Грокаем C++
7.53K subscribers
25 photos
3 files
336 links
Два сеньора C++ - Владимир и Денис - отныне ваши гиды в этом дремучем мире плюсов.

По всем вопросам - @ninjatelegramm

Менеджер: @Spiral_Yuri
Реклама: https://telega.in/c/grokaemcpp
Мы на TGstat: https://tgstat.ru/channel/@grokaemcpp/stat
Download Telegram
Копаемся в маллоке

Короче. Попробуем новый формат на канале - статьи. Вот пожалуйста ссылочка https://telegra.ph/Nahodim-razmer-bloka-malloc-11-30. Это продолжение песни, начатой здесь. Инфы там многовато, поэтому пришлось в немного более длинном формате ее упаковать.

Было прикольно немного поисследовать вопрос, лично я кайфанул во время писания статьи.

Пишите свои мысли по поводу вопроса. Буду рад пообсуждать в комментах.

You are the best.

#fun #howitworks #memory #goodoldc #hardcore
Nodiscard

Вдогонку к варнингам. Самый простой и strait-forward способ узнать, где ты накосячил в программе - это варнинги компилятора. Да, мы их все не любим. Пишешь ты вот такую небольшую программку на с++ просто, чтобы затестить что-нибудь. Или там задачку решить. А гцц тебе такой - преобразование сужения из sizet в инт. Или, переменная happylifeaftermarrige не используется. «Бабку, переходящую через дорогу, предупреждай, чтобы смотрела по сторонам. Опасность - мое второе имя». И игнорируем их все.

В реальных проектах, конечно, такое не прокатывает. Там, даже если ты Лев Толстой, а не член общества невежд, все равно варнинги нужно исправлять. Потому что не только ты один ответственен за код, а вся команда.

А вообще, при дизайне класса/интерфейса/метода/функции нужно заботиться о том, чтобы вашу сущность не могли использовать неправильно. Например, зачем проектировать многопоточный стек с методом empty()? Это чистейший дата рэйс, даже если код написан со всеми правилами защиты. Проблема интерфейсная: между вызовом empty() и pop() может вклиниться ещё один pop(), который достанет последний элемент из стека и второй pop() завершится с ошибкой, даже если стек при изначальной проверке не был пустым.

С 17-х плюсах появился ещё один способ сделать функции более безопасными - атрибут [[nodiscard]]. Этим атрибутом помечается возвращаемое значение функции и это сигнализирует компилятору о том, что возвращаемое значение функции обязательно надо использовать.

Объявив функцию так:

[[nodiscard]] int Compute();

И использовав ее так:

void Foo() {
Compute();
}

Вы получите примерно такое предупреждение:

warning: ignoring return value of 'int Compute()',
declared with attribute nodiscard

Вы можете пойти ещё дальше и пометить этим атрибутом весь класс:

[[nodiscard]] struct MoreImportantThatAdamKadirovRewardingType {};

Тогда любой вызов функции, которая возвращает этот тип, без использования возвращаемого значения будет бросать этот варнинг.

На самом деле, это очень полезный инструмент, ведь пропуск возвращаемого значения часто может приводить к серьёзным ошибкам.

Поэтому stay alerted. Stay cool.

#cpp17 #compiler
Как обмануть nodiscard?

В комментах к предыдущему посту Евгений правильно заметил, что аттрибут nodiscard можно заигнорировать. Правда непонятны кейсы, в которых это нужно делать и которые еще не притянутые были бы за уши. Думаю, что при корректном использовании атрибута, такой надобности не возникнет. Ну да ладно. Об этом мы поговорим попозже. Сейчас я перечислю некоторые способы обхода nodiscard, чисто из научного интереса. Предупреждаю сразу. Уберите маленьких детей от экрана и ни в коем случае не повторять дома. За последствия не отвечаю.

std::ignore. На этот вариант и ссылался Евгений. Суть в том, что этому безтиповому можно присвоить любое значение и не использовать его. Тогда и возвращаемое значение типа было использовано для преобразования в ignore, и мы потом этот ignore можем игнорировать. Подробнее тут. А для любителей покопаться в костях динозавров есть функция boost::ignore_unused.

Скастовать возвращаемое значение в void. Типа вот так: (void)someFunction(). Или более по-плюсовому co static_cast.

Присвоить возращаемое значение какому-то объекту. Но не использовать его.
Тогда появится варнинг, что переменная, которой мы присвоили возвращаемое значение, не используется нигде. А вот чтобы это обойти, нужно пометить эту переменную другим атрибутом [[maybe_unused]]. Например так: [[maybe_unused]] int i = foo ();

Сделать красивую шаблонную обертку над предыдущим пунктом, с variadic-templates и прочими радостями. И назвать ее discard.

Отличные новости для пользователей clang! Можно обернуть вызов функции в
#pragma clang diagnostic push
#pragma clang diagnostic ignored "-Weverything"
#endif
func_with_result();
#pragma clang diagnostic pop
#endif

Тогда и никаких варнингов генерироваться не будет. Для gcc есть что-то подобное, но там нельзя вроде все сразу отключить.
#pragma GCC diagnostic push
#pragma GCC diagnostic ignored "-Wunused-result"
func_with_result();
#pragma GCC diagnostic pop

На этом моя фантазия кончилась. Но получилось все равно солидно)
Повторю, что в большинстве случаев вы этим будете стрелять себе в лицо, и это скорее всего признак того, что вы что-то делаете не так или система спроектирована плохо.
Возможно вы знаете какие-нибудь еще способы? Обязательно делитесь ими в комментариях)

Stay dangerous. Stay cool.

#fun #cpp17 #compiler
Variable length array

У большинства разработчиков есть стереотип, что С++ - это надмножество Си. Плюсовики же знают, что это не так, но зачастую на вопрос о различиях ничего ответить не могут. Так и что же есть такого в Си, чего нет в С++? Сделаю оговорку, что сейчас речь пойдет только о стандартах языков. Так как любой кастомный крестовый компилятор может поддерживать те или иные фичи языка Си. Это называется расширения компилятора. Мы всё-таки говорим о стандарте.

Сегодня мы рассмотрим только один из примеров. Механизм называется VLA или Variable Length Array. Или массивы переменной длины. В сущности он позволяет создавать массивы, размер которых не известен на момент компиляции, а память под них выделяется в автоматической области, то есть на стеке. Синтаксис ничем не отличается от статических массивов.

int n = 10;
int array[n];

Во всех учебниках по С++ написано, что создание динамических массивов на стеке запрещено и код выше запрещен стандартом (у значение переменной n нет квалификатора const). Однако в Си это часть стандарта, начиная с С99.

Фича довольно полезная в контексте простоты написания кода, не нужно городить дополнительных конструкций с выделением динамической памяти. Да и само выделение на стеке быстрее и операции с его памятью тоже происходят ощутимо быстрее. Однако всегда есть опасность выделить слишком много памяти и словить переполнение. Из-за этого о фиче мнение неоднозначно. В самом сишном стандарте то ограничивают ее, то вновь вводят поддержку в С23. А в один момент времени она даже была в драфте плюсового стандарта 14 года. Но на момент релиза ее убрали оттуда. Из-за этого кстати в некоторых компиляторах, например гцц, есть поддержка VLA. И код выше там скомпиляруется. Как-то я и сам неосознанно ею пользовался для написания небольшой библиотечки. А потом мне на ревью сказали, что вместо динамических массивов на стеке в плюсах принято пользоваться вектором. Так бы и не узнал, что использую запрещенку.

Но то, что в gcc есть поддержка vla, не значит, что она реализована так, как это предполагается по сишному стандарту. vla - лишь одна из граней variable length types. И в контексте этого понятия поведение кода, написанном на чистом С и на плюсах под гцц, будет разным. Не будем углубляться в детали. Просто надо понимать, что в данном случае лучше не использовать это расширение gcc, да и в принципе стараться придерживаться стандарта.

Stay cool.

#goodoldc
Дублирование - зло. Ч2

В предыдущей части я успел сказать, что проблема дублирования кода не настолько однозначна, как может показаться. Главная цель, которая преследуется при удалении клонов - это упростить разработку и сделать код понятнее.

Самый простой код - не всегда самый короткий. При написании и рефакторинге кода обобщению подлежат только осмысленные части кода. Это подразумевает выделение только значимых и повторяющихся элементов и изоляцию их в отдельные функции, классы или модули. Суть заключается в разделении обязанностей и зон ответственностей. Универсальные вещи, как правило, сложно устроены, и поэтому неповоротливы для изменений. Более того, с развитием проекта, где-то обязательно придется вносить корректировки. То есть еще больше наращивать сложность... Куда проще понять и поменять композицию простых действий.

По своей сути, клонирование, говорит о не очень качественном коде. Однако, я бы не хотел, чтобы у наших подписчиков появилась навязчивая мысль всюду искать клоны и избавляться от них. Напоминаю, цель в другом 😅 Истинная причина возникновения дублей может заключаться в плохом интерфейсе, в неудачной архитектуре или наборе библиотек. Соответственно, это может подтолкнуть к совершенно другим стратегическим действиям разработчиков.

Еще одной проблемой на пути к искоренению дублирования в существующем проекте может быть развесистая кодовая база. Вносить изменения в уже написанный код, потенциально, чревато не только затратами времени, но и появлением новых или возрождением старых багов. Воскресшие запросы, наверно, больше всего огорчают. Всегда стоит взвешивать количество принесенной пользы и потенциальные риски переделок.

Если уж все таки было принято решение избавляться от клонов, то следует в первую очередь попробовать использовать возможности среды разработки / задействовать сторонние инструменты. Например, посмотрите на SonarQube и плагин для IDEA, Eclipse, Visual Studio, Visual Studio Code и Atom — SonarLint. Дело даже не в том, что это рутинная работа, которая может быть автоматизирована. Программный поиск даст возможность быстро провести разведку и легко оценить ситуацию в вашем проекте. Это сильно ускорит анализ, сократит рутину и снизит риски найти на поздних этапах какой-то исключительный клон, меняющий правила обобщения кода.

Надеюсь, что мне удалось убедить вас в злостности и неоднозначности проблемы дублирования 😉 Эта статья мне пригодится для следующих постов, так что если остались вопросы - пишите комменты!

#design #goodpractice #tools
Экспресс совет

Когда реализуете сущность типа фабричного метода, скорее всего вы выделяете объект в куче и возвращаете его в каком-то виде. В сишном стиле это raw pointer. Для плюсовиков это уже считается зашкваром, поэтому все возвращают умный указатель. Но какой умный указатель возвратить?

Если вы не используете кэширование для возвращаемых объектов, то лучший выбор - std::unique_ptr. Причина проста, как мир - у шареного указателя есть конструктор от уникального, а у уникального нет от шареного. Права и ограничения вполне понятны, а значит в случае, если вам нужен будет шареный указатель - просто скастуете уникальный к нему. В остальных случая используйте как есть.

При кэшировании в любом случае придётся использовать std::shared_ptr, ибо вторую ссылку где-то надо хранить, так что выбора особо нет.

The end. Stay cool.

#goodpractice #STL #design
Терминал

Вот иногда живешь-живешь, учишь иностранный язык или в какую-то другую сферу погружаешься, и в какой-то момент тебе приходит озарение по поводу ориджина простых вещей, которые мы все принимаем как данность. Например, слово банкнота. Для нас это одна единица бумажных денег. И мы не задумываемся, почему это слово обозначает одну деньгу. А все просто. Записка из банка. Bank note. Взорвало мозг? Если нет, то вы либо очень умный, либо потеряли энтузиазм к жизни.

Хочу поделиться с вами похожим приколом только из мира computer science. Думаю, что все мы хоть раз в жизни открывали графический терминал на своих Unix системах(реальных или виртуальных), ну или хотя бы подключались удалённо к ним. Все-таки, знание команд для unix - это маст хэв и де факто стандарт для сферы разработки. Если вы хоть раз разрабатывали не локально, то с 99% вероятности вы подключались к Линукс системе и ей надо бы уметь управлять.

Ну дак вот. Помните, какие раньше были компьютеры? Я вот тоже не помню, потому застал время уже полностью персональных компьютеров, где все было соединено вместе. А лет 50 назад нормальной практикой в компании было иметь один здоровый ЭВМ, размером с самомнение веганов, и много-много отдельных «терминалов», через которые сотрудники могли общаться с эвм. Они имели клавиатуру, дисплей, печатающее устройство, динамик и ещё пару простых прибамбасов. Пользователь вводит команду, команда по проводам попадает в эвм, обрабатывается и передаётся в виде текстовой или графической информации на терминал.

Мы сейчас делаем тоже самое, только виртуально. Открываем окошко, через которое управляем системой. Правда все мы воспринимаем это как данность и как обыкновенный, так и задуманный способ взаимодействия с компьютером. Терминал - это симулякр в чистом виде.

Надеюсь, что вас удивило мое недавнее открытие и это сделало ваш день немного приятнее.

Stay surprised. Stay cool.

#fun #tools #OS
Полезные __builtin функции

Иногда требуется выполнить какую-то неочевидную битовую операцию, например, проверить число на степень двойки. Кстати, на leadcode / codeforces часто попадаются такие задачки, которые надо решить еще и эффективно. На помощь приходят __builtin функции 😉

__builtin_popcount / __builtin_popcountll:
подсчитывает количество установленных битов в целом числе (32 bit / 64 bit).

__builtin_parity / __builtin_parityll:
проверяет четность числа (32 bit / 64 bit).

__builtin_clz / __builtin_clzll:
подсчитывает количество нулей "слева" у целого числа (little endian, 32 bit / 64 bit).

__builtin_ctz / __builtin_ctzll:
подсчитывает количество нулей "справа" у целого числа (little endian, 32 bit / 64 bit).

__builtin_ffs / __builtin_ffsll:
возвращает индекс + 1 младшего 1-го бита x, или, если x равен нулю, возвращает ноль (32 bit / 64 bit).

__builtin_offsetof:
считает отступ полей от начала в POD (С подобных) структурах.

Живой пример: https://compiler-explorer.com/z/6s5nEE8sb

Конечно, есть еще и другие! Пишите в комментариях👇, какие еще вам пригодились на практике?

#compiler #NONSTANDARD
Понимание режима ядра Linux

Режим ядра Linux — это сердце операционной системы. Это один из двух режимов работы программных средств и он работает с наивысшими привилегиями и отвечает за управление оборудованием, драйверами устройств, памятью, файловыми системами и планированием процессов. Вот некоторые ключевые функции режима ядра Linux:

1️⃣ Абстракция оборудования. Ядро управляет взаимодействием с аппаратными устройствами такими, как дисководы, сетевые интерфейсы и контроллеры ввода/вывода. Оно обеспечивает унифицированный интерфейс, который позволяет избежать аппаратных сложностей.

2️⃣ Управление процессами. Кернел отвечает за распределение времени ЦП между выполняющимися задачами. Оно создает такие сущности как потоки и процессы, которые являются единицами исполнения кода и его окружением, а также диспетчер, который и реализует алгоритмы распределения времени.

3️⃣ Управление памятью. Ядро распределяет пространство ОЗУ между процессами с помощью механизма страничного отображения - выделяет и освобождает процессам страничные кадры физической памяти и отображает на страницы их адресного пространства. Это адресное пространство реализуется с помощью абстракции виртуальной памяти, где каждому процессу принадлежит весь спектр виртуальных адресов, которые мэтчатся с адресами реальной памяти.

4️⃣ Управление файловой системой. Она предоставляет процессам унифицированный интерфейс файлового доступа к ПЗУ. Она также организует взаимодействие с другими системами. Например, доступ с CD/DVD-накопителю через файл /dev/sr0, к мыши - через /dev/input/mouse0, доступ процессов к страницам памяти друг друга - через файлы /proc/PID/mem, и тд.

5️⃣ Управление устройствами ввода-вывода. Эта подсистема распределяет доступ к устройствам ввода-вывода между процессами и предоставляет унифицированный интерфейс для чтения/записи. Для устройств ВЗУ она организует кэширование с помощью подсистемы управления памятью.

Это лишь несколько самых основных функций ядра линукса. Еще всякие штуки, типа межпроцессного взаимодействия и тд. Но они уже как будто бы комбинация определенного набора основных функций.

Ваша программа не может быть выполнена в режиме ядра(если вы не кодите само ядро конечно), потому что с наивысшими привилегиями идет большая ответственность в виде практически полного отсутствия защиты памяти. А никто вам такую ответственность не доверит. Но пользователь и программист очевидно могут использовать ядро линукса для своих нужд. Оно как бы для этого и предназначено. Но об этом в другой раз.

Stay based. Stay cool.

#OS
Почему не нужно указывать размер освобождаемого блока для free()

Второй пост в формате телеграф статьи. Поговорим о том, как так вышло, что не нужно указывать размер освобождаемой памяти для функции free. Поговорим про API, отправимся в прошлое на 40 лет назад и представим, как принималось это решение.

Понимаю, что формат лонгридов подходит не всем в нашем hectic lifestyle мире. Но тема реально интересная, особенно, если вы никогда об этом не задумывались.
Накидайте реакций на этот пост, если вам нравится такой формат, чтобы я понимал, что это востребовано в нашем маленьком(пока что) коммьюнити.

Ссылочка на статью: https://telegra.ph/Pochemu-ne-nuzhno-ukazyvat-razmer-osvobozhdaemogo-bloka-dlya-free-12-07

Stay cool.

#hardcore #OS #memory #howitworks
__builtin Ч2

Предыдущий пост получил неожиданное продолжение благодаря нашим подписчикам - Сергею Нефедову и @Roman657. Взаимопомощь и отзывчивость всегда помогает добиваться бо́льшего 😃

Как было подмечено, строго говоря, использование __builtin функции сопряжено с потенциальными рисками. Например, список аргументов поменяется в будущих версиях компилятора или код нельзя будет скомпилировать на другой платформе...

На практике нам неизвестны такие печальные истории, но если вы сомневаетесь — для вас есть другое решение 😉

Начиная с C++20 появляется стандартизированная поддержка некоторых нетривиальных битовых операций. Библиотека bit предоставляет набор реализаций. Рассмотрим некоторые из них:

std::has_single_bit - проверяет целое число на степень двойки.

std::popcount - подсчитывает количество установленных битов в целом числе.

std::countl_zero - подсчитывает количество нулей "слева" у целого числа.

std::countr_zero - подсчитывает количество нулей "справа" у целого числа.

std::rotr - выполняет циклический сдвиг битов вправо для целого числа.

std::rotl - выполняет циклический сдвиг битов влево для целого числа.

Живой пример: ссылка.

Могу еще отметить, что это еще и шаблонные constexpr функции 😋

#cpp20 #STL
Когда использовать Nodiscard?

Вот тут мы обсудили мотив защиты своих сущностей от опасного использования, в том числе и защиту от неиспользования возвращаемого значения функции с помощью атрибута nodiscard. Тот разговор был довольно общим и не затрагивал особой конкретики. Теперь же поговорим о том, в каких ситуациях стоит использовать этот атрибут, чтобы вынести из этого реальную пользу.

💥 Функция возвращает код ошибки. Стандартная тема в принципе. Очень много кода написано в стиле: функция использует in/out параметры и возвращает статус(ошибка или нет). Не важно, в каком виде статус: булавок значение, числовое или enum. В этом случае возникает потенциальная проблема, когда программист не обработает статус выполнения операции и программа может продолжить выполняться совсем не так, как предполагалось изначально.

💥 Ваша функция - фабрика. Кажется, что таких ситуаций случалось примерно никогда, НО! Чисто семантически, предполагается, что возвращаемое значение будет использоваться. Поэтому в целом, не лишним будет усилить эту семантику. Ну знаете. На всякий случай. Вдруг какой-то кодер скопипастил название фабрики с аргументами, захотел кекать, вернулся облегчённым и на радостях забыл использовать созданный объект. Во время компиляции это выясниться и этот кодер уйдёт в глубокий тильт от своей тупости. Давайте заботиться о невнимательных коллегах и не подвергать их ментальное здоровье риску.

💥 Когда функция возвращает тяжеловесный тип. Не за тем я конструировал сложный, тяжелый тип или контейнер объектов, которые потом не будут использованы. Обычно это делается все-таки, чтобы потом как-то использовать эту сущность. Поэтому опять же, на всякий случай, можно эту функцию пометить атрибутом.

💥 Везде? Был какой-то пропоузал в стандарт, чтобы весь новый код стандартной библиотеки помечался этим атрибутом. Это аргументировалось тем, что не зря функция что-то возвращает, и если это можно не использовать, зачем тогда проектировать такой интерфейс. А также тем, что пропуск возвращаемого значения в подавляющем большинстве случаев приводит к проблемам.

Думаю, что везде его пихать не надо, как это делать евреи со своими носами, но определенно использование nodiscard усилит безопасность вашего кода и первые три кейса - достаточно хорошая база, чтобы начать его внедрять.

Stay safe. Stay cool.

#compiler #goodpractice #design
Универсальная инициализация и непростые пути инициализации векторов

Живете вы себе такой спокойно, хотите по фану создать массив на 10 элементов. И пишите:
std::vector<int> vector{10};
Запустив свой код, вы нихера не понимаете, че происходит. Поведение совершенно не такое, какое ожидалось при запуске. Проверяете все части программы, все в порядке. И доходите до того, что у вас в векторе не 10 элементов, а всего 1. WTF?! Щас разберемся.

Универсальная инициализация, представленная в C++11, позволяет нам инициализировать объекты, используя один набор фигурных скобок {}. Это безопасный и удобный способ инициализации различных типов. Не буду перечислять причин удобства, можете поверить на слово. Однако, когда дело доходит до инициализации векторов, возникает несколько препятствий.

На самом деле, не только векторов. А всех классов с конструкторами от std::initializer_list. Дело в том, что эта перегрузка затемняет все другие конструкторы класса. То есть, если вы определили такой конструктор и вы используете универсальную инициализацию, то компилятор всегда будет предполагать, что вы хотите вызвать именно конструктор от std::initializer_list. Даже если другие перегрузки будут иметь намного больший смысл. В основном эта проблема касается именно числовых типов. Но после С++17, когда мы можем опускать шаблонный параметр вектора, проблема заиграла новыми красками.

Что же с этим делать?

Универсального способа, конечно, нет. В разных командах существуют разные гайдлайны, как решать проблему. Приведу несколько общих правил, которые помогут не попадаться в ловушку:

Если вы намеренно используете список инициализации в качестве параметра конструктора, то можно явно его создавать, используя explicit конструктор. Типа того:
std::vector<int> myVector{std::initializer_list<int>{1, 2, 3}};. Это никогда не создаст семантическую путаницу.

Для инициализации объектов классов с помощью обычных аргументов используйте круглые скобки. Это предотвратит интерпретацию компилятором параметров как списка инициализации и поспособствует вызову нужных конструкторов.

Проектируйте свои классы, чтобы этой путаницы не происходило. Мы не можем повлиять на код стандартной библиотеки. Но можем в своих проектах придерживаться порядка и однозначности.

Stay well-designed. Stay cool.

#cpp11 #design #STL
Вызываем метод класса через указатель

Настоящего плюсовика не должны пугать указатели на функции. И хоть в С++ есть нормальная обертка над всеми сущностями, которые можно исполнить - std::function - она довольно тяжеловесная и медленная. Да и с сишным апи с ней не поработаешь. К чему это я. Да. Указатели на функции. С ними, в целом, все просто.
int func() {
return 1;
}
using func_ptr = int (*) ();
func_ptr ptr = func;
std::cout << ptr();

Этот код со всеми обертками должен написать единичку на экран. С более сложными функциями сделать что-то похожее не составит труда. Но вот как насчет методов класса? Можно ли вызвать метод класса через указатель на него, а не через объект?

Ответ - можно. Но прежде чем посмотреть на рабочий код, попробуйте сами это сделать. Уверяю, что это не так тривиально)
Если читаете с телефона или нет времени, лучше вернитесь к этому посту после того, как попробуете сами. Эмоции будут совершенно другие)
Ну а для тех, кто уже попробовал или для ленивых дяденек, продолжаю.

Первое, что приходит на ум - такой же подход, как и с функциями.

auto ptr = RandomType::MemberFunction;

И тут же гцц плюнет вам в лицо с фразой error: invalid use of non-static member function ‘void RandomType::MemberFunction()’
auto ptr = RandomType::MemberFunction;

На этом я и закончил пробовать и пошел ресерчить. А снизу код, который у меня получился по итогам моих поисков. Все в духе С, ничего не понятно, одни указатели. Выглядит как фокус и по факту им и является. В следующий раз объясню, почему все так.

Stay hardcore. Stay cool.

#fun #hardcore #memory #cppcore
Доступ к режиму ядра Linux

По умолчанию программы и приложения пользовательского пространства работают в режиме с более низкими привилегиями, называемом пользовательским режимом. Почему? Да потому что мы своими сардельками такого можем понаписать, что все с первого же запуска на*бнется. Чтобы защитить систему от случайного и специального негативного вмешательства и придуман user mode. Однако существуют способы получить доступ к режиму ядра Linux для конкретных задач. Вот самые основные из них:

1️⃣ Системные вызовы. Программы пользовательского пространства могут выполнять системные вызовы для запроса служб ядра. Системные вызовы предоставляют интерфейс, который позволяет получать доступ к функциям ядра, таким как файловые операции или сетевое взаимодействие. Все, что нужно серьезным программам - создание потока, процесса, чтение и запись в сокет, создание шаренной памяти - все это делается с помощью системных вызовов. Да, вы могли сами их никогда не использовать. Но вы постоянно используете библиотеки, которые это делают за вас.

2️⃣ Аппаратные прерывания. Они генерируются периферийными устройствами при наступлении определенных событий (например, завершение дисковой операции ввода/вывода или поступление данных на последовательный порт) и имеют асинхронный характер, поскольку невозможно точно сказать, в какой момент наступит то или иное прерывание. Более того, эти прерывания, как правило, не связаны с текущим процессом, а вызваны внешними событиями.

3️⃣ Особые ситуации. Они вызваны самим процессом, и связаны с выполнением тех или иных инструкций, например, деление на ноль или обращение к несуществующей странице памяти. Таким образом, обработка особых ситуаций производится в контексте процесса, при этом может использоваться его адресное пространство, а сам процесс — при необходимости блокироваться (перемещаться в состояние сна).

4️⃣ Ну и если уж вы взрослый и толстый дядя, то наверняка способны написать свой модуль ядра. Linux предоставляет мощный и обширный API для приложений, но иногда его недостаточно. Для взаимодействия с оборудованием или осуществления операций с доступом к привилегированной информации в системе может понадобиться новый модуль ядра. Например, драйвер для вашего самодельного устройства, чтобы с ним можно было общаться.

Ядро линуска - мощная штука и верный помощник в написании программ. С ним надо обращаться бережно и аккуратно, чтобы на 100% открыть его потенциал.

Stay careful. Stay cool.

#OS
Экспресс совет для объявления некопируемых классов

Коротенький совет, как сделать ваш код более читаемым и понятным. Здесь мы говорили, что хорошей практикой запрещения копирования является определение копирующего конструктора и копирующего оператора присваивания как =delete. Это просто-напросто удалит этот метод, компилятор не будет для него генерировать код. Но иногда эти методы растворяются где-то в середине класса и они в глаза не бросаются. Хотя читающему код должно быть сразу понятно, что объект не предназначен для копирования.

Поэтому предлагаю один прием. Объявить макрос, в который передается имя класса и он подменяется на строку, которая содержит удаленные копирующий конструктор и копирующий оператор присваивания. И назвать этот макрос как-нибудь наподобие MAKE_ONLY_MOVABLE или DISALLOW_COPY. И поместить его первой же строчкой в теле класса.

Это предотвратит повторение кода, увеличит его читаемость и сделает его более понятным.
Простой трюк, но рабочий и полезный.

Stay useful. Stay cool.

#goodpractice #cppcore #cpp11
Продолжение про вызов метода через указатель

В прошлом мы выяснили, как можно вызвать нестатический метод класса через указатель. Пост с кодом находится здесь. Для удобства, прикреплю его и к сюда. Сегодня мы попробуем разобраться, почему код такой и он еще и рабочий? Пойдем по порядку. Совсем тривиальные вещи затрагиваться не будут, будут только важные в контексте объяснения.

18 строка - Объявляется синоним к типу указателя на функцию, которая ничего не возвращает и принимает указатель на тип RandomType. Позже будет понятно, зачем это нужно.

19 строка - Есть 2 возможных синтаксиса для получения указателя на функцию: с амперсантом(сюрприз, кто не знал) и без. Без амперсанта не работает, потому такой синтаксис уже используется для вызова статических методов и будет путаница. Итак, мы получили какого-то неизвестного нам типа указатель на функцию. Идем дальше.

20 строка - Это трюк, который позволяет превратить указатель на функцию в указатель на число. Это необходимо для того, чтобы скастовать указатель _ptr из 19 строки к указателю на функцию типа func_ptr. Такого рода касты очень опасные и ведут к неопределенному поведению. Поэтому компиляторы просто их запрещают. Поэтому и нужно какое-то прокси состояние. Только компиляторы также запрещают кастовать указатель на функцию к указателю на число. Поэтому в ход идет наращивание индирекции указателя.

Мы можем посмотреть не на сам указатель, а на ячейку памяти, которая хранит наш указатель. И сказать, что по этому адресу лежит не указатель на функцию, а указатель на число. Вот так сделать можно. А потом кастуем указатель на число к указателю на функцию. Так тоже можно сделать.

И, наконец, важнейший пункт. Помните в книжках всегда говорили, что в методы скрытно передается указатель на вызывающий его объект this? Так вот сейчас вам скорее всего впервые понадобится это знание на практике!
Методы неполиморфных классов - те же самые обычные функции(кто не знал). От остальных их отличает лишь этот параметр this, который скрытно передается первым аргументом. Именно поэтому, чтобы вызвать нестатический метод, нам нужен объект. Чтобы передать его первым параметром в функцию. Иначе вызов будет не соответствовать сигнатуре.
Поэтому мы берем созданный на стеке объект, находим адрес первого байта и передаем его в метод в качестве аргумента.

И вуаля. Все работает. Выводится пятёрочка.

Кто понял, тот понял. Кто не понял - сорян, я сделал, что мог. Но есть хорошая новость - эту задачу можно решить и более щедящим способом, хоть и не таким элегантным с точки зрения важности первого аргумента. В будущем разберем его.

Из этого поста надо вынести главное: ООП - лишь абстракция над более примитивными и низкоуровневыми конструкциями. Уметь оперировать абстракциями - полезнейший навык в нашем мире. Чем более сложные абстракции ты обрабатываешь, тем больше понимаешь мир и эффективнее решаешь задачи. Однако знать те самые кирпичики, на которых строятся сложные конструкции - не менее важная вещь. Только полная картина мира дает полное понимание происходящего.

Конструируй абстракции и погружайся в детали. Stay cool.

#fun #memory #howitworks #cppcore #hardcore
Потокобезопасные константные методы

Представьте, что у вас есть есть кастомный контейнер, который хранит ваши данные каким-то нетривиальным образом. Как и у любого контейнера, у него должны быть методы аля insert(…) для вставки значения в контейнер и методы для доступа к элементам get(…)(оператор [], at() и тд). Согласно правилам организации хорошего и понятного кода вы объявили get() как const. Оно и понятно, ведь любой пользователь вашего контейнера будет понимать, что доступ к элементам контейнера никак не будет отражаться на его внутреннем устройстве. Это делает код более понятным и безопасным для пользователя. Все хорошо и прекрасно.

Но тут вам приходит идея сделать этот контейнер потокобезопасным. Проблем нет, заводим shared_mutex как поле объекта и лочим операции вставки и доступа. Используем read-write lock, чтобы несколько потоков одновременно могли безопасно читать из контейнера значения, а как только придёт пишущий поток, блокировать операции чтения и записи для других потоков. Компилируем это дело и получаем ошибку. Причём гцц вам как всегда выдаст самое понятное сообщение об ошибке. Такое, что глаза вытекают и мозг плавится. Но рано или поздно осознание придёт. Вы не можете изменять поля класса в константных методах. Что делать?

На деле проблема серьёзная. С одной стороны, пользователь должен получать доступ к чтению элементов контейнера у константного объекта, иначе он по сути бесполезен. С другой стороны, существует ряд юз-кейсов, когда для оптимизации константной операции требуется изменять внутреннее состояние объекта. Классика - это использование кэш-значения и замков.

Поэтому в языке есть ключевое слово, про которое все, вплоть до мидлов, забывают и встречаются с ним только на собесах. Mutable. Этот keyword разрешает изменять какое-то поле класса в константных методах. Объявим наш shared_mutex как mutable и все заработает.

Решение элегантное, красивое и лаконичное. Только вот само использование этого приема попахивает нарушением инкапсуляции. Немножко совсем. Поэтому не стоит злоупотреблять этим приемом и скрывать им недостатки архитектуры класса. Если вам нужно поменять объект в константном методе и это не общепринятый кейс использования mutable - вам скорее всего нужно пересмотреть дизайн.

Stay safe. Stay cool.

#multitasking #cppcore #design
Как использовать RAII с сишным API

Все мы с вами используем сишный API. Базы данных, работа с сетью, криптография. Перечислять области можно долго. И все мы с вами немного недолюбливаем такой способ взаимодействия с сущностями. Оно и понятно. Не зря умные дяди придумывали объектно-ориентированное программирование и не зря мы, не такие умные дяди, стараемся этой методологии следовать. А тут нужны какие-то сырые указатели, байтовые буфферы и прочие вульгарности. Это не только неудобно, но может приводить к трудноотловимым ошибкам, недостаточной гарантии безопасности. Старшие ребята, естественно, знают, как правильно использовать плюсовые объекты в таких случаях, а вот молодняк может не знать этого или не осознавать подходов, которые они использовали. Поэтому поделюсь своей интерпретацией адекватного подхода, который поможет грамотно использовать RAII с сишным апи.

На помощь нам неожиданно приходят std::array и std::vector. Это простые RAII обертки над статическими и динамическими массивами, которые предлагают следующие фичи:

1️⃣ Автоматическое управление памятью. std::array в конструкторе аллоцирует память на стеке, std::vector - на куче. Их деструктор вызывается при выходе из скоупа.

2️⃣ Детерминированная инициализация. Инициализация этих контейнеров происходи в конструкторе, что предотвращает обращение к неинициализированной памяти.

3️⃣ Безопасный и удобный доступ к элементам с помощью методов .at(), .back(), .front() и итераторов.

4️⃣ Легкий доступ к буферу через метод .data().

Как их использовать для взаимодействия с С API? Гениально и просто.

👉🏿 Объявить нужный массив. Если размер структуры известен на момент компиляции - std::array, если нет - std::vector. Инициализировать его в конструкторе нужными значениями: дефолтовыми - в конструкторе, кастомными - через memcpy(array_ptr, struct_ptr, struct_size).

👉🏿 Передать в Сишный апи. Например так:
AES_cbc_encrypt(plaintext_array.data, ciphertext_array.size(), plaintext_array.size() ...);

👉🏿 Наслаждаться жизнью, ибо больше вам не нужно ни о чем беспокоиться.

Если уж вы передаете в С API более сложные структуры, чем массивы, то вам могут понадобиться методы сериализации и десериализации.

Используя возможности RAII массивов вы можете упростить и оптимизировать свой код, гарантировать правильное управление памятью и безопасную передачу данных в С API.

Делитесь своим опытом взаимодействия с API C и используйте modern C++ для более надежного и эффективного кода.

Stay cool.

#goodoldc #design #cppcore #STL
Вызов метода через указатель на метод

В прошлых постах тут и тут мы поговорили о том, как можно вызвать публичный метод класса, используя указатель на функцию.
Я обещал упомянуть еще один способ вызова метода через указатель. Более элегантный, но менее хардкорный.

И его на самом деле уже проспойлерил Александр, причем сразу же во время публикации первого поста из серии. Все-таки в нашем канале сидят крутые спецы)

Суть в том, что есть специальный синтаксис для определения именно что указателя на метод. Делается это так:

using fnptr = void (RandomType::*)();

В этом объявлении синонима явно указывается, что это указатель на метод конкретного класса RandomType. И вызывается конкретный экземпляр этого метода через объект и оператор точка. И все. Никаких танцев с бабнами и прочих шалостей. В общем, все можете посмотреть в коде на картинке.

Почему я думаю, что метод менее хардкорный? Потому что здесь указатель подразумевается именно как указатель на метод и вызывается он похожим образом. В прошлых постах я хотел показать, что под капотом зашито и что на самом деле представляют из себя методы классов.

Stay versatile. Stay cool.

#fun #cppcore
Выражайте свои намерения в коде явно

Всегда, когда мы пишем код, мы должны помнить одну вещь. То, что мы написали, потом будут читать. Много много раз. Фактически, вы пишите книгу о том, что делается у вас проекте. Безусловно, эта книга не будет понятна 99.9% жителей планеты. Однако иногда такой код пишется, что 99.9% программистов он непонятен)

Есть много разных способов сделать свой код понятнее для коллег. Расскажу про один из таких способов.

Если назначение какого-либо кода не указано (например, в именах переменных или комментариях), трудно сказать, делает ли код то, что должен делать(да и в принципе что этот код делает). Например:

int i = 0;
while (i < v.size()) {
// ... a lot of operations with v[i]...
}
...
Что в этом куске кода не так? Он непонятный. Ну то есть тут все читаемо и мы понимаем механику, как какие-то операции делаются. Но мы не понимаем главного. Намерений. Смысла.

Довольно часто нам приходится разбираться в новом чужом коде. И выражение намерений с помощью языковых конструкций дает огромный буст в понимании происходящего.

Вот возьмем код сверху. Мы понимаем, что есть какой-то цикл и есть переменная i, которая вроде как индекс и вот мы чет-то делаем до тех пор, пока не этот индекс не достигнет размера какого-то объекта. Непонятно, почему индекс объявлен вне цикла. Непонятно, будет ли он использоваться дальше и зачем. А человек всего лишь хотел обойти элементы массива и сделать с ними что-то. Почему бы не написать сразу вот так:

for (const auto& point : points_for_drawing) { DrawPoint(point);}

Это даже читать можно. Для каждой точки из набора точек для рисования нужно отрисовать точку. Причем сразу понятно, что DrawPoint не может изменить точку. Или так:

for (auto& point : points_for_drawing) { ReflectOx(point);}

Для каждой точки из набора точек для рисования нужно отразить ее относительно оси абсцисс. Это потребует изменения точек, поэтому ссылка неконстантная.
Здесь нет акцента на итерировании и способе прохождения по массиву. Я здесь выражаю намерение, а не способ достижения результата. ЧТО я хочу сделать, а не КАК.
Иногда можно использовать именованные алгоритмы для большей ясности повествования.

std::for_each (points_for_drawing.begin(), points_for_drawing.end(), ReflectOx(point));

Вариант не универсальный, но всегда нужно оценивать возможность этого подхода.

Выражайте свои намерения в коде. Это и вам помогает подняться на уровень выше и научиться понятно доносить свои мысли до людей. Ведь мы их доносим для того, чтобы нас поняли. И очень круто, если процесс понимания будет занимать минимум времени.

Stay clear. Stay cool.

#goodpractice