторы
- Шаблоны
- Перегрузка
-
Мультипарадигменность
- Процедурное программирование (STL)
- Объектно-ориентированное (классы)
- Обобщённое программирование (шаблоны)
- Функциональное программирование (лямбды)
RAII
Resource Acquisition Is Initialization
-
Владение ресурсом ассоциируется с временем жизни объекта
- Конструктор (initialization) захватывает ресурс (acquisition)
- Деструктор освобождает ресурс
- Момент вызова деструктора чётко определён, следовательно знаем точный момент освобождения ресурса
-
Альтернативные названия:
- CADRe (Constructor Acquires Destructor Releases)
- SBRM (Scope Bounded Resource Management)
RAII
void WriteToFile(const std::string& message)
{
// mutex to protect file access
static std::mutex mutex;
// lock mutex before accessing file
std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex);
// try to open file
std::ofstream file("example.txt");
if (!file.is_open())
throw std::runtime_error("unable to open file");
// write message to file
file << message << std::endl;
// file will be closed 1st when leaving scope (regardless of exception)
// mutex will be unlocked 2nd (from lock destructor) when leaving
// scope (regardless of exception)
}
RAII
Владение ресурсом ассоциируется с временем жизни объекта
-
Стратегия управления любыми ресурсами
- GC управляет только памятью
- Безопасность при исключениях
- Безопасность при нескольких точках возврата
Примеры:
- std::fstream - управление файлом
- std::vector, std::shared_ptr - управление памятью
- std::lock_guard - управление разделяемым ресурсом
- new в конструкторе, delete в деструкторе
ScopeGuard
Класс, который выполняет заданную функцию в деструкторе. Позволяет использовать идиому RAII там, где её не хватает.
- Управление любым собственным ресурсом
- Локализация кода инициализации/деинициализации
- Другие неожиданные применения
Код ScopeGuard.h
class ScopeGuard
{
public:
ScopeGuard(std::function<void()> f) : m_f(f) {}
~ScopeGuard()
{
if (m_f)
{
try
{
m_f();
}
catch (std::exception&)
{
// Some assertions or logging here
}
}
}
// Disable copy operations, enable move operations
private:
std::function<void()> m_f;
};
Восстановление состояния
class IHardware
{
public:
virtual double GetPosition() const = 0;
virtual void SetPosition(double position) = 0;
virtual bool TakeSnapshot() = 0; // Might fail
};
bool DoScan(double step, int count, IHardware* pHardware)
{
double startPos = pHardware->GetPosition();
double pos = startPos;
for (int i = 0; i < count; i++)
{
pos += step;
pHardware->SetPosition(pos);
pHardware->TakeSnapshot();
}
pHardware->SetPosition(startPos);
return true;
}
Восстановление состояния
class IHardware
{
public:
virtual double GetPosition() const = 0;
virtual void SetPosition(double position) = 0;
virtual bool TakeSnapshot() = 0; // Might fail
};
bool DoScan(double step, int count, IHardware* pHardware)
{
double startPos = pHardware->GetPosition();
double pos = startPos;
for (int i = 0; i < count; i++)
{
pos += step;
pHardware->SetPosition(pos);
if (!pHardware->TakeSnapshot()) return false;
}
pHardware->SetPosition(startPos);
return true;
}
Восстановление состояния
class IHardware
{
public:
virtual double GetPosition() const = 0;
virtual void SetPosition(double position) = 0;
virtual bool TakeSnapshot() = 0; // Might fail
};
bool DoScan(double step, int count, IHardware* pHardware)
{
double startPos = pHardware->GetPosition();
double pos = startPos;
for (int i = 0; i < count; i++)
{
pos += step;
pHardware->SetPosition(pos);
if (!pHardware->TakeSnapshot())
{
pHardware->SetPosition(startPos); // DRY!
return false;
}
}
pHardware->SetPosition(startPos);
return true;
}
Восстановление состояния
class IHardware
{
public:
virtual double GetPosition() const = 0;
virtual void SetPosition(double position) = 0;
virtual bool TakeSnapshot() = 0; // Might fail
};
bool DoScan(double step, int count, IHardware* pHardware)
{
double startPos = pHardware->GetPosition();
double pos = startPos;
ScopeGuard posGuard([&] () { pHardware->SetPosition(startPos); });
for (int i = 0; i < count; i++)
{
pos += step;
pHardware->SetPosition(pos);
if (!pHardware->TakeSnapshot()) return false;
}
return true;
}
Безопасный С-код
cmsHPROFILE cmsCreateProfilePlaceholder(cmsContext ContextID);
cmsBool cmsCloseProfile(cmsHPROFILE hProfile);
void CreateAndSaveColorProfile(const std::string& path)
{
cmsHPROFILE hProfile = cmsCreateProfilePlaceholder(0);
ScopeGuard profileGuard([&] () { cmsCloseProfile(hProfile); });
// Create and save profile, both operations might throw
}
Дополнительные функции
class ScopeGuard
{
...
void Discard()
{
m_f = nullptr;
}
void Apply()
{
m_f();
m_f = nullptr;
}
...
};
Досрочное освобождение ресурса
bool DoScan(double step, int count, IHardware* pHardware)
{
double startPos = pHardware->GetPosition();
double pos = startPos;
ScopeGuard posGuard([&] () { pHardware->SetPosition(startPos); });
for (int i = 0; i < count; i++)
{
pos += step;
pHardware->SetPosition(pos);
if (!pHardware->TakeSnapshot()) return false;
}
posGuard.Apply();
// Time consuming operation, like saving snapshots
return true;
}
Обработка ошибок
class IImageStitcher
{
public:
virtual msa::Status Initialize() = 0;
virtual msa::Status StitchImages(const msa::ICollection* pImages) = 0;
virtual const char* GetStatusDescr() const = 0;
};
bool Stitch(IImageStitcher* pStitcher)
{
msa::ICollection* pImages;
// Populate collection with images
pStitcher->Initialize();
pStitcher->StitchImages(pImages);
return true;
}
Обработка ошибок
bool Stitch(IImageStitcher* pStitcher)
{
msa::ICollection* pImages;
// Populate collection with images
if (pStitcher->Initialize() != msa::STATUS_OK)
{
std::cout << pStitcher->GetStatusDescr() << std::endl;
return false;
}
if (pStitcher->StitchImages(pImages) != msa::STATUS_OK)
{
std::cout << pStitcher->GetStatusDescr() << std::endl;
return false;
}
return true;
}
Обработка ошибок
bool Stitch(IImageStitcher* pStitcher)
{
msa::ICollection* pImages;
// Populate collection with images
ScopeGuard errorGuard([&] () {
std::cout << pStitcher->GetStatusDescr() << std::endl;
});
if (pStitcher->Initialize() != msa::STATUS_OK) return false;
if (pStitcher->StitchImages(pImages) != msa::STATUS_OK) return false;
errorGuard.Discard();
return true;
}
Значения по умолчанию
bool InitializeData(Data& data)
{
ScopeGuard defaultGuard([&] () {
data = Data::GetDefaultValue();
});
if (!DoFirstInitializationStep(data)) return false;
if (!DoSecondInitializationStep(data)) return false;
if (!DoThirdInitializationStep(data)) return false;
defaultGuard.Discard();
return true;
}
Транзакции
void SaveData(const Data& data)
{
SaveDataToDatabase(data); // Might throw
ScopeGuard databaseGuard([&] () { RemoveDataFromDatabase(data); });
SaveDataToDisk(data); // Might throw
ScopeGuard diskGuard([&] () { RemoveDataFromDisk(data); });
SaveDataToCloud(data); // Might throw
diskGuard.Discard();
databaseGuard.Discard();
}
RAII: заключение
- Одна из ключевых парадигм в С++
- Заиграла новыми красками с приходом С++11
- ScopeGuard заботится об освобождении ресурса сразу после его получения
- ScopeGuard позволяет мыслить наперёд в различных ситуациях
boost & NuGet
При чём тут NuGet?
Многопоточность в C++11
- Пока сыровата
- Пришла из boost
- boost очень тяжёлый
Сборки в С++
Огромное количество вариантов сборки
- Configuration: Debug/Release
- CRT: Static/Dynamic
- Library: Static/Dynamic
- Platform: x86/x64
- Compiler: vc7/vc8/vc9/vc10/vc11/vc12
- Threading: single/multi
- Новые версии
boost
Сборка всех библиотек для конкретного компилятора и конкретной платформы
- 12 вариантов
- 3Гб
NuGet-пакет
Отдельный NuGet-пакет для каждой библиотеки boost для всех вариантов конкретного компилятора
- Доступен из единого репозитория
- Выбирает подключаемые .lib-файлы
- Добавляет зависимые пакеты
- Копирует .dll-файлы в OutDir
- Прописывает управляющие макросы
- ≈5Мб
- Обновляется на новые версии
NuGet Package Manager
Встроенное расширение для Visual Studio
Настройка репозитория
Репозиторий содержит .nupkg-файлы. Можно использовать даже локальную папку.
Репозиторий
Пакеты доступны на NuGet-сервере (пока тестовый режим)
Установка пакетов
Обновление пакетов
Под капотом
- В проект добавляется файл packages.config
- В конец .vcxproj-файла добавляются зависимости от MSBuild-скриптов из подключенных пакетов
- В SolutionDir добавляется папка packages
packages.config
Файл проекта
Структура пакета
Настройка пакетов
Пакеты настраиваются в свойствах проекта
Настройка пакетов
Необходимо продублировать настройки CRT
boost auto-link
boost сам подключает необходимые .lib-файлы с помощью директив #pragma в зависимости от ряда макросов
- CRT: _DEBUG и _DLL, определяются компилятором
-
static/dynamic: BOOST_*_DYN_LINK, определяется пользователем
- По умолчанию все библиотеки подключаются статически
- Если определён макрос BOOST_library_DYN_LINK, библиотека library подключается динамически
- Если определён макрос BOOST_ALL_DYN_LINK, все библиотеки подключаются динамически
- Если для пакета библиотеки library в свойствах проекта указана опция Linkage=Dynamic (по умолчанию), то определяется макрос BOOST_library_DYN_LINK
- Нельзя использовать динамическую линковку для статического CRT
Пакет msvcbin
