Cpp 多线程学习笔记——2. 互斥锁、原子操作与条件变量
互斥锁 线程安全与互斥锁 在多线程编程中，由于多个线程存在共享的资源（例如全局变量等），因此可能导致相互之间产生干扰， 下面的例子可以展示这种问题（必须使用Debug模式编译，因为Release模式下可能直接优化了） 12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637#include <iostream>#include <thread>#include <vector>const int num_threads = 5;const int num_increments = 10000;const int num_experiments = 20;void increment_counter(int &counter) { for (int i = 0; i < num_increments; ++i) { counter++; // 多线程同时修改共享变量 }}void run_ex...
Cpp 多线程学习笔记——1. 线程
多线程的实现 C/C++ 多线程 我们关注 C/C++ 的多线程语法，按照平台和封装层次的不同，有几种常见的实现： 对于POSIX系统（Linux系统等），可以使用pthread库实现线程操作 对于Windows系统，同样提供了线程操作的API 对于Modern C++，可以使用std::thread进行跨平台统一的线程操作 值得注意的是，C++11引入了std::thread，但是这个线程类的设计有些缺陷（不是RAII的），后续填坑时为了不破坏兼容性，C++20又设计了一个新的名为std::jthread的线程类，仍然存放在<thread>头文件里面。 由于三家编译器的较新版本默认采用C++17标准，使用std::jthread时需要在编译选项中指明采用C++20标准，例如-std=c++20或/std:c++20 下面使用C/C++最常见的三种实现，编写等价的多线程程序示例，可以发现在不同的实现中的操作都是类似的，前两者都是C语言风格的函数接口，区别仅仅是参数的格式和类型等细节，而std::thread则使用了类进行封装，使用更加简洁。 使用pthread的示...
Cpp 设计模式笔记——6. 更多模式
随着软件工程的不断发展，除了经典的二十几种设计模式，还有更多设计模式在不断涌现，其中一些设计模式也是值得学习的。 对象池模式 对象池（Object Pool）是一种创建和管理对象的设计模式，特别适用于需要频繁创建和销毁对象的场景。 它通过复用对象来减少对象的创建和销毁次数，从而提高性能和资源利用率，在资源密集型的应用情景中（如数据库连接、线程、Socket连接、内存分配等），池化的思想被广泛使用。 对象池的实现示例是非常简单直观的，直接看代码即可。 与之不同的是，使用C++实现一个实用的线程池或内存池的代码细节会更加复杂，本文中不作讨论。 示例代码如下 12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152#include <iostream>#include <memory>#include <vector>// 对象类class PooledObject {public: PooledO...
Cpp 设计模式笔记——4. 行为型模式
Chain of Responsibility (责任链) 责任链模式是一种行为设计模式，将请求沿着处理者链进行发送。在收到请求后，每个处理者均可选择对请求进行处理， 或将其继续传递给下个处理者。 首先我们需要创建一个抽象处理者基类HandlerBase，对外提供了几个方法： set_next：与另一个处理者建立后继关系，当前处理者可能把请求处理完成，也可能将请求传递给后继者； handle_request：尝试处理请求，为了避免在责任链中出现死循环，使用哈希表记录下曾经出现过的处理者，处理过程有三种结果： 遇到了可以处理请求的对象，处理成功； 回到之前遇到的处理者，表明出现死循环，处理失败； 责任链查找到了尽头，即不存在后继者，处理失败。 HandlerBase还预留了几个接口： can_handle：判断是否可以处理完成当前的请求，返回布尔值 handle：处理当前的请求 从基类HandlerBase继承得到各种类型的具体处理者（例如HandlerA、HandlerB和HandlerC）， 它们分别实现了不同版本的can_handle和handle，不同类型的...
Cpp 设计模式笔记——3. 结构型模式
Adapter (适配器) 适配器模式是一种结构型设计模式，它使接口不兼容的对象能够相互合作。 假设我们已有一个现有类Adaptee，它提供接口specificRequest()，客户端希望调用接口类Target的request()方法， 两个接口无法直接相连，并且可能存在一些差异，例如函数参数顺序。 出于某些原因，我们无法更改旧有代码，那么可以选择在其中加上适配器Adapter： 适配器Adapter直接继承接口类Target，可以对客户端提供request()方法； 适配器Adapter将现有类Adaptee作为数据成员，在request()方法中实际调用Adaptee对象的specificRequest()，在传递过程中还需要处理一些差异，例如调整函数参数顺序。 示例代码如下 123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748#include <iostream>#include <memory>#include <...
Cpp 设计模式笔记——2. 创建型模式
Factory Method (工厂方法) 工厂方法模式是一种创建型设计模式，其在父类中提供一个创建对象的方法，允许子类决定实例化对象的类型。 我们需要定义两个抽象类：产品基类Product和工厂基类Factory，后者提供创建产品的方法createProduct()。 具体产品（ProductA、ProductB）需要继承自产品基类Product。 每一个产品都需要提供配套的工厂（FactoryA、FactoryB），工厂需要继承自工厂基类Factory，对创建产品的方法提供不同的实现。 示例代码如下 1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556#include <iostream>#include <memory>// 产品接口struct Product { virtual void describe() const = 0; virtual ~Product() ...
Cpp 设计模式笔记——1. 概述
有必要学一下设计模式，虽然在大部分情况下都是基于Java语言来讨论设计模式，但是面向对象的思想对于各种语言都是通用的，这一系列笔记将使用C++进行讨论。 设计原则 通常设计模式遵循七个基本原则，如下文所示。有的教程中只有六个基本原则，不含单一职责原则。 单一职责原则 每个类应该只有一个职责，即该类只有一个引起变化的原因。 这样可以减少类之间的耦合，提高系统的可维护性。 与单一职责原则相违背的极端做法是使用上帝对象，它负责了太多的职责，了解了太多的信息，这会导致代码的修改和维护非常困难。 考虑一个情景，我们需要实现一个简单的文件管理类：读取文件内容并输出到控制台，向文件中写入指定内容，我们希望在读写操作的同时在控制台中输出日志。 不符合单一职责原则的例子如下 123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839#include <fstream>#include <iostream>#include <string>class FileManager &...
Fish Shell 配置笔记
记录一下关于fish的使用和配置。 概述 fish和zsh是最常见的两种用于替代默认bash的现代shell，两者的定位有点区别： fish对用户友好，开箱即用，不需要复杂配置，缺点是语法与bash不兼容； zsh兼容bash的语法，缺点是必须进行较复杂的配置，否则和bash使用体验差不多。 对这些shell的主题配置，通常都会基于oh-my-zsh、oh-my-fish以及pwsh的oh-my-pwsh这些美化工具进行， 但是鉴于fish的开箱即用特点，我决定不使用美化工具，默认的就可以了。 由于fish不兼容bash的语法，因此通常不建议将其作为默认shell使用，而是在登陆后手动开启fish 1fish 这样我们可以继续使用bash的.bashrc进行环境变量等配置，fish也会自动继承相应的配置。 日常操作中最好也是继续使用bash脚本，通过shebang的方式指定使用bash。 使用 fish默认支持实时更新的彩色显示，对于无效命令使用红色进行警告，有效命令则显示为蓝色，对于有效路径会显示下划线提示。 （这些默认行为都可以通过配置修改） fish会自动给出命令提示，...
什么是高质量的代码?
学习并整理一下个人的理解：什么样的代码是高质量的代码？ 代码的评价指标 这部分内容主要参考知乎上的回答：什么样的代码是高质量的代码? - 王争的回答 - 知乎。 简洁性 KISS原则：“Keep It Simple，Stupid” 我们需要通过尽可能简单的代码来完成目标，避免炫技地引入复杂的结构和设计模式。 典型的反例就是Java，完全的面向对象导致了代码架构的过度复杂化。例如程序员需要点一杯咖啡，Java 风格的代码如下 12345CoffeeFactoryBuilderSingletonManagerProvider.getCoffeeFactoryBuilderSingleton() .getCoffeeBuilder() .addMilk() .addSugar() ...
Euler 方程组的 Riemann 问题精确解
Euler方程组是典型的双曲守恒律方程组，Riemann问题是为探究双曲守恒律模型的间断问题所设置的模型，我们考虑一维Euler方程组的Riemann问题精确解求解。 \[ \begin{aligned} \begin{pmatrix} \rho \\ \rho u \\ E \end{pmatrix}_t + \begin{pmatrix} \rho u \\ \rho u^2 + p \\ u(E + p) \end{pmatrix}_x = 0,\,\,\, E = \frac12 \rho u^2 + \frac{p}{\gamma-1} \end{aligned} \] Riemann问题介绍 对于无界计算区域 \(x \in \mathbb{R}\)，Riemann问题指的是初值在\(x=0\)两侧取不同的常数值，在\(x=0\)存在一个间断，即 \[ \mathbf{U}(x,0) = \left\{ \begin{aligned} &\mathbf{U}_l, x < 0\\ &\mathbf{U}_r, x > 0\\ \end{al...