C++17 STL Стандартная библиотека шаблонов - Яцек Галовиц

взаимных блокировок с применением std::scoped_lock

 Синхронизация конкурентного использования std::cout

 Безопасно откладываем инициализацию с помощью std::call_once

 Отправляем выполнение задач в фоновый режим с применением std::async

 Реализуем идиому «производитель/потребитель» с использованием std::condition_variable

 Реализуем идиому «несколько производителей/потребителей» с помощью std::condition_variable

 Распараллеливание отрисовщика множества Мандельброта в ASCII с применением std::async

 Небольшая автоматическая библиотека для распараллеливания с использованием std::future

Глава 10. Файловая система

 Введение

 Реализуем нормализатор пути файла

 Получаем канонические пути к файлам из относительных путей

 Составляем список всех файлов в каталоге

 Инструмент текстового поиска в стиле grep

 Инструмент для автоматического переименования файлов

 Создаем индикатор эксплуатации диска

 Подбиваем статистику о типах файлов

 Инструмент для уменьшения размера папки путем замены дубликатов символьными ссылками

Об авторе

О рецензенте

Предисловие

Книга по C++, которую вы держите в руках, научит вас максимально эффективно использовать C++17. В ней представлены примеры написания кода, основанные на языке С++ и его стандартной библиотеке шаблонов (Standard Template Library, STL). Поскольку в рассматриваемых здесь примерах STL применяется по максимуму, об этой библиотеке стоит сказать подробнее.

С++ — мощный язык. Он позволяет скрывать сложные решения за простыми высокоуровневыми интерфейсами, но в то же время дает возможность писать низкоуровневый код, для которого важны высокая производительность и незначительное потребление ресурсов. Комитет ISO по стандартизации C++ старательно работает над улучшением стандарта С++.

Сегодняшний С++ (сам язык и библиотека шаблонов) предоставляет средства для работы со сложными структурами данных и алгоритмами, предлагает возможность управления ресурсами с помощью автоматических указателей, а также поддерживает лямбда-выражения, константные выражения, переносимые средства управления потоками для параллельного (конкурентного) программирования, регулярные выражения, генераторы случайных чисел, исключения, шаблоны с переменным количеством аргументов (эта часть языка C++, отвечающая за шаблонные типы, является полной по Тьюрингу!), определенные пользователями литералы, переносимые средства работы с файловой системой и многое другое. Такое количество возможностей делает С++ универсальным языком, который идеально подходит для реализации высококачественного и высокопроизводительного программного обеспечения, применимого в различных отраслях.

Однако многие разработчики С++ охотно изучают сам язык, а библиотеку STL переводят на задний план. Применение языка C++ без поддержки стандартной библиотеки зачастую приводит к тому, что программы выглядят так, будто написаны с использованием классов, а не с учетом современных подходов. Это печально, ведь подобное применение языка не дает задействовать всю его мощь.

В четвертом издании своей книги The C++ Programming Language («Язык программирования С++»), включающем сведения в том числе о С++11, Бьярн Страуструп (Bjarne Stroustrup) пишет: «Пожалуйста, помните, что эти возможности языка и стандартной библиотеки призваны поддержать приемы программирования, позволяющие разрабатывать качественное ПО. Для решения какой-то конкретной задачи их нужно использовать в комбинации друг с другом — как кирпичики из одного набора, — а не отдельно и изолированно друг от друга».

Именно этому посвящена настоящая книга и все приведенные в ней примеры. Они максимально приближены к реальной жизни, причем без ориентации на какие-либо внешние библиотеки — только на STL. Данное обстоятельство значительно упрощает работу, избавляя от утомительной настройки среды. Я очень надеюсь, что представленные здесь примеры привнесут вдохновение в вашу работу с языком С++. Возможно, вы обнаружите, что некоторые из них являются отличными стандартными кирпичиками для решения задач более высокого уровня. 

Темы, рассмотренные в этой книге

Глава 1 «Новые возможности С++17» посвящена новому функционалу, привнесенному стандартом С++17 в сам язык С++. В следующих главах мы уже сконцентрируемся на функционале STL.

Глава 2 «Контейнеры STL» содержит объяснение, как были улучшены разнообразные контейнеры структур данных, предоставляемые STL. После рассмотрения всей коллекции контейнеров мы более детально изучим новые дополнения к ним.

Глава 3 «Итераторы» дает описание итераторов, которые представляют собой очень важную абстракцию и служат «клеем» между алгоритмами STL и контейнерами в моменты их совместного использования. Мы разберем всю концепцию итераторов с нуля, чтобы узнать, как лучше всего применять их в наших программах.

Глава 4 «Лямбда-выражения» посвящена лямбда-выражениям, позволяющим задействовать некоторые интересные приемы программирования. Лямбда-выражения, чьему появлению в стандарте С++11 способствовали чистые функциональные языки программирования, в С++14 и С++17 получили новые возможности.

Глава 5 «Основы работы с алгоритмами STL» знакомит со стандартными алгоритмами STL и способами их применения. Эти алгоритмы легки в использовании, имеют высокую производительность, хорошо протестированы и универсальны. Научившись работать с ними, можно концентрироваться на решениях конкретных задач, а не тратить время на изобретение велосипеда.

Глава 6 «Сложные случаи использования алгоритмов STL» показывает, как объединять простые алгоритмы STL для создания более сложных без необходимости писать один и тот же код несколько раз. В рамках этой главы мы будем строго придерживаться принципов STL.

Глава 7 «Строки, классы потоков и регулярные выражения» содержит подробный обзор классов STL, необходимых для работы со строками, обобщенными потоками ввода/вывода и регулярными выражениями. Мы детально разберем каждый из этих элементов STL.

Глава 8 «Вспомогательные классы» рассказывает, как с помощью STL генерировать случайные числа, измерять время, управлять динамической памятью, изящно сообщать об ошибках, а также о многом другом. Мы рассмотрим очень полезные и переносимые вспомогательные классы, предоставляемые STL для решения подобных задач, и разберем новые классы, появившиеся в С++17.

Глава 9 «Параллелизм и конкуренция» демонстрирует существующие расширения С++, позволяющие реализовать параллелизм и конкуренцию, — эти темы стали очень важны с тех пор, как мы вступили в эру многоядерных процессоров. В С++11 и С++17 появились возможности, значительно облегчающие реализацию программ, работающих на нескольких ядрах и выполняющих задачи одновременно. В рамках данной главы мы и рассмотрим упомянутые концепции.

Глава 10 «Файловая система» показывает: несмотря на то что в STL всегда предоставлялась поддержка чтения отдельных файлов и управления ими, в С++17 появилось много новых, не зависящих от операционной системы способов работы с файловыми путями и просмотра каталогов. В рамках главы мы научимся пользоваться этим инструментарием.

Что вам нужно для работы с книгой

Все примеры этой книги максимально просты и автономны. Их нетрудно скомпилировать и запустить, но, в зависимости от того, какими операционной системой и компилятором вы пользуетесь, эти действия могут различаться. Рассмотрим, как скомпилировать и запустить любой из примеров и на что нужно обратить особое внимание.

Компиляция и запуск примеров

Весь код из этой книги был разработан