GPU(CUDA)学习日记（六）------ vector，动态数组，引用，编程调试经验总结等一些比较琐碎的记录

      昨天，开发的GPU程序终于调通了第二个部分，中间经历了学习CUDA框架和编程、设计系统框架、完成编程等过程。遇到了很多问题，其中包括：vector数组的resize问题，动态数组的堆栈损坏问题，函数引用与变量取地址的问题，不同工程之间调用DLL的问题，基于CUDA的底层工程生成静态库出错的问题，将.cu文件按照“CUDA C/C++”方式编译时只能选择“多线程DLL调试”的问题（说明CUDA依赖第三方库~），还有就是不同工程之间编译方式要一致的问题等等。这些问题都反映出自己的编程功力还不够，对于C++的运行机制以及一些比较基础的编程知识了解的还少，还需要再回炉一番~幸好自己还有时间可以给自己学习！

    下面说一些有用的东西吧，首先是vector的一些简单的知识，找到一篇不错的文章：http://www.cnblogs.com/charley_yang/archive/2010/12/11/1903040.html ，更为详细的阐述应该看下面这一篇文章，很详细，很受益：http://blog.sina.com.cn/s/blog_4cd2484f010099wq.html 

#include
#include
using namespace std;

int main()
{

  //创建 vector
　vector vi;
　int isbn;
　while(true)
　{
　　cout << "enter an ISBN; press 0 to stop ";
　　cin >> isbn;
　　if (isbn==0)
　　　break;
　　vi.push_back(isbn); // insert element into vector
　}　
}

在 vector 对象构造期间，它先分配一个由其实现定义的默认的缓存大小。一般 vector 分配的数据存储初始空间是 64-256 存储槽（slots）。当 vector 感觉存储空间不够时，它会自动重新分配更多的内存。实际上，只要你愿意，你可以调用 push_back() 任何多次，甚至都不用知道一次又一次的分配是在哪里发生的。
存取 vector 元素，使用重载的 [] 操作符。
for (int n=0; n<vi.size();n++)

 {
　cout<<"ISBN: "<<vi[n]<<endl;
}

 

也可以用vi.begin()和vi.end() 来得到vector开始的和结束的元素地址的指针位置

vector::iterator iter;

for( iter = vi.begin(); iter != vi.end(); iter++ )

{
    cout << *iter << endl;
}
在大多数情况下，你应该让 vector 自动管理自己的内存，就像我们在上面程程序中所做的那样。但是，在注重时间的任务中，改写默认的分配方案也是很有用的。假设我们预先知道 ISBNs 的数量至少有 2000。那么就可以在对象构造期间指出容量，以便 vector 具有至少 2000 个元素的容量：

vector vi(2000); // 初始容量为 2000 个元素

　　除此之外，我们还可以调用 resize() 成员函数：

vi.resize(2000);// 建立不小于 2000 个元素的空间

　　这样，便避免了中间的再分配，从而提高了效率。

二维vector的定义

1)定义一个10个vector元素，并对每个vector符值1-10。

#include
#include
#include

using namespace std;

void main()
{
 int i = 0, j = 0;

 vector< vector > Array( 10, vector(0) ); 

for( j = 0; j < 10; j++ )
 {
  for ( i = 0; i < 9; i++ )
  {
   Array[ j ].push_back( i );
  }
 }

 for( j = 0; j < 10; j++ )
 {
  for( i = 0; i < Array[ j ].size(); i++ )
  {
   cout << Array[ j ][ i ] << "  ";
  }
  cout<< endl;
 }
}

2)定义一个行列都是变化的数组。

#include
#include
#include

using namespace std;

void main()
{
 int i = 0, j = 0;

 vector< vector > Array;
 vector< int > line;
 for( j = 0; j < 10; j++ )
 {
  Array.push_back( line );//要对每一个vector初始化，否则不能存入元素。
  for ( i = 0; i < 9; i++ )
  {
   Array[ j ].push_back( i );
  }
 }

 for( j = 0; j < 10; j++ )
 {
  for( i = 0; i < Array[ j ].size(); i++ )
  {
   cout << Array[ j ][ i ] << "  ";
  }
  cout<< endl;
 }
}
pop_back() 可以弹出最后一个元素
erase(iterator   it)可以删除指定位置的元素
clear（）可以清空vector中的元素

 介绍

这篇文章的目的是为了介绍std::vector，如何恰当地使用它们的成员函数等操作。本文中还讨论了条件函数和函数指针在迭代算法中使用，如在remove_if()和for_each()中的使用。通过阅读这篇文章读者应该能够有效地使用vector容器，而且应该不会再去使用C类型的动态数组了。 

Vector总览

vector是C++标准模板库中的部分内容，它是一个多功能的，能够操作多种数据结构和算法的模板类和函数库。vector之所以被认为是一个容器，是因为它能够像容器一样存放各种类型的对象，简单地说，vector是一个能够存放任意类型的动态数组，能够增加和压缩数据。

为了可以使用vector，必须在你的头文件中包含下面的代码：

#include

 

vector属于std命名域的，因此需要通过命名限定，如下完成你的代码：

using std::vector; vector vInts;

 

或者连在一起，使用全名：

std::vector vInts;

 

建议使用全局的命名域方式：

using namespace std;

 

在后面的操作中全局的命名域方式会造成一些问题。vector容器提供了很多接口，在下面的表中列出vector的成员函数和操作。 

Vector成员函数

函数	表述
c.assign(beg,end) c.assign(n,elem)	将[beg; end)区间中的数据赋值给c。 将n个elem的拷贝赋值给c。
c.at(idx)	传回索引idx所指的数据，如果idx越界，抛出out_of_range。
c.back()	传回最后一个数据，不检查这个数据是否存在。
c.begin()	传回迭代器重的可一个数据。
c.capacity()	返回容器中数据个数。
c.clear()	移除容器中所有数据。
c.empty()	判断容器是否为空。
c.end()	指向迭代器中的最后一个数据地址。
c.erase(pos) c.erase(beg,end)	删除pos位置的数据，传回下一个数据的位置。 删除[beg,end)区间的数据，传回下一个数据的位置。
c.front()	传回地一个数据。
get_allocator	使用构造函数返回一个拷贝。
c.insert(pos,elem) c.insert(pos,n,elem) c.insert(pos,beg,end)	在pos位置插入一个elem拷贝，传回新数据位置。 在pos位置插入n个elem数据。无返回值。 在pos位置插入在[beg,end)区间的数据。无返回值。
c.max_size()	返回容器中最大数据的数量。
c.pop_back()	删除最后一个数据。
c.push_back(elem)	在尾部加入一个数据。
c.rbegin()	传回一个逆向队列的第一个数据。
c.rend()	传回一个逆向队列的最后一个数据的下一个位置。
c.resize(num)	重新指定队列的长度。
c.reserve()	保留适当的容量。
c.size()	返回容器中实际数据的个数。
c1.swap(c2) swap(c1,c2)	将c1和c2元素互换。 同上操作。
vector c vector c1(c2) vector c(n) vector c(n, elem) vector c(beg,end) c.~ vector ()	创建一个空的vector。 复制一个vector。 创建一个vector，含有n个数据，数据均已缺省构造产生。 创建一个含有n个elem拷贝的vector。 创建一个以[beg;end)区间的vector。 销毁所有数据，释放内存。

 

Vector操作

函数	描述
operator[]	返回容器中指定位置的一个引用。

 

创建一个vector

vector容器提供了多种创建方法，下面介绍几种常用的。

创建一个Widget类型的空的vector对象：

vector vWidgets; //     ------ //      | //      |- Since vector is a container, its member functions //         operate on iterators and the container itself so //         it can hold objects of any type.

 

创建一个包含500个Widget类型数据的vector：

vector vWidgets(500);

 

创建一个包含500个Widget类型数据的vector，并且都初始化为0：

vector vWidgets(500, Widget(0));

 

创建一个Widget的拷贝：

vector vWidgetsFromAnother(vWidgets);

 

向vector添加一个数据

vector添加数据的缺省方法是push_back()。push_back()函数表示将数据添加到vector的尾部，并按需要来分配内存。例如：向vector中添加10个数据，需要如下编写代码：

for(int i= 0;i<10; i++)     vWidgets.push_back(Widget(i));

 

获取vector中制定位置的数据

很多时候我们不必要知道vector里面有多少数据，vector里面的数据是动态分配的，使用push_back()的一系列分配空间常常决定于文件或一些数据源。如果你想知道vector存放了多少数据，你可以使用empty()。获取vector的大小，可以使用size()。例如，如果你想获取一个vector v的大小，但不知道它是否为空，或者已经包含了数据，如果为空想设置为-1，你可以使用下面的代码实现：

int nSize = v.empty() ? -1 : static_cast(v.size());

 

访问vector中的数据

使用两种方法来访问vector。

1、   vector::at()

2、   vector::operator[]

operator[]主要是为了与C语言进行兼容。它可以像C语言数组一样操作。但at()是我们的首选，因为at()进行了边界检查，如果访问超过了vector的范围，将抛出一个例外。由于operator[]容易造成一些错误，所有我们很少用它，下面进行验证一下：

分析下面的代码：

vector v; v.reserve(10);   for(int i=0; i<7; i++)     v.push_back(i);   try {  int iVal1 = v[7];  // not bounds checked - will not throw  int iVal2 = v.at(7); // bounds checked - will throw if out of range } catch(const exception& e) {  cout << e.what(); }

 

我们使用reserve()分配了10个int型的空间，但并不没有初始化。如下图所示：

 

 

你可以在这个代码中尝试不同条件，观察它的结果，但是无论何时使用at()，都是正确的。

 

删除vector中的数据

vector能够非常容易地添加数据，也能很方便地取出数据，同样vector提供了erase()，pop_back()，clear()来删除数据，当你删除数据的时候，你应该知道要删除尾部的数据，或者是删除所有数据，还是个别的数据。在考虑删除等操作之前让我们静下来考虑一下在STL中的一些应用。

 

Remove_if()算法

现在我们考虑操作里面的数据。如果要使用remove_if()，我们需要在头文件中包含如下代码：：

#include

 

     Remove_if()有三个参数：

1、   iterator _First：指向第一个数据的迭代指针。

2、   iterator _Last：指向最后一个数据的迭代指针。

3、   predicate _Pred：一个可以对迭代操作的条件函数。

 

条件函数

条件函数是一个按照用户定义的条件返回是或否的结果，是最基本的函数指针，或者是一个函数对象。这个函数对象需要支持所有的函数调用操作，重载operator()()操作。remove_if()是通过unary_function继承下来的，允许传递数据作为条件。

例如，假如你想从一个vector中删除匹配的数据，如果字串中包含了一个值，从这个值开始，从这个值结束。首先你应该建立一个数据结构来包含这些数据，类似代码如下：

#include enum findmodes {  FM_INVALID = 0,  FM_IS,  FM_STARTSWITH,  FM_ENDSWITH,  FM_CONTAINS }; typedef struct tagFindStr {  UINT iMode;  CString szMatchStr; } FindStr; typedef FindStr* LPFINDSTR;

 

然后处理条件判断：

class FindMatchingString     : public std::unary_function {     public:   FindMatchingString(const LPFINDSTR lpFS) : m_lpFS(lpFS) {}       bool operator()(CString& szStringToCompare) const   {      bool retVal = false;        switch(m_lpFS->iMode)      {      case FM_IS:        {          retVal = (szStringToCompare == m_lpFDD->szMatchStr);          break;        }      case FM_STARTSWITH:        {          retVal = (szStringToCompare.Left(m_lpFDD->szMatchStr.GetLength())                == m_lpFDD->szWindowTitle);          break;        }      case FM_ENDSWITH:        {          retVal = (szStringToCompare.Right(m_lpFDD->szMatchStr.GetLength())                == m_lpFDD->szMatchStr);          break;        }      case FM_CONTAINS:        {          retVal = (szStringToCompare.Find(m_lpFDD->szMatchStr) != -1);          break;        }      }              return retVal;  }         private:     LPFINDSTR m_lpFS; };

 

通过这个操作你可以从vector中有效地删除数据：

// remove all strings containing the value of // szRemove from vector vs.   FindStr fs; fs.iMode = FM_CONTAINS; fs.szMatchStr = szRemove;   vs.erase(std::remove_if(vs.begin(), vs.end(), FindMatchingString(&fs)), vs.end());

 

Remove_if()能做什么？

你可能会疑惑，对于上面那个例子在调用remove_if()的时候还要使用erase()呢？这是因为大家并不熟悉STL中的算法。Remove(),remove_if()等所有的移出操作都是建立在一个迭代范围上的，那么不能操作容器中的数据。所以在使用remove_if()，实际上操作的时容器里数据的上面的。思考上面的例子：

1、   szRemove = “o”.

2、   vs见下面图表中的显示。

观察这个结果，我们可以看到remove_if()实际上是根据条件对迭代地址进行了修改，在数据的后面存在一些残余的数据，那些需要删除的数据。剩下的数据的位置可能不是原来的数据，但他们是不知道的。

调用erase()来删除那些残余的数据。注意上面例子中通过erase()删除remove_if()的结果和vs.enc()范围的数据。

 

压缩一个臃肿的vector

很多时候大量的删除数据，或者通过使用reserve()，结果vector的空间远远大于实际需要的。所有需要压缩vector到它实际的大小。resize()能够增加vector的大小。Clear()仅仅能够改变缓存的大小，所有的这些对于vector释放内存等九非常重要了。如何来解决这些问题呢，让我们来操作一下。

我们可以通过一个vector创建另一个vector。让我们看看这将发生什么。假定我们已经有一个vector v，它的内存大小为1000，当我们调用size()的时候，它的大小仅为7。我们浪费了大量的内存。让我们在它的基础上创建一个vector。

std::vector vNew(v); cout << vNew.capacity();

 

vNew.capacity()返回的是7。这说明新创建的只是根据实际大小来分配的空间。现在我们不想释放v，因为我们要在其它地方用到它，我们可以使用swap()将v和vNew互相交换一下？

vNew.swap(v);     cout << vNew.capacity();     cout << v.capacity();

 

有趣的是：vNew.capacity()是1000，而v.capacity()是7。

现在是达到我的目的了，但是并不是很好的解决方法，我们可以像下面这么写：

std::vector(v).swap(v);

      

你可以看到我们做了什么？我们创建了一个临时变量代替那个命名的，然后使用swap(),这样我们就去掉了不必要的空间，得到实际大小的v。

http://lyyer.blog.sohu.com/29238953.html

    关于vector的介绍感觉已然足够，在应用的时候应该避免反复的初始化和忘记初始化~

    关于动态数组的内容：比较简单的介绍可以参见;http://blog.csdn.net/feiyond/article/details/1782640 ,百度文库的文章：http://wenku.baidu.com/view/09ffacd73186bceb19e8bb3e.html，其实动态数组大家都会用，也是C++的特色之一，可以不需要静态分配内存空间，数组的大小可以是变量，可以节约内存，操作方便，提升效率。但是对于新手来说，会常犯的所悟也很多，比如忘记初始化，函数参数传递过程中搞不清楚指针指向哪里，再比如就是用完之后忘记释放内存，造成内存泄露等等~

    关于引用的问题，我就一时糊涂，将引用和取地址弄混了，虽然最终的效果是一样的，但是自己还是要接受教训，认真再学习一下引用和指针的区别！找到了这样的几篇文章：http://blog.csdn.net/CYHJRX/article/details/3863656  http://www.yesky.com/236/1878236.shtml 感觉能明白一些东西了~

    之后是自己对于本次开发的一些感悟（虽然项目还没有结束），首先，软件的架构真的很重要，在项目开始之前，整体的结构，调用，算法，各个模块之间的调用甚至是用什么编译都应该事先就确定下来，编程只是一个工具（虽然也是一门技术和艺术，需要多年的积累和努力！），整体的思想是何等的重要，如果真的能做到的话，我想我的开发历程至少会顺利的多，时间也会减少一半以上！再说说系统功能的调试，每一个模块应该单独调试成功之后再与主工程合到一起！这是经验啊~也是教训啊~还有，出现不明白的所悟的时候，一是google一下，找一些大牛们的解决办法，二是上MSDN上问一下，实在不行，先断点调试吧~不行就一点点隐去不必要的代码，找问题~这是最笨的方法了，但是总比没有办法好啊~

    接下来，我要开始下一部分的GPU改造了，省去了学习的时间，希望这一段会很顺利吧~