Curiously Recurring Template Pattern (CRTP)

CRTP предполагает использование шаблонов и наследования для достижения формы статического полиморфизма. Он позволяет производному классу наследоваться от базового, который параметризуется самим производным классом в качестве аргумента шаблона.

В данном примере класс Base является шаблонным классом, который принимает производный класс (Derived1 или Derived2) в качестве аргумента шаблона. Класс Base предоставляет общую функциональность или интерфейс, который может быть настроен каждым производным классом.

Функция implementation() в базовом классе определяется как невиртуальная. Внутри функции implementation() используется static_cast<Derived*>(this) для приведения указателя к типу производного класса. Это позволяет каждому производному классу предоставлять свою собственную реализацию функции implementation().

Когда функция implementation() вызывается на экземпляре производного класса, она вызывает соответствующую реализацию в этом производном классе.

std::variant

Это фича C++17, обеспечивающая типобезопасное объединение, позволяющее хранить и манипулировать значениями разных типов в одном объекте. Она является частью стандартной библиотеки C++ и определена в заголовке <variant>.

Шаблонный класс std::variant похож на упрощенную версию union, но с дополнительной безопасностью типов и поддержкой различных операций.

Основными функциями std::variant являются index(), valueless_by_exception(), operator=, emplace.

В этом примере мы создаем объект var, который может содержать значения типов int, float или std::string. Мы присваиваем var различные значения и получаем их с помощью std::get.

Однако если мы попытаемся получить значение, используя неправильный тип (например, std::get<int>(var), когда вариант содержит std::string), это вызовет исключение std::bad_variant_access.

std::any

Это функция C++17, которая предоставляет безопасный с точки зрения типов контейнер для единичных значений любого типа. Она позволяет хранить и манипулировать значениями разных типов в одном объекте, подобно std::variant. Однако, в отличие от std::variant, который требует явного указания допустимых типов, std::any может хранить значения любого типа.

Класс std::any является частью стандартной библиотеки C++ и определяется в заголовке <any>. std::any предоставляет функции, такие как type(), has_value(), reset(), emplace() и другие, которые позволяют манипулировать и запрашивать хранимое значение.

В этом примере мы создаем объект val, который может хранить значения любого типа. Мы присваиваем val различные значения и извлекаем их с помощью std::any_cast и проверки типа с помощью typeid.

Однако при попытке извлечь значение, используя неправильный тип (в данном случае std::any_cast<int>), возникает исключение std::bad_any_cast, которое можно обработать с помощью try-catch.

#вопросы_с_собеседований
Как работает RTTI?

RTTI расшифровывается как "Run-Time Type Information" и является функцией в C++, которая предоставляет информацию о типе объекта во время выполнения. Она позволяет вам динамически запрашивать и манипулировать информацией о типе объекта.

В C++ информация о типе объектов обычно представлена механизмом, называемым классом type_info. Класс type_info является частью стандартной библиотеки C++ и определяется в заголовке <typeinfo>.

Чтобы использовать RTTI в C++, необходимо включить функцию RTTI, указав флаг компилятора -frtti или включив его в настройках проекта.

RTTI особенно полезен, когда у вас есть указатель на базовый класс или ссылка на объект производного класса. RTTI обеспечивает безопасную передачу указателя базового класса в производный класс и выполнение определенных операций. Для этого используется оператор dynamic_cast, который выполняет динамическое приведение и возвращает указатель или ссылку целевого типа, если приведение корректно, или нулевой указатель, или выбрасывает исключение, если приведение не удалось.

#вопросы_с_собеседований
Что такое copy elision и когда становится возможным? Какие особенности для разных стандартов?

copy elision - это техника оптимизации компилятора в C++, которая позволяет устранить ненужные операции копирования или перемещения при возврате объектов из функций или инициализации объектов. Это позволяет компилятору оптимизировать создание и уничтожение временных объектов, в результате чего код становится более эффективным.

copy elision становится возможной в сценариях, определенных стандартом C++. Соответствующее положение стандарта называется правилом "as-if", которое позволяет компилятору оптимизировать программу до тех пор, пока она производит такое же наблюдаемое поведение, как и исходный код.

- C++98/03: copy elision не является обязательной, но разрешена в качестве оптимизации. RVO* и NRVO* - обычные оптимизации, выполняемые компиляторами. *(Return Value Optimization, Named Return Value Optimization)
- C++11: Правила copy elision были пересмотрены. RVO и NRVO стали обязательными в некоторых случаях. copy elision также может происходить при выбросе исключений.
- C++17: Правила исключения копирования были еще более смягчены. Именованные переменные могут быть созданы или присвоены без необходимости выполнения операции перемещения. Эта оптимизация называется "mandatory copy elision".
- C++20: Правила исключения копирования остались такими же, как и в C++17.

Важно отметить, что хотя копирование является широко поддерживаемой оптимизацией, оно все еще зависит от реализации компилятором. Компиляторы могут иметь различное поведение или ограничения в отношении copy elision. Поэтому её использование для оптимизации поведения или производительности может быть непереносимым в различных компиляторах или версиях.

#вопросы_с_собеседований
Что такое динамический анализатор кода? Какие знаете?

Динамический анализатор кода C++ - это инструмент или программное обеспечение, которое анализирует код C++ во время выполнения или исполнения. Он выполняет различные проверки и инспекции кода для обнаружения потенциальных проблем, ошибок, утечек памяти, узких мест в производительности или других проблем во время выполнения. В отличие от статического анализа кода, который анализирует код без его выполнения, динамический анализ дает представление о поведении кода во время его выполнения.

Примеры:

Valgrind: Это мощный инструмент динамического анализа, в него входит Memcheck, который обнаруживает утечки памяти, некорректные обращения к памяти и другие ошибки, связанные с памятью.

AddressSanitizer (ASan): Это детектор ошибок памяти, встроенный в компиляторы Clang и GCC. Он обнаруживает такие ошибки памяти, как переполнение буфера, использование после освобождения и т.д. ASan проверяет код во время компиляции, внедряя проверки во время выполнения.

Dr. Memory: Это инструмент отладки памяти для Windows и Linux. Он обнаруживает такие ошибки, как утечки памяти, незаконный доступ к памяти и неинициализированное чтение памяти.

GNU Electric Fence: Это инструмент отладки, который помогает обнаружить переполнения буфера и другие ошибки, связанные с памятью. Он использует технику под названием "защитные страницы" для защиты выделения памяти и обнаружения незаконных обращений.

std::unordered_map

std::unordered_map - это контейнерный класс, который предоставляет структуру данных, известную как хэш-карта или хэш-таблица. Он доступен начиная с C++11.

Контейнер std::unordered_map хранит элементы в виде пар ключ-значение, где каждый ключ уникален, а производительность зависит от качества хэш-функции, используемой для сопоставления ключей с базовыми корзинами.

std::unordered_map в качестве ключей поддерживает встроенные типы, типы, определяемые пользователем, и даже структуры или классы.

- В этом примере мы создаем myMap, которая сопоставляет целые числа со строками.
- С помощью функции insert() вставляются 3 пары ключ-значение.
- Затем мы получаем доступ и печатаем значение, связанное с ключом 2, используя оператор [].
- С помощью функции erase() удаляем значение с ключом 3.
- Далее мы выполняем итерации по карте с помощью цикла for, чтобы вывести все пары ключ-значение.
- Наконец, мы используем функцию find(), чтобы проверить, существует ли ключ 2 в карте.

#вопросы_с_собеседований
Как разработать систему плагинов на С++?

Разработка системы подключаемых модулей на C++ включает в себя создание структуры, позволяющей динамическую загрузку и обнаружение подключаемых модулей во время выполнения.
Ниже приведен обзор соответствующих шагов:

1. Определите интерфейс подключаемых модулей: Этот интерфейс должен определять набор функций или классов, которые должны реализовывать подключаемые модули.

2. API для плагинов: Создайте API, который облегчает загрузку и управление подключаемыми модулями.

3. Динамическая загрузка библиотек: Используйте механизм динамической загрузки библиотек операционной системы для загрузки подключаемых модулей во время выполнения.

4. Обнаружение плагинов: Реализуйте механизм для обнаружения и регистрации доступных подключаемых модулей во время выполнения.

5. Жизненный цикл плагина: Определите жизненный цикл плагинов, включая инициализацию, настройку и очистку.

6. Связь с плагинами: Разработайте механизм связи между приложением и подключаемыми модулями. Это может быть достигнуто с помощью вызовов функций, обратных вызовов, систем событий или передачи сообщений, в зависимости от требований вашей системы плагинов.

7. Обработка ошибок: Реализуйте механизмы обработки ошибок для разрешения таких ситуаций, как неудачная загрузка плагина, несовместимые версии плагинов или ошибки времени выполнения плагинов. Это обеспечивает надежность и стабильность системы плагинов.

Стоит отметить, что разработка системы плагинов может быть сложной задачей, и есть существующие фреймворки и библиотеки, которые могут помочь упростить этот процесс. Некоторые популярные варианты в C++ включают Boost.Extension, Poco Foundation и Qt's Plugin System. Эти фреймворки предоставляют абстракции и инструменты для создания систем плагинов и могут сэкономить время и усилия разработчиков.

Не забывайте учитывать аспекты безопасности при разработке системы подключаемых модулей, поскольку загрузка внешнего кода может привести к потенциальным уязвимостям.

#вопросы_с_собеседований
Что такое барьеры памяти?

В C++ барьеры памяти являются механизмами синхронизации, используемыми для контроля порядка и видимости операций с памятью в многопоточных программах. Они гарантируют, что операции с памятью выполняются в определенном порядке и что эффекты одной операции видны другим потокам предсказуемым образом.

Существует несколько типов барьеров памяти, которые можно использовать в C++:

- Барьер приобретения: Гарантирует, что последующие операции с памятью не могут быть переупорядочены до барьера.

- Барьер освобождения: Гарантирует, что предшествующие операции с памятью не могут быть переупорядочены после барьера.

- Полный барьер памяти: Обеспечивает семантику как приобретения, так и освобождения.

- Барьер чтения-записи: Гарантирует, что предшествующие операции чтения не могут быть переупорядочены последующими операциями записи.

В C++ барьеры памяти обычно реализуются с помощью атомарных операций или примитивов синхронизации, предоставляемых языком, таких как std::atomic_thread_fence, std::atomic_signal_fence, или мьютексов и переменных состояния.

#вопросы_с_собеседований
Что такое CI/CD и какие преимущества дает разработчику?

CI/CD означает непрерывную интеграцию и непрерывное развертывание. Это набор практик и инструментов, используемых в разработке программного обеспечения для автоматизации процесса создания, тестирования и развертывания приложений.

Непрерывная интеграция включает в себя интеграцию изменений кода от нескольких разработчиков в общий репозиторий часто, как правило, несколько раз в день. Каждая интеграция запускает автоматизированный процесс сборки и тестирования для раннего обнаружения и решения проблем интеграции.

Непрерывное развертывание (или Continuous Delivery) направлено на автоматизацию процесса развертывания программного обеспечения в производственных средах. Он включает в себя автоматизацию шагов, необходимых для упаковки, развертывания и настройки приложения.

Вот некоторые преимущества CI/CD для разработчиков C++:

1. Раннее обнаружение ошибок.
2. Более быстрый цикл обратной связи.
3. Качество и ремонтопригодность кода.
4. Сотрудничество и коммуникация между разработчиками.
5. Автоматизация сборки, тестирования и развертывания кода.
6. Непрерывное развертывание.
7. Масштабируемость.

Движок C3D Vision управляет отображением 3D-текстур «на лету»

Texture3D представляет стандартный C++ класс и служит для обработки 3D-текстур.

Смотреть статью

std::conditional_variable

std::condition_variable является частью стандартной библиотеки и позволяет потоку ожидать наступления определенного условия перед продолжением выполнения.

Основной метод std::condition_variable - это wait(), который блокирует вызывающий поток до тех пор, пока другой поток не оповестит его с помощью метода notify_one() или notify_all(). Когда вызывается wait(), текущий поток освобождает блокировку, которая должна быть захвачена вместе с вызовом wait(), и ожидает, пока другой поток не вызовет один из методов оповещения. После получения оповещения поток пробуждается и пытается повторно захватить блокировку, и если блокировка успешно захватывается, поток может продолжить свою работу.

В этом примере создается поток workerThread, который ожидает сигнала от основного потока. Основной поток засыпает на 2 секунды, а затем устанавливает флаг ready в true и оповещает ожидающий поток с помощью notify_one(). workerThread пробуждается и выводит сообщение в консоль.

std::atomic_flag

std::atomic_flag является классом для реализации простой атомарной флаговой переменной. Он предоставляет механизм безопасной работы с флагом в многопоточной среде без необходимости использования блокировок.

std::atomic_flag имеет два основных метода: test_and_set() и clear():

Метод test_and_set() устанавливает флаг в "истину" и возвращает предыдущее значение флага. Если флаг уже был установлен, вызов test_and_set() вернет true, в противном случае он вернет false.
Метод clear() сбрасывает флаг в "ложь".

В этом примере создаются два потока workerThread1 и workerThread2, которые пытаются получить доступ к защищенному блоку кода. Флаг flag инициализируется значением true с помощью ATOMIC_FLAG_INIT. В цикле worker() каждый поток пытается вызвать test_and_set() для захвата флага. Если флаг уже установлен, поток ждет и повторно пытается его захватить. Когда флаг наконец захватывается, поток выполняет некоторую работу и вызывает clear() для освобождения флага.

std::async

В C++ std::async - это шаблон функции, предоставляемый стандартной библиотекой <future>. Он используется для асинхронного выполнения функции или вызываемого объекта и получения объекта future, представляющего результат вычислений.

Функция std::async создает новый поток или использует существующий поток из пула потоков реализации для выполнения поставленной задачи. Она возвращает объект std::future, который можно использовать для получения результата или статуса вычисления.

В этом примере функция AddNumbers выполняется асинхронно с использованием std::async. Она принимает два целых числа в качестве аргументов и возвращает их сумму. Функция std::async вызывается с помощью AddNumbers и аргументов 5 и 10.
Функция std::async возвращает объект std::future<int>, который представляет собой результат вычисления. Вызывая функцию get() на объекте future, мы блокируем выполнение до завершения вычислений и получаем результат.

std::launch::async

std::launch::async - это один из флагов, которые можно использовать при запуске асинхронной операции с помощью std::async. Он указывает, что операция должна быть запущена немедленно в отдельном потоке.

При использовании std::launch::async с std::async создается новый поток выполнения для асинхронной операции. Это означает, что операция будет выполняться параллельно с основным потоком, который вызвал std::async. Фактическое время запуска операции зависит от реализации, но обычно она начинается сразу после вызова std::async.

В этом примере мы создаем асинхронную операцию с помощью std::async и флага std::launch::async. Операция calculateSum складывает два числа, но перед этим засыпает на 2 секунды для имитации длительной работы.

Затем мы вызываем futureSum.get(), чтобы получить результат асинхронной операции. Если результат еще не готов, основной поток будет блокирован до его завершения.

#вопросы_с_собеседований
Как размещается в памяти класс с множественным наследованием и виртуальными функциями в с++?

- Каждый класс в иерархии наследования имеет свой собственный блок памяти, называемый подобъектом базового класса.
- Порядок размещения подобъектов определяется порядком, в котором они перечислены при определении класса-наследника.
- Для каждого класса-потомка, содержащего виртуальные функции, компилятор создает таблицу виртуальных функций, она содержит указатели на виртуальные функции класса.
- У каждого объекта класса, содержащего виртуальные функции, есть указатель на его таблицу виртуальных функций (VTable pointer).
- Размер класса равен сумме размеров его подобъектов базовых классов плюс любые дополнительные данные, определенные в самом классе.
- При вызове виртуальной функции компилятор использует указатель на VTable объекта, чтобы найти правильную функцию для вызова.

*Реализация размещения таких классов может отличаться в зависимости от компилятора и платформы, на которой выполняется код. Описанный выше процесс является общим принципом, но некоторые детали могут различаться.

std::hash

Это структура шаблонного класса, определенная в заголовочном файле <functional>. Она предоставляет хеш-функцию для хэширования различных типов данных, включая встроенные и пользовательские.

std::hash используется, например, в ассоциативных контейнерах, таких как std::unordered_map и std::unordered_set, для быстрого доступа к элементам по ключу.

*Для пользовательского типа данных требуется явная специализация структуры std::hash для корректной работы хэширования.

#вопросы_с_собеседований
Как работает spinlock?

Spinlock - это примитив синхронизации, который используется для организации доступа к общему ресурсу между несколькими потоками в многопоточной среде. Он работает по принципу активного ожидания (busy-waiting), когда поток, не получив доступ к ресурсу, повторно проверяет условие блокировки без перехода в режим ожидания или сна.

Основная идея spinlock состоит в том, чтобы поток, желающий получить доступ к ресурсу, повторял быструю проверку состояния блокировки в цикле, называемом "spin". Если блокировка уже удерживается другим потоком, текущий поток продолжает повторять проверку до тех пор, пока блокировка не будет освобождена.

Однако, важно отметить, что использование spinlock не всегда является эффективным. Если потоки занимаются активным ожиданием без перехода в режим ожидания, это может привести к высокому использованию процессорного времени. Spinlock особенно полезен, когда блокировки очень короткие и вероятность конфликтов невысока.