
置頂隨筆
協(xié)程
協(xié)程,即協(xié)作式程序,其思想是,一系列互相依賴的協(xié)程間依次使用CPU,每次只有一個(gè)協(xié)程工作,而其他協(xié)程處于休眠狀態(tài)。協(xié)程可以在運(yùn)行期間的某個(gè)點(diǎn)上暫停執(zhí)行,并在恢復(fù)運(yùn)行時(shí)從暫停的點(diǎn)上繼續(xù)執(zhí)行。 協(xié)程已經(jīng)被證明是一種非常有用的程序組件,不僅被python、lua、ruby等腳本語言廣泛采用,而且被新一代面向多核的編程語言如golang rust-lang等采用作為并發(fā)的基本單位。 協(xié)程可以被認(rèn)為是一種用戶空間線程,與傳統(tǒng)的線程相比,有2個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn):
- 與線程不同,協(xié)程是自己主動(dòng)讓出CPU,并交付他期望的下一個(gè)協(xié)程運(yùn)行,而不是在任何時(shí)候都有可能被系統(tǒng)調(diào)度打斷。因此協(xié)程的使用更加清晰易懂,并且多數(shù)情況下不需要鎖機(jī)制。
- 與線程相比,協(xié)程的切換由程序控制,發(fā)生在用戶空間而非內(nèi)核空間,因此切換的代價(jià)非常小。
網(wǎng)絡(luò)編程模型
首先來簡(jiǎn)單回顧一下一些常用的網(wǎng)絡(luò)編程模型。網(wǎng)絡(luò)編程模型可以大體的分為同步模型和異步模型兩類。
同步模型使用阻塞IO模式,在阻塞IO模式下調(diào)用read等IO函數(shù)時(shí)會(huì)阻塞線程直到IO完成或失敗。
同步模型的典型代表是thread per connection模型,每當(dāng)阻塞在主線程上的accept調(diào)用返回時(shí)則創(chuàng)建一個(gè)新的線程去服務(wù)于新的socket的讀/寫。這種模型的優(yōu)點(diǎn)是程序簡(jiǎn)潔,編寫簡(jiǎn)單;缺點(diǎn)是可伸縮性收到線程數(shù)的限制,當(dāng)連接越來越多時(shí),線程也越來越多,頻繁的線程切換會(huì)嚴(yán)重拖累性能。
異步模型一般使用非阻塞IO模式,并配合epoll/select/poll等多路復(fù)用機(jī)制。在非阻塞模式下調(diào)用read,如果沒有數(shù)據(jù)可讀則立即返回并通知用戶沒有可讀(EAGAIN/EWOULDBLOCK),而非阻塞當(dāng)前線程。異步模型可以使一個(gè)線程同時(shí)服務(wù)于多個(gè)IO對(duì)象。
異步模型的典型代表是reactor模型。在reactor模型中,我們將所有要處理的IO事件注冊(cè)到一個(gè)中心的IO多路復(fù)用器中(一般為epoll/select/poll),同時(shí)主線程阻塞在多路復(fù)用器上。一旦有IO事件到來或者就緒,多路復(fù)用器返回并將對(duì)應(yīng)的IO事件分發(fā)到對(duì)應(yīng)的處理器(即回調(diào)函數(shù))中,最后處理器調(diào)用read/write函數(shù)來進(jìn)行IO操作。
異步模型的特點(diǎn)是性能和可伸縮性比同步模型要好很多,但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不易于編寫和維護(hù)。在異步模型中,IO之前的代碼(IO任務(wù)的提交者)和IO之后的處理代碼(回調(diào)函數(shù))是割裂開來的。
協(xié)程與網(wǎng)絡(luò)編程
協(xié)程為克服同步模型和異步模型的缺點(diǎn),并結(jié)合他們的優(yōu)點(diǎn)提供了可能: 現(xiàn)在假設(shè)我們有3個(gè)協(xié)程A,B,C分別要進(jìn)行數(shù)次IO操作。這3個(gè)協(xié)程運(yùn)行在同一個(gè)調(diào)度器或者說線程的上下文中,并依次使用CPU。調(diào)度器在其內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)多路復(fù)用器(epoll/select/poll)。
協(xié)程A首先運(yùn)行,當(dāng)它執(zhí)行到一個(gè)IO操作,但該IO操作并沒有立即就緒時(shí),A將該IO事件注冊(cè)到調(diào)度器中,并主動(dòng)放棄CPU。這時(shí)調(diào)度器將B切換到CPU上開始執(zhí)行,同樣,當(dāng)它碰到一個(gè)IO操作的時(shí)候?qū)O事件注冊(cè)到調(diào)度器中,并主動(dòng)放棄CPU。調(diào)度器將C切換到cpu上開始執(zhí)行。當(dāng)所有協(xié)程都被“阻塞”后,調(diào)度器檢查注冊(cè)的IO事件是否發(fā)生或就緒。假設(shè)此時(shí)協(xié)程B注冊(cè)的IO時(shí)間已經(jīng)就緒,調(diào)度器將恢復(fù)B的執(zhí)行,B將從上次放棄CPU的地方接著向下運(yùn)行。A和C同理。
這樣,對(duì)于每一個(gè)協(xié)程來說,是同步的模型;但是對(duì)于整個(gè)應(yīng)用程序來說,卻是異步的模型。
好了,原理說完了,我們來看一個(gè)實(shí)際的例子,echo server。
echo server
在這個(gè)例子中,我們將使用orchid庫來編寫一個(gè)echo server。orchid庫是一個(gè)構(gòu)建于boost基礎(chǔ)上的 協(xié)程/網(wǎng)絡(luò)IO 庫。
echo server首先必須要處理連接事件,我們創(chuàng)建一個(gè)協(xié)程來專門處理連接事件:
typedef boost::shared_ptr<orchid::socket> socket_ptr;
//處理ACCEPT事件的協(xié)程
void handle_accept(orchid::coroutine_handle co) {
try {
orchid::acceptor acceptor(co -> get_scheduler().get_io_service());//構(gòu)建一個(gè)acceptor
acceptor.bind_and_listen("5678",true);
for(;;) {
socket_ptr sock(new orchid::socket(co -> get_scheduler().get_io_service()));
acceptor.accept(*sock,co);
//在調(diào)度器上創(chuàng)建一個(gè)協(xié)程來服務(wù)新的socket。第一個(gè)參數(shù)是要?jiǎng)?chuàng)建的協(xié)程的main函數(shù),第二個(gè)參數(shù)是要?jiǎng)?chuàng)建的協(xié)程的棧的大小。
co -> get_scheduler().spawn(boost::bind(handle_io,_1,sock),orchid::minimum_stack_size());
}
} catch(boost::system::system_error& e) {
cerr<<e.code()<<" "<<e.what()<<endl;
}
}
在orchid中,協(xié)程的main函數(shù)必須滿足函數(shù)簽名void(orchid::coroutine_handle),如handle_accept所示,其中參數(shù)co是協(xié)程句柄,代表了當(dāng)前函數(shù)所位于的協(xié)程。
在上面的代碼中,我們創(chuàng)建了一個(gè)acceptor,并讓它監(jiān)聽5678端口,然后在"阻塞"等待連接到來,當(dāng)連接事件到來時(shí),創(chuàng)建一個(gè)新的協(xié)程來服務(wù)新的socket。處理套接字IO的協(xié)程如下:
//處理SOCKET IO事件的協(xié)程
void handle_io(orchid::coroutine_handle co,socket_ptr sock) {
orchid::tcp_ostream out(*sock,co);
orchid::tcp_istream in(*sock,co);
for(std::string str;std::getline(in, str) && out;) {
out<<str<<endl;
}
}
IO處理協(xié)程首先在傳入的套接字上創(chuàng)建了一個(gè)輸入流和一個(gè)輸出流,分別代表了TCP的輸入和輸出。然后不斷地從輸入流中讀取一行,并輸出到輸出流當(dāng)中。當(dāng)socket上的TCP連接斷開時(shí),輸入流和輸出流的eof標(biāo)志為會(huì)被置位,因此循環(huán)結(jié)束,協(xié)程退出。
orchid可以使用戶以流的形式來操作套接字。輸入流和輸出流分別提供了std::istream和std::ostream的接口;輸入流和輸出流是帶緩沖的,如果用戶需要無緩沖的讀寫socket或者自建緩沖,可以直接調(diào)用orchid::socket的read和write函數(shù)。但是需要注意這兩個(gè)函數(shù)會(huì)拋出boost::system_error異常來表示錯(cuò)誤。
細(xì)心的讀者可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn),handle_io的函數(shù)簽名并不滿足void(orchid::coroutine_handle),回到handle_accept中,可以發(fā)現(xiàn),實(shí)際上我們使用了boost.bind對(duì)handle _ io函數(shù)進(jìn)行了適配,使之符合函數(shù)簽名的要求。
最后是main函數(shù):
int main() {
orchid::scheduler sche;
sche.spawn(handle_accept,orchid::coroutine::minimum_stack_size());//創(chuàng)建協(xié)程
sche.run();
}
在上面這個(gè)echo server的例子中,我們采用了一種 coroutine per connection 的編程模型,與傳統(tǒng)的 thread per connection 模型一樣的簡(jiǎn)潔清晰,但是整個(gè)程序?qū)嶋H上運(yùn)行在同一線程當(dāng)中。
由于協(xié)程的切換開銷遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于線程,因此我們可以輕易的同時(shí)啟動(dòng)上千協(xié)程來同時(shí)服務(wù)上千連接,這是 thread per connection的模型很難做到的;在性能方面,整個(gè)底層的IO系統(tǒng)實(shí)際上是使用boost.asio這種高性能的異步io庫實(shí)現(xiàn)的。而且與IO所費(fèi)的時(shí)間相比,協(xié)程切換的開銷基本可以忽略。
因此通過協(xié)程,我們可以在保持同步IO模型簡(jiǎn)潔性的同時(shí),獲得近似于異步IO模型的高性能。

2013年1月1日
協(xié)程
協(xié)程,即協(xié)作式程序,其思想是,一系列互相依賴的協(xié)程間依次使用CPU,每次只有一個(gè)協(xié)程工作,而其他協(xié)程處于休眠狀態(tài)。協(xié)程可以在運(yùn)行期間的某個(gè)點(diǎn)上暫停執(zhí)行,并在恢復(fù)運(yùn)行時(shí)從暫停的點(diǎn)上繼續(xù)執(zhí)行。 協(xié)程已經(jīng)被證明是一種非常有用的程序組件,不僅被python、lua、ruby等腳本語言廣泛采用,而且被新一代面向多核的編程語言如golang rust-lang等采用作為并發(fā)的基本單位。 協(xié)程可以被認(rèn)為是一種用戶空間線程,與傳統(tǒng)的線程相比,有2個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn):
- 與線程不同,協(xié)程是自己主動(dòng)讓出CPU,并交付他期望的下一個(gè)協(xié)程運(yùn)行,而不是在任何時(shí)候都有可能被系統(tǒng)調(diào)度打斷。因此協(xié)程的使用更加清晰易懂,并且多數(shù)情況下不需要鎖機(jī)制。
- 與線程相比,協(xié)程的切換由程序控制,發(fā)生在用戶空間而非內(nèi)核空間,因此切換的代價(jià)非常小。
網(wǎng)絡(luò)編程模型
首先來簡(jiǎn)單回顧一下一些常用的網(wǎng)絡(luò)編程模型。網(wǎng)絡(luò)編程模型可以大體的分為同步模型和異步模型兩類。
同步模型使用阻塞IO模式,在阻塞IO模式下調(diào)用read等IO函數(shù)時(shí)會(huì)阻塞線程直到IO完成或失敗。
同步模型的典型代表是thread per connection模型,每當(dāng)阻塞在主線程上的accept調(diào)用返回時(shí)則創(chuàng)建一個(gè)新的線程去服務(wù)于新的socket的讀/寫。這種模型的優(yōu)點(diǎn)是程序簡(jiǎn)潔,編寫簡(jiǎn)單;缺點(diǎn)是可伸縮性收到線程數(shù)的限制,當(dāng)連接越來越多時(shí),線程也越來越多,頻繁的線程切換會(huì)嚴(yán)重拖累性能。
異步模型一般使用非阻塞IO模式,并配合epoll/select/poll等多路復(fù)用機(jī)制。在非阻塞模式下調(diào)用read,如果沒有數(shù)據(jù)可讀則立即返回并通知用戶沒有可讀(EAGAIN/EWOULDBLOCK),而非阻塞當(dāng)前線程。異步模型可以使一個(gè)線程同時(shí)服務(wù)于多個(gè)IO對(duì)象。
異步模型的典型代表是reactor模型。在reactor模型中,我們將所有要處理的IO事件注冊(cè)到一個(gè)中心的IO多路復(fù)用器中(一般為epoll/select/poll),同時(shí)主線程阻塞在多路復(fù)用器上。一旦有IO事件到來或者就緒,多路復(fù)用器返回并將對(duì)應(yīng)的IO事件分發(fā)到對(duì)應(yīng)的處理器(即回調(diào)函數(shù))中,最后處理器調(diào)用read/write函數(shù)來進(jìn)行IO操作。
異步模型的特點(diǎn)是性能和可伸縮性比同步模型要好很多,但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不易于編寫和維護(hù)。在異步模型中,IO之前的代碼(IO任務(wù)的提交者)和IO之后的處理代碼(回調(diào)函數(shù))是割裂開來的。
協(xié)程與網(wǎng)絡(luò)編程
協(xié)程為克服同步模型和異步模型的缺點(diǎn),并結(jié)合他們的優(yōu)點(diǎn)提供了可能: 現(xiàn)在假設(shè)我們有3個(gè)協(xié)程A,B,C分別要進(jìn)行數(shù)次IO操作。這3個(gè)協(xié)程運(yùn)行在同一個(gè)調(diào)度器或者說線程的上下文中,并依次使用CPU。調(diào)度器在其內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)多路復(fù)用器(epoll/select/poll)。
協(xié)程A首先運(yùn)行,當(dāng)它執(zhí)行到一個(gè)IO操作,但該IO操作并沒有立即就緒時(shí),A將該IO事件注冊(cè)到調(diào)度器中,并主動(dòng)放棄CPU。這時(shí)調(diào)度器將B切換到CPU上開始執(zhí)行,同樣,當(dāng)它碰到一個(gè)IO操作的時(shí)候?qū)O事件注冊(cè)到調(diào)度器中,并主動(dòng)放棄CPU。調(diào)度器將C切換到cpu上開始執(zhí)行。當(dāng)所有協(xié)程都被“阻塞”后,調(diào)度器檢查注冊(cè)的IO事件是否發(fā)生或就緒。假設(shè)此時(shí)協(xié)程B注冊(cè)的IO時(shí)間已經(jīng)就緒,調(diào)度器將恢復(fù)B的執(zhí)行,B將從上次放棄CPU的地方接著向下運(yùn)行。A和C同理。
這樣,對(duì)于每一個(gè)協(xié)程來說,是同步的模型;但是對(duì)于整個(gè)應(yīng)用程序來說,卻是異步的模型。
好了,原理說完了,我們來看一個(gè)實(shí)際的例子,echo server。
echo server
在這個(gè)例子中,我們將使用orchid庫來編寫一個(gè)echo server。orchid庫是一個(gè)構(gòu)建于boost基礎(chǔ)上的 協(xié)程/網(wǎng)絡(luò)IO 庫。
echo server首先必須要處理連接事件,我們創(chuàng)建一個(gè)協(xié)程來專門處理連接事件:
typedef boost::shared_ptr<orchid::socket> socket_ptr;
//處理ACCEPT事件的協(xié)程
void handle_accept(orchid::coroutine_handle co) {
try {
orchid::acceptor acceptor(co -> get_scheduler().get_io_service());//構(gòu)建一個(gè)acceptor
acceptor.bind_and_listen("5678",true);
for(;;) {
socket_ptr sock(new orchid::socket(co -> get_scheduler().get_io_service()));
acceptor.accept(*sock,co);
//在調(diào)度器上創(chuàng)建一個(gè)協(xié)程來服務(wù)新的socket。第一個(gè)參數(shù)是要?jiǎng)?chuàng)建的協(xié)程的main函數(shù),第二個(gè)參數(shù)是要?jiǎng)?chuàng)建的協(xié)程的棧的大小。
co -> get_scheduler().spawn(boost::bind(handle_io,_1,sock),orchid::minimum_stack_size());
}
} catch(boost::system::system_error& e) {
cerr<<e.code()<<" "<<e.what()<<endl;
}
}
在orchid中,協(xié)程的main函數(shù)必須滿足函數(shù)簽名void(orchid::coroutine_handle),如handle_accept所示,其中參數(shù)co是協(xié)程句柄,代表了當(dāng)前函數(shù)所位于的協(xié)程。
在上面的代碼中,我們創(chuàng)建了一個(gè)acceptor,并讓它監(jiān)聽5678端口,然后在"阻塞"等待連接到來,當(dāng)連接事件到來時(shí),創(chuàng)建一個(gè)新的協(xié)程來服務(wù)新的socket。處理套接字IO的協(xié)程如下:
//處理SOCKET IO事件的協(xié)程
void handle_io(orchid::coroutine_handle co,socket_ptr sock) {
orchid::tcp_ostream out(*sock,co);
orchid::tcp_istream in(*sock,co);
for(std::string str;std::getline(in, str) && out;) {
out<<str<<endl;
}
}
IO處理協(xié)程首先在傳入的套接字上創(chuàng)建了一個(gè)輸入流和一個(gè)輸出流,分別代表了TCP的輸入和輸出。然后不斷地從輸入流中讀取一行,并輸出到輸出流當(dāng)中。當(dāng)socket上的TCP連接斷開時(shí),輸入流和輸出流的eof標(biāo)志為會(huì)被置位,因此循環(huán)結(jié)束,協(xié)程退出。
orchid可以使用戶以流的形式來操作套接字。輸入流和輸出流分別提供了std::istream和std::ostream的接口;輸入流和輸出流是帶緩沖的,如果用戶需要無緩沖的讀寫socket或者自建緩沖,可以直接調(diào)用orchid::socket的read和write函數(shù)。但是需要注意這兩個(gè)函數(shù)會(huì)拋出boost::system_error異常來表示錯(cuò)誤。
細(xì)心的讀者可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn),handle_io的函數(shù)簽名并不滿足void(orchid::coroutine_handle),回到handle_accept中,可以發(fā)現(xiàn),實(shí)際上我們使用了boost.bind對(duì)handle _ io函數(shù)進(jìn)行了適配,使之符合函數(shù)簽名的要求。
最后是main函數(shù):
int main() {
orchid::scheduler sche;
sche.spawn(handle_accept,orchid::coroutine::minimum_stack_size());//創(chuàng)建協(xié)程
sche.run();
}
在上面這個(gè)echo server的例子中,我們采用了一種 coroutine per connection 的編程模型,與傳統(tǒng)的 thread per connection 模型一樣的簡(jiǎn)潔清晰,但是整個(gè)程序?qū)嶋H上運(yùn)行在同一線程當(dāng)中。
由于協(xié)程的切換開銷遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于線程,因此我們可以輕易的同時(shí)啟動(dòng)上千協(xié)程來同時(shí)服務(wù)上千連接,這是 thread per connection的模型很難做到的;在性能方面,整個(gè)底層的IO系統(tǒng)實(shí)際上是使用boost.asio這種高性能的異步io庫實(shí)現(xiàn)的。而且與IO所費(fèi)的時(shí)間相比,協(xié)程切換的開銷基本可以忽略。
因此通過協(xié)程,我們可以在保持同步IO模型簡(jiǎn)潔性的同時(shí),獲得近似于異步IO模型的高性能。

2011年11月28日
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。謝謝
C++11中有很多激動(dòng)人心的特性,但是相應(yīng)的使得C++更加復(fù)雜。。。
新標(biāo)準(zhǔn)還修改了原有標(biāo)準(zhǔn)庫,并增加了很多內(nèi)容。
在學(xué)習(xí)新標(biāo)準(zhǔn)的過程中動(dòng)手寫了個(gè) 為std::tuple增加格式化/序列化能力的一小段代碼
#define DECLARE_TUPLE_SERIALIZATION_FUNCTION(FUNC_NAME,BEG,SEP,END) \
namespace sjdfsjfyttsaihfah6755jsdf554433356sdf{ \
template <typename Tuple,std::size_t N> \
struct tuple_printer \
{ \
static void print(std::ostream& os,const Tuple& t) \
{ \
os<<std::get<std::tuple_size<Tuple>::value - N >(t)<<SEP; \
tuple_printer<Tuple,N-1>::print(os,t); \
} \
}; \
\
template <typename Tuple> \
struct tuple_printer<Tuple,1> \
{ \
static void print(std::ostream& os,const Tuple& t) \
{ \
os<<std::get<std::tuple_size<Tuple>::value-1>(t); \
} \
}; \
} \
template <typename Tuple> \
void FUNC_NAME(std::ostream& os,const Tuple& t) \
{ \
os<<BEG; \
sjdfsjfyttsaihfah6755jsdf554433356sdf::tuple_printer<Tuple,std::tuple_size<Tuple>::value>::print(os,t); \
os<<END; \
}
實(shí)現(xiàn)成宏是為了使用起來更方便,可以隨意指定 函數(shù)名 前綴 分隔符 和 后綴。
使用方法如下:
DECLARE_TUPLE_SERIALIZATION_FUNCTION(serialize_tuple,"<"," , ",">")
int main()
{
int i=10;
auto a = std::make_tuple(3,"lala",i,'c');
serialize_tuple(std::cout,a);
}
輸出為:
<3 , "lala" , 10 , c>
測(cè)試環(huán)境為GCC 4.5,注意編譯時(shí)候請(qǐng)打開C++0X支持。

2011年8月13日
題目二:
題目我做了下改變,使用了上篇文章中提到的那個(gè)類X,代碼如下:
1 class X
2 {
3 public:
4 X(){cout<<"default construct"<<endl;}
5 X(int a):i(a){ cout<<"construct "<<i<<endl;}
6 ~X(){ cout<<"desconstruct "<<i<<endl;}
7 X(const X& x):i(x.i)
8 {
9 cout<<"copy construct "<<i<<endl;
10 }
11 X& operator++()
12 {
13 cout<<"operator ++(pre) "<<i<<endl;
14 ++i;
15 return *this;
16 }
17 const X operator++(int)
18 {
19 cout<<"operator ++(post) "<<i<<endl;
20 X x(*this);
21 ++i;
22 return x;
23 }
24 X& operator=(int m)
25 {
26 cout<<"operator =(int)"<<endl;
27 i = m;
28 return *this;
29 }
30 X& operator=(const X& x)
31 {
32 cout<<"operator =(X)"<<endl;
33 i=x.i;
34 return *this;
35 }
36 /////////////////////////
37 friend ostream& operator<<(ostream& os,const X& x)
38 {
39 os<<x.i;
40 return os;
41 }
42 friend X operator+(const X& a,const X& b)
43 {
44 cout<<"operator +"<<endl;
45 return X(a.i+b.i);
46 }
47 //////////////////////////
48 public:
49 int i;
50 };
請(qǐng)問以下代碼的輸出是什么?
1 X a(10),b(20);
2 X c=a+b;
我們來看一下使用GCC4.5(默認(rèn)編譯選項(xiàng))以及MSVC9.0(BOTH DEBUG AND RELEASE)編譯后的實(shí)際運(yùn)行結(jié)果:
construct 10
construct 20
operator +
construct 30
desconstruct 30
desconstruct 20
desconstruct 10
簡(jiǎn)單分析下這個(gè)輸出:
construct 10
construct 20 //對(duì)應(yīng) X a(10),b(20);
operator + //調(diào)用“+”操作符
construct 30 //調(diào)用X(int){...},44行處
desconstruct 30 //變量c 的析構(gòu)
desconstruct 20 //變量b 的析構(gòu)
desconstruct 10 //變量a 的析構(gòu)
從結(jié)果可以看出,整個(gè)執(zhí)行過程中沒有輸出“operator=”,說明壓根沒有調(diào)用“=”操作符,而且整個(gè)過程比我想象的要簡(jiǎn)潔高效,沒有臨時(shí)對(duì)象,沒有拷貝構(gòu)造。
結(jié)果為什么會(huì)是這樣呢?這主要?dú)w功于編譯器的返回值優(yōu)化的能力。
有關(guān)返回值優(yōu)化的知識(shí),限于篇幅我就不仔細(xì)介紹了,但是需要特別指出的是MSVC9.0只在RELEASE模式下默認(rèn)開啟NRVO,即對(duì)具名對(duì)象的返回值優(yōu)化,以及返回值優(yōu)化里面的一個(gè)重要的細(xì)節(jié),體現(xiàn)在本例里就是:為什么中整個(gè)輸出中沒有出現(xiàn)"opeartor=",即為什么沒調(diào)用"="操作符。
現(xiàn)在我們將代碼稍微改變一下,改成下面的樣子:
X a(10),b(20),c;
c=a+b; //這里我們將c的構(gòu)造和賦值分開了
執(zhí)行的結(jié)果如下:
construct 10 //構(gòu)造a
construct 20 //構(gòu)造b
default construct //構(gòu)造 c
operator + //調(diào)用“+”操作符
construct 30 //調(diào)用X(int){...},44行處
operator =(X) //調(diào)用“=”操作符
desconstruct 30 //代碼45行所建立的臨時(shí)對(duì)象的析構(gòu)
desconstruct 30 //變量c的析構(gòu)
desconstruct 20 //變量b的析構(gòu)
desconstruct 10 //變量c的析構(gòu)
對(duì)比前后的輸出結(jié)果,可以發(fā)現(xiàn)多出以下三行
operator =(X)
desconstruct 30
出現(xiàn)這種差異的原因在于:
定義c的時(shí)候會(huì)調(diào)用默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)進(jìn)行初始化,因此第一條語句執(zhí)行完之后,c已經(jīng)是一個(gè)存在的對(duì)象,所以第二條語句并沒有權(quán)利去直接修改c的內(nèi)容,必須要通過調(diào)用賦值操作符”=“,因此必須要產(chǎn)生一個(gè)臨時(shí)對(duì)象。而在第一個(gè)例子中,因?yàn)閳?zhí)行到第二條語句之前c并沒有被創(chuàng)建,所以編譯器可以將 表達(dá)式a+b的返回值直接構(gòu)建在c的內(nèi)存中,從而優(yōu)化掉臨時(shí)對(duì)象和對(duì)“=”的調(diào)用。
今年要開始找工作了,本著積累經(jīng)驗(yàn)的目的,跑去做了下MTK的筆試題,筆試的內(nèi)容主要是C++。
因?yàn)殚_發(fā)中一直使用C++,而且對(duì)C++里的高級(jí)特性:面向?qū)ο?,模板等都比較熟悉,還沒事喜歡研究下STL,BOOST,所以對(duì)自己的C++水平比較自信,因此事先也沒做任何準(zhǔn)備,就直接去筆試了。本來筆試完了后覺得題目蠻簡(jiǎn)單的,但是本著認(rèn)真學(xué)習(xí)的態(tài)度回來后把題目都上機(jī)試驗(yàn)了下,結(jié)果一下就悲劇了,錯(cuò)的體無完服啊。。。
總結(jié)了一下:
1。認(rèn)真對(duì)待,不要小看了筆試題目:做題的時(shí)候心想這些筆試題目都很簡(jiǎn)單啊,很多題目都是掃了一眼就立即寫出了答案,結(jié)果回來后才發(fā)現(xiàn)這些題目都設(shè)置了陷阱,讓你掉進(jìn)去就出不來了。
2。C++基礎(chǔ)不夠扎實(shí)。枉我還一天到晚的研究C++的高級(jí)特性,結(jié)果很多基礎(chǔ)的知識(shí)卻都是一知半解。
特將此次筆試的一些心得和體會(huì)記錄于此,好提醒自己。下面主要分析幾個(gè)我做錯(cuò)的題目。題目并非與原題完全一致。
題目一:
int a=10,b=6;
cout<<a+b<<" "<<a++<<" "<<b++;
請(qǐng)說出上述語句的執(zhí)行結(jié)果。
很多人看過這段代碼后估計(jì)都會(huì)直接就寫上了 16 10 6 這樣的結(jié)果吧,但上機(jī)實(shí)驗(yàn)的輸出結(jié)果是: 18 10 6
為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的結(jié)果,下面是我的分析過程,如果有不對(duì)的地方請(qǐng)大家指正。
為了跟蹤代碼的執(zhí)行步驟,我設(shè)計(jì)了一個(gè)類X,這個(gè)類是對(duì)int的模擬,行為方面與int基本一致,除了會(huì)打印出一些幫助我們理解的信息,代碼如下:
class X
{
public:
X(){cout<<"default construct"<<endl;}
X(int a):i(a){ cout<<"construct "<<i<<endl;}
~X(){ cout<<"desconstruct "<<i<<endl;}
X(const X& x):i(x.i)
{
cout<<"copy construct "<<i<<endl;
}
X& operator++()
{
cout<<"operator ++(pre) "<<i<<endl;
++i;
return *this;
}
const X operator++(int)
{
cout<<"operator ++(post) "<<i<<endl;
X x(*this);
++i;
return x;
}
X& operator=(int m)
{
cout<<"operator =(int)"<<endl;
i = m;
return *this;
}
X& operator=(const X& x)
{
cout<<"operator =(X)"<<endl;
i=x.i;
return *this;
}
/////////////////////////
friend ostream& operator<<(ostream& os,const X& x)
{
os<<x.i;
return os;
}
friend X operator+(const X& a,const X& b)
{
cout<<"operator +"<<endl;
return X(a.i+b.i);
}
//////////////////////////
public:
int i;
};
然后執(zhí)行以下代碼:
X a(10),b(6);
cout<<"sum:" <<a+b<<" a:"<<a++<<" b:"<<b++<<endl;
使用GCC4。5編譯后,代碼的執(zhí)行結(jié)果如下:
construct 10
construct 6
operator ++(post) 6
copy construct 6
operator ++(post) 10
copy construct 10
operator +
construct 18
sum:18 a:10 b:6
desconstruct 18
desconstruct 10
desconstruct 6
desconstruct 7
desconstruct 11
我們來簡(jiǎn)單分析下這個(gè)執(zhí)行過程:
construct 10
construct 6 //這兩行輸出對(duì)應(yīng)于 X a(10),b(6);
operator ++(post) 6
copy construct 6 //表明首先執(zhí)行了 cout<<"sum:" <<a+b<<" a:"<<a++<<" b:"<<b++<<endl;這句中的 b++這個(gè)表達(dá)式,
b++這個(gè)表達(dá)式返回了一個(gè)值為6的臨時(shí)對(duì)象,而b本身則變成了7。
operator ++(post) 10
copy construct 10 //這句的分析同上
operator +
construct 18 //對(duì)應(yīng)于表達(dá)式 a+b ,可以看到,此時(shí)的a和b已經(jīng)變成了11和7。表達(dá)式返回了一個(gè)值為18的臨時(shí)對(duì)象。
sum:18 a:10 b:6 //輸出的結(jié)果,從結(jié)果可以看出,實(shí)際上打印出的值分別為 a+b,a++和b++三個(gè)表達(dá)式所返回的臨時(shí)變量。
desconstruct 18 //a+b 表達(dá)式返回的臨時(shí)變量的析構(gòu)
desconstruct 10 //a++ 表達(dá)式返回的臨時(shí)變量的析構(gòu)
desconstruct 6 //b++表達(dá)式返回的臨時(shí)變量的析構(gòu)
desconstruct 7 //變量a 的析構(gòu)
desconstruct 11 //變量b的析構(gòu)
真相大白了。為什么編譯器會(huì)這樣來編譯這個(gè)表達(dá)式呢?
下面2樓的夜風(fēng)同學(xué)給出了正確答案。。為了不誤導(dǎo)后面的同學(xué),特此編輯掉。。
上述實(shí)驗(yàn)的環(huán)境均為GCC4。5 據(jù)同學(xué)說VS2010執(zhí)行的結(jié)果在DEBUG下和RELEASE下居然分別為:16 10 6 和18 10 6,不過我沒有去驗(yàn)證過,有興趣的同學(xué)可以去驗(yàn)證并分析一下。
做這樣一道題還是讓我收獲很多,鞏固了C++的基礎(chǔ)。
今天就寫道這里,后面有時(shí)間會(huì)陸續(xù)放出對(duì)其他“陷阱”題目的分析。
(未完待續(xù))

2011年5月26日
首先,BOOST中有4種有關(guān)互斥量得概念。
1.LOCKABLE :僅支持排它型所有權(quán)
2.TIMEDLOCKABLE:支持帶超時(shí)的排它型所有權(quán)
3.SHAREDLOCKABLE: 支持帶超時(shí)的排他型所有權(quán)和共享型所有權(quán)(讀寫鎖)
4.UPGRADELOCKABLE:
支持帶超時(shí)的排他型所有權(quán)和共享型所有權(quán),以及共享型所有權(quán)升級(jí)為排他型所有權(quán)(升級(jí)過程阻塞)(也支持降級(jí))
可以看到2強(qiáng)化自1,3強(qiáng)化自2.4強(qiáng)化自3,支持某一概念則一定支持其強(qiáng)化自的概念。
boost::mutex 實(shí)現(xiàn)了LOCKABLE概念 (boost::recursive_mutex 是其遞歸鎖的版本)
boost::timed_mutex 實(shí)現(xiàn)了TIMEDLOCKABLE概念
(boost::recursive_timed_mutex 是其遞歸鎖的版本)
boost::shared_mutex實(shí)現(xiàn)了SHAREDLOCKABLE概念
boost::shared_mutex同樣實(shí)現(xiàn)了UPGRADELOCKABLE概念
出于提供RAII操作風(fēng)格和安全等其他一些原因BOOST不希望用戶直接調(diào)用各種MUTEX類型中的相關(guān)接口,而是通過它提供的一些LOCK_TYPE來幫助我們調(diào)用。
主要的LOCK_TYPE包括:
boost::unique_lock<LOCKABLE> 針對(duì)支持LOCKABLE概念的類型(上述4中MUTEX類型都支持LOCKABLE概念)。以RAII的方式調(diào)用該類的lock()
(調(diào)用成功后排它的獨(dú)占該互斥量)和 unlock() 方法。
boost::shared_lock<SHAREDLOCKABLE>針對(duì)支持SHAREDLOCKABLE概念的類型,boost::shared_mutex實(shí)現(xiàn)了該概念,注意,支持SHAREDLOCKABLE概念的類既支持排他的獨(dú)占(寫鎖,通過調(diào)用lock unlock系列函數(shù)),也支持共享的方式占用(讀鎖,通過調(diào)用lock_shared系列),
shared_lock默認(rèn)調(diào)用
lock_shared系列。
最主要最常用的就是上面這兩個(gè)LOCK類型,分別代表獨(dú)占方式和共享方式,其他的就不一一分析了。
下面是個(gè)從
http://hi.baidu.com/jrckkyy/blog/item/d7ccb508dfba2e3ce8248817.html此處找到的例子
typedef boost::shared_mutex rwmutex;
typedef boost::shared_lock<rwmutex> readLock;
typedef boost::uniq_lock<rwmutex> writeLock;
rwmutex _rwmutex;
void readOnly()
{
...
{ // 臨界區(qū)
readLock rdlock(_rwmutex);
...
do something
...
}
...
}
void writeOnly()
{
...
{ // 臨界區(qū)
writeLock wlock(_rwmutex);
...
do something
...
}
...
}