C++11 的錯誤碼標準 part 3:補充與實作

針對 C++11 提供的 <system_error> 這個函式庫,Heresy 之前已經在 part 1 寫了 error_code 的基本使用,也在 part 2 寫了 error_condition 的東西。而在 part 2 的時候也有提到,由於 Heresy 在寫 part 1 的時候,其實對於 std::error_codestd::error_condtion 的關係有點誤解,導致有一些東西沒講到,所以這邊就先回到 std::error_code 的部分,做一些補充。

首先,之前在實作 error_code 的時候,總共實作了:

  • enum class ErrorCode
  • class ErrorCategory
    • message()
    • name()
  • make_error_code()
  • is_error_code_enum<Heresy::ErrorCode>

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C++11 的錯誤碼標準 part 2:error_condition

這篇是延續之前的《C++11 的錯誤碼標準:error_code》一文,繼續來講 <system_error> 裡的另一個類別、std::error_condition文件)。

不過老實說,Heresy 在繼續寫這篇的時候,才發現之前對於這邊的設計有些誤解,所以其實在 error_code 這篇文章有的內容可能不夠完整,預計會在用第三篇文章繼續補齊。

error_conditionerror_code 非常地接近,不管是實際儲存的資料,或是介面的設計,基本上都沒有太大的差異;兩者的差別,主要是概念上、使用時機的差別。

兩者的差異,主要是:

  • error_code 基本上是比較底層的錯誤碼,針對有可能會因為作業系統實作的不同
  • error_condition 則是和平台差異無關(platform-independent)的錯誤碼,主要是用來做比較用的

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C++11 的錯誤碼標準 part 1:error_code

<system_error> 這個函式庫是 C++11 時,加入標準函式庫裡的一個功能(C++ Referencecplusplus),主要是為了在 exception 以外,提供一個更有架構、同時也有擴展能力的錯誤回報機制。

為什麼不都用 exception 呢?主要是因為並不是所有的錯誤都是例外。
像是以網路的程式來說,有一些錯誤狀況,會是有相當高的發生機會、本來就應該要在程式的流程中被考慮到的、而不應該用例外來處理。

所以在這種狀況下,使用 exception 來處理這些錯誤狀況,並不見得是個好的方法。

<system_error> 最初是 Boost C++ Libraries 中的東西(參考),後來才被整合到 C++11 裡的,所以如果有在用 Boost 的話,對他應該不至於太陌生;像是在 Boost::ASIO(參考)裡面,主要就是透過 error_code 來做錯誤的回報。

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使用 enum class 取代傳統的 enum

「Scoped and strongly typed enums」是 C++11 時所引進的一個新的功能,主要是要取代舊的列舉型別(enum)。

他的基本用法,是在 enum 後面,再加上 classstruct;而要使用定義的值的時候,一定要加上範圍(scope、這邊就是 class 的名稱)。

下面就是簡單的比較:

enum
enum class
enum EColor
{
	RED,
	GREEN,
	BLUE
};
 
EColor eColor = RED;
enum class EColor
{
	RED,
	GREEN,
	BLUE
};
 
EColor eColor = EColor::RED;

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shared_ptr 的輔助類別 enable_shared_from_this

之前在《避免 memory leak:C++11 Smart Pointer》()這兩篇文章,已經大概介紹了 C++11 的智慧指標(smart pointer)了。而 C+11 提供的三種智慧指標裡面,可能被使用的機會最大的,應該還是 shared_ptr<>參考)吧?

而最近在看 Boost 的 Beast 這個新的函式庫(官網)的時候,才注意到原來 C++11 還有提供一個 enable_shared_from_this<> 類別(參考),讓一個物件可以更安全地產生對應的智慧指標。

由於感覺還算滿有用的,所以這邊就稍微紀錄一下吧。

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C++ 資料成員初始化 @ C++11/17(inline variable)

在 Heresy 來看,C++ 類別(或結構)的資料成員(data member)的初始化,其實一直很麻煩…因為要初始化他的值,不能像一般變數一樣,在宣告的同時就同時定義,變成要初始化的話,會變成一定要去定義類別的建構子才行…

以前的寫法,基本上就是:

class CTest
{
public:
	int m_iValue1;
 
public:
	CTest() : m_iValue1(128)  {}
};

這樣寫法一個比較麻煩的地方,就是如果有好幾個建構子的話,那每個建構子都給各自去給初始化的值。

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C++ 的一些 attribute

C++ 的 attribute(參考)是在 C++11 新加入的東西。他基本上算是在程式碼裡面,加上特別的輔助說明,給編譯器看,讓編譯器可以在編譯時針對這些屬性來做處理。

這樣的功能其實以前編譯器大多是有自己定義。像 gcc 是用 __attribute__參考)、MSVC 則是有 __declspec參考,現在則算是終於有個統一的標準了。

目前 C++ attribute 的寫法滿特別的,他是直接用兩組中括號夾住、寫成 [[…]] 這樣的形式。而到 C++20 為止,也訂了超過十個 attribute 了(到還沒定案的 C++20)(除了標準定義的部分,編譯器也還有可以有自己定義的東西);在大部分的狀況下,他們主要的功能大概就是避免編譯器產生不必要的警告、增加程式碼的可讀性,以及讓編譯器更好最佳化吧~

其中有的個人覺得還算滿有用的,所以這邊就大概紀錄一下。

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在 header 檔使用 constexpr 定義全域變數

這邊是看到《Quick Q: use of constexpr in header file》這篇文章,覺得還滿實用的,所以來記錄一下;他基本上是有人在 StackOverflow 上有人提出這個問題(頁面)後,相關的討論。

首先,「constexpr」這個關鍵字,是在 C++11 加入的東西(參考);它的用處,是將變數或函式宣告為可以在編譯階段(compile time)就可以計算出他的值。

透過這個關鍵字,除了可以讓編譯器在編譯時就針對這些東西最佳化外,更有可能讓寫出更多在編譯階段展開的語法。像是 C++17 的「if constexpr」(參考),也可以在撰寫某些程式時、更為方便。

而在某些地方,也可以看到有人建議用 constexpr 來取代 #define,來作為更好的變數定義(至少會是 type-safe 的)。

而這邊的問題是:

可以在 header 檔中,使用 constexpr 來定義變數嗎?當多個 .cpp 檔去 include 他的時候,會不會產生多個實體、或是造成變數重定義的問題?

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Ubuntu 16 遇到的 g++ 5.x ABI 不相容問題

Heresy 目前開發跨平台的 C++ 程式的時候,主要是透過 Windows 10 的「Bash on Ubuntu on Windows」這個 Windows Subsystem for Linux(WSL)來進行操作的。

在微軟剛貼出的時候,他的 Ubunutu 版本還是 14,而後來在微軟推出 Creators Update (1703) 的時候,也把 Ubuntu 的版本升級到 16.04 了~而在 Ubuntu 系統版本升級的同時,系統預設使用的編譯器也由 g++ 4.x 更新到 g++ 5.x 了。

而也因為這樣,當 Heresy 要做 Linux 環境的建置測試的時候,也碰到了一些問題,這邊就稍微紀錄一下了。

首先,會有問題的主要原因,是 GCC5.1 在發布的同時,也推出了新的 libstdc++;而這個 C++ 的標準函式庫為了符合 C++11 的標準,重新實作了 std::stringstd::list;而這兩個類別由於遵循了新的規範(禁止 Copy-On-Write),所以變得和舊版的函式庫不相容。

為了避免混亂,gcc 5.1 修改了對應的 ABI(Application binary interface),像是 std::list<int> 實際上會是定義成 std::__cxx11::list<int> 的形式;基本上,就是有部分標準函式庫的東西的 namespace 會從 std 變成 std::__cxx11 了。

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使用 Parameter Pack 取代 switch 來做型別的展開

之前在寫《C++11 的「…」:Parameter Pack》的時候,有提過 Heresy 其實不太知道這東西該怎麼用?不過後來過了一小段時間,Heresy 倒是找到了一個可能的應用了!那就是用來

取代 switch case、拿來做型別的判斷、展開!

有的時候,在資料結構上可能會因為資料有不同的型別、而使用 template 來實作,然後再讓他去繼承一個抽象類別,來方便操作,例如下面就是一個例子:

class AbsData
{
public:
	virtual EType getType() const = 0;
};
 
template <typename TYPE>
class TData : public AbsData
{
public:
	TYPE mData;
 
	EType getType() const override;
};

在上面的程式碼中,AbsData 就是定義介面用的抽象類別,而 TData<> 則是可以對應各種型別的實作。

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