C++魔法汇总 | Olimi’s Blog

C++场景实现

C++字符串分割

在C++中，我们可以使用多种方法来分割字符串。以下是一些常见的方法：

方法一：使用 std::istringstream 和 std::getline

这种方法不依赖于任何第三方库，只需要标准库即可。

方法二：使用 std::strtok

尽管 std::strtok 是一个C库函数，但是它也可以在C++中使用。这个函数会修改原始字符串，所以如果你不希望原始字符串被修改，你需要复制一份。

注意：std::strtok 不是线程安全的。

方法三：使用 Boost 库的 boost::split

如果你的项目已经使用了 Boost 库，你可以使用 boost::split 函数来分割字符串。

以上三种方法都可以用来分割字符串，你可以根据你的项目需求和你的编程环境来选择最适合的一种。

C++计算结构体成员偏移量

构建一个宏函数，提供结构体类型和成员变量名称，计算该变量在结构体中的偏移量。

在C++中，你可以使用offsetof宏来获取结构体中成员的偏移量。这是一个预处理器宏，它接受两个参数：一个类型和该类型的成员名称，然后返回该成员在该类型对象中的字节偏移量。

下面是如何使用offsetof宏的一个例子：

在这个例子中，offsetof(MyStruct, a)返回的是a成员在MyStruct中的偏移量，这通常是0，因为a是结构体的第一个成员。offsetof(MyStruct, b)和offsetof(MyStruct, c)分别返回b和c成员的偏移量。

注意，offsetof宏只能用于POD（Plain Old Data）类型。如果你尝试使用它来获取非POD类型的成员偏移量，那么结果是未定义的。在C++中，POD类型是简单的、可以通过复制内存来复制其值的类型，例如内置类型、数组和结构。

offsetof宏的具体实现可能因编译器的不同而有所不同，但通常，它基于一个事实，那就是在C++中，一个结构体或类的实例的地址就是它的首个数据成员的地址。offsetof宏通常定义如下：

这个宏首先将0强制转换为type指针，这样得到的就是一个指向地址0的type指针，然后它通过指针访问成员member的地址。由于type的实例在地址0，所以访问的地址就是member的偏移量。

注意，虽然这个宏在许多情况下可以正常工作，但是它实际上是未定义的行为，因为它试图访问空指针的成员。然而，由于offsetof宏只是计算地址而不是真正访问成员，所以在实际中，这通常不会造成问题。

至于POD（Plain Old Data）类型，它包括了C++中一些简单的类型，这些类型可以通过复制内存来复制其值，例如：

所有基本数据类型，例如int、char、double等。

指针类型。

POD类型的数组。

不包含构造函数、析构函数、或虚函数的结构体或类，其所有非静态成员都是POD类型，且没有任何基类或私有或保护成员。

简单来说，POD类型是那些可以用简单的内存复制来完全复制其值的类型，这使得它们可以兼容C语言的数据类型和结构。

编译

编译表示

编译器在将源代码转换为目标代码的过程中，常常会生成一种或多种中间表示（Intermediate Representation, IR）。这些中间表示有多种形式，包括但不限于以下几种：

抽象语法树（Abstract Syntax Tree, AST）：这是源代码的高级表示，它基本上保留了源代码的结构信息。这种形式的中间表示在语法分析阶段生成。

三地址代码（Three-Address Code, TAC）：这是一种低级表示，每条指令最多包含三个操作数。逻辑上，每个操作数可以是一个变量、一个常量或者一个间接引用。三地址代码是一种更接近于目标代码的中间表示，通常在优化阶段使用。

四元式（Quadruples）：四元式是一种特殊的三地址代码，它明确地将每个操作符和它的操作数分开。因此，四元式的每条指令都包含四个部分：操作符、两个源操作数和一个目标操作数。

逆波兰表示（Reverse Polish Notation, RPN）：逆波兰表示是一种没有括号的算术表示方法，它将操作符放在操作数的后面。这种表示方法的优点是它消除了运算优先级和括号的需要。

N元表示（N-Tuples）：N元表示是一种更一般的方式，它可以表示包含任意数量操作数的操作。这种表示方法通常用于更复杂的编程语言和机器语言。

这些中间表示从不同的角度抽象了源代码的信息，可以帮助编译器进行诸如优化这样的操作。它们的选择和设计取决于编译器的目标和源语言的特性。

一些特殊概念

RAII

RAII是Resource Acquisition Is Initialization的缩写，意为“资源获取即初始化”，是一种C++编程技巧，用于管理资源的生命周期。在RAII中，资源的获取和释放是与对象的生命周期绑定在一起的，即资源的获取在对象构造时进行，资源的释放在对象析构时进行，从而确保资源的正确获取和释放，避免资源泄漏和使用错误。

RAII的核心思想是将资源的管理和对象的生命周期绑定在一起，利用对象的构造和析构函数管理资源，从而保证资源的正确获取和释放。在C++中，可以使用智能指针、容器、锁等RAII封装类来管理资源。

例如，我们可以使用std::unique_ptr来管理动态分配的内存，如下所示：

在上述示例中，我们使用std::unique_ptr来管理动态分配的内存。当ptr离开作用域时，会自动调用析构函数，释放它所管理的内存，从而避免了内存泄漏的问题。

另外，RAII还可以用于管理其他资源，如文件句柄、网络连接、锁等，例如使用std::lock_guard来管理std::mutex的锁，如下所示：

在上述示例中，我们使用std::lock_guard来管理std::mutex的锁，它会在构造函数中获取锁，在析构函数中释放锁，从而避免了忘记释放锁的问题。

总之，RAII是一种重要的C++编程技巧，可以有效地管理资源的生命周期，避免资源泄漏和使用错误，提高代码的可靠性和安全性。

内存布局

输出：

成员函数：

成员函数（或者称为方法）不像数据成员那样存储在对象的内存布局中。这是因为无论你创建多少个对象，每个对象都会有自己的数据成员的副本，但它们共享同一个成员函数的代码。

成员函数的代码通常存储在程序的文本段（也称为代码段）。这是程序内存布局的一部分，主要用于存储程序的机器代码。每个成员函数只有一份代码，由所有对象共享。这意味着，无论你创建多少个对象，成员函数的代码只存储一次。

当你调用一个对象的成员函数时，这个函数知道它正在操作哪个对象，是通过在调用时隐式地传递一个指向对象的this指针实现的。这就是为什么你可以在成员函数中访问调用它的对象的数据成员，即使这个函数的代码是由所有对象共享的。

因此，你在代码中看到的sizeof(MyStruct)只计算了数据成员的大小，而没有计算成员函数的大小，因为成员函数并不是对象的一部分。同时，offsetof也只能用于数据成员，不能用于成员函数，因为成员函数并不占据对象的存储空间。

内存对齐

内存对齐是一种优化内存访问的技术。一些特定的硬件平台只能在特定地址边界上访问特定类型的数据。例如，一个常见的情况是，一个int可能需要在4字节的边界上进行访问，而一个double可能需要在8字节的边界上进行访问。这种限制是由硬件的内存访问机制决定的。

对于你的示例：

在许多平台上，MyStruct1和MyStruct2的内存布局将是不同的，因为编译器会插入填充字节以满足对齐要求。

对于MyStruct1，int a后面可能会插入4个填充字节，以确保double b在8字节边界上。然后，char c后面可能会插入7个填充字节，以确保整个结构体的大小是最大对齐要求的倍数（这里是8）。所以，sizeof(MyStruct1)可能是24。

对于MyStruct2，int a后面不需要插入填充字节，因为char c可以放在紧随int a后面的字节中。但是，char c后面可能会插入7个填充字节，以确保double b在8字节边界上。所以，sizeof(MyStruct2)可能是16。

这只是一个可能的结果，实际的结果取决于具体的编译器和硬件平台。你可以使用sizeof()函数和offsetof()宏来查看实际的结果。

请注意，一般来说，我们不应该依赖特定的内存布局，除非有特殊的需要，例如与硬件或网络协议进行交互。对于这种情况，可以使用字符数组或std::byte数组，并手动进行序列化和反序列化。