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            xuht

            2012年2月1日

            設計模式在C語言中的應用--讀nginx源碼(轉)

            市面上的“設計模式“書籍文章,皆針對Java/C++/C#等面向對象語言,似乎離開了面向對象的種種特性,設計模式就無法實現,沒有用武之地了。


            是這樣嗎?設計模式的概念是從建筑領域引入的,本身從沒歧視過面向過程編程語言,它只是對一類問題的普遍解決方案而已。面向對象語言因為有類、多態等特點,使得開發者們容易達到:隱藏細節、封裝變化,而這與設計模式的目的比較一致,所以大師們愛把設計模式與面向對象語言二位一體的使用。然而,存在即合理,C語言直到今日仍然在大型軟件工程中擔綱主角,其種種設計方法其實與我們通常見到的設計模式本質是相同的。例如nginx這個純C語言寫就的的高性能WEB服務器,就有許多地方使用到了市面書籍提到的設計模式。下面通過nginx源碼來看看C語言是怎么做的。當然,UML圖都是我根據代碼意圖所畫,并不準確(C語言真沒法畫UML),只用于方便理解,呵呵。


            strategy模式:

            該模式用于客戶代碼在“無知”狀態下,可以使用種種不同的實現。下面我們以nginx對網絡IO操作的封裝部分來看看C語言的實現吧。

            設計模式就是通過封裝變化來解耦,所以,我們先要找出網絡IO操作的變化點來。nginx是跨平臺的,它會支持linux、freebsd、solaris等操作系統,而每個操作系統的網絡IO操作是不同的,這就是變化點了。

             

            所以,nginx首先定義了ngx_os_io_t來封裝這些變化。

             

            1. typedef struct {  
            2.     ngx_recv_pt        recv;  
            3.     ngx_recv_chain_pt  recv_chain;  
            4.     ngx_recv_pt        udp_recv;  
            5.     ngx_send_pt        send;  
            6.     ngx_send_chain_pt  send_chain;  
            7.     ngx_uint_t         flags;  
            8. } ngx_os_io_t;  

            這里有五個函數指針(*_pt都是函數指針)和一個變量,用于收發網絡數據,我把它理解為OO中的abstract class(每個ngx_os_io_t定義的變量都會重新實現這五個函數)。

             

            擁有函數指針的struct,我通常認為它們是OO中的abstract class,實現它們的文件(一堆函數)要對應到OO上,我則喜歡把它們當做子類來看。對于void*這樣的成員,要根據意圖來看了,通常我會轉換成聚合加繼承的關系。


            ngx_io會在相應的ngx_os_specific_init方法中,來策略性的選擇到底使用哪個實現。客戶代碼只需要簡單的調用ngx_io中的方法即可。


            adapter模式:

            這個模式用以適配接口,通常都是我們已經定義好一種接口了,有一個新的實現卻有著不同的接口,接下來adapter就開始發力了。下面我們仍然以nginx對網絡IO操作的封裝部分來看。

            linux平臺下可能存在普通的IO或者異步IO方式。我們在最初已經封裝好ngx_os_io_t接口了,客戶代碼都是這么直接使用的。現在linux實現了異步IO,而它的調用方式與普通的讀寫IO接口完全不同,所以,如果要支持aoi就需要一層adapter來適配ngx_os_io_t,這就是adapter方式了。


            上圖中,ngx_os_aio適配了原生的異步IO接口,這樣,用戶代碼仍然像以前一樣,只要直接使用ngx_io中的五個接口方法,當nginx的IO部分支持linux aio后,用戶代碼不需要修改。


            bridge橋模式:

            橋模式用于將抽象和實現分離,各自都能獨立的變化。下面以nginx的核心概念module舉例,雖然有些牽強,因為nginx的代碼從來沒這么用過:通常都是一個抽象module context只對應著一個實現module來用,但是,畢竟這種結構下還是可以達到抽象與實現分離的目的,橋模式只好對應到這上面了。

            nginx是以module的概念貫穿始終的。它有一個基本的抽象層ngx_core_module_t(從意圖上判斷,context有抽象接口的功能,雖然簡單從語法上看不出)。然后,nginx module有三個基本類型,分別是event(處理各種事件模型,如epoll/select等),http(處理各種http協議的事件),mail(處理mail相關的事件)。針對每種類型的module,都有許多個實現,比如event module就有9個實現,這里的每個實現其實也是個子類。


            但是,在我們理解橋模式時,這些子類暫時要被看成是event module的實例。代碼中看,像ngx_epoll_module這樣的子類中,還是把一些通用的細節隱藏給ngx_event_core_module來做(管理這個詞更合適)了。從這個角度可以認為,通過context接口,把三個基本module實現分開了。來看看類圖:


            nginx自己用時,是以ngx_module_t中的type成員來決定使用哪個實現的。目前的nginx代碼中,如果用了一種接口就一定會指定相應的type。可是實際上,這也可以用來展示橋模式。以事件module為例來看看:


            由于UML本就是針對OO語言的,所以以上我畫的類圖都比較牽強,什么是繼承?什么是聚合?在C語言中,往往都是通過幾個函數指針,或者void*指針實現各種封裝和多態。沒有什么語法上的關聯,我就只能從代碼意圖中來判斷了。而代碼意圖這個比較虛,因為不同的角度理解出來都不一樣,所以這個確實不好畫。太靈活了點,我只能從一個便于說明的角度來看,例如:上面的ngx_devpoll_module其實就是一個ngx_module_t,呵呵,但是,實際上它最關心的是ngx_event_actions_t的實現,如果完全根據語法來看,根本說不通的。但從代碼意圖中看,這些module并不關心ngx_module_t,所以我認為,它們只是在實現ngx_event_module_t了。

            當然以上只是一家之言,不必當真,如果對nginx源碼有研究的話,歡迎各位拍磚。


            客觀的說,C語言確實在封裝上很差,就像nginx,如果我們要開發一個處理http協議的module嵌入進nginx進程,必須了解ngx_http_module里到底做了什么,真沒隱藏啥細節,module開發者們表示很郁悶。上面的這些設計模式,只是做到了代碼上的解藕。如果nginx用C++寫的話,我相信,現在第三方module都能數以萬計了。


            原文地址:
            http://blog.csdn.net/russell_tao/article/details/7220237

            posted @ 2012-02-01 18:01 xuht 閱讀(492) | 評論 (0)編輯 收藏

            2011年10月13日

            VC2008中影響exe大小和速度的全部編譯選項(轉)

             我再次強調,完全脫離編程環境的C/C++學習方法,不是好的方法,現在所謂的環境中立理論就是“什么都不學”理論,VC、GCC,主流的就兩個,精通其中一個就能吃遍天下,教材里就應該選擇一個大講特講!

                作為VC的代表,今天我給大家介紹VC中的編譯器選項,全面介紹不需要,MSDN里從頭到尾都介紹完了,今天我只講對生成的exe文件大小和速度有影響的。

                用VC就得用IDE,我也以IDE的工程設置里面的排列順序介紹,某些選項需要自己手動添加的最后介紹,我后面說的默認值是release的,debug版本一般不需要調選項。

            項目 - 屬性 - 配置屬性 - C/C++,這是編譯器選項。

            優化:
                通常,算法程序選擇最大化速度(/O2),界面程序選擇最小化大小(/O1),可以獲得最佳的效果。
                優選大小或速度,只有在使用完全優化(/Ox)時才有效,完全優化一般不推薦使用,用處就是可以生成速度與/O2基本相當,但是體積更小的代碼(選速度優先的話)。

                其他幾個選項實際上已包含在/O1、/O2之中,具體請看MSDN。

            代碼生成:
                啟用字符串池(/GF),會將相同的字符串合并,當然可以減小空間占用,雖然本項目默認沒有打開,但是默認的/Zi選項會自動打開/GF,這里打不打開一樣。
                啟用C++異常:該項默認打開,在C++項目中(比如MFC中),會大大增加程序體積,增加約30%,關閉并不代表try不能用了,但會一定程度上降低健壯性,對于空間要求較高的程序,建議關閉。對于正式項目,請參見MSDN,看看會不會造成不利影響。
                運行庫:默認多線程DLL(/MD),體積最優的方案,如果對方沒有VS運行時庫,選擇/MT會將C/C++運行庫靜態編譯,體積增加不少,因此,我的選擇一般是程序與redist包一起發布,也就幾M,而且以后永遠可以接受/MD版本了。
                緩沖區安全檢查:關閉的話,減少0.5K~1K體積(默認情況,VC的段長度512字節,因此程序體積變化的最小單位是0.5K)。
                啟用增強指令集:真想用SSE3的話去用Intel C++,VS2008只支持到SSE2,而且,在我的機器上貌似使用默認設置就能達到選擇SSE2的相同速度,如果安裝了Intel C++ 11,可集成與VS2008,同樣的地方選擇SSE3效果超群
                浮點模型:精確還是快速理論上肯定對速度有影響,但是我極少使用浮點編程,我的方向是系統、安全和密碼,都是整數的天下。

            高級:
                編譯為C還是C++影響不大,這充分說明了C++簡單面向對象特性和C效率差不多(如重載,默認情況下,編譯器會檢查擴展名決定目標代碼類型,對于cpp文件,所有的函數都會編譯為可重載的類型,但是對效率幾乎沒有影響)。

            項目 - 屬性 - 配置屬性 - 鏈接器,這是鏈接器選項。

            輸入:
                忽略庫只有在庫沖突時候才有用,VC絕對不會連接沒有調用到的庫,哪怕你明確指定了。

            清單文件:
                完全使用API編程可以不生成清單。減少約1K體積。
                一般情況下,關閉UAC的那一項,可減少0.5K。

            調試:
                關閉“生成調試信息(/DEBUG)”,根據程序規模,可減少1K~幾十K。

            優化:
                release模式,默認情況下已經該組已經最優了,/OPT:REF和/OPT:ICF已經打開,注意,VS2005、VS2008中Windows 98優化那一項沒用,不像VC6取消Windows 98優化可以大大減小體積。因為VS2005、VS2008中段大小已經是512字節,VC6默認4K。

            高級:
                指定入口點,可以大大減小程序體積,但是不調用CRT的入口無法自動處理參數,可用GetCommandLine和CommandLineToArgvW這兩個API來處理參數。
                隨機基址:默認模式啟用映像隨機化(/DYNAMICBASE),會大大增加程序體積,因為這是個增加程序防反編譯、防破解能力的選項。如無需求,請選擇禁用映像隨機化(/DYNAMICBASE:NO),文件越大,體積縮小越明顯,至少30%

            命令行:
                小程序,可以指定段大小/ALIGN,/O1編譯的化最小可以使用/ALIGN:4,這個選項不推薦,第一有點規模的程序就不能用太小的段,/O2優化的也不能用小段,而且默認的512字節段可以使用UPX壓縮,再小就不能了,除非咱們編譯那種600字節的Hello World,這個選項意義不大,因此微軟才沒有給他一個圖形選項。
                同樣,編譯600字節hello world還需要/merge合并段選項,同樣不推薦使用。

                有些選項VS2005和VS2003沒有,VS2003還包括幾個VS2008廢除的選項,實際上VC里面程序優化效率最高的個人感覺是VS2003。VC6的界面差別比較大,選項有一定差異,但畢竟都是微軟的產品,差別不大,甚至于MASM這個匯編編譯器,連接選項大都與VC相同……

                再說一點,VS2008SP1的MFC工程會自動生成巨大的256*256真彩圖標,因此默認的MFC對話框程序都有近100K,建議刪除多余的圖標,配合上述選項能減到10多K


            原文地址:http://blog.csdn.net/jackyjkchen/article/details/4676635

            posted @ 2011-10-13 16:10 xuht 閱讀(909) | 評論 (0)編輯 收藏

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