Pertimbangan undang-undang untuk memulakan tatasusunan dengan functor dan mengambil tatasusunan dengan rujukan dalam C++

Memahami Permulaan Tatasusunan Berasaskan Fungsi dalam C++

Dalam C++, memulakan tatasusunan, terutamanya yang mengandungi jenis yang tidak boleh dibina lalai, boleh menjadi sukar. Ini benar terutamanya apabila anda perlu mencipta jenis data yang kompleks tanpa pembina lalai. Satu teknik yang menarik ialah menggunakan functors untuk memulakan tatasusunan sedemikian dengan tatasusunan itu sendiri sebagai rujukan.

Matlamat di sini adalah untuk menggunakan fungsi lambda sebagai functor untuk berinteraksi dengan tatasusunan yang dimulakan. Elemen tatasusunan dicipta dengan meletakkan elemen tambahan, memberikan anda lebih kebebasan apabila bekerja dengan set data yang kompleks atau besar. Pendekatan ini nampaknya berfungsi dengan betul dengan penyusun C++ baru-baru ini, walaupun kesahihannya di bawah piawaian C++ tidak pasti.

Adalah penting untuk menilai kerumitan mengakses tatasusunan dengan cara ini, serta sama ada penyelesaian ini mematuhi peraturan bahasa untuk jangka hayat objek dan pengurusan memori. Kebimbangan mengenai kemungkinan tingkah laku yang tidak ditentukan atau pelanggaran standard berlaku akibat tatasusunan yang dibekalkan melalui rujukan semasa pemulaannya.

Esei ini akan menyiasat kesahihan teknik ini dan mengkaji kepentingannya, terutamanya berdasarkan perubahan piawaian C++. Kami juga akan membandingkannya dengan cara lain, menyerlahkan kedua-dua faedah praktikal dan potensi kelemahan.

Meneroka Permulaan Tatasusunan dengan Functors dalam C++

Skrip sebelumnya menggunakan functor untuk memulakan tatasusunan tidak boleh bina lalai dalam C++. Kaedah ini amat berguna apabila anda perlu mencipta jenis kompleks yang tidak boleh dimulakan tanpa hujah tertentu. Dalam skrip pertama, fungsi lambda digunakan untuk mencipta contoh kelas Int, dan peletakan baharu digunakan untuk memulakan ahli tatasusunan dalam memori pra-peruntukan. Ini membolehkan pembangun mengelakkan penggunaan pembina lalai, yang penting apabila bekerja dengan jenis yang memerlukan parameter semasa pemula.

Satu bahagian penting dalam pendekatan ini ialah penggunaan peletakan baharu, ciri C++ termaju yang membenarkan kawalan manusia ke atas peletakan objek dalam ingatan. Menggunakan arr.data(), alamat penimbal dalaman tatasusunan diperolehi dan objek dibina terus pada alamat memori. Strategi ini memastikan pengurusan memori yang berkesan, terutamanya apabila bekerja dengan tatasusunan yang besar. Walau bagaimanapun, berhati-hati mesti dilakukan untuk mengelakkan kebocoran memori, kerana pemusnahan manual objek diperlukan jika penempatan baru digunakan.

Fungsi lambda menangkap kedua-dua tatasusunan dan penjana melalui rujukan (&arr, &gen), membenarkan fungsi untuk mengubah tatasusunan secara langsung semasa pemulaannya. Kaedah ini penting apabila bekerja dengan set data yang besar kerana ia menghapuskan overhed menyalin struktur besar. Gelung dalam fungsi lambda berulang merentasi tatasusunan, mencipta objek Int baharu dengan fungsi penjana. Ini memastikan bahawa setiap elemen dalam tatasusunan dimulakan dengan sewajarnya berdasarkan indeks, menjadikan kaedah itu boleh disesuaikan dengan pelbagai jenis tatasusunan.

Salah satu aspek yang paling menarik dalam pendekatan yang dicadangkan ialah potensi keserasiannya dengan pelbagai versi C++, terutamanya C++14 dan C++17. Walaupun C++17 menambah semantik nilai, yang boleh meningkatkan kecekapan penyelesaian ini, penggunaan peletakan teknik capaian memori baharu dan terus boleh menjadikannya sah walaupun dalam piawaian C++ yang lebih lama. Walau bagaimanapun, pembangun mesti memastikan bahawa mereka memahami secara menyeluruh kesan kaedah ini, kerana pengurusan memori yang lemah boleh mengakibatkan tingkah laku yang tidak ditentukan atau kerosakan memori. Pendekatan ini berguna apabila penyelesaian lain, seperti std::index_sequence, gagal disebabkan oleh kekangan pelaksanaan.

#include <cstddef>
#include <utility>
#include <array>
#include <iostream>

struct Int {
    int v;
    Int(int v) : v(v) {}
};

int main() {
    auto gen = [](size_t i) { return Int(11 * (i + 1)); };
    std::array<Int, 500000> arr = [&arr, &gen]() {
        for (std::size_t i = 0; i < arr.size(); i++)
            new (arr.data() + i) Int(gen(i));
        return arr;
    }();

    for (auto i : arr) {
        std::cout << i.v << ' ';
    }
    std::cout << '\n';
    return 0;
}

#include <cstddef>
#include <array>
#include <iostream>

struct Int {
    int v;
    Int(int v) : v(v) {}
};

int main() {
    auto gen = [](size_t i) { return Int(11 * (i + 1)); };
    std::array<Int, 500000> arr;

    [&arr, &gen]() {
        for (std::size_t i = 0; i < arr.size(); i++)
            new (&arr[i]) Int(gen(i));
    }();

    for (const auto& i : arr) {
        std::cout << i.v << ' ';
    }
    std::cout << '\n';
}

Pertimbangan Lanjutan dalam Permulaan Tatasusunan Menggunakan Functors

Dalam C++, salah satu elemen yang lebih sukar untuk memulakan tatasusunan besar dengan jenis boleh bina bukan lalai ialah memastikan pengurusan memori yang cekap sambil mematuhi sekatan seumur hidup objek bahasa. Dalam kes ini, menggunakan functor untuk memulakan tatasusunan dengan rujukan menawarkan penyelesaian yang unik. Kaedah ini, walaupun tidak konvensional, memberikan pembangun kawalan yang baik ke atas pembentukan objek, terutamanya apabila bekerja dengan jenis tersuai yang memerlukan hujah semasa permulaan. Adalah penting untuk memahami pengurusan seumur hidup yang terlibat, kerana mengakses tatasusunan semasa permulaannya boleh mengakibatkan tingkah laku yang tidak ditentukan jika dilakukan secara tidak betul.

Kemunculan rujukan nilai dalam C++17 meningkatkan fleksibiliti dalam memulakan struktur data yang besar, menjadikan teknik yang dicadangkan lebih realistik. Apabila bekerja dengan tatasusunan yang besar, semantik nilai membenarkan objek sementara dialihkan daripada disalin, meningkatkan kecekapan. Walau bagaimanapun, dalam piawaian C++ sebelumnya, pengendalian memori yang berhati-hati diperlukan untuk mengelakkan masalah seperti pembinaan berganda dan tiruan memori yang tidak disengajakan. Menggunakan peletakan baharu memberikan kawalan yang terperinci, tetapi ia memberi beban pemusnahan manual kepada pembangun.

Satu lagi faktor penting untuk dipertimbangkan apabila memulakan tatasusunan dengan functors ialah kemungkinan pengoptimuman. Dengan menangkap tatasusunan melalui rujukan, kami mengelakkan salinan yang tidak diperlukan, mengurangkan jejak memori. Kaedah ini juga berkembang dengan baik dengan set data besar, tidak seperti teknik lain seperti std::index_sequence, yang mempunyai had instantiasi templat. Penambahbaikan ini menjadikan pendekatan berasaskan functor menarik untuk mengendalikan jenis tidak boleh bina lalai dengan cara yang menggabungkan kecekapan memori dengan kerumitan.