分为前半段和后半段，前半段主要介绍现代 C++ ，后半段主要介绍并行编程与优化。 1.课程安排与开发环境搭建： cmake 与 git 入门 2.现代 C++ 入门：常用 STL 容器， RAII 内存管理 3.现代 C++ 进阶：模板元编程与函数式编程 4.编译器如何自动优化：从汇编角度看 C++ 5.C++11 起的多线程编程：从 mutex 到无锁并行 6.并行编程常用框架： OpenMP 们来点（相对）简单的作为饭后甜点吧！ C++98 ：令人头疼的内存管理 • 在没有智能指针的 C++ 中，我们只能手 动去 new 和 delete 指针。这非常容易出 错，一旦马虎的程序员忘记释放指针，就 会导致内存泄露等情况，更可能被黑客利 用空悬指针篡改系统内存从而盗取重要数 据等。 RAII 解决内存管理的问题： unique_ptr • 似曾相识的情形……是的，和我们刚刚提 解决方案。 移交控制权后仍希望访问到 p 指向的对象 • 解决方案 2 中，有时候我们会遇到移交控 制权后，仍希望访问到对象的需求。 • 如果还是用 p 去访问的话，因为被移动构 造函数转移了， p 已经变成空指针，从而 出错。 解决方案：提前获取原始指针 • 最简单的办法是，在移交控制权给 func 前，提前通过 p.get() 获取原始指针： 解决方案：提前获取原始指针（续）

现代 CMake 模块化项目管理指南 彭于斌（ @archibate ） 课件 & 源码： https://github.com/parallel101/course 往期录播： https://space.bilibili.com/263032155 找不到头文 件怎么办呀 CMake Cookbook 小彭老师建议 : ~~-·~·~-·~ -~·-·~·- 第一章：文件 / 1/lib/cmake/Qt5” 设置。 举例， Windows 系统， Qt5 • 例如我把 Qt5 安装到了 D:/Qt5.12.1 。 • 首先找到他里面的 Qt5Config.cmake 文件所在位置（可以用文件管理器的“搜索”功能）。 • 假如你找到该文件的位置是 D:/Qt5.12.1/msvc2017/lib/cmake/Qt5/Qt5Config.cmake ，那 么请你设置变量 Qt5_DIR 为 阶段，可以从命令行设置（注意要加引号）： • cmake -B build -DQt5_DIR=”D:/Qt5.12.1/msvc2017/lib/cmake/Qt5” • (2) 全局启用。右键“我的电脑” ->“ 管理” ->“ 高级”添加一个环境变量 Qt5_DIR 值为 D:/Qt5.12.1/msvc2017/lib/cmake/Qt5 ，然后重启 Visual Studio 。这样以后你每次构建任 何项目，

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 第 5 章智能指针与内存管理 52 5.1 RAII 与引用计数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . std::string&& r1 = lv1; // 非法, 右值引用不能引用左值 std::string&& rv1 = std::move(lv1); // 合法, std::move 可以将左值转移为右值 std::cout << rv1 << std::endl; // string, const std::string& lv2 = lv1 + lv1; // 合法, 常量左值引用能够延长临时变量的生命周期 // 输出 0 std::cout << "capacity:" << v.capacity() << std::endl; // 输出 0 // 如下可看出 std::vector 的存储是自动管理的，按需自动扩张 // 但是如果空间不足，需要重新分配更多内存，而重分配内存通常是性能上有开销的操作 v.push_back(1); v.push_back(2); v.push_back(3);

小到烹饪一道菜，大到星际航行，几乎所有问题的解决都离不开算法。计算机的出现使得我们能够通过编程 将数据结构存储在内存中，同时编写代码调用 CPU 和 GPU 执行算法。这样一来，我们就能把生活中的问题 转移到计算机上，以更高效的方式解决各种复杂问题。 Tip 如果你对数据结构、算法、数组和二分查找等概念仍感到一知半解，请继续往下阅读，本书将引导你 迈入数据结构与算法的知识殿堂。 1.2 算法是什么 址，程序便可以访问内存中的数据。 图 3‑2 内存条、内存空间、内存地址 Tip 值得说明的是，将内存比作 Excel 表格是一个简化的类比，实际内存的工作机制比较复杂，涉及地址 空间、内存管理、缓存机制、虚拟内存和物理内存等概念。 内存是所有程序的共享资源，当某块内存被某个程序占用时，则无法被其他程序同时使用了。因此在数据结 构与算法的设计中，内存资源是一个重要的考虑因素。比如，算法所占用的内存峰值不应超过系统剩余空闲 当我们打开新的网页，浏览器就会对上一个网页执 行入栈，这样我们就可以通过后退操作回到上一个网页。后退操作实际上是在执行出栈。如果要同时支 持后退和前进，那么需要两个栈来配合实现。 ‧ 程序内存管理。每次调用函数时，系统都会在栈顶添加一个栈帧，用于记录函数的上下文信息。在递归 函数中，向下递推阶段会不断执行入栈操作，而向上回溯阶段则会不断执行出栈操作。 5.2 队列 队列（queue）是

结构中的栈和堆不是同一概念）。 1. 栈不灵活，分配的内存大小不可更改；堆相对灵活，可以动态分配内存。 2. 栈是一块比较小的内存，容易出现内存不足；堆内存很大，但是由于是动态分配，容易 碎片化，管理堆内存的难度更大、成本更高。 3. 访问栈比访问堆更快，因为栈内存较小、对缓存友好，堆帧分散在很大的空间内，会出 现更多的缓存未命中。 � 为什么数组要求相同类型的元素，而在链表中却没有强调同类型呢？ 每当我们打开新的网页，浏览器就会将上一个网页执 行入栈，这样我们就可以通过后退操作回到上一页面。后退操作实际上是在执行出栈。如果要同时支持 后退和前进，那么需要两个栈来配合实现。 ‧ 程序内存管理。每次调用函数时，系统都会在栈顶添加一个栈帧，用于记录函数的上下文信息。在递归 函数中，向下递推阶段会不断执行入栈操作，而向上回溯阶段则会执行出栈操作。 5.2 队列 「队列 queue」是一 双向队列就像是栈和队列的组合，或者是两个栈拼在了一起。它表现的是栈 + 队列的逻辑，因 此可以实现栈与队列的所有应用，并且更加灵活。 109 第 6 章 哈希表 � 在计算机世界中，哈希表如同一位智能的图书管理员。 他知道如何计算索书号，从而可以快速找到目标书籍。 第 6 章 哈希表 hello‑algo.com 110 6.1 哈希表 「哈希表 hash table」，又称「散列表」，其通过建立键

小到烹饪一道菜，大到星际航行，几乎所有问题的解决都离不开算法。计算机的出现使得我们能够通过编程 将数据结构存储在内存中，同时编写代码调用 CPU 和 GPU 执行算法。这样一来，我们就能把生活中的问题 转移到计算机上，以更高效的方式解决各种复杂问题。 � 如果你对数据结构、算法、数组和二分查找等概念仍感到一知半解，请继续往下阅读，本书将 引导你迈入数据结构与算法的知识殿堂。 1.2 算法是什么 些地址，程序便可以访问内存中的数据。 图 3‑2 内存条、内存空间、内存地址 � 值得说明的是，将内存比作 Excel 表格是一个简化的类比，实际内存的工作机制比较复杂，涉 及地址空间、内存管理、缓存机制、虚拟内存和物理内存等概念。 内存是所有程序的共享资源，当某块内存被某个程序占用时，则无法被其他程序同时使用了。因此在数据结 构与算法的设计中，内存资源是一个重要的考虑因素。比如，算法所占用的内存峰值不应超过系统剩余空闲 当我们打开新的网页，浏览器就会对上一个网页执 行入栈，这样我们就可以通过后退操作回到上一个网页。后退操作实际上是在执行出栈。如果要同时支 持后退和前进，那么需要两个栈来配合实现。 ‧ 程序内存管理。每次调用函数时，系统都会在栈顶添加一个栈帧，用于记录函数的上下文信息。在递归 函数中，向下递推阶段会不断执行入栈操作，而向上回溯阶段则会不断执行出栈操作。 5.2 队列 「队列 queue」

小到烹饪一道菜，大到星际航行，几乎所有问题的解决都离不开算法。计算机的出现使得我们能够通过编程 将数据结构存储在内存中，同时编写代码调用 CPU 和 GPU 执行算法。这样一来，我们就能把生活中的问题 转移到计算机上，以更高效的方式解决各种复杂问题。 Tip 如果你对数据结构、算法、数组和二分查找等概念仍感到一知半解，请继续往下阅读，本书将引导你 迈入数据结构与算法的知识殿堂。 1.2 算法是什么 址，程序便可以访问内存中的数据。 图 3‑2 内存条、内存空间、内存地址 Tip 值得说明的是，将内存比作 Excel 表格是一个简化的类比，实际内存的工作机制比较复杂，涉及地址 空间、内存管理、缓存机制、虚拟内存和物理内存等概念。 内存是所有程序的共享资源，当某块内存被某个程序占用时，则通常无法被其他程序同时使用了。因此在数 据结构与算法的设计中，内存资源是一个重要的考虑因素。比如，算法所占用的内存峰值不应超过系统剩余 当我们打开新的网页，浏览器就会对上一个网页执 行入栈，这样我们就可以通过后退操作回到上一个网页。后退操作实际上是在执行出栈。如果要同时支 持后退和前进，那么需要两个栈来配合实现。 ‧ 程序内存管理。每次调用函数时，系统都会在栈顶添加一个栈帧，用于记录函数的上下文信息。在递归 函数中，向下递推阶段会不断执行入栈操作，而向上回溯阶段则会不断执行出栈操作。 5.2 队列 队列（queue）是

结构中的栈和堆不是同一概念）。 1. 栈不灵活，分配的内存大小不可更改；堆相对灵活，可以动态分配内存。 2. 栈是一块比较小的内存，容易出现内存不足；堆内存很大，但是由于是动态分配，容易 碎片化，管理堆内存的难度更大、成本更高。 3. 访问栈比访问堆更快，因为栈内存较小、对缓存友好，堆帧分散在很大的空间内，会出 现更多的缓存未命中。 4. 数组与链表 hello‑algo.com 66 � 我们打开新的网页，浏览器就会将上一个网页执 行入栈，这样我们就可以通过「后退」操作回到上一页面。后退操作实际上是在执行出栈。如果要同时 支持后退和前进，那么需要两个栈来配合实现。 ‧ 程序内存管理。每次调用函数时，系统都会在栈顶添加一个栈帧，用于记录函数的上下文信息。在递归 函数中，向下递推阶段会不断执行入栈操作，而向上回溯阶段则会执行出栈操作。 5.2. 队列 「队列 Queue」是一种遵循先入先出（First 1. Q & A � 数据结构的“堆”与内存管理的“堆”是同一个概念吗？ 两者不是同一个概念，只是碰巧都叫堆。计算机系统内存中的堆是动态内存分配的一部分，程 序在运行时可以使用它来存储数据。程序可以请求一定量的堆内存，用于存储如对象和数组 等复杂结构。当这些数据不再需要时，程序需要释放这些内存，以防止内存泄露。相较于栈内 存，堆内存的管理和使用需要更谨慎，不恰当的使用可能会导致内存泄露和野指针等问题。

这个构建系统的构 建规则。 Ninja 是一个高性能，跨平台的构建系统， Linux 、 Windows 、 MacOS 上都可 以用。 • Ninja 可以从包管理器里安装，没有包管理器的 Windows 可以用 Python 的包管理器安 装： • pip install ninja （有趣的事实： CMake 也可以通过 pip install cmake 安装……） • 事实上， MSBuild /d C:\\Program\ Files\ \(x86\)\\Microsoft\ Visual\ Studio\\2019\\ 怎么路径里动不动夹杂几个转移符、空格、特殊符号？这谁顶得住啊 。 高情商： Windows 是最适合练习你 C 语言转移符使用水平的地方 。 更通用的方式： find_package 更好的做法是用 CMake 的 find_package 命令。 find_package(TBB /usr/lib/cmake/TBB/TBBConfig.cmake 长啥样？ 不论是 TBBConfig.cmake 还是 FindTBB.cmake ，这个文件通常 由库的作者提供，在 Linux 的包管理器安装 tbb 后也会自动安装 这个文件。少部分对 CMake 不友好的第三方库，需要自己写 FindXXX.cmake 才能使用。 老年项目案例： OpenVDB （反面教材） 一些老年项目作者喜欢在项目里自己塞几个

訪問記憶體中的資料。 圖 3‑2 記憶體條、記憶體空間、記憶體位址 Tip 值得說明的是，將記憶體比作 Excel 表格是一個簡化的類比，實際記憶體的工作機制比較複雜，涉及 位址空間、記憶體管理、快取機制、虛擬記憶體和物理記憶體等概念。 記憶體是所有程式的共享資源，當某塊記憶體被某個程式佔用時，則通常無法被其他程式同時使用了。因此 在資料結構與演算法的設計中，記憶體資源是一個重要的考慮 啟新的網頁，瀏覽器就會對上一個網頁執 行入堆疊，這樣我們就可以通過後退操作回到上一個網頁。後退操作實際上是在執行出堆疊。如果要同 時支持後退和前進，那麼需要兩個堆疊來配合實現。 ‧ 程式記憶體管理。每次呼叫函式時，系統都會在堆疊頂新增一個堆疊幀，用於記錄函式的上下文資訊。 在遞迴函式中，向下遞推階段會不斷執行入堆疊操作，而向上回溯階段則會不斷執行出堆疊操作。 5.2 佇列 佇列（que 中彈出最近的操作，並將其壓入堆疊 B 。 3. 當用戶執行“反撤銷”時，從堆疊 B 中彈出最近的操作，並將其壓入堆疊 A 。 114 第 6 章 雜湊表 Abstract 在計算機世界中，雜湊表如同一位聰慧的圖書管理員。 他知道如何計算索書號，從而可以快速找到目標圖書。 第 6 章 雜湊表 www.hello‑algo.com 115 6.1 雜湊表 雜湊表（hash table），又稱散列表，它透過建立鍵