C++17 STL Стандартная библиотека шаблонов

Если не оценивать преимущества и недостатки этого древнего метода обнаружения ошибок, то можно получить полезную дополнительную информацию о том, когда было сгенерировано исключение для таких системных функций, как файловые потоки. Исключения говорят нам, когда они были сгенерированы, а errno может подсказать, что именно случилось, раз ошибка проявилась на системном уровне.

Глава 8 Вспомогательные классы

В этой главе:

□ преобразование единиц измерения времени с помощью std::ratio;

□ преобразование между абсолютными и относительными единицами измерения времени с использованием std::chrono;

□ безопасное извещение о сбое с помощью std::optional;

□ применение функций для кортежей;

□ быстрое создание структур данных с помощью std::tuple;

□ замена void* с использованием std::any для повышения безопасности типов;

□ хранение разных типов с применением std::variant;

□ автоматическое управление ресурсами с помощью std::unique_ptr;

□ автоматическое управление разделяемой памятью кучи с использованием std::shared_ptr;

□ работа со слабыми указателями на разделяемые объекты;

□ упрощение управления ресурсами устаревших API с применением умных указателей;

□ открытие доступа к разным переменным — членам одного объекта;

□ генерация случайных чисел и выбор правильного генератора случайных чисел;

□ генерация случайных чисел и создание конкретных распределений с помощью STL. 

Введение

Эта глава посвящена вспомогательным классам, которые очень удобны для решения конкретных задач. Некоторые из них хороши настолько, что мы, вероятно, либо будем их очень часто встречать в любом фрагменте кода С++, либо уже видели в других главах книги.

Первые два примера посвящены измерению времени. Кроме того, мы увидим, как выполнять преобразования между разными единицами измерения времени и перепрыгивать с одного момента времени на другой.

В следующих пяти примерах мы рассмотрим типы optional, variant и any (они появились в C++14 и C++17), а также некоторые способы использования кортежей. Начиная с C++11, у нас появились сложные типы умных указателей, а именно unique_ptr, shared_ptr и weak_ptr, которые очень эффективны при управлении памятью, поэтому уделим им особое внимание.

Наконец, мы кратко рассмотрим те части библиотеки STL, которые связаны с генерацией случайных чисел. Помимо изучения самых важных характеристик генераторов случайных чисел STL мы также узнаем, как обрабатывать случайные числа, чтобы получить распределения, соответствующие нашим потребностям.

Преобразуем единицы измерения времени с помощью std::ratio

Начиная с С++11 STL включает новые типы и функции для получения, измерения и отображения времени. Эта часть библиотеки существует в пространстве имен std::chrono.

В этом примере мы сконцентрируемся на измерении промежутков времени и преобразовании результатов между единицами измерения времени, такими как секунды, миллисекунды и микросекунды. STL поддерживает функции, которые позволяют определять собственные единицы измерения времени и выполнять преобразования между ними.

Как это делается

В данном примере мы напишем небольшую игру, приглашающую пользователя ввести конкретное слово. Время, за которое он введет его с клавиатуры, будет измерено и выведено в нескольких единицах измерения.

1. Сначала включим все необходимые заголовочные файлы. Для удобства также объявим об использовании пространства имен std по умолчанию:

#include

#include

#include

#include

#include

#include

using namespace std;

2. Тип chrono::duration используется для выражения промежутков времени, сравнимых с долями секунд. Все единицы измерения времени, представленные в STL, ссылаются на целочисленные специализации. В этом примере мы будем конкретизировать их для типа double. В следующем больше сконцентрируемся на существующих определениях единиц времени, уже встроенных в STL.

using seconds = chrono::duration;

3. Миллисекунда — доля секунды, поэтому определяем эту единицу измерения в виде секунд. Параметр шаблона ratio_multiply применяет заранее определенный в STL делитель milli к seconds::period, что дает нужную долю секунды. Шаблон ratio_multiply, по сути, представляет собой функцию метапрограммирования для умножения чисел на эти множители:

using milliseconds = chrono::duration<

double, ratio_multiply>;

4. То же верно и для микросекунд. Миллисекунда — миллидоля секунды, а микросекунда — микродоля секунды:

using microseconds = chrono::duration<

  double, ratio_multiply>;