मैंने मानक C ++ 11 पुस्तकालय को कैसे लिखा है या बूस्ट इतना डरावना क्यों है। परिचय

इसके बजाय अग्रदूत

शायद इस तस्वीर के साथ बूस्ट , लोकी , स्वतंत्र और संकलक के साथ आपूर्ति की जाने वाली मानक सी ++ लाइब्रेरी के कार्यान्वयन के बारे में कोई भी कहानी शुरू होनी चाहिए।

हां, हां, और अगर आपको लगता है कि एक ही जी ++, क्लैंग, विजुअल स्टूडियो या भगवान के लिए मानक पुस्तकालय के डेवलपर्स, सी + + बिल्डर (पूर्व में बोरलैंड, लेकिन वर्तमान एम्बरकैडरो) को माफ कर देते हैं, तो वे बैसाखी नहीं बनाते हैं, वे अपने कंपाइलर के लिए मानक नहीं तोड़ते हैं और साइकिल नहीं लिखेंगे, तो सबसे अधिक संभावना है कि आप मानक C ++ लाइब्रेरी का सक्रिय रूप से उपयोग नहीं कर रहे हैं जैसा आपने सोचा था।

लेख एक कहानी के रूप में लिखा गया है, और इसमें बहुत सारे "पानी" और पाचन शामिल हैं, लेकिन मुझे आशा है कि मेरा अनुभव और परिणामी कोड उन लोगों के लिए उपयोगी होगा, जो सी ++ में विकसित होने पर इसी तरह की समस्याओं का सामना करते थे, खासकर पुराने कंपाइलरों पर। बेसब्री और गैर-पाठकों के लिए आज के परिणाम के साथ GitHub को लिंक करें:

https://github.com/oktonion/stdex (काम करता है और रचनात्मक आलोचना का स्वागत है)

और अब, पहली चीजें पहले।

सामग्री की तालिका

परिचय
अध्याय 1. वीआईएम पर्यवेक्षक वडेंस
अध्याय 2. #ifndef __CPP11_SUPPORT__ #define __COMPILER_SPECIFIC_BUILT_IN_AND_MACRO_HELL__ #endif
अध्याय 3. सही nullptr कार्यान्वयन ढूँढना
अध्याय 4. सी ++ टेम्पलेट मैजिक
.... ४.१ हम छोटे से शुरू करते हैं
.... ४.२ हमारे बारे में कितनी चमत्कारी त्रुटियों का संकलन करता है
.... ४.३ पॉइंटर्स और ऑल-ऑल-ऑल
.... 4.4 टेम्प्लेट लाइब्रेरी के लिए और क्या आवश्यक है
अध्याय 5
...

प्रविष्टि

यह 2017 था, सी ++ 11 नए और अपेक्षाकृत नए संकलकों की एक नई धारा में लंबे समय से फट गया है, धाराओं, म्यूटेक्स के साथ मानकीकृत काम लाता है, टेम्पलेट प्रोग्रामिंग का विस्तार करना और इसके लिए दृष्टिकोण का मानकीकरण करना, मानक में "बड़े" लंबे लंबे प्रकार हैं, अंत में कंपाइलर के लिए ऑटो (अलविदा std :: मैप <टाइप, टाइप> :: const_iterator it = ... - अच्छी तरह से, आप मुझे समझते हैं) का उपयोग करके व्यापक प्रकार से छुटकारा पाने की जरूरत है, और प्रत्येक के लिए नए के साथ इस सुविधा का संयोजन सबसे आम में से एक बन गया है। लूप पुनरावृत्ति कार्यान्वयन का इस्तेमाल किया। अंत में, हम (डेवलपर्स) उपयोगकर्ता (डेवलपर) को मानवीय रूप से यह बताने में सक्षम थे कि क्यों static_assert , साथ ही enable_if का उपयोग करके कोड एकत्र नहीं किया गया है, जो अब आवश्यक ओवरलोड का चयन करता है जैसे कि जादू द्वारा।

यार्ड में 2017 था! पहले से ही C ++ 17 को जीसीसी, क्लैंग, विज़ुअल स्टूडियो में सक्रिय रूप से पेश किया गया था, हर जगह डिक्लेपटाइप किया गया था (सी ++ 11 के बाद से), कॉन्स्टैक्स (सी ++ 11 के बाद से, लेकिन काफी सुधार हुआ), मॉड्यूल लगभग रास्ते में थे, एक अच्छा समय था। मैं काम पर था और कुछ अस्वीकृति के साथ मेरे बोरलैंड सी ++ बिल्डर 6.0 में अगले आंतरिक कंपाइलर त्रुटि को देखा, साथ ही बूस्ट लाइब्रेरी के अगले संस्करण के साथ बहुत सारी बिल्ड त्रुटियों को भी देखा। मुझे लगता है कि अब आप समझ गए हैं कि साइकिल निर्माण की यह लालसा कहां से आई है। हमने विंडोज के लिए बोरलैंड सी ++ बिल्डर 6.0 और विज़ुअल स्टूडियो 2010 का उपयोग किया, जी ++ संस्करण 4.4.2 या QNX के लिए कम और कुछ रीक्स सिस्टम के लिए। हमें MacOS बख्शा गया, जो निस्संदेह एक प्लस था। कोई अन्य संकलक (C ++ 11 सहित) उन कारणों के लिए भी नहीं माना जा सकता है जो हम इस लेख के बाहर छोड़ते हैं।

"और वहाँ क्या इतना जटिल हो सकता है" - एक अच्छा पुराने बिल्डर मस्तिष्क के तहत बढ़ावा देने के लिए मेरी थकावट के प्रयासों में एक सोचा था। "सभी की जरूरत है type_traits , धागा , म्यूटेक्स , शायद क्रोनो , नल्ट्रैप अच्छा होगा।" मैंने तर्क किया और काम करने के लिए तैयार हो गया।

अध्याय 1. वीआईएम पर्यवेक्षक वडेंस

यह कहां से शुरू करना आवश्यक था, और कहां से शुरू करना है - स्वाभाविक रूप से मेरे पास कई हेडर फाइलें और स्रोत कोड थे, जो मेरे विकास के मानक C ++ 11 मानक पुस्तकालय से समान या समान कार्यक्षमता के कार्यान्वयन के साथ परियोजनाओं में बिखरे हुए थे, साथ ही साथ ईमानदारी से उधार लिया गया या उस कोड से संसाधित किया गया था। वही gcc और बूस्ट। इन सभी को एक साथ जोड़कर, मुझे कुछ गड़बड़ कार्य, कक्षाएं, मैक्रोज़ मिले जो कि एक सुरुचिपूर्ण और पतला मानक पुस्तकालय में बदलना चाहिए था। काम की मात्रा का अनुमान लगाने के बाद, मैंने तुरंत सब कुछ और सब कुछ के कार्यान्वयन को छोड़ने का फैसला किया, अपने आप को संकलक के साथ आने वाले मानक सी ++ 98 लाइब्रेरी के ऊपर "ऐड-ऑन" के विकास तक सीमित कर दिया।

प्रारंभिक संस्करण में मानक का कोई विशेष पालन नहीं था, मुख्य रूप से लागू समस्याओं को हल किया गया था। उदाहरण के लिए, nullptr इस तरह देखा:

#define nullptr 0 

static_assert को भी बस हल किया गया था:

  #define STATIC_ASSERT(expr) typedef int test##__LINE__##[expr ? 1 : -1]; 

std :: to_string को std :: stringstream के माध्यम से कार्यान्वित किया गया था, जिसे std द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था : sstream हेडर फ़ाइल के बिना कार्यान्वयन में स्ट्रोक , और यह सब तुरंत नामस्थान std में दिखाया गया था:

  #ifndef NO_STD_SSTREAM_HEADER #include <sstream> #else #include <strstream> namespace std {typedef std::strstream stringstream;} #endif namespace std { template<class T> string to_string(const T &t) { stringstream ss; ss << t; return ss.str(); } } 

ऐसे "ट्रिक्स" भी थे जो मानक में शामिल नहीं थे, लेकिन फिर भी रोजमर्रा के काम में उपयोगी होते हैं, जैसे कि हमेशा के लिए या काउंट मैक्रो :

  #define forever for(;;) //     #define countof(arr) sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) //        C 

उलटी गिनती फिर एक और सी + + विकल्प में तब्दील:

  template <typename T, std::size_t N> char(&COUNTOF_REQUIRES_ARRAY_ARGUMENT(T(&)[N]))[N]; //        C++ (       ): #define countof(x) sizeof(COUNTOF_REQUIRES_ARRAY_ARGUMENT(x)) 

थ्रेड्स (std से हेडर फ़ाइल थ्रेड ) के साथ कार्य कुछ छोटे पुस्तकालयों के माध्यम से लागू किया गया था, जो संकलक और ओएस के पूरे चिड़ियाघर की विशेषताओं को ध्यान में रखते हुए फिर से लिखा गया था। और शायद कुछ हद तक type_traits पहले से ही C ++ 11 मानक के समान थे। आवश्यक था std :: enable_if , std :: integral_constant , std :: is_const और जैसे टेम्पलेट जो पहले से ही विकास में उपयोग किए गए थे।

  namespace std { template<bool Cond, class Iftrue, class Iffalse> struct conditional { typedef Iftrue type; }; // Partial specialization for false. template<class Iftrue, class Iffalse> struct conditional<false, Iftrue, Iffalse> { typedef Iffalse type; }; template <bool, class T = void> struct enable_if { }; template <class T> struct enable_if<true, T> { typedef T type; }; template<class Tp, Tp Val> struct integral_constant { // convenient template for integral constant types static const Tp value = Val; typedef const Tp value_type; typedef integral_constant<Tp, Val> type; }; typedef integral_constant<bool, true> true_type; typedef integral_constant<bool, false> false_type; template<bool Val> struct bool_constant : public integral_constant<bool, Val> { }; template<class, class> struct is_same : public false_type { }; template<class Tp> struct is_same<Tp, Tp> : public true_type // specialization { }; } // ...     

यह सभी गैर-मानक और "संकलक" मैक्रोज़, फ़ंक्शन, प्रकारों को एक अलग हेडर फ़ाइल core.h में अलग करने का निर्णय लिया गया था। और, बढ़ावा देने के अभ्यास के विपरीत, जहां मैक्रो का उपयोग करके "स्विचिंग" कार्यान्वयन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, कोर से संबंधित सभी लाइब्रेरी फ़ाइलों में संकलक- निर्भर चीजों से संबंधित मैक्रोज़ को छोड़ने के लिए। इसके अलावा, कार्यक्षमता जो "हैक्स" (मानक के उल्लंघन के उपयोग के बिना लागू नहीं की जा सकती है, अपरिभाषित व्यवहार पर निर्भर होना थोड़ा परिभाषित है), या प्रत्येक संकलक के लिए व्यक्तिगत रूप से लागू किया जाता है (इसके निर्माण के लिए मैक्रोज़ के माध्यम से), यह पुस्तकालय में नहीं जोड़ने का निर्णय लिया गया था। इतना के रूप में एक और राक्षसी (लेकिन सुंदर) को बढ़ावा देने का उत्पादन करने के लिए नहीं। नतीजतन, मुख्य और व्यावहारिक रूप से एकमात्र चीज जिसके लिए core.h का उपयोग किया जाता है, यह निर्धारित करने के लिए है कि क्या अंतर्निर्मित nullptr के लिए समर्थन है (क्योंकि कंपाइलर आरक्षित शब्दों को ओवरराइड करते हैं), अंतर्निहित static_assert के लिए समर्थन (फिर से, एक आरक्षित शब्द से बचने के लिए) और C ++ अंतर्निहित प्रकारों के लिए समर्थन। 11 char16_t और char32_t ।

आगे देखते हुए मैं कह सकता हूं कि विचार लगभग एक सफलता थी, क्योंकि एक विशिष्ट संकलक के आधार पर हार्ड मैक्रोज़ द्वारा बढ़ावा देने में जो सबसे अधिक परिभाषित किया गया है, इस कार्यान्वयन में कंपाइलर चरण में ही संकलक द्वारा निर्धारित किया जाता है।

पहले अध्याय का अंत। दूसरे अध्याय में, मैं संकलक से निपटने की कठिनाइयों के बारे में वर्णन जारी रखूंगा, जीसीएल, बूस्ट और विजुअल स्टूडियो के आंतों में पाए जाने वाले बैसाखी और सुरुचिपूर्ण समाधानों के बारे में, साथ ही मैंने जो कुछ देखा, उसके बारे में अपने छापों का वर्णन किया और कोड उदाहरणों के साथ अनुभव प्राप्त किया।

आपका ध्यान के लिए धन्यवाद।