Не всегда задачи решаются в терминах языка программирования. И когда дело доходит до реализации, иногда "волосы становятся дыбом" от мысли, как это придется делать на конкретном языке. В данном докладе автор "изольет душу" на тему идиом в языках программирования, чем они отличаются от паттернов проектирования, рассмотрит преимущества и недостатки их использования, а также подробно рассмотрит несколько наиболее популярных идиом для C++.

1. Идиомы C++
Гомон Сергей, Siarhei.Homan@regula.by

2. Обо мне
Опыт разработки ПО: 4.5 года
Основной язык: C++
Осановные сферы интересов:
▧ Сетевая разработка
▧ Защита информации
▧ Обработка изображений
2
Siarhei.Homan@regula.by

3. Содержание
▧ Что такое идиомы в лингвистике
▧ Что такое идиомы в программировании
▧ Почему существуют идиомы в программировании
▧ Что такое идиомы в C++
▧ Примеры идиом в C++
▧ Заключение
3

4. Идиомы в лингвистике
4

5. Идиомы в программировании
5
Идиома - это паттерн
Идиома - это использование
.each to do вместо for loop

6. Почему существуют идиомы
▧ Помогают выразить “невыразимое”
▧ Лаконичнее других подходов
6

7. Как отличить идиому
▧ Позволяют выразить задуманное элегантно
▧ Имеют смысл только для конкретного языка
▧ Требуют глубокого понимания особенностей
языка
▧ Легко подхватываются другими
7

8. Что такое идиомы в C++
▧ Не связаны напрямую с проектированием
▧ Относятся к уровню языка
программирования
▧ Имеют большую специфичость для C++
8

9. Примеры идиом
C++
9

10. RAII
Цель:
▧ Очистка ресурсов
▧ Basic exception safety
10

11. void bad() {
m.lock();
f(); // can throw!
if(!everything_ok()) return;
m.unlock();
}
void good() {
std::lock_guard<std::mutex> lk(m);
f();
if(!everything_ok()) return;
}
RAII
11

12. RAII в других языка
▧ C# - using
▧ Java - try with resources
▧ Python - with
12

13. Smart Pointer
Цель:
▧ Сымитировать поведение обычного указателя
▧ Добавить дополнительные возможности
13

14. void Foo() {
Bar* pBar = new Bar();
pBar->init();
LegacyApi(pBar);
NewApi(*pBar);
// Don't forget to delete!
delete pBar;
}
void Foo() {
auto pBar =
std::make_shared<Bar>();
pBar->init();
LegacyApi(pBar.get());
NewApi(*pBar);
}
Smart Pointer
14

15. Smart Pointer
Так это же идиома RAII!
Именно! Но с дополнительными плюшками.
15

16. Smart Pointer
Типы умных указателей в STL:
▧ unique_ptr
▧ shared_ptr
▧ weak_ptr
16

17. Pointer To Implementation (pImpl)
Также известен как:
▧ Opaque pointer
Цель:
▧ Скрыть детали реализации класса
17

18. // Class.h
class Class {
public:
Class();
~Class();
void method();
private:
class ClassImpl;
// We can use SmartPointer
ClassImpl* m_pImpl;
};
// Class.cpp
Class::Class() {
m_pImpl = new ClassImpl();
}
Class::~Class() {
delete m_pImpl;
}
void Class::method() {
m_pImpl->method();
}
void Class::ClassImpl::method() {
cout << "Implementation method"
<< endl;
}
Pointer To Implementation
18

19. Curiously Recurring Template Pattern
Цель:
▧ Специализировать шаблонный базовый класс классом-
наследником
class T : public X<T> {…};
19

20. Статический полиморфизм
template <class Derived> struct base {
void interface(){
static_cast<Derived*>(this)->implementation(); //Not a virtual call
}
static void static_interface() {
Derived::static_implementation();
}
};
struct derived_1 : base<derived_1> {
static void static_implementation(); //Static function overload
};
struct derived_2 : base<derived_2> {
void implementation();
};
20

21. Универсальный singleton
template <class ActualClass>
class Singleton {
public:
static ActualClass& GetInstance() {
if(p == 0) p = new ActualClass;
return *p;
}
protected:
static ActualClass* p;
private:
Singleton() {}
Singleton(Singleton const &);
Singleton& operator = (Singleton const &);
};
template <class T> T* Singleton<T>::p = 0;
21

22. Счетчик объектов
template <typename T>
struct counter {
static int objects_created, objects_alive;
counter() {
++objects_created; ++objects_alive;
}
counter(const counter&) {
++objects_created; ++objects_alive;
}
protected:
~counter() { --objects_alive; }
};
template<typename T> int counter<T>::objects_created(0);
template<typename T> int counter<T>::objects_alive(0);
22

23. CRTP в библиотеках
▧ std::enable_shared_from_this
▧ boost.operators
23

24. Clear-and-minimize
Цель:
▧ Очистить контейнер и освободить зарезервированную
память
std::vector<char> bigVector(1024);
bigVector.clear();
// capacity 1024
std::vector<char> bigVector(1024);
std::vector<char>().swap(bigVector);
// capacity 0
24

25. Concrete Data Type
Цель:
▧ Выбрать тип области видимости и времени жизни объекта
25

26. Запретить создание объекта на стеке
class EventHandler {
public:
virtual ~EventHandler() {}
};
class MouseEventHandler : public EventHandler {
protected:
~MouseEventHandler() {}
public:
MouseEventHandler() {}
};
int main() {
MouseEventHandler m; // We can’t do it
EventHandler *e = new MouseEventHandler (); // We can do it
delete e; // Polymorphic delete call
}
26

27. Запретить создание объекта на стеке
class MouseEventHandler {
protected:
MouseEventHandler() {}
~MouseEventHandler() {}
public:
static MouseEventHandler *instance () {
return new MouseEventHandler();
}
void destroy() {
delete this;
}
};
27

28. Запретить создание объекта в куче
class ScopedLock {
private:
static void *operator new(size_t size);
static void *operator new(size_t, void * mem); // placement new
};
int main() {
ScopedLock s; // We can do it
ScopedLock *sl = new ScopedLock(); // We can’t do it
void * buf = ::operator new(sizeof(ScopedLock));
ScopedLock *s2 = new(buf) ScopedLock; // We can’t do it
}
28

29. Другие идиомы
▧ Copy-on-write
▧ Interface Class
▧ Member Detector
▧ Named Constructor
▧ Scope Guard
▧ Runtime Static Initialization Order Idioms
Книга про идиомы C++:
https://en.wikibooks.org/wiki/More_C%2B%2B_Idioms
29

30. Итоги
Преимущества:
▧ Лаконичность и простота
▧ Единый словарь
Недостатки:
▧ Код трудно понять программисту на другом языке
▧ Использование старых идиом может усложнять понимание
кода
30

31. Спасибо за внимание!
Гомон Сергей, Siarhei.Homan@regula.by