现代C++(Modern C++)和高性能并行编程与优化

现代C++(Modern C++)和高性能并行编程与优化

前言

我创作这篇博客的目的是记录学习技术过程中的笔记。希望通过分享自己的学习经历，能够帮助到那些对相关领域感兴趣或者正在学习的人们。

1.学C++从CMake学起

2.RAII与智能指针

2.1 三五法则

1. 如果一个类定义了解构函数，那么您必须同时定义或删除拷贝构造函数和拷贝赋值函数，否则出错。
2. 如果一个类定义了拷贝构造函数，那么您必须同时定义或删除拷贝赋值函数，否则出错，删除可导致低效。
3. 如果一个类定义了移动构造函数，那么您必须同时定义或删除移动赋值函数，否则出错，删除可导致低效。
4. 如果一个类定义了拷贝构造函数或拷贝赋值函数，那么您必须最好同时定义移动构造函数或移动赋值函数，否则低效。

2.2 as_const和move函数

std::as_const

• 目的：用于将一个对象转换为常量引用，以确保该对象在后续的代码中不会被修改。

• 用法：通常用于希望在不修改原始对象的情况下访问其成员或方法。

• 示例：

  #include 
  #include 
  
  void printValue(const int& value) {
      std::cout << value << std::endl;
  }
  
  int main() {
      int a = 10;
      printValue(std::as_const(a)); // a 被视为常量
      return 0;
  }
  

std::move

• 目的：用于将一个对象的资源“移动”到另一个对象，而不是复制。这通常用于优化性能，尤其是在处理大对象时。

• 用法：std::move 将其参数转换为右值引用，以允许调用移动构造函数或移动赋值运算符。通过使用move函数，可以明确地告诉编译器某个对象的资源可以被“移动”，从而提高程序的性能。

• 示例：

  #include 
  #include 
  #include 
  
  int main() {
      std::vector vec1 = {1, 2, 3};
      std::vector vec2 = std::move(vec1); // 资源从 vec1 移动到 vec2
  
      std::cout << "vec2 size: " << vec2.size() << std::endl; // 输出: vec2 size: 3
      std::cout << "vec1 size: " << vec1.size() << std::endl; // 输出: vec1 size: 0
      return 0;
  }
  

这两个函数只是负责转换类型，实际产生移动/拷贝效果的是在类的构造/赋值函数里。

2.3 成员都是安全的类型：五大函数，一个也不用声明

• 如果你的类所有成员，都是安全的类型，那么五大函数都无需声明（或声明为 = default），你的类自动就是安全的。
• 最好的判断方式是：如果你不需要自定义的解构函数，那么这个类就不需要担心。
• 因为如果用到了自定义解构函数，往往意味着你的类成员中，包含有不安全的类型。
• 一般无外乎两种情况：
  1. 你的类管理着资源。------------------------>删除拷贝函数，然后统一用智能指针管理
  2. 你的类是数据结构。------------------------>如果可以，定义拷贝和移动

3.模板元编程与函数式编程

3.1 SFINAE

SFINAE是C++模板编程中的一个重要概念，它是“Substitution Failure Is Not An Error”的缩写，意为“替换失败不是错误”。

原理：

在C++中，当编译器尝试实例化一个模板时，如果在替换模板参数的过程中遇到错误（例如，某个类型不支持某个操作），编译器不会立即报错，而是将这个模板实例化从候选列表中移除，继续尝试其他可能的重载或特化。

#include 
#include 

// 用于整数类型的函数模板
template ::value>::type>
void foo(T value) {
    std::cout << "Integer value: " << value << std::endl;
}

// 用于非整数类型的函数模板
template ::value>::type>
void foo(T value) {
    std::cout << "Non-integer value: " << value << std::endl;
}

int main() {
    int num = 10;
    double dbl = 3.14;

    foo(num);