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.

std::launch::deferred

std::launch::deferred - это флаг, который может быть использован при запуске асинхронной операции с помощью std::async. Он указывает, что операция должна быть отложена и выполнена только при вызове функции get() на возвращаемом объекте std::future.

Когда операция запускается с этим флагом, она не выполняется немедленно в отдельном потоке. Вместо этого операция откладывается до момента, когда вызывается get() на объекте std::future. В этот момент операция будет выполнена синхронно в вызывающем потоке.

В этом примере мы создаем асинхронную операцию с помощью std::async и флага std::launch::deferred. Операция calculateSum складывает два числа и не имеет задержки.

Однако, когда мы вызываем std::future::get(), операция calculateSum будет выполнена синхронно в вызывающем потоке, а не в отдельном потоке. Это означает, что выполнение программы будет остановлено до завершения операции calculateSum.

recursive mutex

Recursive mutex представляет собой механизм синхронизации, который позволяет одному потоку захватить мьютекс несколько раз без возникновения блокировки.

При каждом захвате поток должен также освободить мьютекс соответствующее количество раз, чтобы другие потоки могли получить доступ к нему.

При использовании recursive mutex необходимо обеспечивать баланс между захватом и освобождением мьютекса, чтобы избежать утечек ресурсов и избыточной рекурсии.

В этом примере потоки t1 и t2 запускают recursiveFunction с разной глубиной и результат выполнения программы будет выводить глубину рекурсии, пока она не достигнет 0.

Удаление всех вхождений элемента в массив

В этом методе сдвиньте нецелевой элемент в левую сторону.

• Проверьте, является ли текущий элемент целевым элементом или нет.
• Если это целевой элемент, увеличьте переменную cnt.
• После этого элемента все нецелевые элементы сдвинутся влево с промежутком (n-cnt).

Временная сложность: O(n)
Сложность пространства: O(1)

На картинке приведена программа на C ++ для удаления всех вхождений элемента из массива с использованием оптимизированного подхода.

deque (double-ended queue)

deque — это контейнерный класс, в который можно эффективно добавлять и удалять элементы как с начала, так и с конца, а также получать произвольный доступ к элементам по индексу. deque фактически является двусторонней очередью.

deque, как и vector, поддерживает произвольный доступ к элементам контейнера, но в отличие от вектора также поддерживает добавление в начало контейнера. Кроме того, во внутренней реализации deque при изменении размера не выделяет новый массив в памяти для вмещения нового набора элементов, а манипулирует указателями.

В этом примере мы используем функции push_front() и push_back() для добавления элементов в конец и начало очереди, а pop_front() и pop_back() для удаления первого и последнего элементов очереди numbers.

#вопросы_с_собеседований
Что такое race condition?

Race condition — это ситуация, когда результат выполнения программы зависят от того, в каком порядке выполняются отдельные потоки или процессы.

При наличии race condition несколько потоков или процессов могут обращаться к общему ресурсу или переменной и пытаться изменить ее значение одновременно. Это может привести к непредсказуемым результатам и ошибкам в программе.

Чтобы этого избежать, стоит использовать мьютексы, семафоры или атомарные операции. Они позволят скоординировать доступ к общим ресурсам и обеспечить правильную последовательность выполнения операций в многопоточной среде.

#вопросы_с_собеседований
Что такое exception safety guarantee?

Exception safety guarantee — это гарантия, которую предоставляет код при возникновении исключительной ситуации (exception). Это означает, что код должен обрабатывать исключения таким образом, чтобы предотвратить утечку ресурсов и поддерживать объекты в согласованном состоянии.

Существует три уровня exception safety guarantee:

- basic: Гарантирует, что нет утечек ресурсов, но в случае исключения никаких дополнительных гарантий не предоставляется, и объекты могут быть изменены или оставлены в неполноценном состоянии.

- strong: Гарантирует, что нет утечек ресурсов и объекты остаются в исходном состоянии, если исключение возникает. Если операция не может быть выполнена, объекты не изменяются.

- no-throw: Гарантирует, что операция не вызывает исключений. Это самый высокий уровень гарантии безопасности исключений.

Разработчики должны обеспечивать соответствующий уровень exception safety для своих классов и функций, чтобы гарантировать правильное и безопасное поведение при обработке исключений.

Принцип RAII

Resource Acquisition Is Initialization является важным концептом, который связывает временный срок жизни объекта с его ресурсами. Суть принципа заключается в том, что ресурсы, такие как память, файлы, сетевые соединения и т.д., должны быть приобретены при инициализации объекта и автоматически освобождены при его уничтожении.

Принцип RAII позволяет сделать управление ресурсами более безопасным и эффективным, освобождая программиста от ручного управления ресурсами и предотвращая утечки ресурсов.

В этом примере автоматическое закрытие файла в деструкторе обеспечивает гарантированное освобождение ресурса, даже если происходит исключение.
А в функции main файл закрывается автоматически, при выходе из блока try.

Функции вместимости в строках

1. capacity() - функция возвращает ёмкость памяти, выделенную для строки, которая может быть равной или больше, чем размер самой строки. Дополнительное пространство выделяется таким образом, чтобы при добавлении новых символов в строку операции могли выполняться эффективно.
2. resize() - функция изменяет размер строки, его можно увеличивать или уменьшать.
3. length() - функция возвращает длину строки.
4. shrink_to_fit() - функция уменьшает ёмкость памяти строки, делает ее равной минимально возможной. Эта операция полезна для экономии дополнительной памяти, когда мы уверены, что больше не нужно добавлять символы.

#вопросы_с_собеседований
Чем отличается using от typedef?

Синтаксис:
- Синтаксис для создания псевдонима типа с помощью typedef следующий: typedef int MyInt — создает псевдоним типа MyInt для типа int.
- Синтаксис с using выглядит следующим образом: using MyInt = int — создает псевдоним типа MyInt для типа int.

Возможности:
using является более мощным инструментом по сравнению с typedef. Он может быть использован не только для создания псевдонимов типов, но также и для создания псевдонимов шаблонов, псевдонимов функций и даже для создания псевдонимов для наборов значений (enum).

Поддержка шаблонов:
using более гибкий при использовании с шаблонами. Например, можно создавать псевдонимы типов для шаблонных классов следующим образом: using MyContainer = std::vector<int>. Такой подход недоступен с помощью typedef.

Область видимости:
using создает псевдонимы типов в текущей области видимости, что может быть полезным для устранения конфликтов имен. typedef создает псевдонимы типов на уровне глобальной области видимости, что может вызывать проблемы с именами в больших проектах.

Dependency Injection

Dependency Injection (DI) — это паттерн проектирования, который позволяет управлять зависимостями между объектами. Он помогает разделить создание объектов от их использования и обеспечить более гибкую и тестируемую архитектуру программы.

В DI объекты получают свои зависимости не напрямую, а через внешний источник, который их предоставляет. Этот источник называется контейнером внедрения зависимостей. Контейнер отвечает за создание и управление зависимостями, а объекты получают их через конструкторы, методы или свойства.

паттерн Observer

Это паттерн проектирования, который позволяет объектам автоматически оповещать другие объекты об изменениях в своем состоянии. В этом паттерне есть два основных компонента: наблюдаемый объект (subject) и наблюдатели (observers).

Когда состояние наблюдаемого объекта изменяется, все зарегистрированные наблюдатели уведомляются об этом изменении и автоматически обновляются.

В этом примере, когда вызывается метод setData, он обновляет данные и вызывает метод notifyObservers, он уведомляет всех зарегистрированных наблюдателей, вызывая update и передавая новые данные.

move constructor

Move-конструктор — это специальный конструктор, который позволяет эффективно перемещать ресурсы из одного объекта в другой, без необходимости копирования данных. Он используется для реализации семантики перемещения (move semantics) и оптимизации работы с временными объектами.

Move-конструктор принимает rvalue ссылку (&&) на объект, который будет перемещен, и выполняет простое копирование указателей на данные, а не их фактическое копирование.

Использование move-конструктора позволяет избежать лишних копирований данных и повысить производительность при работе с большими или ресурсоемкими объектами.