CMU15-445 Lab0 - C++ Primer

Lab0- C++ Primer

个人笔记

unique_ptr、矩阵相乘、gdb等。

代码下载

1. 按照项目下的文档步骤：

   // 1. 新建一个仓库 bustub-private
   // 2. clone cmu db 远程代码到本地
   git clone --bare https://github.com/cmu-db/bustub.git bustub-public
   cd bustub-public
   // 3. mirror到自己刚创建的远程仓库
   git push --mirror git@github.com:sunshinejiali/bustub-private.git
   // 4. 删除 cmu db 的本地副本
   cd ..
   rm -rf bustub-public
   // 5. 拉取自己的远程仓库代码
   git clone git@github.com:sunshinejiali/bustub-private.git
   // 6. 添加 cmu-db 作为自己的第二远程仓库
   cd bustub-private
   git remote add public https://github.com/cmu-db/bustub.git
   // 7. 验证是否已经添加
   git remote -v
   // result:
   // origin  [email protected]:sunshinejiali/bustub-private.git (fetch)
   // origin  [email protected]:sunshinejiali/bustub-private.git (push)
   // public  https://github.com/cmu-db/bustub.git (fetch)
   // public  https://github.com/cmu-db/bustub.git (push)
   // 8. 提取 cmu-db 中的更改
   git pull public master
   

2. 使用 2020 年的版本，因此需要回退到之前提交的某一版本。

   // 将代码回退到某一版本，head 指向当前的目标版本，删除之后的所有版本
   git reset --hard 444765a
   // 检查一下是否回退到正确的版本
   git log
   // (强制)提交更改
   git push -f
   

3. 报错

   • 如果安装工具的时候报这个错误 ，这可能是因为在 windows 下编写好 .sh 文件后，在Linux 下运行报错。

     // 报错
     build_support/packages.sh: line 2: $'\r': command not found
     build_support/packages.sh: line 13: $'\r': command not found
     build_support/packages.sh: line 14: syntax error near unexpected token `$'{\r''
     'uild_support/packages.sh: line 14: `main() {
     
     //解决
     // 使用 vim 打开文件
     vim packages.sh
     // 转换格式
     :set ff=unix
     // 保存文件
     :wq
     

   • make format 报错

     // make format 报错
     /usr/bin/env: ‘python’: No such file or directory
     make[3]: *** [CMakeFiles/format.dir/build.make:57: CMakeFiles/format] Error 127
     make[2]: *** [CMakeFiles/Makefile2:287: CMakeFiles/format.dir/all] Error 2
     make[1]: *** [CMakeFiles/Makefile2:294: CMakeFiles/format.dir/rule] Error 2
     make: *** [Makefile:214: format] Error 2
     
     // 解决：没有python， 安装
     sudo apt-get install python
     

4. 编译

   mkdir build
   cd build
   cmake ..
   make
   // 测试
   cd ..
   cd build
   make check-tests
   

C++教程

1. for 循环

   // 使用引用，允许修改数组中的元素。
   for(int& i: someDataStructure) { doSomething();}
   // 显示数组中的值，并保护数组成员，启用按值访问，不允许修改元素。
   for(int i: someDataStructure) doSomething();
   

2. Lambda 函数的 Lamba 表达式——有主体但没有名字的函数

   • firstPart
     • [] 这意味着不会向 lambda 提供任何东西。
     • [&] 用于表示有一些引用。
     • [=] 用于copy。
     • [this] 用于封装类。
   • secondPart 是无名函数的参数列表所必需的，但它也可以留空。
   • TypeYouReturn 用于注册将从 lambda 返回的类型。
   • BodyOfLambda 用于希望执行的操作，键入一些代码，这些代码将用于执行在此函数主体中应用的操作。
   • acctualParameters 用于向 lambda 函数提供输入。

   // firstPart 用于将在 lambda 函数内部利用的变量范围。
   [firstPart](secondPart) TypeYouReturn{ BodyOfLambda}(acctualParameters);
   
   // 例子1
   double dUpperPart = [](double dX, double dY)double{ return dX*dX +dY*dY;}
   
   // 例子2
   vectror<int> iVector;
   for_each( begin(iVector), end(iVector), [](int n){if(n%2==0)cout<<n<<end;});
   

3. Static Assertion

   // 两部分：（1）需要判断的表达式。（2）不匹配显示的消息。
   static_assert(evaluatedExpression, stringMessage);
   // 例子
   static_assert(sizeof(long long int)>=16;”This is unexpected”);
   

4. Move and &&

   // 在类中实现移动构造函数
   MovableClass(MovableClass&&);
   // 需要移动配置的时候，这样调用
   MovableClass&& operator=(MovableClass&&);
   

5. 指针

   • 用 nullptr 替换 NULL。就像初始化了一个为空的零值。
   • 新类型的智能指针：唯一指针、共享指针、弱指针。

     • unique_ptr 是 C++ 的新特性，它将使您能够保护存储在内存中的某些资源的所有权。如果某物拥有所有权，它就不能共享，但它是可移动的。这意味着您可以将其转移到另一个唯一的指针。unique_ptr 的示例将解决异常不安全代码。

       unique_ptr<someType> suniquePtr(new someType(args)); 
       ... 
       uniquePtr.release();
       

     • shared_ptr 顾名思义，它适用于需要共享内存中某些资源的所有权的情况。

       shared_ptr<someType> somePtr(new someType(args));
       

     • weak_ptr 允许访问可能存在于内存中的内容，如果您有占用内存的对象，则授予访问权限，并且可以删除该对象，如果上次使用过，则调用必要的析构函数。

       weak_ptr<someType> weakPtr = somePtr;
       

6. 统一初始化和初始化列表

   如果希望使用构造函数，最好用 {} 替换旧样式的初始化 ()。

   • 初始化

     // 原来的
     CSomeClass SomeObject(argument1,argument2);
     
     // 新版的
     CSomeClass SomeObject={argument1,argument2};
     

   • 添加元素

     // 原来的，已经过时了
     vector <int> ourVector;
     for(int i=0; i<5; ourVector.push_back(i++));
     
     // 新版的
     vector< int> ourVector={0,1,2,3,4,};
     

7. 构造函数和继承

   • 构造函数，初始化 nSomeValue

   class CSomeClass
   {
   private:
   	int nSomeValue=0;
   ...
   }
   

   • 继承构造函数

   class CChild: public CParent 
   { 
   public: 
   using CParent::CParent   
   }
   

8. 虚函数

   • 当有继承，需要应用虚方法时，在名字前面写 virtual 就足够了，每次在低级类中有方法时，都会用虚方法进行挖掘。
   • 如果希望防止方法被覆盖，则在方法前面添加 final，然后就无法修改方法的行为方式。

9. 多线程

   • 当开始线程时，你可以使用：加入、交换、分离、睡眠等。
   • 如果保护某些资源免受其他线程的影响，以便现在获得预期结果，则应该在其库中添加不同类型的互斥锁：互斥锁、递归互斥锁、定时互斥锁和递归定时互斥锁。

10. 编程风格

    auto tuple = make_tuple(“triangle”, ‘t’, 10, 15, 20);
    
    // 将具有一个元素字符串而另一个是向量的映射
    map<string,vector<int>> aMap;
    

GDB教程

1. 如果想要调试 main 函数。

   gdb main
   // or gdb a.out
   // 运行
   run
   // or start
   // 回溯，看是哪里的问题
   backtrace
   // 查看某个地址处的值, x 可以看作是 examine 的缩写。
   x 0xffbef014
   

   • 查看程序崩溃后的信息。backtrace

2. 条件和断点

   • 打断点会返回一个编号，方便以后引用断点，例如删除。
   • 仅在 item_to_remove 等于 1 时，在第 52 行中断。

   // 打断点，在第 52 行。
   break LinkedList<int>::remove
   
   // 仅在 item_to_remove 等于 1 时，在第 52 行中断。
   condition 1 item_to_remove==1
   

3. quit 退出。

4. 输入 step 可以继续运行，输入 next 将会一步一步向下进行。

5. ctrl + a 可以展示出一个文档。ctrl + L 可以从输出的显示中恢复到没有输出的显示，恢复正常的显示。q 退出。

实验指导书

1. 在这个 Project 中，将实现三大类：Matrix，RowMatrix，和 RowMatrixOperations。这些矩阵是简单的二维矩阵，必须支持加法、矩阵乘法和简化的 通用矩阵乘法(GEMM) 运算。

2. 只需要修改一个文件：p0_starter.h 可以在BusTub 存储库中的 src/include/primer/p0_starter.h 中找到该文件。

3. 在这个头文件中，定义了需要实现的三个类。该 Matrix 抽象类定义了派生类 RowMatrix 常用的功能。该 RowMatrixOperations 课程将使用 RowMatrix 对象来实现概述中所提到的操作。函数和成员变量在文件中指定。项目要求填写所有构造函数、析构函数和成员函数的实现。不要增加任何附加功能的原型或者成员变量。只需要修改我们已提供定义的功能。

4. 由于有些代码未实现，所以测试文件中有 DISABLED 前缀的参数，用来禁止使用某些测试。所以，当我们实现了应该实现的功能后，可以删除 DISABLED 前缀，用来测试当前函数的功能。

   // For example
   // Original
   TEST(StarterTest, **DISABLED_**MultiplyMatricesTest) {
   	// .... 
   }
   // New
   TEST(StarterTest, MultiplyMatricesTest) {
   	// .... 
   }
   

5. 本地测试

   // 如果之前建过 build,则直接到 build 下
   make starter_test
   ./test/starter_test
   

6. 提交测试之前，检查格式问题

   // 在 build 下
   make format
   make check-lint
   make check-clang-tidy
   

7. 打包提交测试

   • 网址：https://www.gradescope.com 注册 2020 课程代码：5VX7JZ

   zip project0.zip src/include/primer/p0_starter.h
   

知识点

1. C++动态分配内存数组 https://blog.csdn.net/DumpDoctorWang/article/details/80902947

2. C++ unique_ptr 智能指针

   • unique_ptr 不共享其指针， 只可以使用 new 来分配内存，又因为 unique_ptr 不可拷贝和赋值，初始化必须使用直接初始化的方式。

   unique_ptr<int> number(new int()); //直接初始化
   // 空的 ptr,使用 delete 释放。
   unique_ptr<int> number;
   // 空的 ptr,使用 d 删除器释放。
   unique_ptr<int,D> number(d);
   // 释放其指向对象
   number = nullptr 
   // 放弃所指对象的控制权，并返回保存的指针，将 number 置为空，不会释放内存
   number.release()
   // 参数可以为空、内置指针，先将 number 所指对象释放，然后重置 number 的值.
   number.reset(…)
   

   • 它不能复制到另一个 ，按值传递给函数，也不能在需要创建副本的任何 C++ 标准库算法 unique_ptr 中使用。 在某一时刻，只能有一个unique_ptr 指向特定的对象。当unique_ptr 被销毁时，它所指向的对象也会被销毁。因此不允许多个unique_ptr指向同一个对象。

   • 只能 move unique_ptr。 这意味着，内存资源所有权将转移到另一个 unique_ptr，并且原始 unique_ptr 不再拥有此资源。move 是在 中定义的。

     

   • unique_ptr 在 C++ 标准库的标头中定义。 它的效率与原始指针完全相同，可用于 C++ 标准库容器。 向 C++ 标准库容器添加 实例非常高效，因为 的移动构造函数无需 unique_ptr unique_ptr 复制操作。

   • 不能拷贝 unique_ptr 的规则有一个例外：我们可以拷贝或赋值一个将要被销毁的unique_ptr （C++ Primer 5th p418），可以从函数中返回一个unique_ptr。

     std::unique_ptr<RowMatrix<T>> matrix(new RowMatrix<T>(matA->GetRows(), matB->GetColumns()));
     // 因此这里这样写是没有问题的。
     matrix = MultiplyMatrices(std::move(matA), std::move(matB));
     if (matrix != nullptr) {
       return AddMatrices(std::move(matrix), std::move(matC));
     }
     

   • 传 unique_ptr 参数可以使用引用避免所有权的转移，或者暂时的移交所有权。

   • 用unique_ptr管理非new对象、没有析构函数的类时，需要向unique_ptr传递一个删除器。不同的是，unique_ptr 管理删除器的方式，必须在尖括号中unique_ptr指向类型后面提供删除器的类型，在创建或 reset 一个这种 unique_ptr 对象时，必须提供一个相同类型的可调用对象（删除器），这个删除器接受一个 T* 参数。

   • 在调用 number.release() 时不会释放 number 所指的内存的，这时返回值就是对这块内存的唯一索引，如果没有使用返回值释放内存或保存，这块内存就泄漏。

Coding

1. 初始化：

   • 使用 new 初始化 linear，data_。
   • 使用 memset 将新创建的数组清零。
   • 创建一个指向 matrix 的 unique_ptr 。

   std::unique_ptr<RowMatrix<T>> matrix(new RowMatrix<T>(row, col);
   

2. unique_ptr 的移动：

   MultiplyMatrices(std::move(matA), std::move(matB));
   

3. 结果：

参考资料

1. unique_ptr的使用和陷阱 https://blog.csdn.net/qq_33266987/article/details/78784286
2. 如何创建和使用 unique_ptr 实例 https://docs.microsoft.com/zh-cn/cpp/cpp/how-to-create-and-use-unique-ptr-instances?view=msvc-160
3. 缺少引用请联系。