现代 C++ 进阶：模板元编程 by 彭于斌（ @archibate ） 往期录播： https://www.bilibili.com/video/BV1fa411r7zp 课程 PPT 和代码： https://github.com/parallel101/course 高性能并行编程与优化 - 课程大纲 • 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。 ，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 与 Intel TBB 7.被忽视的访存优化：内存带宽与 cpu 9 及以上（ Linux 用户） CMake 3.12 及以上（跨平台作业） Git 2.x （作业上传到 GitHub ） CUDA Toolkit 10.0 以上（ GPU 专题） 为什么需要模板函数（ template ） • 避免重复写代码。 • 比如，利用重载实现“将一个数乘以 2” 这个 功能，需要： 为什么面向对象在 HPC 不如函数式和元编程香了？ 这个例子要是按传统的面向对象思想，可能是这样：

C++ 标准库系列课 - 你所不知道的 set 容 器 by 小彭老师（ @archibate ） 课件 & 代码： https://github.com/parallel101/course 上期回顾： https://www.bilibili.com/video/BV1qF411T7sd 课程安排 1. vector 容器初体验 & 迭代器入门 (BV1qF411T7sd) 2. 你所不知道的 相等。 警告：千万别用 set 做字符串集合。 这样只会按字符串指针的地址去判断相等， 而不是所指向字符串的内容。 set 的排序：自定义排序函数 • set 作为模板类，其实有两 个模板参数： set • 第一个 T 是容器内元素的类 型，例如 int 或 string 等。 • 第二个 CompT 定义了你想 要的比较函子， set 内部会 https://www.cplusplus.com/reference/iterator/istream_iterator 包含关系：前向迭代器＞双向迭代器＞随机访问迭代器 这意味着如果一个 STL 模板函数（比如 std::find ）要求迭代器是前向迭代器即可，那么也可 以给他随机访问迭代器，因为前向迭代器是随机访问迭代器的子集。 例如， vector 和 list 都可以调用 std::find

. . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.5 模板 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2 目录 目录 外部模板 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 类型别名模板 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 变长参数模板 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 折叠表达式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 非类型模板参数推导 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.6 面向对象 . .

https://github.com/parallel101/course 前置条件 • 学过 C/C++ 语言编程。 • 理解 malloc/free 之类的概念。 • 熟悉 STL 中的容器、函数模板等。 • 英伟达 GTX900 及以上显卡。 • CUDA 11 及以上。 • CMake 3.18 及以上。 我负责监督你学习 第 0 章： Hello, world! CMake 中启用 项目的文件后缀名全部改成 .cu ，都能编 译出来。 • 这是 CUDA 的一大好处， CUDA 和 C++ 的关 系就像 C++ 和 C 的关系一样，大部分都兼容 ，因此能很方便地重用 C++ 现有的任何代码库 ，引用 C++ 头文件等。 • host 代码和 device 代码写在同一个文件内，这 是 OpenCL 做不到的。 编写一段在 GPU 上运行的代码 • 定义函数 kernel ，前面加上 com/blog/cuda-pro-tip-write-flexible-kernels-grid-stride-loops/ 第 4 章： C++ 封装 std::vector 的秘密：第二模板参数 • 你知道吗？ std::vector 作为模板类，其实有两个模板参数： std::vector • 那为什么我们平时只用了 std::vector 呢？因为第二个参数默认是 std::allocator

IObject 里的成员，而不会释放 CatObject 里的成员 string m_catFood 。所以 这里的解构函数也是多态的，他根据类型的不同 调用不同派生类的解构函数。 多态用于设计模式之“模板模式” • 这样之后如果有一个任务是要基于 eatFood 做文章，比如要重复 eatFood 两遍。 • 就可以封装到一个函数 eatTwice 里，这个函数只需接受他们共同的基类 IObject 代码如下，这要怎么个封装法呢？你可能会想，是不是可以把拷贝构造函数也声明为虚函 数，这样就能实现了拷贝的多态？不行，因为 C++ 规定“构造函数不能是虚函数”。 模板函数？未免有些差强人意 • 索性把 eatTwice 声明为模板函数的确能解决问题，但模板函数不是面向对象的思路，并 且如果 cat 和 dog 是在一个 IObject 的指针里就会编译出错，例如右图的 vector zeno::IObject::clone() 如何批量定义 clone 函数？ • 另一种方法是定义一个 IObjectClone 模板 类。其模板参数是他的派生类 Derived 。 • 然后在这个 IObjectClone 里实现 clone 即可。那为什么需要派生类作为模板参数 ？ • 因为 shared_ptr 的深拷贝需要知道对象具 体的类型。注意这里不仅 make_shared

https://github.com/parallel101/course C++ 标准库五大件：容器（ container ） C++ 标准库五大件：迭代器（ iterator ） C++ 标准库五大件：算法（ algorithm ） C++ 标准库五大件：仿函数（ functor ） C++ 标准库五大件：分配器（ allocator ） 侯捷 STL 侯捷 STL vector vector 容器 vector 容器：构造函数 • vector 的功能是长度可变的数组，他里面的数据 存储在堆上。 • vector 是一个模板类，第一个模板参数是数组里 元素的类型。 • 例如，声明一个元素是 int 类型的动态数组 a ： • vector a; vector 容器：构造函数和 size • vector 可以在构造时指定初始长度。 • explicit vector(size_t capacity() const noexcept; vector 容器： resize 的优化策略 • 注意这里 resize(7) 之后容量实际上扩充到了 10 而不是刚好 7 ，为什么 ？ • 因为标准库的设计者非常聪明，他料想到了你 resize(7) 以后可能还会来 个 resize(8) 甚至 resize(9) 之类的。为了减少重复分配的次数，他有一 个策略：当 resize 后的新尺寸变化较小时，则自动扩容至原尺寸的两倍

，因为 cpp 字符串没要求一定是 ‘ \0’ 结尾，字符串里是可以包含 ‘ \0’ 的。 C++14 新特性：自定义字面量后缀 • 如果你 using namespace std; 其实标准库已经自动帮你定义好了 “” s 后缀。 • 这里 “ hello”s 就等价于原本繁琐的 string(“hello”) 了。 C++14 新特性：自定义字面量后缀 • 如果你觉得 using namespace 233_i32 ， cpp 做得到吗？ • cpp 标准委员会：谢邀，人在 cpp14 ，已经在 operator“”_i32 了。 • 其实 cpp 这种自定义挺好的，把自由度给到用户。 • 例如标准库说 “ hello”s 是 std::string ，“ hello”s 是 std::string_view 。 • 我也可以定义一个 “ hello”ms 是 mylib::String ，而且还是受 ，不会存在强迫别人接受你的那一套后缀名规范。 • 甚至可以自定义一个 class int32 具有成员函数，然后就可以快乐地 233_i32 .some_method() 了。而 rust 这种预先规定好一些后缀，就只能是他们标准库的那 个 int32 ，不能自己定义了。 • 所以 cpp 之父曾经说，他设计 cpp11 的时候，是考虑“如何在对语言本身改动最小的情况下 ，尽量只在标准库里做手脚，尽可能只利用现有的语言特性，实现

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 与 Intel TBB 7 图像。总共只花了 1 分钟。 图形学爱好者：我看中的是多核，目的是加速比，如果是单核，那多线程对我无用！ 某互联网公司：我看中的是异步，目的是无阻塞，即使是单核，多线程对我也有用。 因特尔开源的并行编程库： TBB https://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-1-4842-4398-5_2 安装 TBB • Ubuntu: • sudo apt-get article/details/111681426 详见 https://www.bilibili.com/video/BV1fa411r7zp 的 1:18:48 上一课的案例代码：基于标准库 基于 TBB 的版本：任务组 • 用一个任务组 tbb::task_group 启动多个 任务，一个负责下载，一个负责和用户交 互。并在主线程中等待该任务组里的任务 全部执行完毕。 • 区别在于，一个任务不一定对应一个线程

正是人类的本能，空出更多的脑力心力与精力，追求更新的事物。 但是，作为信息教育体系一员的我，不能不有version control。事实上我亦从来没有忘记初学 MFC 的痛苦：C++ 语言本身的技术问题是其一，MFC 庞大类别库的命名规则是其二，熟知 的Windows 程序基本动作统统不见了是其三，对象导向的观念与application framework 的 包装是其四。初学MFC programming 时，我的脑袋犹如网目过大的筛子，什么东西都留不住； multithreading, console programming。 ■ C++ 重要技术：类别与对象、this 指针与继承、静态成员、虚拟函数与多态、 深入淺出 MFC 28 模板（template）类别、异常处理（exception handling）。 ■ MFC 六大技术之简化仿真（Console 程序） 第二篇【欲善工事先利其器】提供给对Visual C++ 整合环境全然陌生的朋友一个导引。 Microsoft Foundation Classes 的缩写，这是一个架构在Windows API 之上的 C++ 类别库（C++ Class Library），意图使Windows 程序设计过程更有效率，更符合物 件导向的精神。MFC 在争取成为「Windows 类别库标准」的路上声势浩大。Symantec C++ 以及WATCOM C/C++ 已向微软取得授权，在它的软件开发平台上供应MFC。Borland