Конструирование std::shared_ptr

Умный указатель std::shared_ptr имеет очень хитрую вещь — конструктор псевдонима (aliasing constructor).

template <class U>

shared_ptr(const shared_ptr<U>& x, element_type* ptr) noexcept; // C++11

 

template <class U>

shared_ptr(shared_ptr<U>&& x, element_type* ptr) noexcept;      // C++20

Указатель x — владеемый указатель (owned pointer). Ниже подробно рассмотрим его роль.

Указатель ptr — это хранимый указатель (stored pointer), он хранится, но std::shared_ptr им не владеет и не управляет его временем жизни (сюда нужно передать «сырой» указатель).

Представим, что есть класс, например, произвольного числа с плавающей запятой: с помощью шаблона пользователь может задать любые размеры экспоненты и мантиссы (size_t E, size_t M).

template <size_t E, size_t M>

class CustomFloat

{

    // ...

};

Как ограничить пользователя и задать: \(E\geqslant 5\) и \(M\geqslant 10\)? То есть значения \(E=8,\) \(M=23\) подходят:

CustomFloat<8, 23> f{};

А, например, значения \(E=4,\) \(M=10\) должны приводить к ошибке компиляции.

C++11

Стандарт C++11 для таких целей ввёл шаблонную структуру std::enable_if.

template <size_t E, size_t M, std::enable_if<(E >= 5 && M >= 10), size_t>::type = 0>

class CustomFloat

{

    // ...

};

Дана строка, содержащая цифры и некоторые латинские буквы. Нужно найти сумму всех цифр. Рассмотрим несколько решений.

unsigned sumOnlyDigits(const std::string& data)

{

    unsigned sum{};

    for (auto c : data)

    {

        if (isNumber(c))

        {

            sum += c - '0';

        }

    }

    return sum;

}

Код вполне прозрачный, он перебирает символы и находит сумму всех цифр с учётом того, что код '0' — 48, код '1' — 49, код '2' — 50 и т. д. То есть выражение c - '0' даёт числа в диапазоне 0...9 вместо 48...57.

std::accumulate

В STL есть функция std::accumulate из заголовочного файла <numeric>.

unsigned sumOnlyDigits(const std::string& str) noexcept

{

    return std::accumulate(str.cbegin(), str.cend(), 0u,

        [](unsigned partialSum, auto symbol) noexcept {

            return std::isdigit(symbol)

                ? (partialSum + static_cast<unsigned>(symbol - '0')) : partialSum;

        });

}

Пирамидальная сортировка (сортировка кучей, heapsort) — сортировка, которая использует логическое представление массива в виде кучи. Куча — по крайней мере в этом варианте, который называется max-heap — это двоичное (бинарное) дерево, каждый элемент которого меньше своего родителя.

heapsort() сперва вызывает функцию heapify(), которая особым образом перестраивает массив: превращает его в кучу. Изначально элементы массива располагаются так: нулевой элемент — корень, следующие два элемента — потомки корневого узла и т. д.

Поскольку самый большой элемент — корневой, то есть нулевой элемент массива, он обменивается с последним (последний элемент больше не будет перемещаться).

Но свойства кучи оказываются нарушенными, поэтому вызывается функция siftDown() (другие варианты термина sift down: bubble down, push down, fix down), которая эти свойства восстанавливает: «просеивает» элемент с вершины кучи до некоторой позиции так, чтобы в итоге восстановились свойства кучи. В альтернативном варианте элементы просеиваются наверх.

Код использует функцию parentIndex() для вычисления индекса родительского узла в куче по индексу узла \(p(i)=\left\lfloor\dfrac{i - 1}{2}\right\rfloor,\) leftChildIndex() — для вычисления индекса левого потомка: \(l(i)=2i+1,\) rightChildIndex() — для правого: \(r(i)=2i+2.\)

В языке C++ практически с самого начала его существования есть две реализации ссылочного типа: это указатели (pointers) и ссылки (references). Указатели достались от языка C. Ссылки не заменили указатели во всём, а умные/интеллектуальные указатели (smart pointers) не всегда стоит использовать вместо «сырых» (raw pointers). В C++11 появился новый тип — rvalue-ссылки — который преследует совсем иные цели.

Ссылки появились в C++ ещё в тот момент, когда он миновал этап C with Classes, для перегрузки операторов:

В первом приближении разница между указателями и ссылками такова (для сравнения — ссылки в языках Java и C♯).

Однажды мы с вами уже размышляли, нужно ли учить язык C перед языком C++. Это разные языки, каждый пошёл когда-то своим путём. Но всё-таки многое из C вошло в C++ и уходить, надо сказать, никуда не собирается, поэтому часть, совместимую с C, игнорировать нельзя и, по моему мнению, следует изучать первой.

Сегодня посмотрим выступление Ильи Шишкова (старший разработчик отдела безопасного поиска компании «Яндекс») на конференции C++ Russia 2018. Проанализируем вопрос в целом и это выступление в частности с точки зрения андрагогики (дисциплины, чей предмет — то, как нужно учить взрослых людей) и дидактики (теории обучения — такая дисциплина, которая занимается вопросами «Зачем, чему и как учить?»).

* * *

На курсе пять «поясов»: белый, жёлтый, красный, коричневый, чёрный. Заявленные цели: научить «самостоятельно решать практические задачи на языке C++», применять естественные идиомы и конструкции, самостоятельно находить ответы и изучать язык глубже; писать эффективный код без ущерба для качества.

Из выступления: «Чтобы они знали, какие есть источники информации, знали ключевые слова и могли, грубо говоря, нагуглить ответ на свой вопрос. Ой, меня просили не говорить слово „нагуглить“. Поискать в „Яндексе“».

Навеяно «мемом»

Задача: записать значение x в нулевой элемент массива p и сместить указатель на следующий элемент.

Самый очевидный и чистый вариант:

p[0] = x;

++p;

Поскольку указатель на массив, используемый без квадратных скобок, означает адрес нулевого элемента, то есть p ≡ &p[0], его разыменование даёт сам нулевой элемент. Это означает, что *p ≡ p[0].

*p = x;

++p;

Эти две операции можно объединить. Но мы должны использовать пост-инкремент (указатель инкрементируется, оператор возвращает старый указатель).

*p++ = x;

Если вы предпочитаете первоисточник, то вам подойдёт книга Бьерна Страуструпа «Язык программирования C++. Краткий курс» (2019), самая человечная из его книг. Если вы уже хорошо изучили язык, вам может понравиться книга «Дизайн и эволюция C++» (оригинал 1994 года), хотя она и не несёт практической пользы.

Авторы Стенли Б. Липпман, Жози Лажойе, Барбара Э. Му написали хорошую книгу «Язык программирования C++. Базовый курс» (2014), которая не только переиздаётся, но и обновляется. С. Липпман и Б. Му принимали участие в стандартизации языка.

На удивление хорошей оказалась книга Сиддхартхи Рао «Освой самостоятельно C++ по одному часу в день» (2017).

Книга Майкла Доусона «Изучаем C++ через программирование игр» (2016) может послужить стимулом для начинающих разработчиков.

Скажем, нам нужно сгенерировать \(n\) объектов двух типов.

def f(n):

    zeros = 0

    ones = 0

    for i in range(n):

        value = random.randint(0, 1)

        if value == 0:

            zeros += 1

        else:

            ones += 1

    return zeros, ones

При \(n = 144 \cdot 10^6\) такая программа выполняется за 2,17 с.

1. Наивная версия на C++ выполняется за 1,47 с.

size_t zeros{}, ones{};

for (size_t i{}; i < n; ++i)

{

    ++(distribution(range) % 2 == 0 ? zeros : ones);

}