++modern c استفاده کاربردی از تکنیکهای ممتاز جدید در 11,14,17++C

[فرهاد شیری 135]

با سلام

همانطور که میدانید زبان سی پلاس پلاس در سالهای اخیر تغییرات شگرف و چشمگیری نسبت به سالهای اولیه پیدایش این زبان داشته است ، به طوریکه کسانی که از استاندارد های قدیمی این زبان استفاده میکنند همگی اذعان دارند که تا چند سال آینده در صورتی که از تکنیک های اضافه شده جدید به این زبان استفاده نشود و آموزش مناسبی برای این تکنیک ها دیده نشود به طور قطع به یقین نمی توان ادعا داشت که زبان سی پلاس پلاس را بلد هستیم و قادر به تولید نرم افزارهایی با قابلیت نگهداری بالاتر و مقایس پذیر تر و با قابلیت استفاده مجدد بالاتر نخواهیم بود.

در صورتی که هیچ آشنایی با این سطح از تغییرات در زبان سی پلاس پلاس را ندارید،

پیشنهاد میکنم مقاله دوست عزیزم جناب اسدازاده را از این لینک قابلیت‌های ممتاز ++C در نسخه‌های ۱۱ و ۱۴ و ۱۷ حتما مطالعه نمایید.

در این آموزش قصد داریم که نحوه استفاده از تکنیک های جدید زبان را باهم استفاده کنیم و در صورتی که دوستان نظری راجع به این مثالها و این آموزش داشتند حتما خوشحال خواهیم شد که به ما در این مهم کمک کنید تا بتوانیم سهمی هرچند کوچک در گسترش بهتر این زبان داشته باشیم.

قبلا از تمامی دوستان و اعضای محترمی که این آموزش را مطالعه میکنند و به ما کمک میکنند کمال تشکر و قدر دانی را دارم.

استفاده از کلاس std::launder

اشاره به آدرس یک زیر شی Sub Object در یک مجموعه، به طور مثال اگر یک struct  ویک union به این صورت تعریف کنیم 

struct X { const int n; };
union U { X x; }; 

حال اگر یک شی بدین صورت تعرف کنیم...

U u = {{ 1 }};

اکنون در صورتی که بخواهید از مقدار عضو n که در X تعریف شده است، توسط شی u دسترسی داشته باشیم بدون اینکه شی جدیدی از X ساخته باشیم به روش زیر عمل خواهیم کرد.

X *p = new (&u.x) X {2};

اکنون اشاره گری خواهیم داشت که به یک عضو از U اشاره خواهد داشت، بنابراین نتیجه عبارت ادعایی زیر هم درست خواهد بود. 

assert(p->n == 2); // OK

اکنون اگر عبارتی ادعایی به شکل زیر داشته باشیم قطعا یک undefined Behaviour خواهیم داشت ، بدین علت که احتمال این وجود دارد که نتوان به شی sub Object اشاره داشته باشیم.

assert(u.x.n == 2);

ودرنهایت در C++17 با استفاده از کلاس std::launder می توانید چنین دسترسی داشته باشید که هم ایمن هست و قطعا قابلیت استفاده مجدد بهتری هم به ارمغان خواهد آورد.

assert(*std::launder(&u.x.n) == 2); // OK

استفاده از کلاس std::cref , std::ref 

جهت دسترسی به متغیر های کلاس حافظه ای (Automatic) تعریف شده در یک تابع که به صورت Call By Reference در زمان استفاده از کلاس استاندارد std::function. 

به فرض مثال، تصور کنید که چند متغیر از نوع int دارید و بطور پیش فرض در زمان تعریف مقادیر اولیه ثابتی هم برای این متغییرها در نظر گرفته ایم و اکنون قصد استفاده از این متغیرها در یک تابع را داریم. اکنون اگر با استفاده از کلاس std::function یک اشاره گر به تابع بسازید و با استفاده از کلاس کمکی std::bind پارامترها مناسب را هم به تابع خود ارسال نمایید، در صورتی که در امضای تابع خود درج کرده باشید که مقادیر ورودی با ارجاع باشند، در زمان فراخوانی تابع شما به مقادیر اولیه تعریف شده در متغییرها دسترسی خواهید داشت. 

اکنون تصور کنید که بعد از اینکه با استفاده از کلاس std::bind پارامترها را به اشاره گر تابع مقادیر جدید برای متغیرها تعریف کرده باشید، در اینصورت اگر بازهم تابع خود را فراخوانی کنید مشاهده خواهید کرد که فقط به مقادیر اولیه در زمان تعریف متغیر ها دسترسی خواهید داشت و مقادیر جدید متغیرها در دسترس تابع قرار ندارند.

اکنون برای رفع این اشکال معمولا دو اه حل وجود دارد...

1- بلافاصله بعد ازتغییر مقادیر متغیرها با استفاده از کلاس std::bind مجددا پارامترها را برای اشاره گر تابع تعریف کنید، که در اینصورت اگر 100 بار مقداردهی مختلف داشته باشید از نظر منطقی و بازدهی کار درستی هست که 100 بار از std::bind استفاده کنید؟

2- از کلاس های std::ref برای داده های غیر ثابت و std::cref برای داده های ثابت می توانید استفاده کنید. 

اکنون همانطور که در مثال زیر مشاهده میکنید، در زمان تعریف متغیرهای عددی مقداری برای آنها تعریف کرده ایم و بعد با استفاده از std::bind , std::function یک اشاره گر به تابع ساخته ایم که از سه پارامتر این تابع یک پارامتر رابا استفاده از رفرنس معمولی ارسال کرده ایم و دو پارامتر را با استفاده از کلاسهای std::ref , std::cref ارسال کرده ایم، ودر مرحله بعد مقادیر متغیرها را تغییر داده ایم همانطور که انتظار داشتیم در بدنه تابع تعریف شده مقدار متغیر n با مقدارپیش فرض در دسترس خواهد بود، و قطعا تغییراتی که بر روی این متغیر لحاظ شود را نخواهد دید، نکته ای که در دوپارامتر بعدی مشاهده نمی شود.

بنابراین در صورتی که نیاز به تغییر مقادیر متغیر های ارسالی به توابع را در خارج از حوزه دید تابع مورد نظر خود را دارید، و حتما هم لازم هست که تابع شما هم این تغییرات را در دسترس خود داشته باشد باید از کلاس های std::ref , std::cref استفاده نمایید.

#include <functional>
#include <iostream>
 
void f(int& n1, int& n2, const int& n3)
{
    std::cout << "In function: " << n1 << ' ' << n2 << ' ' << n3 << '\n';
    ++n1;
    ++n2;
    // ++n3;
}
 
int main()
{
    int n1 = 1, n2 = 2, n3 = 3;
    std::function<void()> bound_f = std::bind(f, n1, std::ref(n2), std::cref(n3));
    n1 = 10;
    n2 = 11;
    n3 = 12;
    std::cout << "Before function: " << n1 << ' ' << n2 << ' ' << n3 << '\n';
    bound_f();
    std::cout << "After function: " << n1 << ' ' << n2 << ' ' << n3 << '\n' << '\n';
 
    n1 = 13;
    n2 = 14;
    n3 = 15;
    std::cout << "Before function: " << n1 << ' ' << n2 << ' ' << n3 << '\n';
    bound_f();
    std::cout << "After function: " << n1 << ' ' << n2 << ' ' << n3 << '\n';
 
    return 0;
}

  این آموزش ادامه خواهد داشت....

[فرهاد شیری 135]

استفاده از قابلیت جدید تعریف شده در دستور using جهت ایجاد نوع داده ای جدید در C++11 به بعد...

در استاندارد های قدیمی زبان برای تعریف نوع های داده ای جدید از دستور typedef استفاده میکردیم، به طور مثال فرض کنید که آرایه هایی را به این شکل تعریف میکردیم...

typedef char byte;
typedef int dword;
typedef byte TmpDataBuf[20];
typedef byte ByteBuf[10];
typedef dword wordsBuf[15];

قطعا تصدیق میکنید که نحوه تعریف بدین شکل کمی مشکل و نگهداری برنامه را قطعا دچار مشکل خواهد کرد، لذا در استاندارد جدید تعریف شده در زبان می توانید با استفاده از دستور using را به صورت یک template تعریف نمایید.بدین ترتیب استفاده از template ها در دستورات تعریفی همچون using قابل استفاده شده و تعریف نوع واقعی به زمان اجرا انتقال داده شده است.

using byte = char ;
using dword = int ;
template<typename T,size_t N = 15>
using newDataType= T[N];
//usage
newDataType<byte,20> TmpDataBuf;
newDataType<byte,10> ByteBuf;
newDataType<dword> wordsBuf;

و قطعا تصدیق میکنید که استفاده از این نوع تعریف بسیار کاربردی تر و نگهداری کد را به مراتب بالاتری در پی خواهد داشت.