【深入理解C++11】第六章 提高性能及操作硬件能力

现在各类语言百花齐放，大多都有很高的开发效率、或者专用场合使用，但是性能方面C++程序通常会有不可比拟的优势。

C++11中我们可以进一步发掘程序运行性能。

6.1 常量表达式

例如：枚举类型值、数组大小arr[size]、switch-case要求的值，都需要的是编译器常量，可以通过constexpr 标志一个变量或者函数为编译期常量。

6.1.1 常量表达式函数

函数返回值类型前加上关键constexpr来修饰一个函数为常量表达式函数，但是也有一些要求：

1. 函数体只能有单一的return返回语句。
2. 函数必须有返回值。
3. 在使用前必须应有定义(函数体)。
4. return返回语句表达式中不可使用非常量表达式函数、全局数据，且必须是一个常量表达式。

constexpr int retConstexpr()
{
	return 1;
}

当然这个函数也可以用作各类模板中。

6.1.2 常量表达式值

下面2条语句有什么区别吗？

const int i = 1;
constexpr int j = 1;

区别就是编译器一定会给i产生数据，而j如果没有使用者，编译器可以选择不产生数据，仅当作编译期的值。

6.1.3 常量自定义类型

需要定义自定义常量构造函数才可以构造自定义常量类型。

6.1.4 常量表达式其他应用

6.2 变长模板

6.2.1 变长函数和变长模板参数

6.2.2 变长模板：模板参数包和函数参数包

6.2.3 变长模板：进阶

6.3 原子类型与原子操作

6.3.1 并行编程、多线程与C++11

C++11标准中最重要的就是增加了多线程的支持，而不必依赖第三方库。

6.3.2 原子操作与C++11原子类型

原子类型支持表如下：

也可以自定义原子类型：

std::atomic t;

需要使用新的关键字_Atomic来完成声明。
另外自定义类型不允许有拷贝构造、移动构造以及operator=以防止发生意外。
例如：

atomic af{1.2f};
atomic af{af};	//无法通过编译

下面是不同原子类型支持的操作：

大多数原子类型都可以进行如下操作：
读取(load)、写(store)、交换(exchange)、比较并交换(compare_exchange_weak/compare_exchange_stronge)。这些操作都是可以避免多线程竞争的。
其中比较并交换封装了不同平台上的最高性能实现，无法用统一的高级语言表达。

6.3.3 内存模型，顺序一致性与memory_order

6.4 线程局部存储

 通常情况下每个线程会拥有自己的栈空间，但是堆和静态存储区（.data，.bss段数据，C++上也就是对应着全部/静态变量区）这些是共享的。
 多线程共享数据比较容易，但是一些全局的错误码，可能会因为不同的线程执行，而得到错误的结果，导致一些关键错误被隐藏了。解决的办法就是每个线程指定一个全局的errno信息，也就是TLS（thread local storage）化的errno。
 在C++11中使用thread_local修饰变量即可得到一个TLS化的变量。测试demo如下：

//不使用thread_local修饰
int  gVal = 0;  //多线程访问变量
mutex gMtx;

void fun()
{
    int i = 100000;
    while (i--)
    {
        ++gVal;
    }

    lock_guard<mutex> lock(gMtx);   //为了方便打印
    cout << "gVal :" << gVal << endl;
}
//使用如下
thread th1(fun);
thread th2(fun);
th1.detach();
th2.detach();

int thread_local gVal = 0;  //多线程访问变量
//...以下同上，查看结果