➕ Игра на C++ в консоли ➕

Потокобезопасный интерфейс
#новичкам

Не для всех очевидная новость: не всегда можно превратить класс из небезопасного в потокобезопасный, просто по уши обложившись лок гардами. Да, вызов конкретного метода будет безопасен. Но это не значит, что классом безопасно пользоваться.

Возьмем максимально простую реализацию самой простой очереди:

struct Queue {
    void push(int value) {
        storage.push_back(value);
    }
    void pop() {
        storage.pop_front();
    }
    bool empty() {
        return storage.empty();
    }
    int& front() {
        return storage.front();
    }
private:
    std::deque<int> storage;
};

Она конечно потокоНЕбезопасная. То есть ей можно адекватно пользоваться только в рамках одного потока.

Как может выглядеть код простого консьюмера этой очереди?

while(condition)
    if (!queue.empty()) {
        auto & elem = queue.front();
        process_elem(elem);
        queue.pop();
    }

И вот мы захотели разделить обязанности производителя чисел и их потребителя между разными потокам. Значит, нам надо как-то защищать очередь от многопоточных неприятностей.

Бабахаем везде лок гард на один мьютекс и дело в шляпе!

struct Queue {
    void push(int value) {
        std::lock_guard lg{m};
        storage.push_back(value);
    }
    void pop() {
        std::lock_guard lg{m};
        storage.pop_front();
    }
    bool empty() {
        std::lock_guard lg{m};
        return storage.empty();
    }
    int& front() {
        std::lock_guard lg{m};
        return storage.front();
    }
private:
    std::deque<int> storage;
    std::mutex m;
};

Все доступы к очереди защищены. Но спасло ли реально это нас?

Вернемся к коду консюмера:

while(true)
    if (!queue.empty()) {
        auto & elem = queue.front();
        process_elem(elem);
        queue.pop();
  }

А вдруг у нас появится еще один консюмер? Тогда в первом из них мы можем войти условие, а в это время второй достанет последний элемент. Получается, что мы получим доступ к неинициализированной памяти в методе front.

То есть по факту в многопоточном приложении полученный стейт сущности сразу же утрачивает свою актуальность.

Что делать? Не только сами методы класса должны быть потокобезопасными. Но еще и комбинации использования этих методов тоже должны обладать таким свойством. И с данным интерфейсом это сделать просто невозможно.

Если стейт утрачивает актуальность, то мы вообще не должны давать возможность приложению получать стейт очереди. Нам нужны только команды управления. То есть push и pop.

struct ThreadSafeQueue {
    void push(int value) {
        std::lock_guard lg{m};
        storage.push_back(value);
    }
    std::optional<int> pop() {
        std::lock_guard lg{m};
        if (!storage.empty()) {
            int elem = storage.front();
            storage.pop_front();
            return elem;
        }
        return nullopt;
    }
private:
    std::deque<int> storage;
    std::mutex m;
};

Внутри метода pop мы можем использовать проверять и получать стейт очереди, так как мы оградились локом. Возвращаем из него std::optional, который будет хранить фронтальный элемент, если очередь была непуста. В обратном случае он будет пуст.

Теперь консюмер выглядит так:

while(true) {
    auto elem = queue.pop();
    if (elem)
        process_elem(elem.value());
}

Можно конечно было использовать кондвары и прочее. Но я хотел сфокусироваться именно на интерфейсе. Теперь реализация просто не позволяет получать пользователю потенциально неактульные данные.

Stay safe. Stay cool.

#concurrency #design #goodpractice

Самоучитель
"Уроки по C++"

Автор: Ravesli
Год издания: 2022

#cpp #ru

Скачать книгу

Сортировка массива на C++ за 30 секунд!

Считаем единички
#задачки

Меня всегда забавляли задачки на бинарное представление чисел. Всегда можно найти занимательные и новые для себя подходы.

Вроде бы простая и популярная задача: посчитать количество единиц в битовом представлении числа. Уверен, что большинство из вас решали эту задачу.

Однако популярный подход - не самый эффективный, элегантный и интересный.

Благо существует множество непопулярных, но очень интересных решений! О них я расскажу в завтра в ответном посте.

А пока предлагаю вам порешать эту задачку. Если вы знаете какие-то нетривиальные решения, то расскажите о них в комментах тоже.

А чтобы умудренным опытом людям было немного интереснее, давайте ограничим условия. Задачу надо решить либо за константное время(в среднем), либо за наименьшее количество строчек. Выражения вне цикла for разделенные символом ; считаются разными строчками.

int count_ones(unsigned num) {
  // Here your code
}

Challenge yourself. Stay cool.

🎲 Тест «Тест по C++»
Пройдите тестирование, проверьте свои знания с помощью онлайн тест-викторины C++, подготовьтесь к экзаменам по C++.
🖊 15 вопросов · ⏱ 30 сек

📚 Основное определение:
Поинтеры — это переменные, которые хранят адреса других переменных в памяти. Они активно используются в системном программировании, разработке встраиваемых систем и при работе с динамической памятью. Главная особенность — прямой доступ к памяти и эффективная работа с данными.

🔍 Ключевые концепции:

1️⃣ Объявление поинтера: int *ptr — создает указатель на целое число
2️⃣ Получение адреса: &variable — оператор для получения адреса переменной
3️⃣ Разыменование: *ptr — доступ к значению по адресу в указателе
4️⃣ Арифметика указателей: ptr++ перемещает указатель на следующий элемент
5️⃣ Связь с массивами: array[i] эквивалентно *(array + i)
6️⃣ Динамическая память: malloc() и free() для управления памятью

💻 Практический пример:

int array[] = {1, 2, 3, 4, 5}; 
int *ptr = array; 

for(int i = 0; i < 5; i++) { 
  printf(«%d «, *ptr); ptr++; 
}
 // Вывод: 1 2 3 4 5

📎 Дополнительные ресурсы:

👉 Полное руководство по указателям в C

Книги по C++.
Скачивайте и читайте.

Beginning C++ Compilers
Автор: Ademi B. Ospanova

Modern C++ for Absolute Beginners
Автор: Slobodan Dmitrović

C++20: Get the Details
Автор: Grimm Rainer

Starting Out with C++ from Control Structures to Objects
Автор: Tony Gaddis

Software Architecture with C++
Автор: Adrian Ostrowski

Expert C++
Автор: Araks Tigranyan

Современный C++ безопасное использование
Автор: Джон Лакос

Методы программирования в задачах и примерах на C/C++
Автор: А. А. Корнев

Программирование на языке C++. Практический курс
Автор: Огнева М.

Самоучитель "Уроки по C++"
Автор: Ravesli

#cpp #подборка

Программирование на
языке C++. Практический курс

Авторы: Огнева М., Кудрина Е.
Год издания: 2022

#cpp #ru

Скачать книгу

Modern C++ for Absolute Beginners

Автор: Slobodan Dmitrović
Год издания: 2023

#cpp #en #2O23

Скачать книгу