پرچمداران
مطالب محبوب
در حال نمایش مطالب دارای بیشترین امتیاز در دوشنبه, 27 خرداد 1398 در همه بخش ها
-
1 امتیازآیا این واقعاً امکان‌پذیر است؟ پاسخ : بله! من می‌دانم که ممکن است این مبحث تحت سی++ بسیار پیچیده و یک کار بیهوده‌ای باشد! اما واقعیت این است که تکنیک‌های پنهان بسیاری وجود دارد که ممکن است همه از آن باخبر نباشند! من قبلاً در مورد اینکه تحت ++C وب‌سایت میشه طراحی کرد یا خیر تحقیقاتی انجام داده بودم، از لحاظ امکان بودنش جواب مثبت بود اما اینکه به راحتی طراحی تحت Php یا دیگر زبان‌های برنامه‌نویسی باشه خیر! خُب طبیعیه چون شما بسیار راحت یه اسکریپت رو می‌نویسی و روی سرور اجراش می‌کنی و سایت شما به خوبی و خوشی بالا میاد! ممکن است در همین قسمت از موضوع شما به این نتیجه رسیده باشید که خُب نیازی به ادامهٔ بحث نداریم! وقتی کار سختیه پس منطقی نیست و شما احتمالاً دیوانه‌ای!!! ? واقعیت جریان این است بر خلاف آن چیزی که تصور کرده‌ایم طراحی وب‌سایت با سی‌پلاس‌پلاس نه تنها بسیار راحت است بلکه بسیار هم جذاب خواهد بود! اما در نگاه اول ممکن است یک سری محدودیت‌هارا داشته باشد که همهٔ این موارد با کمی تأمل و بررسی قابل حل هستند به قدری که وقتی درگیر این جریان باشید شیفتهٔ آن خواهید شد. مزایای یک وب‌سایت تحت سی‌پلاس‌پلاس نسبت به دیگر زبان‌های رایج سرعت خارق‌العاده و غیر قابل مقایسه با زبان‌های رایج امنیت بهتر کد‌های شما مدیریت ساده‌تر و انعطاف‌پذیری بالا مصرف بسیار بهینه و غیر قابل تصور از منابع سرور دسترسی نامحدود به کتابخانه‌ها عدم محدودیت در دسترسی به برنامه‌نویسی سطح پایین عدم محدودیت در استفاده از توابع سیستم‌عامل عدم محدودیت در مدیریت سیستم و هر ویژگی دیگری که در زبان‌های اسکریپتی اگر به آن نیاز داشته باشید مجبور هستید تا به صورت اکستنشن آن را تحت سی‌پلاس‌پلاس باز نویسی کنید. سیستم راه‌انداز وب‌سرور چگونه است؟ در هر سروری CGI به شما امکان این را می‌دهد که بتوانید تحت پروتکل‌های استاندارد برنامه‌های تحت وب را اجرا کنید. شما میتوانید تحت آن و یا موارد دیگری مانند FastCGI و WSGI و دیگر موارد بهینه شدهٔ آن برنامهٔ تحت وب را بر روی سرور خود اجرا کنید. طراحی قالب هماهنگی با HTML, JavaScript, Css در سی‌پلاس‌پلاس چگونه خواهد بود؟ همهٔ گزینه‌های مربوط به وب را شما بدون هیچ محدودیتی در اختیار خواهید داشت. شما هیچ محدودیتی در استفاده از ویژگی‌های HTML5 یا CSS3 و یا JavaScript و دیگر فریمورک‌ها و کتابخانه‌های کارآمدی چون Angular.JS را نخواهید داشت. بنابراین از نظر طراحی رابط یک وب‌سایت همانند دیگر زبان‌های رایج میتوانید روی آن حساب کنید. طراحی هسته و بک‌اِند وب‌سایت چگونه خواهد بود؟ همانند زبان‌ها و فریمورکهای رایج تحت وب شما در سی‌پلاس‌پلاس میتوانید هستهٔ وب‌سایت یا سیستم وب‌سایت خود را تحت استاندارد سی‌پلاس‌پلاس و هر کتابخانه‌ای که می‌پسندید و یا به آن تسلط دارید پیاده سازی کنید! به شرطی که قابلیت‌های آن کتابخانه پاسخگوی نیاز‌های شما باشد. با این حساب شما میتوانید حتی سیستم مدیریت محتوای (CMS) خود را طراحی کنید! ? بله سیستم مدیریت محتوا تحت سی‌پلاس‌پلاس! کاملاً جدی هستیم ? قبل از هر چیز یک مزیت بسیار بزرگ در کنار مزیت‌های دیگر این است که یک CMS تحت سی‌پلاس‌پلاس می‌تواند داشته باشد مصرف بهینه از منابع سرور خواهد بود. برای مثال در یک مقایسهٔ ساده و آزمایشی نتیجهٔ بسیار جالبی ارائه شده است. همانطور که می‌دانید Wordpress به عنوان یک سیستم مدیریت محتوای (بلاگ) شناخته شده و تحت Php توسعه یافته است. نسخهٔ سریعتر و بهینه‌تر آن با نام Ghost تحت Node.JS توسعه یافته است که ما نسخهٔ توسعه یافتهٔ آن را با یک عمل مشابه در C++1z مورد بررسی قرار داده ایم که نتایج آن بسیار جالب است! مصرف حافظه سیستم مدیریت محتوای Tegra ۳۵۰۰ درخواست در هر ثانیه 3.6 مگابایت سیستم مدیریت محتوای Ghost 100 درخواست در ثانیه 120 مگابایت پشتیبانی از پایگاه‌های داده به لطف کتابخانه‌های عظیم سی‌پلاس‌پلاس امکان مدیریت یک وب‌سایت تحت پایگاه‌های داده مختلفی ممکن است. برای مثال تحت Qt شما میتوانید به رایجترین درایور‌های بانک‌اطلاعاتی دسترسی داشته و سیستم خود را به آنها مجهز کنید. نکته: احتمالاً در برنامه‌نویسی با نود جی‌اس و پی‌اچ‌پی شناختی با کتابخانه‌های OpenSSL, Libcurl و موارد این چنینی داشته اید! کتابخانه‌های فوق عضو لیست کتابخانه‌های C و ++C هستند. بنابراین شما علاوه بر دسترسی مستقیم بر آنها به هزاران و شاید میلیون‌ها کتابخانه در دنیا سی‌پلاس‌پلاس خواهید داشت. نمونهٔ اولیه اما شوق‌آور برای اثبات امکان طراحی وب‌سایت تحت سی‌پلاس‌پلاس چندی پیش من تصمیم گرفتم تا سیستم وب‌سایتی را تحت Php7 برای یکی از استارت‌آپ‌ها طراحی و پیاده سازی کنم که در این پست به آن اشاره شده است. از آنجایی که به لطف کتابخانهٔ Qt برنامه‌های سمت کاربر را توسط سی‌پلاس‌پلاس پیاده سازی کرده بودم به این فکر افتادم چرا سمت سرور و بخش وب‌سایت هم با آن هماهنگ نشود!؟ اینگونه هماهنگی بین برنامه‌ها و پرفرمنس همهٔ آنها بسیار افزایش خواهد یافت در اولین نگاه این تفکر بسیار ناشیانه و بسیار ناممکن بود! تنها روشی که به کار گرفته بودم ارسال اطلاعات از طرف کاربر به سمت سرور و مدیریت آنها تحت معماری Restful Api بود که در قالب JSon آنها را تجزیه و مدیریت می‌کردم. با کمی تحقیق در مورد ویژگی‌های سمت وب تحت Fast-CGI, uWSGI, DJango, ClearSilver و موارد مرتبط با آنها سعی کردم تا صفحهٔ بسیار ساده‌ای از HTML را توسط سی‌پلاس‌پلاس هندل کنم. این کار نتایج بسیار موفقیت آمیزی را در بر داشت تا نتیجهٔ آن تبدیل به یک پروژهٔ سیستم مدیریت محتوا تحت ++C شد. من پروژه‌ای با نام مفهومی Tegra که نام پروژهٔ قبلی تحت Php بود را در محیط Qt Creator با C++17 و کتابخانهٔ Qt باز سازی کرده و هستهٔ اولیهٔ آن را برای اجرای چند صفحه از یک وب‌سایت، احراز هویت، بازخوانی و نمایش لیستی از خبر‌ها و مدیریت متا تگ‌ها و آدرس صفحات مربوط به هر صفحه را ایجاد کردم. سعی کرده ام در کمترین زمان ممکن برای آزمایش یک سری ویژگی‌های اولیه از یک وب‌سایت آنها را مورد بررسی قرار بدم که عبارتند از هماهنگی با فریمورکهای طراحی مانند BootStrap و یا Angular.JS که خوشبختانه همه‌چیز بسیار خوب در کنار همدیگه کار می‌کنند. هستهٔ سیستم به صورت جدا و معماری طراحی آن بر پایهٔ MVC مورد آزمایش قرار گرفته است. در زیر تصاویری از صفحات تولید شده تحت سیستم مدیریت محتوای ساخته شده با سی‌پلاس‌پلاس را مشاهده می‌کنید. ? همه چیز در قدم‌های اول قرار دارد و با توجه به سادگی تولید وب سایت بر خلاف تصوری که داشتیم بسیار توسعه و جای پیشرفت خواهد داشت. بخشی از نمونه کد‌های این سیستم به صورت زیر آورده شده است تا ذهنیتی برای توسعه‌دهندگان ارائه شود: تکه کُد زیر عمل ارسال اطلاعات و تمامی لینک‌های مربوط به بوت استرپ را برای سمت HTML ارائه میکند که در قالب استاندارد جدید C++17 آورده شده است: auto bootstrapCss = bootStrapLib.find("css"); if(bootstrapCss != bootStrapLib.end()) { c->setStash("BootstrapCss", bootstrapCss->second.c_str()); std::cout << "Found " << bootstrapCss->first << " " << bootstrapCss->second << '\n'; } کد مربوط به سمت قالب به صورت زیر خواهد بود: <!-- Bootstrap core css --> <link href="{{BootstrapCss}}" rel="stylesheet"> نتیجهٔ فوق در صورتی که CDN بر روی لوکال تنظیم شده باشد از روی کد‌های کامپایل شده و یا استاتیک فراخوانی خواهد شد. در غیر اینصورت از روی یکی از سرور‌های CDN فراخوانی می‌شوند. نحوهٔ ارسال متغیر از سمت سی‌پلاس‌پلاس به قالب بسیار ساده است! بسیار ساده از Php و یا Node.JS می‌باشد. با در نظر گرفتن ارسال اطلاعات از سمت سی‌پلاس‌پلاس به سمت رابط کاربری کافی است نام متغیرها را در قالب خود اعمال کنید. {% for post in news %} <div class="blog-post"> <h2 class="blog-post-title"><a href="news/{{post.uri}}">{{post.title}}</a></h2> <p class="blog-post-meta">{{post.date}} by <a href="#">{{post.author}}</a></p> <p>{{post.announcement|safe}}</p> </div><!-- /.blog-post --> {% endfor %}</div> این ساختار بر پایهٔ ساختار Angular.JS و DJango پیاده سازی شده است که به طور کامل پشتیبانی می‌شود. فعال سازی فناوری Angular.JS بر روی این سیستم جهت طراحی قالب تنها با دو دستور ساده اعمال می‌شود: <!-- Link to AngularJS --> <script src= "{{AngularJs}}"></script> <!-- Enable AngularJS Engine --> {{AngularJsSync|safe}} این دستورات در هستهٔ سیستم مدیریت محتوا در کلاسی با نام Template پردازش و در نهایت به سمت HTML هندل می‌شوند. بخشی از دستورات سمت هسته در سی‌پلاس‌پلاس ۱۷ برای مثال ارسال عنوان صفحه به صورت زیر است: std::optional<std::string> LoadListTemplate::getTitle() const { if (isset(title)) { return title; } else { return std::nullopt; } } سمت HTML کافی است دستور فوق را در نظر بگیریم: <title>{{title}}</title> اینها مثال‌هایی از مراحل توسعهٔ این سیستم است که می‌دانم آنچنان گسترده نیست، اما برای ثابت کردن طراحی و توسعهٔ وب‌سایت تحت سی‌پلاس‌پلاس مثال‌های روشنی هستند. موفق و سربلند باشید! اطلاعیه‌های مربوط به این پروژه احتمالاً در کانال‌ها و گروه تلگرامی و همین مرجع بازگو و در اختیار شما قرار گیرد.
-
1 امتیازدر این مقاله من قصد دارم در رابطه با تفاوت‌های اختصاص دادن حافظه در اِستَک و هیپ توضیحاتی دهم که بسیاری از علاقه‌مندان راجع به آنها سوال کرده‌اند. با توجه به اینکه، از اوایل سیستم‌های کامپیوتری این تمایز در این وجود داشته است که برنامه های اصلی در حافظه فقط خواندنی مانند ROM ، PROM و یا EEPROM نگه داری می‌شوند. به عنوان دیگر از زمانی که سیستم ها پیچیده‌تر شدند برنامه‌ها از حافظه‌های دیگری مانند RAM به جای اجرا در حافظه ROM استفاده کردند. این ایده به خاطر این بود که تعدادی از قسمت های حافظه مربوط به برنامه نباید تغییر یابند و در این حالت باید حفظ شوند. در این میان دو بخش .text و .rodata بخشی‌هایی از برنامه هستند که می‌تواند به بخش های دیگر برای وظایف خاص تقسیم شوند که در ادامه به آنها اشاره شده است. بخش کد، به عنوان یک بخش متنی (.text) و یا به طور ساده به عنوان متن شناخته می‌شود. جایی است که بخشی از یک فایل شیء یا بخش مربوطه از فضای آدرس مجازی برنامه که حاوی دستورالعمل های اجرایی است و به طور کلی فقط خواندنی بوده و اندازه ثابتی دارد می‌باشد. بخش .bss که به عنوانی بخشی ویژه (محل نگه داری اطلاعات تخصیص داده نشده (مقدار دهی نشده)) محلی که متغیرهای سراسری و ثابت با مقدار صفر شروع می‌شوند. بخش داده (.data) حاوی هر گونه متغیر سراسری و یا استاتیک که دارای یک مقدار از پیش تعریف شده هستند و می‌توانند اصلاح شوند. تصویر زیر طرح معمولی از یک حافظه برنامه ساده کامپیوتری را با متن، داده های مختلف، و بخش‌های استک و هیپ و bss را نشان می‌دهد. .section.data < initialized data here> .section .bss < uninitialized data here> .section .text .globl _start _start: <instruction code goes here> برای مثال در کد C به صورت زیر خواهد بود: int val = 3; char string[] = "Hello World"; مقادیر برای این نوع متغیرها در ابتدا در حافظه فقط خواندنی ذخیره می‌شوند. (معمولا در داخل .text) و در زمان اجرای برنامه که به صورت روتین خواهد بود در بخش .data کپی می‌شوند. بخش BSS یا همان .BSS در برنامه‌نویسی کامپیوتر، نام .bss یا bss توسط بسیاری از کامپایلرها و لینکرها برای بخشی از دیتا سِگمنت (Data Segment) استفاده می‌شود که حاوی متغیر های استاتیک اختصاصی که تنها از بیت هایی با ارزش صفر شروع شده است می‌باشد. این بخش به عنوان BSS Section و یا BSS Segment شناخته می‌شود. به طور معمول فقط طول بخش bss نه data در فایل آبجکت ذخیره می‌شود. برای نمونه، یک متغیر به عنوان استاتیک تعریف شده است static int i; این در بخش BSS خواهد بود. حافظه هیپ (Heap) ناحیهٔ هیپ (Heap) به طور رایج در ابتدای بخش‌های .bss و .data قرار گرفته است و به اندازه‌های آدرس بزرگتر قابل رشد است. ناحیهٔ هیپ توسط توابع malloc, calloc, realloc و free مدیریت می‌شود که ممکن است توسط سیستم‌های brk و sbrk جهت تنظیم اندازه مورد استفاده قرار گیرد. ناحیه هیپ توسط تمامی نخ‌ها، کتابخانه‌های مشترک و ماژول‌های بارگذاری شده در یک فرآیند به اشتراک گذاشته می‌شود. به طور کلی حافطه Heap بخشی از حافظه کامپیوتر شما است که به صورت خودکار برای شما مدیریت نمی‌شود، و به صورت محکم و مطمئن توسط پردازنده مرکزی مدیریت نمی‌شود. آن بیشتر به عنوان یک ناحیه شناور بسیار بزرگی از حافظه است. برای اختصاص دادن حافظه در ناحیه هیپ شما باید از توابع malloc(), calloc() که توابعی از C هستند استفاده کنید. یکبار که شما حافظه ای را در ناحیه هیپ اختصاص دهید، جهت آزاد سازی آن باید خود مسئول باشید و با استفاده از تابع free() این کار را به صورت دستی جهت آزاد سازی حافظه اختصاص یافته شده انجام دهید. اگر شما در این کار موفق نباشید، برنامه شما در وضعیت نَشت حافظه (Memory Leak) قرار خواهد گرفت. این بدین معنی است که حافظه اختصاص یافته شده در هیپ هنوز خارح از دسترس قرار گرفته و مورد استفاده قرار نخواهد گرفت. این وضعیت همانند گرفتگی رَگ در بدن انسان است و حافظه نشت شده جهت عملیات در دسترس نخواهد بود. خوشبختانه ابزار‌هایی برای کمک کردن به شما در این زمینه موجود هستند که یکی از آنها Valgrind نام دارد و شما میتوانید در زمان اشکال زدائی از آن جهت تشخیص نواحی نشت دهنده حافظه استفاده کنید. بر خلاف حافظه اِستک (Stack) حافظه هیپ محدودیتی در اندازه متغیرها ندارد (جدا از محدودیت آشکار فیزیکی در کامپیوتر شما). حافظه هیپ در خواندن کمی کُند تر از نوشتن نسبت به حافظه اِستک است، زیرا جهت دسترسی به آنها در حافظه هیپ باید از اشاره گر استفاده شود. بر خلاف حافظه اِستک، متغیر‌هایی که در حافظه هیپ ساخته می‌شوند توسط هر تابعی در هر بخشی از برنامه شما در دسترس بوده و اساسا متغیرهای تعریف شده در هیپ در دامنه سراسری قرار دارند. حافظه اِستک (Stack) ناحیهٔ اِستک (Stack) شامل برنامه اِستک، با ساختار LIFO کوتاه شده عبارت Last In First Out (آخرین ورودی از همه زودتر خارج می‌شود) به طور رایج در بالاترین بخش از حافظه قرار می‌گیرد. یک (اشاره گر پشته) در بالاترین قسمت اِستک قرار می‌گیرد. زمانی که تابعی فراخوانی می‌شود این تابع به همراه تمامی متغیرهای محلی خودش در داخل حافظه اِستک قرار می‌گیرد و با فراخوانی یک تابع جدید تابع جاری بر روی تابع قبلی قرار می‌گیرد و کار به همین صورت درباره دیگر توابع ادامه پیدا میکند. مزیت استفاده از حافظه اِستک در ذخیره متغیرها است، چرا که حافظه به صورت خودکار برای شما مدیریت می‌شود. شما نیازی برای اختصاص دادن حافظه به صورت دستی ندارید، یا نیازی به آزاد سازی حافظه ندارید. به طور کلی دلیل آن نیز این است که حافظه اِستک به اندازه کافی توسط پردازنده مرکزی بهینه و سازماندهی می‌شود. بنابراین خواندن و نوشتن در حافظه اِستک بسیار سریع است. کلید درک حافظه اِستک در این است که زمانی که تابع خارج می‌شود، تمامی متغیرهای موجود در آن همراه با آن خارج و به پایان زندگی خود میرسند. بنابراین متغیرهای موجود در حافظه اِستک به طور طبیعی به صورت محلی هستند. این مرتبط با مفهوم دامنه متغیرها است که قبلا از آن یاد شده است، یا همان متغیرهای محلی در مقابل متغیرهای سراسری. یک اشکال رایج در برنامه نویسی C تلاش برای دسترسی به یک متغیر که در حافظه اِستک برای یک تابع درونی ساخته شده است می‌باشد. یعنی از یک مکان در برنامه شما به خارج از تابع (یعنی زمانی که آن تابع خارج شده باشد) رجوع میکند. یکی دیگر از ویژگی‌های حافظه اِستک که بهتر است به یاد داشته باشید این است که، محدودیت اندازه (نسبت به نوع سیستم عامل متفاوت) است. این مورد در حافظه هیپ صدق نمی‌کند. خلاصه ای از حافظه اِستک (Stack) حافظه اِستک متناسب با ورود و خروج توابع و متغیرهای درونی آنها افزایش و کاهش می‌یابد نیازی برای مدیریت دستی حافظه برای شما وجود ندارد، حافظه به طور خودکار برای متغیرها اختصاص و در زمان نیاز به صورت خودکر آزاد می‌شود در اِستک اندازه محدود است متغیرهای اِستک تنها در زمان اجرای تابع ساخته می‌شوند مزایا و معایب حافظه اِستک و هیپ حافظه اِستک (Stack) دسترسی بسیار سریع به متغیرها نیازی برای باز پس گیری حافظه اختصاص یافته شده ندارید فضا در زمان مورد نیاز به اندازه کافی توسط پردازنده مرکزی مدیریت می‌شود، حافظه ای نشت نخواهد کرد متغیرها فقط محلی هستند محدودیت در حافظه اِستک بسته به نوع سیستم عامل متفاوت است متغیرها نمی‌توانند تغییر اندازه دهند حافظه هیپ (Heap) متغیرها به صورت سراسری قابل دسترس هستند محدودیتی در اندازه حافظه وجود ندارد تضمینی برای حافظه مصرفی وجود ندارد، ممکن است حافظه در زمان‌های خاص از برنامه نشت کرده و حافظه اختصاص یافته شده برای استفاده در عملیات دیگر آزاد نخواهد شد شما باید حافظه را مدیریت کنید، شما باید مسئولیت آزاد سازی حافظه های اختصاص یافته شده به متغیرها را بر عهده بگیرید اندازه متغیرها می‌تواند توسط تابع realloc() تغییر یابد در اینجا یک برنامه کوتاه وجود دارد که در آن متغیرها در یک حافظه اِستک ایجاد شده اند. #include <stdio.h> double multiplyByTwo (double input) { double twice = input * 2.0; return twice; } int main (int argc, char *argv[]) { int age = 30; double salary = 12345.67; double myList[3] = {1.2, 2.3, 3.4}; printf("double your salary is %.3f\n", multiplyByTwo(salary)); return 0; } ما متغیر‌هایی را اعلان کرده‌ایم که یک int، یک double و یک آرایه که سه نوع double دارد هستند. این متغیرها داخل اِستک وارد و به زودی توسط تابع main در زمان اجرا حافظه مورد نیاز خود را دریافت خواهند کرد. زمانی که تابع main خارج می‌شود (برنامه متوقف می‌شود) این متغیرها همگی از داخل حافظه اِستک خارج خواهند شد. به طور مشابه، در تابع multiplByTwo() متغیر twice که از نوع double است، داخل اِستک وارد شده و در زمان اجرای تابع multiplyByTwo() حافظه به آن اختصاص می‌یابد. زمانی که تابع فوق خارج شود یعنی به نقطه پایان اجرایی خود برسد، حافظه اختصاص یافته شده به متغیرهای داخلی آن نیز آزاد خواهند شد. به طور خلاصه توجه داشته باشید که تمامی متغیرهای محلی در این نوع تعریف تنها در طول زمان اجرایی زمانی تابع زنده هستند. به عنوان یک یادداشت جانبی، روشی برای نگه داری متغیرها در حافظه اِستک وجود دارد، حتی در زمانی که تابع خارج می‌شود. آن روش توسط کلمه کلیدی static ممکن خواهد شد که در زمان اعلان متغیر استفاده می‌شود. متغیری که توسط کلمه کلیدی static تعریف می‌شود، بنابراین چیزی مانند متغیر از نوع سراسری خواهد بود، اما تنها در داخل تابعی که داخل آن ایجاد شده است قابل مشاهده خواهد بود. این یک ساختار عجیب و غریب است، که احتمالا به جز شرایط بسیار خاص نیازی به آن نباشد. نسخهٔ دیگری از برنامه فوق در قالب حافظه هیپ به صورت زیر است: #include <stdio.h> #include <stdlib.h> double *multiplyByTwo (double *input) { double *twice = malloc(sizeof(double)); *twice = *input * 2.0; return twice; } int main (int argc, char *argv[]) { int *age = malloc(sizeof(int)); *age = 30; double *salary = malloc(sizeof(double)); *salary = 12345.67; double *myList = malloc(3 * sizeof(double)); myList[0] = 1.2; myList[1] = 2.3; myList[2] = 3.4; double *twiceSalary = multiplyByTwo(salary); printf("double your salary is %.3f\n", *twiceSalary); free(age); free(salary); free(myList); free(twiceSalary); return 0; } همانطور که می‌بینید، استفاده از malloc() برای تخصیص حافظه در حافظه Heap و استفاده از free() جهت آزاد سازی حافظه تخصیص یافته می‌باشد. این مواجه شدن چیز بسیار بزرگی محسوب نمی‌شود اما کمی مبهم است. چیز دیگری که باید به آن توجه داشته باشید علامت ستاره (*) است که در همه جای کدها دیده می‌شود. اینها چه چیز‌هایی هستند؟ پاسخ این سوال این است : اینها اشاره گر هستند! توابع malloc() و calloc() و free() با اشاره‌گر‌هایی مواجه می‌شوند که مقادیرشان واقعی نیست. اشاره گر‌ها نوع داده ای خاصی در C هستند که آدرس حافظه مربوطه را بر می‌گردانند. در خط ۵ متغیر twice یک متغیر از نوع double نیست، اما اشاره به یک double دارد. آن آدرس حافظه ای است که نوع double در آن بلوک از حافظه ذخیره شده است. در ++C توسط کلمه کلیدی new که خود آن نیز یک اپراتور محسوب می‌شود می‌توان حافظه ای را در Heap اختصاص داد. به عنوان مثال: int* myInt = new int(256); آدرس‌های موجود در حافظه توسط اپراتور new به اشاره‌گر مربوطه پاس داده می‌شود. به مثال زیر توجه کنید، متغیر تعریف شده در حافظه اِستک قرار گرفته است: int variable = 256; سوالی که ممکن است افراد کنجکاو از خود بپرسند این است که چه زمانی از Stack و چه زمانی از Heap باید استفاده کنیم؟! خب پاسخ این سوال اینگونه خواهد بود، زمانی که شما نیاز به یک بلوک بسیار بزرگی از حافظه دارید، که در آن یک ساختار بزرگ یا یک ارایه بزرگی را ذخیره کنید و نیاز داشته باشید که متغیرهای شما به مدت طولانی در سرتاسر برنامه شما در دسترس باشند در این صورت از حافظه Heap استفاده کنید. در صورتی که شما نیاز به متغیرهای کوچکی دارید که تنها نیاز است در زمان اجرای تابع در دسترس باشند و قابلیت خواندن و نوشتن سریعتری داشته باشند از نوع حافظه Stack استفاده کنید. فقط فراموش نکنید که حافظه Heap تحت توابع molloc(), realloc(), calloc() و free() مدیریت می‌شوند. هرچند اشاره‌گر های هوشمند نیز در ++C وجود دارند اما در بسیاری از مواقع که نیاز است بسیار جزئی و حساس بر روی کد‌های خود کار کنید از مدیریت حافظه به صورت دستی استفاده کنید.
-
1 امتیازمراحل ساخت برنامه در زبان سی‌پلاس‌پلاس پیش نویس ۰.۶ قبل از هر چیز به اینفوگرافی زیر توجه کنید که مراحل ساخت برنامه در سی‌پلاس‌پلاس را نشان می‌دهد. مقدمه‌ای بر همگردانی (کامپایل) و اتصال (لینک کردن) این سند مرور مختصری در رابطه با مراحل را برای شما فراهم میکند تا به شما در درک دستورات مختلف برای تبدیل و اجرای برنامهٔ خودتان کمک کند. تبدیل مجموعه‌ای از فایل‌های منبع و هدر در سی‌پلاس‌پلاس به یک فایل خروجی و اجرایی در چندین گام (به طور معمول در چهار گام) پیش‌پردازنده (Preprocessors)، کامپایل و گردآوری (Compilation)، اسمبلر (Assmbler) و پیوند دهنده (Linker) تقسیم می‌شود. قبل از هر چیز اگر در محیط توسعهٔ Qt Creator داخل فایل .pro مقدار زیر را وارد کنید، تا بتوانید فایل‌های ساخته شدهٔ موقت در زمان کامپایل را مشاهده کنید. QMAKE_CXXFLAGS += -save-temps این دستور اجازهٔ آن را خواهد داد تا فایلهایی با پسوند .ii و .s در شاخهٔ بیلد پروژه تولید شوند که در ادامه به آنها اشاره شده است. تعریف پیش‌پردازنده پیش‌پردازنده‌ها (Preprocessors) درواقع دستوراتی هستند که اجازه می‌دهند تا کامپایلر قبل از آغاز کردن مراحل کامپایل دستوراتی را دریافت کند. پیش‌پردازنده‌ها توسط هشتگ (#) مشخص می‌شوند این نماد در سی++ مشخص میکند که دستور فوق از نوع پیش‌پردازنده می‌باشد که نتیجهٔ آن در قالب ماکرو (Macro) در دسترس خواهد بود. برای مثال ماکروی __DATE__ توسط پیش‌پردازنده‌ها از قبل تعریف شده است که مقدار تاریخ و زمان را بازگشت می‌دهد. بنابراین هرکجا که از آن استفاده شود کامپایلر آن را جایگزین متن خواهد کرد. در شکل زیر مرحله‌ای که از پیش‌پردازنده‌ها استفاده می‌شود آمده است: پیش‌پردازنده، کامپایل (گردآوری کردن)، لینک (پیوند کردن) و ساخت برنامه اجرایی فرایند تبدیل مجموعه‌ای از فایل‌های متنی هِدر و سورس سی++ را «ساخت» یا همان Building می‌گویند. از آنجایی که ممکن است کُد پروژه در بسیاری از فایل‌ها هدر و سورس سی++ توسعه و گسترش یابدمراحل ساخت در چند گام کوچک صورت می‌گیرد. یکی از رایجترین موارد در مراحل گردآوری (ترجمهٔ یک کد سی‌پلاس‌پلاس به دستورالعمل‌های قابل فهم ماشین) است. اما گام‌های دیگری نیز وجود دارد، پیش‌پردازنده و لینک (پیوند‌ها) این بخش به طور خلاصه توضیح می‌دهد که چه اتفاقی در هر یک از مراحل رُخ می‌دهد. یک کامپایلر یک برنامهٔ خاص است که پردازش اظهارات (دستورات) نوشته شده در یک زبان برنامه‌نویسی خاص را به یک زبان ماشین که قابل فهم برای پردازنده می‌باشد تبدیل کند. به طور معمول یک برنامه‌نویس با استفاده از یک ویرایشگر که به محیط توسعهٔ یکپارچهٔ نرم‌افزار (IDE) مشهور است توسط زبان برنامه‌نویسی مانند ++C دستورات (اظهارات) را می‌نویسد. فایل ایجاد شده با نام (filename.cpp در زبان برنامه‌نویسی سی‌پلاس‌پلاس) شامل محتوایی است که معمولاً به عنوان دستورات برنامه‌نویسی سطح بالا نامیده می‌شود. سپس برنامه‌نویس کامپایلرِ مناسب برای زبان برنامه‌نویسی مانند سی++ را اجرا میکند و نام فایلهایی که حاوی دستورات هستند را برای کامپایل مشخص میکند که این انتخاب و مشخص سازی توسط IDE به راحتی قابل مدیریت است. پس از آن، کار کامپایلر این است که فایل‌های منبع .cpp را جمع آوری کرده و پیش‌پردازنده‌ها را بررسی کند تا دستورات احتمالی را اجرا نماید که نتیجهٔ این مرحله در فایلی با پسوند .ii ر قالب filename.ii تولید می‌شود که در این فرایند نیز خط به خط کُد‌های موجود در آنها را بررسی میکند تا خطاهای احتمالی نحو (سینتکس - Syntax) بررسی می‌شود و آنها را به طور ترتیبی به دستورالعمل‌های سطح ماشین تبدیل کند. توجه داشته باشید که هر نوع پردازندهٔ کامپیوتر دارای مجموعه‌ای از دستورالعمل‌هایِ ماشین خودش است. بنابراین کامپایلر تنها برای سی++ نیست، بلکه برای اهداف و مقاصد خاص هر پلتفرم است. پس کدهایی که توسط پیش‌پردازنده سی‌پلاس‌پلاس به زبان اسمبلی برای معماری مورد نظر در پلتفرم مقصدترجمه شده‌اند نتایج آن در فایلی با پسوند .ss در قالب filename.ss قابل نمایش هستند که در حالت عادی قابل رویت نیست. توجه داشته باشید که باید در این مرحله باید مشخص شود برنامه قرار است توسط چه نوع پردازنده‌ای تحتِ چه نوع معماری مونتاژ (اسمبل) شود. برای مثال پردازنده‌ها با انواع معماری‌های مختلف وجود دارند که برخی از آنها به صورت x86-x64، x64، ARMv7، aarch64 غیره ... می‌باشند. شکل یک (کامپایل یک فایل منبع ++C) مرحلهٔ سوم را در نظر داشته باشید که عمل کامپایل فایل سی‌پلاس‌پلاس در دو مرحله قبلی یک فایل اجرایی را تولید نمی‌کند. برنامه‌ای که توصیف شده است، احتمالاً توابعی را در رابط‌های برنامه‌نویسی (API) و یا توابع ریاضی یا توابع مرتبط با I/O را فراخوانی کند که ممکن است شامل فایل‌های هدر مانند iostream یا fstream و حتی ماژول‌های دیگری که در زبان تعبیه شده‌اند را داشته باشد که فایل تولید شده توسط کامپایلر در این مرحله یک فایل شیء نامیده می‌شود که با پسوند .o به صورت filename.o تولید خواهد شد که علاوه بر دستورالعمل‌های تبدیل شده به کد ماشین، شامل توابع و دستورالعمل‌های خارجی نیز می‌باشد. هرچند در این مرحله دستورات تبدیل به دستورالعمل‌های قابل فهم توسط پردازنده شده‌اند اما فعلاً قابل اجرا نیستند چرا که باید این توابع خارجی افزوده شده را به آن لینک کرد که در مرحلهٔ بعد یعنی مرحلهٔ چهارم اتفاق می‌افتد. در نهایت مرحلهٔ چهارم فایل با پسوند .o که شامل کد‌های تولید شده توسط کامپایلر به زبان ماشین است که پردازنده‌ها می‌توانند این دستورات را درک کنند که همراه با کد‌های تولید شدهٔ هر کتابخانهٔ دیگری که مورد نیاز است توسط لینکر (لینک شده) و در نهایت جهت تولید یک فایل اجرایی مورد استفاده قرار می‌گیرند که نوع آن فایل از نوع اجرایی یا در واقع Executable File خواهد بود. شرح کامل فرایند ساخت فایل اجرایی اکثر پروژه‌ها دارای مجموعه‌ای از فایل‌های هدر سی++ هستند، که امکان ماژولار شدن در آن را فراهم میکند و مجموعه‌ای از آن می‌تواند به عنوان بخش‌های کوچکی از برنامه محسوب شوند. برای ساخت چنین پروژه‌هایی هر فایل سی‌پلاس‌پلاس باید کامپایل شود و سپس فایل‌های ساخته شده در قالب شیء (آبجکت) باید همراه توابع و کتابخانه‌های دیگر لینک (پیوند) شوند. البته هر گام از مراحل کامپایل شامل یک مرحله پیش‌پردازنده است که دستورالعمل # عمل تغییرات و اصلاحیه‌ها را در فایل متن اعمال میکند. شکل زیر فرایند ساخت چند فایل به صورت همزمان را نشان می‌دهد: در ادامهٔ این مقاله، مطلبی مرتبط با تنظیمات بیشتر از کامپایلر آمده است که میتوانید آن را مورد مطالعه قرار دهید.
-
1 امتیازدر این قسمت قصد داریم تا با چند مفهوم پایه‌ای تر در سیستم عامل ویندوز آشنا شویم. در ابتدا مفهوم (VAS (Virtual address spaces را مورد بررسی قرار می‌دهیم. فضای آدرس‌های مجازی (VAS) یک مُدل برای مدیریت بهتر حافظه می‌باشد، زمانی که یک پردازنده اقدام به خواندن یا نوشنتن در یک مکان حافظه میکند، از یک آدرس مجازی استفاده میکند. به عنوان بخشی از عملیات خواندن یا نوشتن، پردازنده آدرس مجازی را به آدرس فیزیکی ترجمه میکند. دسترسی به حافظه از طریق یک آدرس مجازی مزایای زیر را دارد : یک برنامه می‌تواند از محدودهٔ مجاور آدرس های مجازی برای دسترسی به یک بافر حافظه بزرگ استفاده کند که در حافظه فیزیکی به یکدیگر متصل نیستند. یک برنامه می‌تواند طیفی از آدرس های مجازی برای دسترسی به بافری بزرگتر از حافظه فیزیکی موجود را مورد استفاده قرار دهد. حافظهٔ فیزیکی ( که به اندازه 4 کیلوبایت می‌باشد) را به فایل دیسک می‌فرستد. صفحات داده یا کد بین حافظهٔ فیزیکی و دیسک در صورت مورد نیاز منتقل میگردد (اولویت با صفحات قدیمی تر می‌باشد.که دیرتر به آنها مراجعه شده است). آدرس های مجازی مورد استفاده در فرایندهای مختلف از یکدیگر جدا شده اند. کد در یک فرآیند نمی‌تواند حافظهٔ فیزیکی را که توسط فرآیند دیگری یا سیستم عامل مورد استفاده قرار می‌گیرد تغییر دهد. محدودهٔ آدرس‌های مجازی که در فرآیند در دسترس است، فضای آدرس مجازی برای فرایند می‌باشد. هر فرایند حالت کاربر، دارای فضای آدرس مجازی خصوصی خود است. برای یک فرایند 32 بیتی، فضای آدرس مجازی معمولاً محدودهٔ 2 گیگابایتی از 0x00000000 تا 0x7FFFFFFF است. برای یک فرآیند 64 بیتی فضای آدرس مجازی محدوده 8 ترابایتی 0x00000000000 تا 0x7FFFFFFFFFF است. طیفی از آدرس‌های مجازی گاهی اوقات طیفی از حافظه‌های مجازی نامیده می‌شوند. این نمودار برخی از ویژگی های آدرس مجازی را نشان می‌دهد: این نمودار فضاهای آدرس مجازی را برای دو فرایند 64 بیتی نشان می‌دهد: Notepad.exe و MyApp.exe هر فرایند دارای فضای آدرس مجازی خود است که از 0x000'0000000 تا 0x7FF'FFFFFFFF قرار دارد. هر بلوک آبی نشان دهنده یک صفحه (به اندازه 4 کیلوبایت) از حافظه مجازی یا فیزیکی است. توجه داشته باشید که فرایند Notepad از سه صفحه پیوندی از آدرس های مجازی استفاده میکند، با شروع از آدرس 0x7F7'93950000. اما این سه صفحه مجاور آدرس‌های مجازی به صفحات غیر مستقیم در حافظه فیزیکی نقش می‌شود. همچنین توجه کنید که هر دو فرایند با استفاده از یک صفحه از حافظه مجازی شروع از 0x7F7'93950000 استفاده می‌کنند، اما آن صفحات مجازی به صفحات مختلف حافظه فیزیکی نقش می‌شوند. فضای کاربر و فضای سیستم: فرایند‌هایی مانند Notepad.exe و MyApp.exe در حالت کاربر اجرا می‌شوند. اجزاء اصلی سیستم‌عامل و بسیاری از درایور‌ها بیشتر در حالت کِرنل مورد استفاده قرار می‌گیرند. هر فرایندِ حالت کاربر دارای فضای آدرس خود است ، اما تمام کدهایی که در حالت هسته اجرا می‌گردند، یک فضای آدرس مجزا به نام فضای سیستم دارند (دارای فضای آدرس مشترک هستند) . فضای آدرس مجازی برای فرآیند کاربر حالت فعلی کاربر، user space نامیده می‌شود. در ویندوز 32 بیت، فضای آدرس مجازی موجود در دسترس 2 به توان 32 بایت (4 گیگابایت) است. معمولاً 2 گیگابایت کمتر برای فضای کاربر می‌باشد و ۲ گیگابایت بالاتر برای فضای سیستر در نظر گرفته می‌شود. در ویندوز 32 بیتی شما میتوانید گزینه ای (در هنگام بوت شدن) را مشخص کنید که بیش از 2 گیگابایت برای فضای کاربر در دسترس باشد . در نتیجه آدر مجازی کمتری در دسترس سیستم قرار می‌گیرد. شما میتوانید حجم فضای کاربر را تا 3 گیگا بایت افزایش دهید ، در این صورت فقط 1 گیگ فضا برای سیستم باقش می‌ماند. در ویندوز های 64 بیتی مقدار فضای آدرس مجازی 2 به توان 64 بایت (16 اگزابایت) می‌باشد . اما تنها بخش کوچکی از این محدوده استفاده میگردد محدوده 8 ترابایت از 0x000'00000000 تا0x7FF'FFFFFFFF برای فضای کاربر استفاده می‌شود و بخش هایی از 248 ترابایت از 0xFFFF0800'00000000 تا 0xFFFFFFFF'FFFFFFFF برای فضای سیستم استفاده میگردد. کُدِ در حال اجرا در حالت کاربر دسترسی به فضای کاربر دارد، اما دسترسی به فضایِ سیستم ندارد. این محدودیت باعث می‌شود که کد کاربر حالت خواندن یا تغییر ساختار داده های محافظت شده سیستم عامل را نداشته باشد. کد در حالِ اجرا در حالت هسته دارای دسترسی به فضای کاربر و فضای سیستم می‌باشد. درایور‌ها (راه‌انداز‌هایی) که در حالت هسته اجرا می‌شوند باید در نوشتن یا خواندن در فضای آدرس کاربر به دلایل زیر بسیار محتاط باشد: یک برنامه یوزر مُد (حالت کاربر)، یک در خواست برای خواندن برخی از دادهها را به یک دستگاه می‌فرستد. این برنامه آدرس اولیه یک بافر برای دریافت داده ها را فراهم میکند. یک دستگاه روتینِ درایور در حالت اجرا در حالت هسته، عملیات خواندن را شروع میکند و کنترل را به تماس گیرنده خود بازمی‌گرداند سپس اینتراپت دستگاه هر نخ (ترد) را که در حال اجرا است را قطع میکند. در این مرحله، درایور نباید دادهها را به آدرس اولی‌ها ارسال کند که در برنامه کاربر، در قسمت اول به آن اشاره شد. این آدرس در فضای آدرس مجازی فرایند است که درخواست را آغاز کرده است، که به احتمال زیاد همانند فرایند فعلی نیست. مخازن (استخر حافظه) صفحه‌بندی شده و صفحه‌بندی نشده (Paged pool and Nonpaged pool) در فضای کاربری، تمام صفحات حافظه فیزیکی را می‌توان به عنوان یک فایل دیسک به صورت صحیح برگرداند. در فضای سیستم، برخی صفحات فیزیکی می‌توانند از بیین بروند و برخی نیز نمی‌توانند. فضای سیستم دارای دو منطقه برای تخصیص حافظه پویا می‌باشد : paged pool و nonpaged pool. در حالت paged pool حافظه می‌تواند به صورت فایل (در صورت نیاز) به دیسک منتقل گردد. در حالت nonpaged pool هرگز حافظه نمی‌تواند به دیسک منتقل گردد. کتابخانهٔ پیوند پویا و فایل‌های اجرایی (DLL و PE) در این قسمت کمی با ساختار فایل های اجرایی و بخصوص DLL ها آشنا می‌شویم. در خلاصه ترین حالت می‌توان گفت Dynamic link library نام کتابخانه‌هایی است که توسط برنامه ها استفاده می‌شوند و توسط مایکروسافت پیاده سازی شده ( که اغلب دارای پسوند dll می‌باشند). این فایل ها همانند ساختار فایل های exe در ویندوز دارای ساختار (PE (Portable Executable می‌باشد. این کتابخانه‌ها می‌توانند شامل کد و داده و منابع (ریسورس‌ها) باشند. یکی از مزایای فایل های dll این است که یک بار در حافظه بارگذاری می‌شود و می‌تواند توسط چندین برنامه مورد استفاده قرار گیرد (به صورت مجازی برای هر برنامه کپی می‌شود). می‌توان dll ها را در موقه نیاز در برنامه بارگذاری کرد و هر جا که دیگر مورد نیاز نبود آن را خالی (Unload) کرد. از طرفی دیگر می‌توان از آن برای استفاده از برنامه های قابل به‌روز‌رسانی نیز استفاده کرد به این صورت که می‌توان آیکن‌ها ، فونتها و کدهایی که در هسته اصلی برنامه جایگاهی ندارند را درون dll ها قرار داد و در هنگام به‌روز‌رسانی تنها این dll ها را تعویض کرد. هر فایل اجرایی جدا از کدها و دادههای خود می‌تواند اطلاعات را از خارج از خود و از dll بگیرد. در هر فایل pe بخشی از هدر فایل، شامل آدرس جدول آدرس وارد کردن (Import) می‌شود که اطلاعات موجود در آن، آدرس توابعی که از dll ها فراخوانی می‌شود را در خود نگه داری می‌کنند ( البته این آدرس ها با پایهٔ آدرس dll ترکیب می‌شوند که در تصویر دوم هم قابل مشاهده است). تصویر زیر خلاصه‌ای ار هدر فایلهایی با ساختار PE می‌باشد. در این عکس import adress table حاوی آدرس iat در برنامه می‌باشد. شکل زیر یک توضیح کلی تر و بهتر در اختیار ما می‌گذارد. در این شکل می‌توان iat را بین دو بخش کد و داده ببینید. نمونه ای از فراخوانی یکی از توابع dll ها را در زیر می‌توان مشاهده کرد. این تصویر کد اسمبلی یک برنامه می‌باشد. مثال های کاربردی: مثال اول: در مثال اول یک dll ساخته و آن را با rundll32.exe اجرا کنید. از قسمت پروژه جدید (New project) در قسمت سی‌پلاس‌پلاس پروژه ای از نوع win32project بسازید. در صفحه باز شده Next را بزنید. dll را انتخاب کرده و سپس تیک Empty project را بزنید و پروژه را بسازید. سپس به پروژه خود یک فایل cpp اضافه کنید و کد‌های زیر را در آن بنویسید: //[dll01.dll] #include <windows.h> extern "C" __declspec (dllexport) void __cdecl hello() { ::MessageBox(0, L"hello world", 0, 0); } BOOL APIENTRY Dll(HANDLE hModule, DWORD ul_reason_for_call, LPVOID lpReserved) { return TRUE; } برنامه را کامپایل کنید، سپس cmd را باز کرده و دستور زیر را در آن تایپ کنید . (در آدرسی که dll قرار دارد دستور را اجرا کنید یا این که آدرس کامل dll را به آن بدهید) c:\rundll32.exe dll01.dll,hello شکل کلی استفاده از این دستور: RUNDLL32.EXE <dllname>,<entrypoint> <optional arguments> با اجرای این دستور پنجره‌ای را می‌بینید که در آن پیغام موجود در dll را چاپ میکند. مثال دوم: در این مثال، دی‌ال‌ال (dll) ای که در مثال قبل ساختید را در یک برنامه دیگر با زبان c++ ایجاد و بعد از اتمام کار، آن را آن بارگذاری کنید. کُد برنامه مورد نظر به صورت زیر خواهد بود: #include <windows.h> #include <stdio.h> typedef void(__cdecl *MYPROC)(); int main(void) { HINSTANCE hinstLib; MYPROC ProcAdd; BOOL fFreeResult, fRunTimeLinkSuccess = FALSE; // Get a handle to the DLL module. hinstLib = LoadLibrary(TEXT("c://dll01.dll")); // If the handle is valid, try to get the function address. if (hinstLib != NULL) { ProcAdd = (MYPROC)GetProcAddress(hinstLib, "hello"); // If the function address is valid, call the function. if (NULL != ProcAdd) { printf("dll is loaded\n"); fRunTimeLinkSuccess = TRUE; (ProcAdd)(); } // Free the DLL module. fFreeResult = FreeLibrary(hinstLib); if (fFreeResult && ProcAdd) { printf("dll is Unloaded\n"); } else if (!fFreeResult && ProcAdd) { printf("error , dll is not Unload\n"); } } // If unable to call the DLL function, use an alternative. if (!fRunTimeLinkSuccess) { printf("Message printed from executable\n"); } system("pause"); return 0; }
این صفحه از پرچمداران بر اساس منطقه زمانی تهران/GMT+03:30 می باشد