a c++11 újdonságai. smidla józsef operációkutatási laboratórium 2014. október 9

A C++11 jdonsgai

Smidla Jzsef

Opercikutatsi Laboratrium

2014. oktber 9.

1

Tartalom

nyers string auto, decltype nullptr constexpr foreach jdonsgok osztlyokban tpusos enum lambda kifejezsek struktra inicializls inicializl lista smart pointerek szlkezels

2

A C++11 szabvny

A szabvny 2011 szeptemberben jelent meg

Ha a gcc-t hasznljuk, akkor rdemes legalbb a 4.8.1-s verzit hasznlni

A gcc alapesetben mg a 2003-as szabvnyt tmogatja

Adjuk meg a fordtnak a std=c++11 kapcsolt!

A nyelv azta is fejldik, a legjabb szabvny a 2014-es

Jelen eladsnak nem clja, hogy teljes ttekintst nyjtson a C++11-rl

3

Nyers stringek

Hagyomnyos stringek:

cout

Nyers stringek

A nyers stringek gy troldnak, ahogy azokat bertuk a forrskdba:

sszetettebb hatrol karaktersorozat: cout

auto, decltype

Adott egy sszetett trol: std::map m;

7

auto, decltype


Jrjuk vgig egy itertorral:

std::map::iterator iter = m.begin();

8

auto, decltype


Jrjuk vgig egy itertorral:

std::map::iterator iter = m.begin();

Hasznljuk az auto kulcsszt: auto iter = m.begin();

Majd a fordt kitallja az iter tpust az m.begin() visszatrsi rtknek tpusbl.

9

auto, decltype

Vltoz, visszatrsi rtk tpusnak lekrdezse: int x;

decltype(x) y = 5;

Fleg templatek hasznlatakor lehet nagyon hasznos.

10

nullptr

A nullpointer hagyomnyosan: 0 vagy NULL #ifndef __cplusplus #define NULL ((void *)0) #else /* C++ */ #define NULL 0 #endif /* C++ */

Azaz, C++-ban a NULL tpusa int! Melyik fggvny hvdik meg? void foo(int) {} void foo(char *) {} [...] foo(NULL);

11

nullptr

Megolds: A C++11-ben bevezettk a nullptr kulcsszt.

Implicit kasztolhat ms pointerre s boolra.

Sajt tpusa van: decltype(nullptr), vagy

std::nullptr_t

rhatunk olyan fggvnyt, amely csak nullptr paramtert fogad el:

void foo(std::nullptr_t) {}

12

constexpr

Szmtsuk ki egy egsz szm kettes alap logaritmust metaprogramozssal:

13

constexpr

Szmtsuk ki egy egsz szm kettes alap logaritmust metaprogramozssal:

template

struct Logarithm {

enum { value = 1 + Logarithm::value };

};

template

struct Logarithm {

enum { value = 0 };

}; cout

foreach

rassuk ki egy vector minden elemt: vector v;

[]

auto iter = v.begin();

auto iterEnd = v.end();

for (; iter != iterEnd; iter++) {

cout

foreach

Nveljk egy vector minden elemt: vector v;

[]

auto iter = v.begin();

auto iterEnd = v.end();

for (; iter != iterEnd; iter++) {

cout

foreach

A foreach sajt osztlyra is mkdik, ha:

Az osztlynak van begin() s end() fggvnye

Ezen fggvnyek valamilyen itertort adnak vissza

Az itertor rendelkezik ++, != s * (indirekci) opertorokkal

20

jdonsgok osztlyokban: rtkads deklarciban

Adattagnak rtkads deklarciban: class Person {

private:

int age = 20;

string name = "Dave";

};

Amennyiben a konstruktorban nem adunk rtket valamely vltoznak, a deklarciban megadott rtkeket veszi fel.

21

jdonsgok osztlyokban: delete fggvny

Bizonyos fggvnyek meghvsa letilthat: class Person {

public:

void foo() = delete;

void foo(int) {}

template void foo(T) =

delete;

};

A fenti pldban csak int tpus paramterrel hvhatjuk meg a foo fggvnyt!

Tovbbi plda: Letilthat a msol konstruktor, rtkad opertor is.

22

jdonsgok osztlyokban: move konstruktor

Balrtk: Minden olyan kifejezs, amely megcmezhet, s rtket adhatunk neki

a = 1; // a itt most balrtk

Jobbrtk: Ideiglenes objektum string getName() {

return "Joe";

}

string name = getName();

Itt a name balrtk, viszont a visszatrsi rtk jobbrtk

23


Balrtk referencia: tpus & nv Jobbrtk referencia: tpus && nv string name1 = getName(); string & name2 = getName(); const string & name3 = getName(); string && name4 = getName(); const string && name5 = getName();

A jobbrtk referencival hivatkozhatunk az ideiglenes objektumra

Balrtk referencibl jobbrtk referencia: Vector v; Vector && vr = std::move(v);

24


Mi trtnik ekkor? string getName() {

return "Joe";

}


25



return "Joe"; }


Ltrejn egy ideiglenes, string tpus objektum (konstruktor, memriafoglals, msols)

26



return "Joe";

}


Meghvdik a copy konstruktor, s ltrejn a name objektum: jabb memriafoglals, msols

Vgl az ideiglenes objektum felszabadul 27


Csak egyszer foglaljunk memrit!

Nem lemsoljuk a visszatrsi rtket, hanem tmozgatjuk -> move konstruktor

Paramtere: egy jobbrtk referencia

Tipikus hasznlata: Lemsoljuk az adattagokat (a pointereket is), majd az eredeti objektum vltozit kinullzzuk

Az objektumot tmozgattuk, az eredeti objektumnl a destruktor nem csinl semmit

28


class Vector {

public:

Vector() {

data = new double[10];

}

Vector(Vector && right) {

data = right.data;

right.data = nullptr;

}

~Vector() {

delete [] data;

data = nullptr;

}

private:

double * data;

}; 29


Vector getVector() {

Vector v;

return v;

}

int main() {

Vector v0 = getVector();

}

Lefut a Vector konstruktora, az pedig lefoglalja a dinamikus tmbt.

3, 5, 4, 3, 1, 0, 1, 6, 7, 8, 2, 10

v

data

30



Vector v;

return v;

}

int main() {


}

Ltrejn egy ideiglenes objektum, ez a move konstruktor ltal jn ltre.

3, 5, 4, 3, 1, 0, 1, 6, 7, 8, 2, 10

v

data

data ?

31



data = right.data;


}

Az jonnan ltrejv objektum lemsolja a pointert.

3, 5, 4, 3, 1, 0, 1, 6, 7, 8, 2, 10

v=right

data

data

32



data = right.data;


}

A rgi objektum pointert nullzzuk, hiszen az gyis felszabadul.

3, 5, 4, 3, 1, 0, 1, 6, 7, 8, 2, 10

v=right

data

data

33



Vector v;

return v;

}

int main() {


}

Ltrejn a v0 vltoz, mgpedig szintn egy move konstruktor hvssal, ahol most az elbb ltrejtt vektor lesz a konstruktor paramtere

3, 5, 4, 3, 1, 0, 1, 6, 7, 8, 2, 10

data

v0

data

34



data = right.data;


}

int main() {


}

Lemsoljuk a pointert.

3, 5, 4, 3, 1, 0, 1, 6, 7, 8, 2, 10

right

data

v0

data

35



data = right.data;


}

int main() {


}

Majd nullzzuk az ideiglenes objektum pointert, hiszen gyis felszabadul.

3, 5, 4, 3, 1, 0, 1, 6, 7, 8, 2, 10

right

data

v0

data

36

jdonsgok osztlyokban: move = opertor

Ha a visszatrsi rtket olyan vltozban troljuk, amely mr ltezik, akkor az = opertor fut le

Ltezik move = opertor, amely szintn jobbrtk referencit kap paramterknt

A move konstruktornl annyiban tbb, hogy az aktulis vltoz tartalmt felszabadtja

37

jdonsgok osztlyokban: move = opertor

class Vector {

public:

[]

Vector & operator=(Vector && right) {

if (&right == this) {

return *this;

}

delete [] data;

data = right.data;


[]

}

38

Ekzben a gcc-ben

Gcc-t alaprtelmezett paramterekkel hasznlva az albbi kd esetben csak egy konstruktor s egy destruktor fut le: Vector getVec() {

Vector v;

return v;

}

int main() {

Vector vec = getVec();

A fordt optimalizl (copy elision)

Kikapcsolhat a -fno-elide-constructors kapcsolval (de nem rdemes )

39

Tpusos enum

Problma: enum GYUMOLCSOK {ALMA, KORTE, NARANCS};

enum SZINEK {PIROS, KEK, NARANCS};

A NARANCS kt enumban is szerepel

Megolds: enum class GYUMOLCSOK {ALMA, KORTE, NARANCS};

enum class SZINEK {PIROS, KEK, NARANCS};

enum class SZINEK szin = SZINEK::NARANCS;

Egyrtelmen kifejezhetjk, hogy az egyik enum tpus nem kompatibilis a msikkal

40

Az enum mrete

Az enum mrete alaprtelmezetten az int mretvel egyenl

A mret lecserlhet brmely egsz tpus mretre:

enum class GYUMOLCSOK : char {ALMA, KORTE};

41

Lambda kifejezsek

rjunk fggvnyt, amely megszmllja, hogy hny olyan elem van egy tmbben, amelyekre igaz egy bizonyos tulajdonsg!

A fggvny legyen ltalnos cl.

Rgi mdszerek:

Fggvny pointer tadsa

Funktorok alkalmazsa

42

Lambda kifejezsek

j mdszer: #include int szamol(int * v, int meret, std::function talalt) { int i; int mennyi = 0; for (i = 0; i < meret; i++) { if (talalt(v[i])) { mennyi++; } } return mennyi; } int main() { int vec[10] = {3, 5, 1, 3, 5, 1, 7, 8, 4, 1}; auto paros = [](int num)->bool{return num % 2 == 0;}; int parosak = szamol(vec, 10, paros); []

43

Lambda kifejezsek

Mskpp: #include int szamol(int * v, int meret, std::function talalt) { int i; int mennyi = 0; for (i = 0; i < meret; i++) { if (talalt(v[i])) { mennyi++; } } return mennyi; } int main() { int vec[10] = {3, 5, 1, 3, 5, 1, 7, 8, 4, 1}; int parosak = szamol(vec, 10, [](int num)->bool{ return num % 2 == 0; }); []

44

Lambda kifejezsek

Szintaktika:

[] () ->{}

Vltozk elfogsa: Segtsgvel a fggvnybl hivatkozhatunk olyan vltozkra, amelyek ott lteznek, ahol megrtuk a lambda kifejezst

45

Lambda kifejezsek

Plda vltozk elfogsra: int alma = 4;

int vec[10] = {3, 5, 1, 3, 5, 1, 7, 8, 4, 1};

int nagyok = szamol(vec, 10, [=](int num)->bool {

return num > 3+alma;

});

Az [=] jelentse: a fggvny megkapja minden, a lambda kifejezs krnyezetben elrhet vltoz msolatt

46

Lambda kifejezsek

Tovbbi lehetsgek vltozk elfogsra:

[] semmit nem kapunk el

[&] a vltozkat referencia szerint kapjuk el

[] egy konkrt vltozk kapunk el rtk szerint

[=, &] minden vltozt rtk szerint kapunk el, kivve egyet, amelyet referencia szerint

[this] a befoglal objektum cmt fogjuk el

47

Struktra inicializls

A struktrkat mostantl tmrebb formban is inicializlhatjuk: struct Valami {

int a;

char b;

double c;

};

struct Masik {

Valami v;

int d;

};

int main() {

Masik m = {{2, 'b', 4.4}, 4};

[]

48

Struktra inicializls

A struktrkat mostantl tmrebb formban is inicializlhatjuk: struct Valami {

int a;

char b;

double c;

};

struct Masik {

Valami v;

int d;

};

int main() {

Masik m = {{2, 'b', 4.4}, 4};

[]

49

Inicializl lista

Gyorsan tltsnk fel egy vectort nhny elemmel, rgi mdszer: std::vector v;

v.push_back(3);

v.push_back(2);

v.push_back(7);

j mdszer: std::vector v = {3, 2, 7};

50

Inicializl lista

A sajt osztlyunkat is felkszthetjk arra, hogy inicializl listt kap

A fordt felismeri az inicializl listt

A listt begyazza egy std::initializer_list tpus objektumba

Az objektumot pedig megkapja a fggvnynk paramterknt

51

Inicializl lista

Vector(const std::initializer_list & list) { data = new double[ list.size() ]; auto iter = list.begin(); auto iterEnd = list.end(); unsigned int index = 0; for (; iter != iterEnd; iter++, index++) { data[index] = *iter; } }

Vagy: Vector(const std::initializer_list & list) { data = new double[ list.size() ]; unsigned int index = 0; for (auto value: list) { data[index] = value; } }

}

52

Smart pointerek

Header: memory

Okos pointerek: korbban std::auto_ptr

Eltrol egy pointert, s ha a vltoz megsznik, automatikusan felszabadtja a pointer ltal mutatott objektumot

Ha lemsoljuk az objektumot, akkor a msolat trolja az eredeti pointert, az eredeti objektum nullpointert tartalmaz

53

Smart pointerek

std::auto_ptr ptr1(new Vector);

std::auto_ptr ptr2;

cout

Smart pointerek

std::unique_ptr: ugyanaz, mint az std::auto_ptr, csupn nem azt mondjuk hogy lemsoljuk a pointereket, hanem tmozgatjuk

A C++11-ben rvnytelentettnek szmt az std::auto_ptr

Az std::unique_ptr copy constructora s a = opertorok deleted fggvnyek

55

Smart pointerek

std::unique_ptr ptr1(new Vector);

std::unique_ptr ptr2;

cout

Smart pointerek

std::shared_ptr: Tbb shared_ptr kpes trolni ugyanazt a pointert, m referencia szmllst alkalmaz

Ha megsznik minden olyan shared_ptr, amely az adott objektumra hivatkozik, csak akkor szabadul fel a dinamikus objektum

Problma lehet abbl ha az objektumok krkrsen hivatkoznak egymsra

57

Smart pointerek

std::shared_ptr ptr1(new Vector);

std::shared_ptr ptr2;

cout

Smart pointerek

x hivatkozik y-ra, y pedig x-re, hiba trljk egyiket, vagy a msikat, letben tartjk egymst struct A {

~A() {

cout ptr = x;

59

Smart pointerek

std::weak_ptr: Ha az objektumra mr csak egy weak_ptr hivatkozik, akkor az az objektum felszabadul

Megtrhet a krkrs hivatozs

A weak_ptr lemsolhat egy shared_ptr-t

A shared_ptr csak a weak_ptr lock() fggvnyn keresztl msolhat le egy weak_ptr-t

Utbbi esetben mindig ellenrizni kell, hogy a msolat shared_ptr rvnyes memriaterletre mutat-e

60

Smart pointerek

A korbbi krkrs hivatkozs feloldsa: struct A {

~A() {

cout ptrWeak = x;

61

Szlkezels

j szlakat hozhatunk ltre az std::thread osztly segtsgvel Meg kell adnunk azt a fggvnyt, amelyet az j szl futtat

#include #include void foo() { std::cout

Szlkezels

Osztott vltozkat mutexekkel vdhetnk

A mutex is osztott

A szlak megprbljk lefoglalni a mutexet, de egyszerre csak egynek sikerl, a tbbi addig vrakozik int a = 0;

std::mutex m;

void foo() {

m.lock();

a = rand() % 10;

m.unlock();

}

63

Szlkezels

Egy statikus vltoz csak egy pldnyban ltezik

Minden szl ugyanazt a statikus vltozt ltja

A thread_local kulcsszval minden szl sajt pldnyt kap az adott statikus vltozbl

A thread_local vltoz a szl ltrehozsakor jn ltre, s a szl vgn megsemmisl

64

Szlkezels

thread_local hasznlatval: #include #include thread_local int b; class A { public: static thread_local int a; }; thread_local int A::a = 10; std::mutex m; void foo() { m.lock(); cout

Szlkezels

thread_local nlkl: #include #include int b; class A { public: static int a; }; int A::a = 10; std::mutex m; void foo() { m.lock(); cout

Ksznm a figyelmet!

67

A publikci az Eurpai Uni, Magyarorszg s az Eurpai Szocilis Alap trsfinanszrozsa ltal biztostott forrsbl a TMOP-4.2.2.C-11/1/KONV-2012-0004 azonostj "Nemzeti kutatkzpont fejlett

infokommunikcis technolgik kidolgozsra s piaci bevezetsre" cm projekt tmogatsval jtt ltre.

a c++11 újdonságai. smidla józsef operációkutatási laboratórium 2014. október 9

Documents