Различия между ссылками и указателями

Ссылки и указатели являются фундаментальными понятиями в C++. На первый взгляд, они кажутся похожими, так как оба предоставляют доступ к данным по их адресу. Однако имеются ключевые отличия, которые важны для понимания работы языка.

Ссылки

- Ссылка - это псевдоним для уже существующей переменной и создается с момента определения.
- Нельзя создать ссылку без инициализации; она должна быть связана с объектом.
- После инициализации нельзя переназначить ссылку на другой объект.
- Ссылка не имеет собственного адреса в памяти - взятие адреса ссылки даст адрес объекта, который она представляет.
- Ссылка не может быть "пустой" и всегда ссылается на валидный объект.
- Ссылка разыменовывается автоматически при использовании, избегая необходимости явного разыменования.
- Ссылку нельзя переопределить, она всегда ссылается на один и тот же объект после инициализации.

Указатели

- Указатель - это переменная, которая хранит адрес объекта в памяти.
- Указатель может быть инициализирован, но может быть и просто объявлен, в отличие от ссылки, и, следовательно, может быть "пустым" (например, иметь значение nullptr).
- Указатель необходимо явно разыменовывать для доступа к значению объекта, на который он указывает.
- Указатели могут использоваться для создания множественных уровней индирекции (например, указатель на указатель).
- Можно объявлять массивы указателей, в отличие от ссылок.
- Указатели поддерживают арифметику указателей: их можно инкрементировать и декрементировать, что полезно при работе с массивами и итерировании.
- В случае указателей можно применять сравнения, в том числе с проверкой на nullptr, чтобы определить, указывает ли указатель на объект.

Важно понимать различия между этими концепциями, чтобы правильно использовать их при разработке программ на C++. Знание того, как и когда использовать каждый из этих инструментов, зачастую приходит с опытом и пониманием конкретных задач, которые нужно решать.

Критическая секция

Критическая секция — это участок кода, который должен быть выполнен только одним потоком в определенный момент времени, чтобы избежать гонок данных (race conditions) и сохранить целостность данных. Для обеспечения безопасности в многопоточной среде можно использовать различные механизмы синхронизации, такие как мьютексы (mutexes) и блокировки (locks).

В примере на картинке два потока вызывают функцию someFunction, которая содержит критическую секцию, защищенную мьютексом mtx. Перед выполнением критической секции поток блокирует мьютекс с помощью mtx.lock(), а после выполнения разблокирует его с помощью mtx.unlock(). Это гарантирует, что только один поток может находиться внутри критической секции в определенный момент времени.

Помимо std::mutex, в C++ также существуют другие механизмы синхронизации, такие как std::lock_guard и std::unique_lock, которые упрощают работу с мьютексами и делают код более безопасным.

#для_продвинутых

<unistd.h>

<unistd.h> — это заголовочный файл в языке программирования C и C++, который предоставляет доступ к некоторым системным вызовам (system calls) в операционных системах Unix-подобных, таких как Linux.

Этот заголовочный файл содержит объявления функций, константы и определения, которые позволяют программам взаимодействовать с операционной системой. Например, в нем содержатся функции для работы с файлами, процессами, директориями, сетевыми соединениями и другими системными ресурсами.

Вот некоторые из наиболее часто используемых функций и символов <unistd.h>:

— fork(): Создание нового процесса.
— exec(): Замена текущего процесса новым процессом.
— dup(): Дублирование файловых дескрипторов.
— close(): Закрытие файловых дескрипторов.
— read(): Чтение данных из файла или дескриптора.
— write(): Запись данных в файл или дескриптор.
— getpid(): Получение идентификатора текущего процесса.
— getppid(): Получение идентификатора родительского процесса.

#для_продвинутых

Dependency Injection

Dependency Injection (DI) — это паттерн проектирования, который помогает управлять зависимостями в приложениях. Он особенно важен в объектно-ориентированных языках программирования, таких как C++, где классы и объекты играют центральную роль.

DI предполагает, что зависимости (например, объекты других классов, которые класс использует) должны передаваться в класс извне, а не создаваться им самостоятельно. Это делает класс более независимым и более тестируемым. В C++, DI можно реализовать следующими способами: внедрение через конструктор, внедрение через метод и использование фабрик. В картинке с примером мы используем внедрение через конструктор, так как это самый распространенный способ DI в C++. В конструкторе класса вы передаете зависимости как параметры.

Использование DI в C++ способствует лучшей организации кода, более простой поддержке и тестированию. Он позволяет избегать жестких зависимостей и делает ваш код более гибким и расширяемым.

#для_продвинутых

Spinlock

Spinlock — это механизм синхронизации, который используется для управления доступом к общим ресурсам в многопоточных приложениях. Он представляет собой примитив синхронизации, который блокирует выполнение потока, пока он не сможет получить доступ к ресурсу.

Spinlock работает следующим образом:

1. Поток, который хочет получить доступ к общему ресурсу, пытается захватить spinlock.
2. Если spinlock свободен, поток захватывает его и продолжает выполнение.
3. Если spinlock уже занят другим потоком, текущий поток не блокируется в ожидании ресурса, а активно «крутится» (spin) в цикле, проверяя, не освободился ли spinlock. Это называется «захватом на занятом ресурсе».
4. Как только spinlock становится доступным, поток захватывает его и продолжает выполнение.

#для_продвинутых

«Static initialization order fiasco»

«Static initialization order fiasco» (фиаско порядка статической инициализации) — это проблема, которая может возникнуть в C++ при инициализации статических переменных или объектов в разных переводимых единицах или при использовании статических переменных в разных библиотеках.

Суть проблемы заключается в том, что порядок инициализации статических переменных в C++ не определен между разными переводимыми единицами, и это может привести к непредсказуемому поведению программы. Например, если одна статическая переменная зависит от другой, и они находятся в разных переводимых единицах, то порядок их инициализации может быть неправильным, что приведет к ошибкам в программе.

#для_продвинутых

std::unordered_map

std::unordered_map в C++ является частью стандартной библиотеки и представляет собой реализацию хеш-таблицы, которая позволяет хранить пары ключ-значение и обеспечивает быстрый доступ к значениям по ключу. Она является одним из контейнеров STL (Standard Template Library).

#для_продвинутых

Декларация

Декларация — это объявление имени сущности (переменной, функции, класса и т. д.) без определения ее типа или реализации. Декларации используются для предварительного объявления сущности в программе, чтобы компилятор знал о ее существовании, но не обязан знать ее полную информацию или реализацию на этом этапе. Это полезно, когда вы хотите использовать сущность в разных частях вашей программы.

Обратите внимание, что декларации часто используются в заголовочных файлах (.h или .hpp), чтобы предоставить интерфейс к функциям или классам, а затем реализация определяется в соответствующих исходных файлах (.cpp). Это помогает разделить интерфейс и реализацию и упростить структуру проекта.

#для_начинающих

В чем отличие malloc от new?

malloc — выделение блока памяти в стиле Си, опасное с точки зрения приведения типов (non-typesafe), т.к. возвращает void* и требует обязательного приведения.

new — выделение блока памяти и последующий вызов конструктора, безопасное с точки зрения приведения типов (typesafe), т.к. тип возвращаемого значения определен заранее.

#для_продвинутых

override

Ключевое слово override используется для указания того, что функция в производном классе представляет собой переопределение (override) функции базового класса. Это помогает убедиться, что функция в производном классе действительно переопределяет функцию базового класса, и при компиляции будет сгенерирована ошибка, если это не так.

#для_начинающих

Флажки компиляции

Флажки компиляции — это опции или параметры, которые передаются компилятору программного кода для управления процессом компиляции. Компиляторы - это программы, которые преобразуют исходный код программы, написанный на языке программирования, в машинный код или другой формат, который может быть выполнен компьютером.

Флажки компиляции используются для различных целей, таких как оптимизация кода, установка целевой архитектуры, включение или выключение определенных функций и возможностей языка программирования, а также для управления процессом отладки и создания исполняемых файлов.

#для_продвинутых

Stellarium — это бесплатное программное обеспечение GPL, которое визуализирует реалистичное небо в реальном времени с помощью OpenGL. Он доступен для Linux/Unix, Windows и macOS. В Stellarium вы действительно видите то, что можете увидеть своими глазами, биноклем или небольшим телескопом.

https://www.libhunt.com/r/stellarium

Поиск в ширину

Поиск в ширину (breadth-first search, BFS) - это алгоритм поиска или обхода графа. Он исследует все вершины на одном уровне, прежде чем переходить к следующему уровню.

Этот пример иллюстрирует обход в ширину для следующего графа:
0
/ \
1-----2
\
3
Начиная с вершины 2, алгоритм BFS посетит вершины в следующем порядке: 2, 0, 3, 1.

Статья Bungie о том, как они программируют такие игры, как Destiny, с использованием C++, и о правилах, которые они для этого создали.

https://www.bungie.net/7/en/News/Article/50666

std::invoke

std::invoke — это шаблонная функция, добавленная в C++17, которая позволяет вызывать произвольные объекты, как функции. Она может быть полезна в различных ситуациях, таких как вызов функций-членов, вызов лямбда-выражений и вызов функций с неизвестным типом.

Синтаксис:

std::invoke(callable, args...);

callable: объект, который будет вызван как функция. Это может быть указатель на функцию, функтор, лямбда-выражение или любой другой объект, который имеет оператор вызова().
args: аргументы, которые будут переданы callable.

#для_продвинутых

std::placeholders

std::placeholders — это пространство имен в стандартной библиотеке C++, которое содержит набор объектов-заполнителей (_1, _2, ..., _N), используемых при работе с функцией std::bind.

Функция std::bind позволяет связывать аргументы с функцией, создавая новый объект-функцию, который может быть вызван позже. Заполнители в std::placeholders используются для обозначения мест в списке аргументов, где будут подставлены значения при вызове нового объекта-функции.

#для_продвинутых