Cpp 多线程学习笔记——2. 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_experi...
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的示例如下...
Cpp 设计模式笔记——7. 相关概念
除了设计模式，还有几个编程概念与之相生相随，尤其在Java中被广泛的应用：面向切面编程、控制反转和依赖注入。 下面简单学习一下这几个概念，并在C++/Python中尝试应用。 面向切面编程 面向切面编程（Aspect-Oriented Programming, AOP）是一种编程范式，它旨在提高软件模块化，通过将横切关注点（Cross-cutting Concerns）与业务逻辑分离来简化程序结构。 横切关注点是指那些分散在多个模块中的功能，如日志记录、事务管理、权限控制等，这些功能虽然对多个模块都重要，但与核心业务逻辑无关。 在Java中，Spring框架广泛支持AOP，例如我们可以使用Spring AOP来添加日志记录的切面，主要代码如下 1234567@Aspectpublic class LoggingAspect { @Before("execution(* com.example.service.*.*(..))") public void logBefore(JoinPoint joinPoint) { ...
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——5. 行为型模式（二）
Observer (观察者) 观察者模式是一种行为设计模式，在对象之间建立一种观察关系，使得在被观察对象的某个事件发生时，自动通知多个正在观察该对象的其他对象。 观察者模式的实现过程如下： 第一步，定义观察者基类Observer，它对外预留了update接口，代表更新观察者状态，被观察者将会通过调用这个接口来通知观察者； 第二步，定义被观察者基类Subject，它对外预留了几个接口： registerObserver：注册新的观察者，与之建立观察关系 removeObserver：移除指定的观察者，与之解出观察关系 notifyObservers：通知所有正在观察当前对象的观察者 第三步，定义具体的被观察者类（WeatherStation、StockMarket等），它们实际上在内部都需要使用一个观察者指针数组来记录所有注册的观察者，并且实现预留的三个接口，其中notifyObservers需要通知当前数组中的所有观察者。如果被观察者的状态被其它方法修改，需要主动触发notifyObservers来发出通知。 第四步，定义具体的观察者类（DisplayDevice、St...
Cpp 设计模式笔记——4. 行为型模式（一）
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，...