diff --git a/Gemfile b/Gemfile new file mode 100644 index 0000000..a9253e0 --- /dev/null +++ b/Gemfile @@ -0,0 +1,3 @@ +source 'http://rubygems.org' +gem 'github-pages' +gem 'html-proofer' diff --git a/Gemfile.lock b/Gemfile.lock new file mode 100644 index 0000000..813904f --- /dev/null +++ b/Gemfile.lock @@ -0,0 +1,155 @@ +GEM + remote: http://rubygems.org/ + specs: + RedCloth (4.2.9) + RedCloth (4.2.9-x86-mingw32) + activesupport (7.0.4.3) + concurrent-ruby (~> 1.0, >= 1.0.2) + i18n (>= 1.6, < 2) + minitest (>= 5.1) + tzinfo (~> 2.0) + addressable (2.3.8) + blankslate (2.1.2.4) + celluloid (0.16.0) + timers (~> 4.0.0) + classifier-reborn (2.0.3) + fast-stemmer (~> 1.0) + coffee-script (2.4.1) + coffee-script-source + execjs + coffee-script-source (1.9.1.1) + colorator (0.1) + colored (1.2) + concurrent-ruby (1.2.2) + ethon (0.7.4) + ffi (>= 1.3.0) + execjs (2.5.2) + fast-stemmer (1.0.2) + ffi (1.15.5) + ffi (1.15.5-x86-mingw32) + gemoji (2.1.0) + github-pages (38) + RedCloth (= 4.2.9) + github-pages-health-check (~> 0.2) + jekyll (= 2.4.0) + jekyll-coffeescript (= 1.0.1) + jekyll-feed (= 0.3.0) + jekyll-mentions (= 0.2.1) + jekyll-redirect-from (= 0.8.0) + jekyll-sass-converter (= 1.2.0) + jekyll-sitemap (= 0.8.1) + jemoji (= 0.4.0) + kramdown (= 1.5.0) + liquid (= 2.6.2) + maruku (= 0.7.0) + mercenary (~> 0.3) + pygments.rb (= 0.6.3) + rdiscount (= 2.1.7) + redcarpet (= 3.3.1) + terminal-table (~> 1.4) + github-pages-health-check (0.3.1) + net-dns (~> 0.6) + public_suffix (~> 1.4) + hitimes (1.2.2) + hitimes (1.2.2-x86-mingw32) + html-pipeline (1.9.0) + activesupport (>= 2) + nokogiri (~> 1.4) + html-proofer (2.5.1) + addressable (~> 2.3) + colored (~> 1.2) + mercenary (~> 0.3.2) + nokogiri (~> 1.5) + parallel (~> 1.3) + typhoeus (~> 0.7) + yell (~> 2.0) + i18n (1.12.0) + concurrent-ruby (~> 1.0) + jekyll (2.4.0) + classifier-reborn (~> 2.0) + colorator (~> 0.1) + jekyll-coffeescript (~> 1.0) + jekyll-gist (~> 1.0) + jekyll-paginate (~> 1.0) + jekyll-sass-converter (~> 1.0) + jekyll-watch (~> 1.1) + kramdown (~> 1.3) + liquid (~> 2.6.1) + mercenary (~> 0.3.3) + pygments.rb (~> 0.6.0) + redcarpet (~> 3.1) + safe_yaml (~> 1.0) + toml (~> 0.1.0) + jekyll-coffeescript (1.0.1) + coffee-script (~> 2.2) + jekyll-feed (0.3.0) + jekyll-gist (1.2.1) + jekyll-mentions (0.2.1) + html-pipeline (~> 1.9.0) + jekyll (~> 2.0) + jekyll-paginate (1.1.0) + jekyll-redirect-from (0.8.0) + jekyll (>= 2.0) + jekyll-sass-converter (1.2.0) + sass (~> 3.2) + jekyll-sitemap (0.8.1) + jekyll-watch (1.2.1) + listen (~> 2.7) + jemoji (0.4.0) + gemoji (~> 2.0) + html-pipeline (~> 1.9) + jekyll (~> 2.0) + kramdown (1.5.0) + liquid (2.6.2) + listen (2.10.1) + celluloid (~> 0.16.0) + rb-fsevent (>= 0.9.3) + rb-inotify (>= 0.9) + maruku (0.7.0) + mercenary (0.3.5) + mini_portile2 (2.8.1) + minitest (5.18.0) + net-dns (0.8.0) + nokogiri (1.14.2) + mini_portile2 (~> 2.8.0) + racc (~> 1.4) + nokogiri (1.14.2-x86-mingw32) + racc (~> 1.4) + parallel (1.6.1) + parslet (1.5.0) + blankslate (~> 2.0) + posix-spawn (0.3.11) + public_suffix (1.5.1) + pygments.rb (0.6.3) + posix-spawn (~> 0.3.6) + yajl-ruby (~> 1.2.0) + racc (1.6.2) + rb-fsevent (0.9.5) + rb-inotify (0.9.5) + ffi (>= 0.5.0) + rdiscount (2.1.7) + redcarpet (3.3.1) + safe_yaml (1.0.4) + sass (3.4.16) + terminal-table (1.5.2) + timers (4.0.1) + hitimes + toml (0.1.2) + parslet (~> 1.5.0) + typhoeus (0.7.3) + ethon (>= 0.7.4) + tzinfo (2.0.6) + concurrent-ruby (~> 1.0) + yajl-ruby (1.2.1) + yell (2.0.5) + +PLATFORMS + ruby + x86-mingw32 + +DEPENDENCIES + github-pages + html-proofer + +BUNDLED WITH + 1.10.5 diff --git a/PushOrigin.sh b/PushOrigin.sh new file mode 100755 index 0000000..f46839f --- /dev/null +++ b/PushOrigin.sh @@ -0,0 +1,17 @@ +#!/bin/sh + + +# -*- coding: utf-8 -*- +## ---- Program Info Start---- +#FileName: PushOrigin.sh +# +#Author: Fuchen Duan +# +#Email: slow295185031@gmail.com +# +#CreatedAt: 2016-03-29 19:01:00 +## ---- Program Info End ---- + +git add -A +git commit -m "$1" +git push origin master diff --git a/README.md b/README.md new file mode 100644 index 0000000..cdad1a8 --- /dev/null +++ b/README.md @@ -0,0 +1,69 @@ +# Holo Alfa Jekyll theme [![Build Status](https://travis-ci.org/steinvc/holo-alfa.svg?branch=master)](https://travis-ci.org/steinvc/holo-alfa) # + +![Screenshot](http://i.imgur.com/Gi46aag.jpg) + +Holo Alfa is a minimalist, mobile first Jekyll theme with focus on readability and content. Created for free and fun by Stijn. + +See it in action: http://steinvc.github.io/holo-alfa/. + +## Feature highlights ## + +* Mobile first design +* Extensive content styling +* Responsive video's (using [FitVids.JS](http://fitvidsjs.com/)) +* Support for authors and guest authors +* Read time on articles +* Disqus comments +* Automatic [og metadata](http://ogp.me/) +* Automatic archive page (without plugins) +* Automatic sitemap en RSS feed +* Contact page (with working email form) +* A lot of (optional) customization options (all in `_config.yml`) + +And much more. + +## Getting started ## + +If you're new to Jekyll, check out http://jekyllrb.com/ and read up on Jekyll. It's worth it. + +* [Another great resource to learn about Jekyll](http://www.smashingmagazine.com/2014/08/build-blog-jekyll-github-pages/) +* [Github's guide to using Jekyll with Pages](https://help.github.com/articles/using-jekyll-with-pages/) + +If you run one of the latest versions of Jekyll, this theme will work with no* problems. + +### Installing ## + +As simple as forking the repository, and then clone it so you can edit the files locally. + +### Configuration ### + +Edit `_config.yml`! + +You can find `_config.yml` in your site's root directory. This configuration file contains some necessary settings and some optional customization settings. **All settings are explained in `_config.yml` itself.** + +There are some customizations that can't be done in `_config.yml`. These include: + +* Editing the About, Contact and Archive page. +* Adding or removing pages from the navigation. This can be done in `\_includes\navigation.html`. +* The "thanks" page after a message has been send through the contact page: `thanks.md` +* The gradient on cover images: `\_includes\gradient.css` (this is explained in `_config.yml`). + +Also make sure to replace the placeholder favicons and the `\img\og-image.jpg` with your own. + +### Start the Jekyll server ### + +Run this command at the root of your site: + +``` +$ jekyll serve +``` + +> To run Jekyll in a way that matches the GitHub Pages build server, run Jekyll with Bundler. Use the command `bundle exec jekyll serve`. + +When everything is OK, your site should now be available at `http://localhost:4000`. + +That's it. + +--- + +[MIT license](http://opensource.org/licenses/MIT) diff --git a/SECURITY.md b/SECURITY.md new file mode 100644 index 0000000..034e848 --- /dev/null +++ b/SECURITY.md @@ -0,0 +1,21 @@ +# Security Policy + +## Supported Versions + +Use this section to tell people about which versions of your project are +currently being supported with security updates. + +| Version | Supported | +| ------- | ------------------ | +| 5.1.x | :white_check_mark: | +| 5.0.x | :x: | +| 4.0.x | :white_check_mark: | +| < 4.0 | :x: | + +## Reporting a Vulnerability + +Use this section to tell people how to report a vulnerability. + +Tell them where to go, how often they can expect to get an update on a +reported vulnerability, what to expect if the vulnerability is accepted or +declined, etc. diff --git a/_config.yml b/_config.yml index e69de29..c103348 100644 --- a/_config.yml +++ b/_config.yml @@ -0,0 +1,166 @@ + +# The name of your website. +name: Meta Coder + +description: + + # Description of your site. This will show up in google. + meta: Reading, Thinking, Coding + + # Description of your site. This will show up on the front page. + subtitle: Hi, I'm Meta Coder!
Reading, Thinking and Coding is My Life. + +author: + name: MetaCoder # Change this! + + # Necessary for contact page + email: slow295185031@gmail.com # Change this! + + # Optional text (html) to display after author name. Leave empty if you don't + # want it. + info: + +url: http://foocoder.github.io +baseurl: "" + +# language attribute in element. +lang: en + +# FROM THIS POINT ON EVERYTHING IS OPTIONAL + +############## +# APPEREANCE # +############## + +# If you want to show the subtitle anywhere else than the front page, use +# {% include subtitle.html %} to include it anywhere you want. +show-subtitle: true +display-social-icons: true +enabletoTop: true + +footer-text: Copyright © MetaCoder 2014~2016
Powered by Jekyll + +# Preferably 64px in height. Leave empty = disable. +logo-image: /img/logo1.png + +# Toolbar color for Chrome on Android. +theme-color-attr: "#00f0ff" + +# Color of Microsoft live Tile. +ms-tile-color: "#00f0ff" + +# Color used throughout the theme. Format: R, G, B. +theme-color: 0, 0, 0 # Original: 0, 240, 255 + +# Text color used throughout the theme. Format: R, G, B. +text-color: 0, 0, 0 # Original: 0, 0, 0 + +# Background color used throughout the theme. Format: R, G, B. +# Note: if you change the background color AND you use cover images, you should +# also change the CSS gradient in "_includes\gradient.css" to match the +# background color. Edit and copy it from here: +# http://www.colorzilla.com/gradient-editor/#ffffff+0,ffffff+100&0+0,1+100 +background-color: 255, 255, 255 # Original: 255, 255, 255 + +display-author-post-page: true +display-author-front-page: true + +# http://alanwsmith.com/jekyll-liquid-date-formatting-examples +date_format: "%b %-d, %Y" + +# Minimal screen-width after which the navigation will change position from +# vertical to horizontal. +nav-breaking-point: 520px + +# Pagination +gems: + - jekyll-paginate + +# Number of posts on each page. +paginate: 5 + +# Display links for the previous and next post on post pages. +display-next-prev-post: true + +# Leave empty if you don't want comments on post pages. +disqus-shortname: foocoder + +#timezone +timezone: CN + +#Web Analy +googleAnaly: + config: false + id: UA-68666687-1 +baiduAnaly: + config: true + +#Markdown +################ +# SOCIAL ICONS # +################ + +# Use a complete url here, including http:// and such. Requiring just usernames +# has been considered, but this is way more customizable. +twitter: +youtube: +instagram: +tumblr: +facebook: https://www.facebook.com/yeoman.slow/ +google-plus: https://plus.google.com/u/0/101257011987309990194/posts/p/pub/ +flickr: https://www.flickr.com/photos/yeomanslow +reddit: +soundcloud: +medium: +linkedin: +github: https://github.com/foocoder/ +behance: +codepen: +dribbble: +trello: +stack-overflow: +bitcoin: +paypal: +weibo: http://weibo.com/yeomanslow/ +zhihu: http://zhihu.com/people/yeomanslow/ + + +##################### +# CUSTOMIZABLE TEXT # +##################### + +# Useful for translating into other languages. + +var_on_the_web: You can find me on the web +var_read:
Read More # Text after each post summary on the homepage. +var_newer: Newer +var_older: Older +var_next_post: Next post +var_previous_post: Previous post +var_less_than_a_minute_read: Less than a minute read +var_min_read: min read # Text after reading time. Example: 5 min read. +var_post_by: Post by +var_guest_post_by: Guest post by +var_your_email: Your email +var_your_message: Your message + +################## +# BUILD SETTINGS # +################## + +# You don't have to change these. + +exclude: [vendor] +highlighter: rouge +kramdown: + input: GFM +paginate_path: "/page-:num/" +permalink: pretty +defaults: + - + scope: + path: "" + type: "posts" + values: + layout: "post" + excerpt_separator: "" diff --git a/_config_dev.yml b/_config_dev.yml new file mode 100644 index 0000000..2ad5dc9 --- /dev/null +++ b/_config_dev.yml @@ -0,0 +1,151 @@ + +# The name of your website. +name: Meta Coder's Blog + +description: + + # Description of your site. This will show up in google. + meta: Reading, Thinking, Coding + + # Description of your site. This will show up on the front page. + subtitle: A simple life + +author: + name: MetaCoder# Change this! + + # Necessary for contact page + email: slow295185031@gmail.com # Change this! + + # Optional text (html) to display after author name. Leave empty if you don't + # want it. + info: Just a Coder Monkey! + +# The URL of the homepage of your site (without trailing slash). Leave this +# empty when you run Jekyll locally. +url: http://localhost:4000 +baseurl: "" + +# language attribute in element. +lang: en + +# FROM THIS POINT ON EVERYTHING IS OPTIONAL + +############## +# APPEREANCE # +############## + +# If you want to show the subtitle anywhere else than the front page, use +# {% include subtitle.html %} to include it anywhere you want. +show-subtitle: true +display-social-icons: false + +footer-text: This is the footer.
Holo Alfa Jekyll theme crafted by Stijn. + +# Preferably 64px in height. Leave empty = disable. +logo-image: # /img/logo.png + +# Toolbar color for Chrome on Android. +theme-color-attr: "#00f0ff" + +# Color of Microsoft live Tile. +ms-tile-color: "#00f0ff" + +# Color used throughout the theme. Format: R, G, B. +theme-color: 0, 240, 255 # Original: 0, 240, 255 + +# Text color used throughout the theme. Format: R, G, B. +text-color: 0, 0, 0 # Original: 0, 0, 0 + +# Background color used throughout the theme. Format: R, G, B. +# Note: if you change the background color AND you use cover images, you should +# also change the CSS gradient in "_includes\gradient.css" to match the +# background color. Edit and copy it from here: +# http://www.colorzilla.com/gradient-editor/#ffffff+0,ffffff+100&0+0,1+100 +background-color: 255, 255, 255 # Original: 255, 255, 255 + +display-author-post-page: true +display-author-front-page: true + +# http://alanwsmith.com/jekyll-liquid-date-formatting-examples +date_format: "%b %-d, %Y" + +# Minimal screen-width after which the navigation will change position from +# vertical to horizontal. +nav-breaking-point: 520px + +# Number of posts on each page. +paginate: 3 + +# Display links for the previous and next post on post pages. +display-next-prev-post: false + +# Leave empty if you don't want comments on post pages. +disqus-shortname: + + +################ +# SOCIAL ICONS # +################ + +# Use a complete url here, including http:// and such. Requiring just usernames +# has been considered, but this is way more customizable. +twitter: +youtube: +instagram: +tumblr: +facebook: +google-plus: +reddit: +soundcloud: +medium: +linkedin: +github: +behance: +codepen: +dribbble: +trello: +stack-overflow: +bitcoin: +paypal: + + +##################### +# CUSTOMIZABLE TEXT # +##################### + +# Useful for translating into other languages. + +var_on_the_web: On the web +var_read: Read # Text after each post summary on the homepage. +var_newer: Newer +var_older: Older +var_next_post: Next post +var_previous_post: Previous post +var_less_than_a_minute_read: Less than a minute read +var_min_read: min read # Text after reading time. Example: 5 min read. +var_post_by: Post by +var_guest_post_by: Guest post by +var_your_email: Your email +var_your_message: Your message + + +################## +# BUILD SETTINGS # +################## + +# You don't have to change these. + +exclude: [vendor] +highlighter: pygments +kramdown: + input: GFM +paginate_path: "/page-:num/" +permalink: pretty +defaults: + - + scope: + path: "" + type: "posts" + values: + layout: "post" + excerpt_separator: "" diff --git a/_includes/footer.html b/_includes/footer.html new file mode 100644 index 0000000..eef8561 --- /dev/null +++ b/_includes/footer.html @@ -0,0 +1,5 @@ + diff --git a/_includes/gradient.css b/_includes/gradient.css new file mode 100644 index 0000000..6c68982 --- /dev/null +++ b/_includes/gradient.css @@ -0,0 +1,8 @@ +background: url(data:image/svg+xml;base64,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); +background: -moz-linear-gradient(top, rgba(255,255,255,0) 0%, rgba(255,255,255,1) 100%); /* FF3.6+ */ +background: -webkit-gradient(linear, left top, left bottom, color-stop(0%,rgba(255,255,255,0)), color-stop(100%,rgba(255,255,255,1))); /* Chrome,Safari4+ */ +background: -webkit-linear-gradient(top, rgba(255,255,255,0) 0%,rgba(255,255,255,1) 100%); /* Chrome10+,Safari5.1+ */ +background: -o-linear-gradient(top, rgba(255,255,255,0) 0%,rgba(255,255,255,1) 100%); /* Opera 11.10+ */ +background: -ms-linear-gradient(top, rgba(255,255,255,0) 0%,rgba(255,255,255,1) 100%); /* IE10+ */ +background: linear-gradient(to bottom, rgba(255,255,255,0) 0%,rgba(255,255,255,1) 100%); /* W3C */ +filter: progid:DXImageTransform.Microsoft.gradient( startColorstr='#00ffffff', endColorstr='#ffffff',GradientType=0 ); /* IE6-8 */ diff --git a/_includes/head.html b/_includes/head.html new file mode 100644 index 0000000..c0da5e9 --- /dev/null +++ b/_includes/head.html @@ -0,0 +1,97 @@ + + + +{% if page.title %} +{{ page.title }} | {{ site.name }} +{% else %} +{{ site.name }} +{% endif %} + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +{% if page.og-image %} + +{% else %} + {% if page.cover-image %} + + {% else %} + + {% endif %} +{% endif %} + + + + + + + + + + + +{% if site.display-social-icons %} + +{% endif %} + + + + +{% if page.home != true or site.show-subtitle == false and site.display-social-icons == false %} + +{% endif %} diff --git a/_includes/header.html b/_includes/header.html new file mode 100644 index 0000000..877b578 --- /dev/null +++ b/_includes/header.html @@ -0,0 +1,190 @@ +
+
+
+
+
+
+ {% if page.layout == "default" or page.layout == "book" %} +

{{ page.title }}

+
+ {{ page.subtitle }} + {% if page.home %} +

+ {% if site.twitter %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.youtube %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.instagram %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.tumblr %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.facebook %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.google-plus %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.flickr %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.reddit %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.soundcloud %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.medium %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.linkedin %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.github %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.behance %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.codepen %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.dribbble %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.trello %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.stack-overflow %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.bitcoin %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.paypal %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.weibo %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.zhihu %} + + + + 知 + + + {% endif %} +

+ {% endif %} + {% endif %} +
+
+
+
+
+
+{% include navigation.html %} diff --git a/_includes/navigation.html b/_includes/navigation.html new file mode 100644 index 0000000..daf123a --- /dev/null +++ b/_includes/navigation.html @@ -0,0 +1,91 @@ + + diff --git a/_includes/pagination.html b/_includes/pagination.html new file mode 100644 index 0000000..a3eba00 --- /dev/null +++ b/_includes/pagination.html @@ -0,0 +1,20 @@ + diff --git a/_includes/subtitle.html b/_includes/subtitle.html new file mode 100644 index 0000000..d8528cd --- /dev/null +++ b/_includes/subtitle.html @@ -0,0 +1,184 @@ +
+

+ {% if site.show-subtitle %} + {{ site.description.subtitle }} + {% endif %} + {% if site.display-social-icons %} + {% if site.show-subtitle and site.display-social-icons %} +
+ {% endif %} + {{ site.var_on_the_web }}:  +
+

+

+ {% if site.twitter %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.youtube %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.instagram %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.tumblr %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.facebook %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.google-plus %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.flickr %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.reddit %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.soundcloud %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.medium %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.linkedin %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.github %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.behance %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.codepen %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.dribbble %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.trello %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.stack-overflow %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.bitcoin %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.paypal %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.weibo %} + + + + + + + {% endif %} + {% if site.zhihu %} + + + + 知 + + + {% endif %} + {% endif %} +

+
diff --git a/_layouts/book.html b/_layouts/book.html new file mode 100644 index 0000000..0f8bee9 --- /dev/null +++ b/_layouts/book.html @@ -0,0 +1,78 @@ +--- +layout: default +--- +
+
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+ {{ content }} +
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+
+ {% assign sortbook = page.books|sort:"start_time" %} + {% for book in sortbook reversed %} +
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{{ book.title }}
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{{ book.title }}

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作者{{ book.author }}
原作名{{ book.origin_title }}
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As cross as a booze bus when you little ripper shit house. As cunning as a bush oyster mate as stands out like jumbuck. We're going whinge mate lets throw a vee dub. + +As dry as a rollie piece of piss as dry as a crack a fat. As dry as a bluey no worries flat out like a kelpie. Stands out like a porky no dramas it'll be cockie. Mad as a avos with it'll be show pony. Gutful of shit house also grab us a maccas. As busy as a rego piece of piss stands out like a cream. Built like a boogie board when she'll be right muster. Stands out like a big smoke no dramas gutful of gutta. You little ripper rage on my as cunning as a fairy floss. Get a dog up ya joey no worries lets throw a rotten. diff --git a/_posts/2013-02-10-code-snippets.md b/_posts/2013-02-10-code-snippets.md new file mode 100644 index 0000000..03ff667 --- /dev/null +++ b/_posts/2013-02-10-code-snippets.md @@ -0,0 +1,45 @@ +--- +title: Code Snippets +date: 2013-02-10 +categories: Sample +tags: [Markdown, Code, Introduction] +cover-image: 9.jpg +--- + +Whenever you need to post a code snippet, use the liquid tags `hilight` and `endhilight`. + +like this: + +{% highlight css %} +nav a:hover { + color: rgba(0,0,0,.72); +} +nav a.current { + color: rgba(0, 0, 0, .72) +} +.subtitle { + margin: 30px 0; +} +{% endhighlight %} + +You can also add line numbers by setting `linenos`. Like in this example: + +{% highlight bash linenos %} +#!/bin/bash + +###### CONFIG +ACCEPTED_HOSTS="/root/.hag_accepted.conf" +BE_VERBOSE=false + +if [ "$UID" -ne 0 ] +then + echo "Superuser rights required" + exit 2 +fi + +genApacheConf(){ + echo -e "# Host ${HOME_DIR}$1/$2 :" +} +{% endhighlight %} + +Note that when you try to copy this code block the line numbers will be copied too. diff --git a/_posts/2013-03-15-guest-posts.md b/_posts/2013-03-15-guest-posts.md new file mode 100644 index 0000000..5fb9b35 --- /dev/null +++ b/_posts/2013-03-15-guest-posts.md @@ -0,0 +1,28 @@ +--- +title: Guest Posts +date: 2013-03-15 +categories: Sample +tags: [Guest, Blog, Introduction] +cover-image: 9.jpg +author: + name: George Michael + info: (@GeorgeMichael) + +summary: If you want to create a guest post that will appear as if written by another author, simply add an author attribute to the front matter of your blog post. +--- + +If you want to create a guest post that will appear as if written by another author, simply add an `author` attribute to the front matter of your blog post. This will be picked up in the template and displayed in the meta-section both on the front page as well as on the individual post pages. + +This post's front matter looks like this: + +{% highlight YAML %} +--- +title: Guest Posts + +author: + name: George Michael + info: (@GeorgeMichael) + +summary: If you want to create a guest post that will appear as if written by another author, simply add an `author` attribute to the front matter of your blog post. +--- +{% endhighlight %} diff --git a/_posts/2015-07-22-theme-introduction.md b/_posts/2015-07-22-theme-introduction.md new file mode 100644 index 0000000..f610726 --- /dev/null +++ b/_posts/2015-07-22-theme-introduction.md @@ -0,0 +1,115 @@ +--- +title: Theme introduction +date: 2015-07-22 +categories: Sample +tags: [Introduction, Markdown, Blog] +cover-image: 9.jpg +--- + +This post is a showcase of what Holo Alfa looks like, and a reference guide for how you can use it to make your blog shine. + +You can write posts using the familiar [Markdown](http://daringfireball.net/projects/markdown/) syntax, plus some extra's from [GFM](https://help.github.com/articles/github-flavored-markdown/). All HTML output generated when using these syntaxes is styled with care and precision. Generous whitespace is used to give your content some breathing room. + +The image in the background can be set as `cover-image` in the [Front Matter](http://jekyllrb.com/docs/frontmatter/) of a post or page. The "fade to white" will be created automatically. Cover images are stored in `/img/covers/`. + +## Look, a H2 heading! ## + +Add hierarchy to your content by using headings. It's recommended that you only use headings of `H2` and `H3`. This is because `H1` headings are used by the post title. + +### H3 Heading ### + +Are smaller than `H2` headings. + +### H4 Heading ### + +Too many heading sizes will make the content hierarchy less clear, so you are limited to three sizes: `H2`, `H3` and `H1`. `H1` being occupied by the title. + +* The quick brown fox jumps over the lazy dog. +* Pa's wijze lynx bezag vroom het fikse aquaduct. +* Portez ce whisky au vieux juge blond qui fume. + +Lists work as expected. + +1. Blowzy night-frumps vex'd Jack Q. (A perfect [pangram](https://en.wikipedia.org/wiki/Pangram)) +2. Alve bazige froulju wachtsje op dyn komst. +3. Flygande bäckasiner söka hwila på mjuka tuvor. + +## Quotes, images and code blocks + +Use Markdown's `>` to create a quote. + +>It'll be nipper heaps trent from punchy oldies. Trent from punchy no dramas when flat out like a tucker-bag. He hasn't got a piker flamin frog in a sock. +>— [Bogan Ipsum](http://boganipsum.com/) + +Large enough images will be wider than the page. + +![Forest]({{ site.baseurl }}/img/forest.jpg) Source: [imgur.com](http://imgur.com/KTfsVZL) + +**Pro tip:** Use `` tags on the same line as an image to create a source. + +Next up is a code block with syntax highlighting, generated by Pygments. + +{% highlight css %} +nav a:hover { + color: rgba(0,0,0,.72); +} +nav a.current { + color: rgba(0, 0, 0, .72) +} +.subtitle { + margin: 30px 0; +} + +@media all and (min-width: 370px) { + .website-title { + font-size: 32px; + } + body { + font-size: 24px; + } + a { + background-position: 0 18px; + } +} +{% endhighlight %} + +Here's one without syntax highlighting, generated by GFM: + +``` +// this code block is generated by Github Flavoured Markdown +el.each(function() { + if(s.remotePath != null && s.remoteTarget != null) { + $.get(s.remotePath, function(data) { + setTime($('
').html(data).find(s.remoteTarget).text()); + }); + } else { + setTime(el.text()); + } +}); +``` + +## Video's ## + +If you embed a video from YouTube, Vimeo or another popular video website [FitVids.js](http://fitvidsjs.com/) takes care of it being responsive. + + + +It's time for a break. + +--- + +In Markdown you can create a horizontal rule with `---`. + +## Tables ## + +Tables are a part of [GFM](https://help.github.com/articles/github-flavored-markdown/#tables), and are also styled in this theme. + +| Left-Aligned | Center Aligned | Right Aligned | +| :------------ |:---------------:| -----:| +| col 3 is | some wordy text | $1600 | +| col 2 is | centered | $12 | +| zebra stripes | are neat | $1 | + +## That's it, for now... ## + +You can get Holo Alfa at the [Github repository](https://github.com/steinvc/holo-alfa). Maybe add/suggest new features. Or report bugs. diff --git a/_posts/2015-08-30-hello_jekyll.html b/_posts/2015-08-30-hello_jekyll.html deleted file mode 100644 index 570ac74..0000000 --- a/_posts/2015-08-30-hello_jekyll.html +++ /dev/null @@ -1,9 +0,0 @@ ---- -layout: default -title: Hello,World ---- -

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-This is my FIRST BLOG, for test! -

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diff --git "a/_posts/2015-08-30-\347\254\254\344\270\200\347\257\207\345\215\232\345\256\242.html" "b/_posts/2015-08-30-\347\254\254\344\270\200\347\257\207\345\215\232\345\256\242.html" new file mode 100644 index 0000000..c01ea1a --- /dev/null +++ "b/_posts/2015-08-30-\347\254\254\344\270\200\347\257\207\345\215\232\345\256\242.html" @@ -0,0 +1,22 @@ +--- +title: 我的第一篇博客 +date: 2015-08-30 +categories: 随感 +tags: [Blog, Casually, 胡言乱语] +cover-image: 9.jpg +--- +

+折腾了整整两天，总算把这个看起来依然“残破不堪”的博客搭建起来，当页面终于不再显示404的时候，我激动的眼泪儿都下来了。 +

+ +

+写博客的心情其实早就有了，我还记得当时是三四年前自己在家折腾一晚上才装好的一个hadoop的环境，兴奋之余就想把这一切都记录下来。 +于是又是申请博客又是copy模板什么的，好不容易在CSDN搭起一个还算看的过去的博客，写了两句之后果断放弃了，实在写不下去了。 +感觉上了大学以后来讲什么都没学到，反而失去了好多。先不说什么节操丢了一箩筐，我记得自己中学阶段有事没事偶尔还抒抒情，写点什么散文随笔之类的， +可是上大学以后，essay虽说写了不少，但里边有多少是自己的东西，想想恐怕自己都不好意思开口。一旦处于一个人云亦云的大环境下，好多对你的潜移默化连你自己都难以发觉。 +今天看到一个博客“每天坚持1000字”挺有感触，从小到大好多事情都心血来潮，经过三分钟热度后慢慢退却，很难有什么能够真正做的persistent。 +总想去做点什么却总也做不了什么，日子就这样庸庸碌碌平平淡淡的过去了。 +

+

来点改变吧，毕竟已经这样平淡的过了20多年，总得去看点大风小浪什么的。

+

后续还有好多要折腾的地方，什么模板啊，什么评论啊，什么代码高亮啊...不过想想看，人这辈子不也总是折腾来折腾去的，只要不怕折腾，就够了

+

PS:本人胡言乱语之作，不登大雅之堂

diff --git a/_posts/2015-10-05-liquid-for-designers.md b/_posts/2015-10-05-liquid-for-designers.md new file mode 100644 index 0000000..bb8e4ef --- /dev/null +++ b/_posts/2015-10-05-liquid-for-designers.md @@ -0,0 +1,423 @@ +--- +title: Liquid for Designers[转] +date: 2015-10-05 +categories: Jekyll +tags: [转载, 译文, Liquid, 不时之需] +cover-image: 9.jpg +--- + +这两天在用jekyll搭博客,一看是liquid语言立刻傻眼了! + +话说Liquid是个什么鬼? + +不过好在Github上有[文档](http://github.com/Shopify/liquid/wiki/Liquid-for-Designers), 但是可惜是英语的.虽说作为一个Code Monkey来说,英语应该作为第二母语来使用,但我还是尽我所能的去寻找第一母语吧. + +功夫不负有心人,让我找到了 [@Havee](http://havee.me)的这篇[Jekyll扩展的Liquid设计](http://havee.me/internet/2013-11/jekyll-liquid-designer.html),虽然这篇也是转自[http://yanshasha.com/2013/01/22/Liquid-for-designers/](http://yanshasha.com/2013/01/22/Liquid-for-designers/),不过可惜原文已挂,为了防止这么好的母语翻译文档继续挂掉,so,我还是转过来吧,以备不时之需. + +>
原文:Jekyll扩展的Liquid设计
+ +在Liquid中有两种类型的标记:`Output`和`Tag`. + +* `Output`标记(有些可能解析文本)被包含在: + +{% highlight liquid %} +{% raw %} +{{ 两个配对的花括号中 }} +{% endraw %} +{% endhighlight %} + +* `Tag`标记(不能被解析文本)被包含在: + +{% highlight liquid %} +{% raw %} +{% 成对的花括号和百分号中 %} +{% endraw %} +{% endhighlight %} + +## Output ## +--- +下面是关于输出标记的简单实例: + +{% highlight liquid %} +{% raw %} +Hello {{ name }} +Hello {{ user.name }} +Hello {{ 'tobi' }} +{% endraw %} +{% endhighlight %} + +### 高级输入:过滤器 ### +输入标记带有过滤器,方法很简单.第一个参数总是过滤器左边值的输出.当下个过滤器运行时,刚刚所得到的过滤器的返回值就会成为新的左边值.知道最后没有过滤器时,模板就会接受最后的结果字符串. + +{% highlight liquid %} +{% raw %} +Hello {{ 'tobi' | upcase }} +Hello tobi has {{ 'tobi' | size }} letters +Hello {{ 'tobi' | capitalize }} +Hello {{ '1982-02-01' | date:"%Y" }} +{% endraw %} +{% endhighlight %} + +输出的结果是: + +{% highlight liquid %} +Hello {{ 'tobi' | upcase }} +Hello tobi has {{ 'tobi' | size }} letters +Hello {{ 'tobi' | capitalize }} +Hello {{ '1982-02-01' | date:"%Y" }} +{% endhighlight %} + +### 标准过滤器 ### + +* `data` - 格式化日期 +* `capitalize` - 将输入语句的首字母大写 +* `downcase` - 将输入字符串转为小写 +* `upcase` - 将输入字符串转为大写 +* `first` - 获取传递数组的第一个元素 +* `last` - 获取传递数组的最后一个元素 +* `join` - 将数组中元素连成一串,中间通过某些字符分隔 +* `sort` - 对数组元素进行排序 +* `map` - 从一个给定属性中映射/收集一个数组 +* `size` - 返回一个数组或字符串的大小 +* `escape` - 对一串字符串进行编码 +* `escape_once` - 返回一个转义的html版本,而不影响现有的转义文本 +* `strip_html` - 去除一串字符串中的所有html标签 +* `strip_newlines` - 从字符串中去除所有换行符(\n) +* `newline_to_br` - 将所有的换行符(\n)换成html的换行标记 +* `replace` - 替换每一处匹配字符串,如:{% raw %}`{{ 'foofoo'|replace:'foo','bar' }}`{% endraw %} #=> `{{ 'foofoo' | replace:'foo','bar' }}` +* `replace_first` - 替换第一处匹配字符串,如:{% raw %}`{{ 'barbar'|replace_first:'bar','foo' }}`{% endraw %} #=> `{{ 'barbar' | replace_first:'bar','foo' }}` +* `remove` - 删除每一处匹配的字符串,如:{% raw %}`{{ 'foobarfoobar'|remove:'foo' }}`{% endraw %} #=> `{{ 'foobarfoobar'|remove:'foo' }}` +* `remove_first` - 删除第一处匹配的字符串，如:{% raw %}`{{ 'barbar'|remove_first:'bar' }}`{% endraw %} #=> `{{ 'barbar'|remove_first:'bar' }}` +* `truncate` - 将一串字符串截断其前x个字符,而且，也可以在第二个参数上来为其追加字符，如:{% raw %} `{{ 'foobarfoobar'|truncate:5,'.' }}`{% endraw %} #=> `{{ 'foobarfoobar'|truncate:5,'.' }}` +* `truncatewords` - 将一串字符串截断其前x个单词 +* `prepend` - 在一串字符串前添加指定字符串,如:{% raw %}`{{ 'bar'|prepend:'foo' }}`{% endraw %} #=> `{{ 'bar'|prepend:'foo'}}` +* `append` - 在一串字符串后添加指定字符串，如:{% raw %}`{{ 'foo'|append:'bar' }}`{% endraw %} #=> `{{ 'foo'|append:'bar' }}` +* `slice` - 切割字符串，需要输入切割位置以及切割长度(暂不支持)，如:{% raw %}`{{ 'hello'|slice:-3,3 }}`{% endraw %} #=> `{{ 'hello'|slice:-3,3 }}` +* `minus` - 减法运算，如:{% raw %}`{{ 4|minus:2 }}`{% endraw %} #=> `{{ 4|minus:2 }}` +* `plus` - 加法运算，如:{% raw %}`{{ '1'|plus:'1' }}`{% endraw %} #=> `{{ '1'|plus:'1' }}` +* `times` - 乘法运算，如:{% raw %}`{{ 5|times:4 }}`{% endraw %} #=> `{{ 5|times:4 }}` +* `divided_by` - 整型除法，如:{% raw %}`{{ 10|divided_by:3 }}`{% endraw %} #=> `{{ 10|divided_by:3 }}` +* `round` - 将输入的数近似到最接近的整数或者指定小数点后面的位数(暂不支持) +* `split` - 将一串字符串根据匹配模式分割成数组，如:{% raw %}`{{ 'a~b'|split:'~' }}`{% endraw %} #=> `{{ 'a~b'|split:'~' }}` +* `modulo` - 取余，如:{% raw %}`{{ 3|modulo:2 }}`{% endraw %} #=> `{{ 3|modulo:2 }}` + +## Tags ## +--- +`tags`用于你的模板中的逻辑，新的标签很容易开发，因此我希望在发布这些代码以后，大家可以为标准标签库增加更多的内容。 +下列是当前已经支持的标签： + +* **assign** - 将一些值赋给一个变量 +* **capture** - 块标记，把一些文本捕捉到一个变量中 +* **case** - 块标记，标准的case语句 +* **comment** - 块标记，将一块文本作为注释 +* **cycle** - Cycle通常用于循环轮换值，如颜色或DOM类 +* **for** - 用于循环`for...loop` +* **break** - 退出for循环 +* **continue** - 跳过当前循环剩下语句，执行下一次循环 +* **if** - 标准if/else区块 +* **include** - 包含其他模板，对于区块化非常有效 +* **raw** - 暂时性的禁用标签解析 +* **unless** - if语句的简版 + +### 注释 ### + +{% raw %}任何被包含在`{% comment %}`以及`{% endcomment %}`之间的语句被解析为注释，也就是说这些语句不会被显示出来{% endraw %} + +{% highlight liquid %} +{% raw %} +We made 1 million dollars {% comment %} in losses {% endcomment %} this year +{% endraw %} +{% endhighlight %} + +输出的结果是： + +{% highlight liquid %} +We made 1 million dollars {% comment %} in losses {% endcomment %} this year +{% endhighlight %} + +### Raw ### + +`raw`会暂时性的禁用对标签的解析功能。这在需要展示一些可能产生冲突的内容（如下代码中，要展示liquid语句，就需要包含在`raw`标签之间，否则就会被解析）时非常有用。 + +{% highlight text %} +{{ "{% raw "}}%} +{% raw %} + In Handlebars,{{ this }} will be HTML-eacaped, but {{{ that }}} will not. +{% endraw %} +{{ "{% endraw "}}%} +{% endhighlight %} + +### if/else ### + +`if/else`在其他编程语言里应该已经被熟知了。Liquid使得你可以通过`if`或`unless`(`elsif`和`else`为可选)编写简单的表达式： + +{% highlight liquid %} +{% raw %} + +{% if user %} + Hello {{ user.name }} +{% endif %} + +# Same as above +{% if user != null %} + Hello {{ user.name }} +{% endif %} + +{% if user.name == 'tobi' %} + Hello tobi +{% elsif user.name == 'bob' %} + Hello bob +{% endif %} + +{% if user.name == 'tobi' or user.name == 'bob' %} + Hello tobi or bob +{% endif %} + +{% if user.name == 'bob' and user.age > 45 %} + Hello old bob +{% endif %} + +{% if user.name != 'tobi' %} + Hello non-tobi +{% endif %} + +# Same as above +{% unless user.name == 'tobi' %} + Hello non-tobi +{% endunless %} + +# Check for the size of an array +{% if user.payments == empty %} + you never paid ! +{% endif %} + +{% if user.payments.size > 0 %} + you paid ! +{% endif %} + +{% if user.age > 18 %} + Login here +{% else %} + Sorry, you are too young +{% endif %} + +# array = 1,2,3 +{% if array contains 2 %} + array includes 2 +{% endif %} + +# string = 'hello world' +{% if string contains 'hello' %} + string includes 'hello' +{% endif %} + +{% endraw %} +{% endhighlight %} + +### Case语句 ### + +如果你需要更多的条件判断，你可以使用 `case` 语句: + +{% highlight liquid %} +{% raw %} +{% case condition %} + {% when 1 %} + hit 1 + {% when 2 or 3 %} + hit 2 or 3 + {% else %} + ... else ... +{% endcase %} +{% endraw %} +{% endhighlight %} + +Example: + +{% highlight liquid %} +{% raw %} +{% case template %} + {% when 'label' %} + // {{ label.title }} + {% when 'product' %} + // {{ product.vendor | link_to_vendor }} / {{ product.title }} + {% else %} + // {{page_title}} +{% endcase %} +{% endraw %} +{% endhighlight %} + +### Cycle ### + +我们常常需要在不同的颜色或类似的任务间轮流切换。Liquid 对于这样的操作有内置支持，通过使用 `cycle` 标签。 + +{% highlight liquid %} +{% raw %} +{% cycle 'one', 'two', 'three' %} +{% cycle 'one', 'two', 'three' %} +{% cycle 'one', 'two', 'three' %} +{% cycle 'one', 'two', 'three' %} +{% endraw %} +{% endhighlight %} + +输出结果是 + +{% highlight liquid %} +{% cycle 'one', 'two', 'three' %} +{% cycle 'one', 'two', 'three' %} +{% cycle 'one', 'two', 'three' %} +{% cycle 'one', 'two', 'three' %} +{% endhighlight %} + +如果一组 `cycle` 没有命名，那默认情况下有用相同参数的会被认为是一个组。 +如果你希望完全控制 `cycle` 组，你可以指定一个组名，这个组名甚至可以是一个变量。 + +{% highlight liquid %} +{% raw %} +{% cycle 'group 1': 'one', 'two', 'three' %} +{% cycle 'group 1': 'one', 'two', 'three' %} +{% cycle 'group 2': 'one', 'two', 'three' %} +{% cycle 'group 2': 'one', 'two', 'three' %} +{% endraw %} +{% endhighlight %} + +输出结果是： + +{% highlight liquid %} +{% cycle 'group 1': 'one', 'two', 'three' %} +{% cycle 'group 1': 'one', 'two', 'three' %} +{% cycle 'group 2': 'one', 'two', 'three' %} +{% cycle 'group 2': 'one', 'two', 'three' %} +{% endhighlight %} + +### 循环 ### + +Liquid 允许循环一个集合 : + +{% highlight liquid %} +{% raw %} +{% for item in array %} + {{ item }} +{% endfor %} +{% endraw %} +{% endhighlight %} + +而当迭代循环一个哈希表时，`item[0]`存放的是key，`item[1]`存放的是value： + +{% highlight liquid %} +{% raw %} +{% for item in hash %} + {{ item[0] }}: {{ item[1] }} +{% endfor %} +{% endraw %} +{% endhighlight %} + +在每次循环期间，下列的帮助变量都可用于额外的展示需要: + +{% highlight liquid %} +{% raw %} +forloop.length # => length of the entire for loop +forloop.index # => index of the current iteration +forloop.index0 # => index of the current iteration (zero based) +forloop.rindex # => how many items are still left? +forloop.rindex0 # => how many items are still left? (zero based) +forloop.first # => is this the first iteration? +forloop.last # => is this the last iteration? +{% endraw %} +{% endhighlight %} + +你可以使用一些属性来影响接受循环中的哪项。 +`limit:int` 使你可以限制接受的循环项个数；`offset:int` 可以可以让你从循环集合的第 n 项开始. + +{% highlight liquid %} +{% raw %} +# array = [1,2,3,4,5,6] +{% for item in array limit:2 offset:2 %} + {{ item }} +{% endfor %} +# results in 3,4 +{% endraw %} +{% endhighlight %} + +反转循环 + +{% highlight liquid %} +{% raw %} +{% for item in collection reversed %} + {{item}} +{% endfor %} +{% endraw %} +{% endhighlight %} + +除了对一个已经存在的集合进行循环，你还可以定义一段范围区域内的数字进行循环。这段区域既可以通过文字也可以通过变量数定义得到: + +{% highlight liquid %} +{% raw %} +# if item.quantity is 4... +{% for i in (1..item.quantity) %} + {{ i }} +{% endfor %} +# results in 1,2,3,4 +{% endraw %} +{% endhighlight %} + +一个`for`循环可以通过`else`语句来处理当集合中不存在元素的情况： + +{% highlight liquid %} +{% raw %} +# items => [] +{% for item in items %} + {{ item.title }} +{% else %} + There are no items! +{% endfor %} +{% endraw %} +{% endhighlight %} + +### 变量赋值 ### + +你可以把数据存储在你自己定义的变量中，以便在输出或者其他标签中使用。创建一个变量的最简单方式是使用 `assign` 标签，其语法也是简单明了的： + +{% highlight liquid %} +{% raw %} +{% assign name = 'freestyle' %} + +{% for t in collections.tags %} + {% if t == name %} +

Freestyle!

+ {% endif %} +{% endfor %} +{% endraw %} +{% endhighlight %} + +另一种常见用法是把 `true/false` 值赋给变量: + +{% highlight liquid %} +{% raw %} +{% assign freestyle = false %} + +{% for t in collections.tags %} + {% if t == 'freestyle' %} + {% assign freestyle = true %} + {% endif %} +{% endfor %} + +{% if freestyle %} +

Freestyle!

+{% endif %} +{% endraw %} +{% endhighlight %} + +如果你希望把一系列字符串连接为一个字符串，并将其存储到变量中，你可以使用 `capture` 标签。这个标签是一个块级标签，它会 captures 任何在其中渲染的元素，并把捕获的值赋给给定的变量，而不是把这些值渲染在页面中。 + +{% highlight html %} +{% raw %} +{% capture attribute_name %}{{ item.title | handleize }}-{{ i }}-color{% endcapture %} + + + +{% endraw %} +{% endhighlight %} diff --git "a/_posts/2015-10-08-github-\345\244\232sshkey\347\256\241\347\220\206.md" "b/_posts/2015-10-08-github-\345\244\232sshkey\347\256\241\347\220\206.md" new file mode 100644 index 0000000..faa0521 --- /dev/null +++ "b/_posts/2015-10-08-github-\345\244\232sshkey\347\256\241\347\220\206.md" @@ -0,0 +1,81 @@ +--- +title: Github多sshkey管理 +date: 2015-10-08 +categories: Github +tags: [Github, ssh, 免密码登陆] +cover-image: 9.jpg +--- + +

+断断续续的牺牲了一个十一黄金周的时间，终于配置好了这个blog， +虽说还有一些不足之处，留着以后再来逐步的完善就好。可是这个blog被妹子给瞧见了， +非要也给她也搭一个。好吧，还好这个repo已经建好，直接给clone过去就OK了，倒是省了不少事。 +

+ +

+但是，这时候问题却出现了，之前一直只用一个github帐号，完全可以用一个sshkey来登陆github. +不过现在要管理两个帐号， push 以及 pull就不成了。但一直输入密码跟帐号也不是问题啊.还是看看怎么解决吧。 +

+ +## 单个github帐号免密码登陆 ## + +对于单个github，还是老方法，先生成sshkey，然后把`publickey` copy 到github的setting > SSH keys中 + +{% highlight bash %} +cd ~/.ssh +ssh-keygen -t rsa -C "youremail@email.com" +{% endhighlight %} + +其中`-t`是指`type` -- 指定要创建密钥的类型，另一个`-C`是个什么鬼？man一下原来是添加注释，难怪发现网上有的提到，有的没有提到。 + +之后，我们打开repo的git配置文件`.git/config`，将远程仓库地址改成ssh形式，`git@github.com:user.name/repoName.git` + +当然，在`git commit`之前还要通过`git config`来设置user.name以及user.email。如果只是单个帐号的话global模式会比较方便，而多个帐号只能设置成local模式。 + +## 多个github帐号管理 ## + +

+以上是单个github帐号进行sshkey登陆的配置。但遇到两个及以上的github的帐号时，一个key显然不能满足两个帐号。 +这样就必须用到两个key了。同样我们需要利用ssh-keygen来生成每一个帐号的sshkey,当然此时不能一路回车了，要为每个帐号的sshkey分别命名。 +由于不是默认的名称，所以我们需要 ssh-add 来添加每一个会用到的sshkey。 +哦，对了，如果之前设置了git config --global,现在必须 git config --global --unset掉，然后为每个repo设置local的user.name以及user.email. +

+ +{% highlight bash %} +ssh-add ~/.ssh/id_rsa1 +ssh-add ~/.ssh/id_rsa2 +{% endhighlight %} + +然后在 ~/.ssh/config 中添加每个帐号的Host信息。 + +{% highlight vim %} +Host user1.github.com +HostName github.com +User git +IdentityFile ~/.ssh/id_rsa1 + +Host user2.github.com +HostName github.com +User git +IdentityFile ~/.ssh/id_rsa2 +{% endhighlight %} + +好了，现在就可以测试是否可以链接了。 + +{% highlight shell-session %} +ssh -T user1.github.com +Hi user1! You've successfully authenticated, but GitHub does not provide shell access. +ssh -T user2.github.com +Hi user2! You've successfully authenticated, but GitHub does not provide shell access. +{% endhighlight %} + +如上显示，便表示链接成功了。 + +现在我们需要将每个仓库下的配置改成相应`Host`的形式了，改成如下所示 + +{% highlight bash %} +url=user1.github.com:user.name/repoName.git +url=user2.github.com:user.name/repoName.git +{% endhighlight %} + +自此以后，就可以`git push`了。 diff --git "a/_posts/2015-10-09-Awesome-\345\210\235\344\275\223\351\252\214.md" "b/_posts/2015-10-09-Awesome-\345\210\235\344\275\223\351\252\214.md" new file mode 100644 index 0000000..a96d0a6 --- /dev/null +++ "b/_posts/2015-10-09-Awesome-\345\210\235\344\275\223\351\252\214.md" @@ -0,0 +1,71 @@ +--- +title: Awesome 初体验 +date: 2015-10-09 +categories: Linux +tags: [linux, window manager, awesome, 美化] +cover-image: 9.jpg + +--- + +话说自从转到Xfce4以来，就一直有赶紧换主题的冲动。默认的主题实在有种Win95的感觉。还好感谢[@cold](http://www.linuxzen.com)的分享，让我体验到awesome + tmux + gnome-do 的强大组合。不仅解决了美观的问题，还大大提升了工作效率，超赞！ + +这里给出原文。 + +> [Awesome+tmux+gnomeDo打造高效Linux桌面环境](http://ju.outofmemory.cn/entry/94125) + +## tmux ## + +`tmux` 是我原本一直爱不释手的一个终端复用软件，尤其是在远程连接的情况下，`tmux`不会因为ssh的断开而导致bash的终端，实乃居家旅行必备之良品。具体的优势谷歌之便有一大堆，我就不再赘述。 + +安装的话只要`apt-get`就可以了 + +{% highlight bash %} +sudo apt-get install tmux +{% endhighlight %} + +## gnome-do ## + +`gnome-do`又是一款神一般的应用程序起动器，随时随地只有点击`Super+Space`调出`gnome-do`输入想要打开应用程序的几个字母就可以调用相应程序，而且不仅仅是应用程序，还支持多种用户创建的内容，几乎是`everything`。 + +安装也很简单 + +{% highlight bash %} +sudo apt-get install gnome-do +{% endhighlight %} + +但这里有个问题是，当我在Ununtu 15.10下调用`gnome-do`(版本是0.95.3)时，点击`首选项`会自动退出，因此没法修改默认的快捷键，郁闷。求大神能来解答下什么原因。 + +## Awesome ## + +当使用 `Awesome` 的时候，给我的感觉确实如其名所示, Awesome，不仅仅是他的美观，更主要的是他的高效性。 + +一开始不明白什么是所谓的平铺式窗口管理，原来不是相互重叠一起的便是平铺了，不过确实，平铺式管理要比折叠式的窗口管理方便的多，首先就是不用再`Alt+Tab`的切来切去的了，不过当然，前提是你的显示屏要得足够的大才行。 + +下边来秀一下自己的桌面吧。 + +![awesome-screen]({{ site.baseurl }}/img/awesome_screen.jpg) + +不说有多酷，起码看着是非常舒服的。主题用的是[@mikar](https://github.com/mikar/)的vinyl主题,将终端背景设置成透明就OK了。 + +其实，还有这样的效果图。 + +![awesome-multi-screen]({{ site.baseurl }}/img/awesome_multi.png)Source: [Unbuntu中文](http://wiki.ubuntu.org.cn/awesome) + +简直是酷毙了，`awesome`对多屏幕的兼容也是浑然天成。只需要`Ctrl+Super+j/k`便可来回切换使用屏幕，完全可以把鼠标扔掉了！ + +Awesome的安装其实也是非常简单的。 + +{% highlight bash %} +sudo apt-get install awesome +{% endhighlight %} + +然后我们需要在`home/`下的`.config/`文件夹中新建一个`awesome`的文件夹,将`/etc/xdg/awesome/rc.lua`配置文件copy其中就可以了。具体的配置我也不多说了，网上依旧是好多文献。哦，对了，这样安装的是awesome3.4版，如果想安装3.5的就得自己下载源码编译了。 + +下面列出相关资源，用来方便查找。 + +* [Awesome官网](http://awesome.naquadah.org) +* [ubuntu中文下的Awesome文档](http://wiki.ubuntu.org.cn/Awesome) +* [archlinux下的Awesome中文文档](https://wiki.archlinux.org/index.php/awesome_(简体中文)) +* [pre 3.5主题 --mikar](https://github.com/mikar/awesome34-themes) +* [3.5主题 --mikar](https://github.com/mikar/awesome-themes) +* [3.5主题 --Morley93](https://github.com/Morley93/awesome-themes-3.5) diff --git "a/_posts/2015-10-10-Awesome-\351\224\201\345\261\217.md" "b/_posts/2015-10-10-Awesome-\351\224\201\345\261\217.md" new file mode 100644 index 0000000..87bd3d7 --- /dev/null +++ "b/_posts/2015-10-10-Awesome-\351\224\201\345\261\217.md" @@ -0,0 +1,64 @@ +--- +title: Awesome 锁屏 +date: 2015-10-10 +categories: Linux +tags: [linux, awesome, window manager] +cover-image: 9.jpg +--- + +Awesome装好后用起来得心应手，感觉工作效率明显提高了一个档次。开心。 + +可是，用了不久突然反应过来，没有屏保，没有锁屏。虽说你也可以直接`ctrl+alt+F1`然后拔掉键盘再走掉，但是作为一个有着轻微强迫症的自己绝不允许这么挫的事情发生，于是，还是去折腾吧，骚年！ + +记得之前xfce4下一直用的是`xscreensaver`，屏保很有像素感，非常喜欢，可是怎么调出来使用呢？ + +首先查阅[@cold](http://ju.outofmemory.con/entry/94124)大神的文章,貌似我们需要配置一下`~/.xinitrc`这个文件。 + +> `~/.xinitrc`文件是`xinit`和他的前端`startx`第一次启动时会读取的脚本，通常在启动X时执行窗口管理器或其他程序，例如启动守护进程和设置环境变量。 +> —— [ArchWiki](https://wiki.archlinux.org/index.php/xinitrc_(简体中文)) + +这是colde大神的配置，不过貌似没看到锁屏什么事。 + +{% highlight bash %} +#!/usr/bin/env bash +gnome-settings-daeman & #启动gnome桌面元素，否则Awesome默认X元素会非常丑陋！ +nm-applet --sm-disable & #网络管理器 +{% endhighlight %} + +不过想想看，我们可以把`xscreensaver`直接添加到启动脚本里边应该可以了吧。就像这样子： + +{% highlight bash %} +#!/usr/bin/env bash +gnome-settings-daeman & #启动gnome桌面元素，否则Awesome默认X元素会非常丑陋！ +xscreensaver & #屏保 +nm-applet --sm-disable & #网络管理器 +update-notifier & 自动更新程序 +{% endhighlight %} + +然而，悲催的是，现在开始报错了，“未能启动通知守护进程”！我去，这又是什么鬼，什么是`通知守护进程`？连谷歌都谷不到！后来几经波折，才发现原来是个叫`notification daemon`的东东，可能翻译成中文后还真找不到相关文献了，gnome下的系统通知工具，类似Windows系统右边的通知栏。好吧，第二次重启DE后又没问题了，我也是醉了。 + +接下来在`rc.lua`里边帮定锁屏的快捷键，如下: + +{% highlight lua %} +{% raw %} +awful.key({ modkey, "Control" }, "Delete", function () awful.util.spawn('xscreensaver-command -lock') end), +{% endraw %} +{% endhighlight %} + +不过每次启动后都有个`xscreensaver`的logo画面怪惹人烦的， 后来看到`Awesome`的官网添加`xscreensaver`是这样的： + +{% highlight bash %} +xscreensaver -nosplash & +{% endhighlight %} + +通过添加`-nosplash`参数可以去掉启动程序的等待时间出现的logo，世界一下子就清净多了。 + +哦，对了，如果遇到启用`gnome-settings-daemon`时发现鼠标指针不见的情况下，输入以下命令。 + +{% highlight bash %} +gsetting set org.gnome.settings-daemon.plugins.cursor active false +{% endhighlight %} + +完成！ + +Ps. 总结一下，这次安装屏保的过程又折腾了好久，主要因素是由于自己的大意好多命令给拼错了，导致很多莫名奇妙的问题，如`gnome-settings-daemon`成了`gnome-setting-daemon`，`xscreensvaer`又成了`xscreen-saver`，切记不要太粗心! diff --git "a/_posts/2015-10-12-\346\214\201\344\271\205\345\214\226ssh\350\277\236\346\216\245.md" "b/_posts/2015-10-12-\346\214\201\344\271\205\345\214\226ssh\350\277\236\346\216\245.md" new file mode 100644 index 0000000..5864f98 --- /dev/null +++ "b/_posts/2015-10-12-\346\214\201\344\271\205\345\214\226ssh\350\277\236\346\216\245.md" @@ -0,0 +1,52 @@ +--- +title: 持久化ssh连接 +date: 2015-10-12 +categories: Linux +tags: [linux, ssh, ssh_config] +cover-image: 9.jpg +--- + +前两天在设置`github`的多`ssh-key`登陆时，有个问提扰了我好久，直到后来才找到原因，特此记录一下。 + +话说前段时间在用超算中心跑实验的时候，由于学校的战斗力为5的渣渣网速，`ssh`以及`sshfs`每隔几分钟就断掉一次，而每次连接又耗费大量时间等待其身份验证，于是从google上查找了一下，在`~/.ssh/config`添加两行： + +{% highlight vim %} + +ControlMaster auto +ControlPath /tmp/ssh_mux_%h_%p_%r +ControlPersist 4h + +{% endhighlight %} + +好吧，瞬间有一种便秘了好多天突然畅通无阻的感觉（我承认我是有够低俗的），心情舒畅了不少。但具体是什么意思自己也没细想，就把他搁那儿了。 + +然后的然后，在设置多个`github`登陆时，又修改了`.ssh/config`文件如下: + +{% highlight vim %} + +ControlMaster auto +ControlPath /tmp/ssh_mux_%h_%p_%r +ControlPersist 4h + +Host user1.github.com +Host github.com +User git +IdentityFile ~/.ssh/id_rsa1 + +Host user2.github.com +Host github.com +User git +IdentityFile ~/.ssh/id_rsa2 + +{% endhighlight %} + +然后`ssh`分别进行测试两个Host能否联通，但令人抓狂的是每次return的都是`Hi, User1`，而且对User2的repo进行`push`也无法认证，因为是User1的sshkey，如此几次怎么查找都找不出问题所在，后来一怒之下关机重启了。 + +再一次进行`ssh`测试User2的连接情况，奇迹发生了，终于出现`Hi, User2`了，但这时`ssh`User1也成了`Hi, User2`，突然想起来是不是`config`里前三行搞的鬼？然后继续问谷歌吧。 + +> * `ControlMaster auto` 告诉ssh客户端尝试重用现有的连接(master connection)。 +> * `ControlPath` 指定了这个连接的socket保存位置，这里保存在`/tmp`路径下，以便重启后便删除了，实际放在其他地方也可以。文件名中%h表示远程主机名(host)，%p表示端口(port)，%r表示远程用户名(remote user name)。文件可随时`rm`掉然后重新连接。 +> * `ControlPersist 4h` 表示在创建的首个连接(master connection)的会话推出后，master连接仍然在后台保留，以便其他复用该连接的会话不会出现问题。 +> * — [@李林克斯 《重用SSH连接》](http://liyangliang.me/posts/2015/03/reuse-ssh-connection/) + +难怪，由于的我的`ControlMaster`配置没有在哪个`Host`下，因此对全局生效，况且`github`的user都是`git`，所以导致每次验证的都是`master`的连接，难怪会出现问题。看来以后遇到问题后不能什么都不懂直接Copy，因为接下来总会有莫名其妙的问题等着你。 diff --git "a/_posts/2015-10-13-Redis\345\244\247\345\206\222\351\231\251.md" "b/_posts/2015-10-13-Redis\345\244\247\345\206\222\351\231\251.md" new file mode 100644 index 0000000..41563b5 --- /dev/null +++ "b/_posts/2015-10-13-Redis\345\244\247\345\206\222\351\231\251.md" @@ -0,0 +1,245 @@ +--- +title: Redis大冒险[转] +date: 2015-10-13 +categories: 数据库 +tags: [转载, 译文, Redis, NoSQL, Code] +cover-image: 9.jpg +--- +最近在搞一组实验，但数据用mysql存储的话好多数据项是不定长的，于是决定改用Redis。看到关于Redis简介的一篇很好的文章，特此转载过来。 + +> 英文原文: [ALCA in Redis-Land](http://labs.alcacoop.it/doku.php?id=articles:redis_land) +>
译文原文: [Redis大冒险](http://www.cnblogs.com/enjiex/p/3618546.html) + +一篇对使用Redis在NoSQL的世界中冒险之旅的总结。 + +The legs of our journey + +像每次出发一样，先对我们这次的旅程路线做个介绍： + +* [Redis? What is it?](#title1) +* [Available datatypes](#title2) +* [Where are my tables?](#title3) +* [A simple use case](#title4) +* [Back home](#title5) + +## 探索之一：Redis? What is it? ## + +简而言之，Redis是一种强大的key-value数据库，之所以强大有两点：响应速度快(所以数据内存存储，只在必要时写入磁盘)，特性丰富(支持多种数据类型，以及各类型上的复杂操作)。 + +事实上，Redis的一个重要特性就是它并非通常意义上的数据库，虽然称之为数据库是因为它可以为你存储和维护数据，但它并不像关系数据库那样提供任何的SQL方言。不过不用担心，Redis并不是吞噬数据的黑洞，它只是不支持SQL及相关功能，但却提供了稳健的协议用于与之交互。 + +在Redis中，没有数据表的概念，也无须关心select,join,view等操作或功能，同时也不提供类似于int或varchar的数据字段。你面对的将是相对原始的数据集合及数据类型。 + +## 探索之二：Available datatypes ## + +下面我们深入看下这个奇怪的数据库是如何工作的。如上所见，Redis是基于key-value范式存储数据，所以先来重点看下`key`的概念。 + +key本质上就是简单的字符串，诸如`username`、`password`等。在定义key时，除了不能使用空格，你可以随意的使用普通的字符、数字等，像".",":","_"等在定义key时都能正常使用，所以像`user_name`, `user:123:age`, `user:123:username`都是不错的key的定义方式。 + +不像RDBMS中的字段名称，这里的key是Redis中的重要组成部分，所以我们必须在处理key时多加小心。在下面的讲述中，Redis并没有table的概念，所以像`SELECT username from users WHERE user_id=123;`这种简单任务都只能换种方式实现，为了达到这种目的，在Redis上，一种方式是通过key `user:123:username`来获取结果value。如你所见，key的定义中携带了神秘信息(像user ids)。在Redis中，key的重要性可见一斑。(其他key-value数据库中key的地位也是如此。) + +现在你应该对key有了清楚的了解，下面带你进入可用的数据类型的神奇世界。 + +### Strings ### + +String是Redis中最基本的数据类型，它就是普通的二进制安全的字符串，支持最大数据长度为1Gb。 + +可以通过SET命令给一个key设置String类型的数据，并可通过GET命令根据key取得结果。如果你想存储数字信息，像计数器，你也可以把它存储到String数据中，并可使用INCR和DECR对之做自增和自减操作。 + +### Lists ### + +List是string数据的集合，其中各数据项按插入顺序排列。你可以把list当作一个锁链(chain)，所以可以在锁链最左边(链头)或最右边(链尾)添加一个新的链结(link)；当然也可以加在锁链中间，但却要打断某个链结。 + +可能通过LPUSH和RPUSH命令给list添加数据(L:left, R:right)，通过LPOP或RPOP命令弹出元素(同时删除该元素)，也可以通过LRANGE获取指定范围的元素(仅返回数据，不会删除任何元素)。另外也可通过LSET在指定位置添加元素，但通常这种操作比简单的LPUSH或RPUSH要慢很多。 + +### Hashes ### + +Hashes以简洁的方式存储关系更为紧密的数据。Hashes为每个存储的key实现一个内置的key-value对来存储数据，例如对于`user`这个key，它的值可以是多个字段以及与每个字符相应的值对组成数据集。如果你熟悉像ruby或javascript等编程语言，这里的hashes与那些语言中的hash概念大同小异。 + +### Sets ### + +Sets和它在数学上的同名概念"集合"意义相同，是包含不重复元素的集合。在Redis中，这些对象变成了Redis里的String类型。正如你想，sets与lists不同的地方在于：sets中的元素是无序的，并且不能重复，你不能在sets中放进两个相同的数据。　　 + +可以通过SADD往set中添加数据，SREM删除数据，或者通过SPOP返回并删除此数据。此外还可以通过SUNION, SINTER, SDIFF命令分别实现集合上的"并集", "交集", "差集"操作。 + +### Ordered sets ### + +Ordered sets与sets类似，不同地方在于Ordered set中的每个元素都有一个权重，用于与其他元素比较并排序。 + +当然ordered set与普通sets具有类似的操作，ZADD和ZREM分别是添加和删除元素。Ordered set也有自己独有的操作：ZINCR和ZSCORE，前则用于为元素的权重+1，后则则返回元素的权重值。 + +## 探索之三：Where are my tables? ## + +使用Redis与我们之前使用的SQL数据表完全不同，没有语言支持你在服务器上查询数据，这里仅有一些命令帮你操作数据库中的keys值。Redis中的命令是数据类型敏感型的，也就是说你不能在list上执行set命令，否则你将得到一个执行错误的提示。可以通过redis-cli或其他你使用的编程语言中的接口给Redis server发送命令。在下面的示例中，我们只强调命令本身，而不关注你通过哪种方式提交给Redis server。 + +想像一下，一个简单的SQL数据库表，像一些应用中会用到的保存用户数据的表： + +|id|username|password|name |surname| +|---:|:----:|:------:|:---:|:-----:| +|1 |user1　 |pass1　 |Bob |Smith| +|2 |user2　 |pass2　 |Mario|Rossi| + +### 存储数据 ### + +假如我们想把上面的数据存储到Redis中，你会如何在Redis中设计数据库方案呢？也许以应用的视觉来看会更直观一些。使用SQL，我们在SELECT中通过指定用户id来获得一个用户信息，换句话说就是需要有用于区分不同数据实体的方式，所以我们可以通过一个唯一的标识来标识和获取用户信息。所以如果在redis的key中加入用户的id信息，那么我们的查询需求就解决了，在redis中，数据被存储成如下形式： + +Key　　　　　　　　|Value +-------------------|---- +user:1:username　　|user1 +user:1:password　　|pass1 +user:1:name　　　　|Bob +user:1:surname　　 |Smith +user:2:username　　|user2 +user:2:password　　|pass2 +user:2:name 　　　 | Mario +user:2:surname 　　|Rossi + +那么，给出任一个用户id，我们就可以通过key `user:id:username`,`user:id:password`,`user:id:name`,`user:id:surname`的形式读出用户信息。 + +### 用户登录 ### + +上面的存储形式也能用于用户登录，但需要一种方式能根据username来查询用户的id。也就是说我们还需要在username和id之间建立联系。这可以通过添加另外一个redis key `user:username:id`来实现。 + +key　　　　　　|value +---------------|---- +user:user1:id　|　1 +user:user2:id　|　2 + +现在如果Mario Rossi想要登录进来，我们可以通过key `user:user2:id`先查出username，进而获得用户的所有信息。 + +### 主键 ### + +在Redis中如何保证id值的唯一性呢。在SQL中，可以通过`id int primary key auto_increment`定义自增主键来实现，现在我们也需要一种类似的方式为每个用户生成一个不同的id。根据前面可用的数据类型中提到的数字数据，Redis中的方案是这样的：创建一个key `user:next_id`，并把它作为计数器，每当要添加新用户时，就对key `user:next_id`执行INCR命令。 + +{% highlight mysql %} +SELECT * FROM users; +{% endhighlight %} + +下一个面临的问题是查询用户列表。也许你认为我们上面的数据存储已经足以查询出用户列表：可以先获得`user:next_id`的当前值counter，然后通过一步或多步遍历0到counter获得用户数据。但如果某个用户从系统中删除(下面会讲到删除操作)，而我们会遍历0到counter中的所有id，这时就会有些id查询不到任何数据。 + +尽管这通常不是问题，但我们不想在不存在的用户数据上浪费时间，所以需要创建另外一个key `user:list`，其value为list或set类型，用于存储每一个新增的用户id，并在必要的时候从`user:list`中删除该id。我更倾向于使用list，因为它可能通过LRANGE命令实现分页功能。 + +### 删除用户 ### + +还有一个要面临的问题是"数据完整性",看看我们在删除用户时会发生什么吧。我们需要删除每一个对此用户的引用，也就是说，需要删除下面所有的key `user:id:*`,`user:username:id`，以及`user:list`中的用户id。 + +## 探索之四：A Simple use case ## + +为了学习致用，我们尝试设计一个虚拟图书馆，并能根据主题对图书分组。下面的例子比上面的用户表会稍微复杂些，但你将学会如何在Redis中处理关联关系。 + +在应用中，我们需要收集图书，并存储他们的title,author(s), topic(s), pages, price, ISBN和description。显然有些图书的作者不止一个，并且它也许会涵盖不同的主题(例如一本书可以是编程主题，也可以是描述的ruby编程)。另外一个作者可能写了很多本书，而一个主题必然会包含很多本书。可以看出，这里出现了作者和图书、主题和图书的多对多关系。 + +### SQL场景 ### + +首先，我们尝试使用SQL数据表为此种场景建数据模型，以便于我们更直观的在Redis领域中模拟： + +#### Books #### + +id|title|pages|price|ISBN|description +:-:|:-----------------:|:-------:|:----:|:---------------:|:------------------------: +1|Programming Ruby|829|$26|0974514055|ruby programming language +2|Erlang Programming|496|$42|0596518188|an introduction to erlang + +#### Authors #### + +id|name|surname +--|------------|-------- +1|Dave|Thomas +2|Chad|Fowler +3|Andy|Hunt +4|Francesco|Cesarini +5|Simon|Thompson + +#### Topics #### + +id|name|description +--|------------|-------- +1|programming|Books about programming +2|ruby|Books about ruby +3|erlang|Books about erlang + +#### Books-Authors #### + +book_id|author_id +-------|----- +1　　　|　　1 +1　　　|　　2 +1　　　|　　3 +2　　　|　　4 +2　　　|　　5 + +#### Books-Topics #### + +book_id|topic_id +-------|----- +1　　　|　　1 +1　　　|　　2 +2　　　|　　1 +2　　　|　　3 + +### Redis场景 ### + +前面已经介绍了如何在Redis中存储数据，所以这里理解Books,Authors和Topics这三张表应该不成问题。但当面对Books-Authors和Book-Topics这种表之间的多对多关联时，问题变得复杂起来。下面以Topic为例来看如何解决Book与Topic之间的关联，一旦对这个关系清楚了，Book与Author之间的关系也就迎刃而解了。 + +对于每本book，我们需要知道它属于哪些topics；同样对于每个topic，也要处理它包含的每本book。换句话说，对每本book，需要一个存储它所关联的topic的id列表，对于每个topic，同样需要一个存储它关联的book的id列表。这正是set大展身手的地方。我们将创建两个sets:`book:id:topic`和`topic:id:books`，前者保存book的topics'id列表，后者存储topic的books'id列表。以前面SQL场景中的数据为例，图书"Programming Erlang"(books表中的id为2)，将有一个key为`book:2:topics`，value为set类型且数据为(1,3)的数据信息；而主题"programming"则会有一个key为`topic:1:books`，值为(1,2)的数据集。 + +经过分析，就得出了Redis场景下的数据模型： + +#### Authors #### + +Strings +-　author:id +-　author:id:name +-　author:id:surname + +Sets +else -　author:id:books + +Lists +-　authorlist + +#### Books #### + +Strings +-　book:id +-　book:id:title +-　book:id:pages +-　book:id:price +-　book:id:isbn +-　book:id:description + +Sets +-　books:id:authors -　books:id:opics + +Lists +-　book:list + +#### Topics #### + +String +-　topic:id +-　topic:id:name +-　topic:id:description + +Sets +-　topic:id:books + +Lists +-　topic:list + +可以看出，在SQL中的多对多关联，在Redis中可以通过两个set来实现。你会发现这种实现相当有用，它给我们提供了一种可以自由获得其他信息的能力：可以通过对所有感兴趣的`topic:id:books`集合中交集操作，从而获得隶属于多个主题的图书。例如对集合`topic:1:books`(programming主题)和`topic:2:books`(ruby主题)做交集，会得到只有一个元素(1)的集合，从而获得id=1的图书：programming Ruby。 + +对于这种实现，你必须特别关注对数据的删除操作。因为topics里有对books的引用，同样books里有对topics的引用，那删除如何操作？以删除books中的数据为例，首先想到的是要删除每个key为`book:id:*`的数据，但执行此操作前需要先遍历topics中的所有key为`topic:id:books`的集合，并从中删除待删除图书的id，当然也要从books中key为`book:list`的列表中删除此id。如果想删除一个topic，操作也很类似：从topics中删除所有key为`topic:id:*`信息之前，需要先遍历books中的key为`books:id:topics`的topic id集，并从中删除待删除topic的id，同时从`topic:list`列表中也删除此id。同样的操作对于authors一样适用。 + +## 探索之五：Back home ## + +对于Redis的探索到一段落，现在回头看看我们的旅行包里收获了哪些精彩。 +我们学习了Redis中的数据类型及操作命令，还有一些其他有趣的东西。 是不是还有几段记忆深刻的故事呢： + +* 通过对String数据执行INCR命令解决唯一自增主键问题 +* 通过含义丰富的key:`user:username:id`处理用户登录场景 +* 通过set实现数据间的多对多关联 + +到此为止，Redis之旅已经结束，希望未给你带来不快。最后送上一副良济： + +> having fun coding free software! diff --git "a/_posts/2015-10-16-Python\344\273\216\350\217\234\351\270\237\345\210\260\344\270\215\345\244\252\350\217\234\344\271\213\350\267\2571.md" "b/_posts/2015-10-16-Python\344\273\216\350\217\234\351\270\237\345\210\260\344\270\215\345\244\252\350\217\234\344\271\213\350\267\2571.md" new file mode 100644 index 0000000..4fed149 --- /dev/null +++ "b/_posts/2015-10-16-Python\344\273\216\350\217\234\351\270\237\345\210\260\344\270\215\345\244\252\350\217\234\344\271\213\350\267\2571.md" @@ -0,0 +1,51 @@ +--- +title: Python 的Main函数 +date: 2015-10-16 +categories: Python +tags: [Code, Python, 学习笔记, 工具] +cover-image: 9.jpg +--- +Python 之前由于有一些数据要处理，从网上东一块西一块的看过一些资料，但要说系统的学习还是没有的，所以最近这段时间决心看些书查些资料，对Python有些个系统的了解。在这里记录一些学习笔记，希望能坚持下去。 + +## (1) 关于Python的Main函数在哪？ ## + +一开始刚接触到Python的时候,看一个py的代码经常第一反应是去找这段代码的main函数，经常却只能见到这么一段代码: + +{% highlight python %} +if __name__ == "__main__": + #主函数语句 +{% endhighlight %} + +原来Python里的Main函数并不需要直接显式的定义调用的，Python是一种解释型语言，所以我们看到py文件中尽管没有任何函数块或者主函数入口也可以执行运行。 + +在Python里边有着“命名空间”的概念，也就是`__name__`的值,Python中所有的代码都会有一个命名空间与之相关联。其中，主程序（即python命令直接执行的程序或者python shell中的代码）会与`__main__`命名空间相关联，而每个模块中的代码（即import要导入的代码）则是与该模块名相同的命名空间里。 + +如以下例子： + +{% highlight python %} +#Filename TestNamespace.py +def funcName(): + print("This is a Test"); +if __name__ == "__main__": + funcname(); + print("Testnamespace Run in Main Namespace"); +{% endhighlight %} + +如果我们直接调用`python TestNamespace.py`两句话都会输出 + +``` +This is a Test +Testnamespace Run in Main Namespace +``` + +而如果在代码中先`import Testnamespace`,第二个print则永远调用不出来 + +{% highlight pycon %} +>>> import Testnamespace +>>> Testnamespace.funcname() +This is a Test +{% endhighlight %} + +从而我们可以在每个模块对代码在`__main__`空间下进行测试,而import该模块后,测试语句则不再起任何作用。 + + diff --git "a/_posts/2015-10-17-Github-\351\202\243\344\272\233\344\272\213.md" "b/_posts/2015-10-17-Github-\351\202\243\344\272\233\344\272\213.md" new file mode 100644 index 0000000..30124d4 --- /dev/null +++ "b/_posts/2015-10-17-Github-\351\202\243\344\272\233\344\272\213.md" @@ -0,0 +1,52 @@ +--- +title: Github那些事 +date: 2015-10-17 +categories: Github +tags: [Github, 学习笔记, 工具] +cover-image: 9.jpg +--- +Git——一个由大神Linus花两周写的C版本的分布式版本控制器，又一款神话般的大作，真可谓Linus出品，必属精品。有机会一定要膜拜下Git的源码。 + +而Github则又是最流行的Git访问网站，现在可以说已经是世界上最大的代码存放库。 + +这么NB的工具以及这么NB的站点，自己怎么能不跟下风呢？我也来记录下自己的Git使用过程。 + +最初接触Github已经不记得是什么时候了，但最初使用还是从建博开始。当时由于被各种酷炫的个人博客所诱惑，于是乎花了些时间与脑细胞来搭了个自己的博客。 + +对于Github使用，简单来讲只有下面的几条命令就OK了。 + +{% highlight bash %} +git add -A +git commit -m "The Code Information" +git push origin master +{% endhighlight %} + +`git add`将要提交的文件放到一个缓存区(index)里边,其中`-A`命令是将仓库中所有的修改的文件都提交，包括新添加的以及以及删除掉的文件信息。 +`git commit`则将缓存区中的文件提交到当前的分支(branch)中，这里边需要`-m`命令来添加本次提交代码说明，否则大家提交代码时你一个版本我一个版本没有任何说明就没办法来管理了。 +最后由`git push`来将本地的分支推送到远程（这里一般用Github）的相应的分支(master)上去。当然，在`push`命令之前首先要`git remote add`命令来链接远程仓库。 + +还有一条就是 + +{% highlight bash %} +git status +{% endhighlight %} + +用来查看当前缓存区状态，或者说来查看当前工作区域与缓存区域有什么区别。 + +基本上这四条命令是我使用最频繁的，不过可能还有一点小小的瑕疵，比如说某天我可能突然失手把一些重要的私人信息给`git add`了，这该怎么办。 +我们可以使用`git checkout --file`来撤消掉对缓存区的`file`的修改，而又有可能，我不仅`git add`到缓存区，甚至还`git commit`提交到了分支上去。 +不过还好，只要文件还在本地就没问题的，我们可以`git reset HEAD file`来撤销分支里边`file`的修改。 + +对于维护一个博客来讲，这些个命令基本上以经足够了。 + +当然，我们现在使用电脑往往不止一台，比如说学校或者公司有一台，家里又有一台。但如果我可能在两台以上的电脑上更新博客的话，这样会导致我这两台电脑上本地博客进度不统一怎么办。 +还好Git天生就是为解决这些个项目中的分支与冲突而存在的。 + +我们可以在每次写博前先从Github里同步到本地 + +{% highlight bash %} +git pull origin master +{% endhighlight %} + +然后再继续写完之后进行`push`。 + diff --git "a/_posts/2015-10-18-Gem-Source\347\233\270\345\205\263.md" "b/_posts/2015-10-18-Gem-Source\347\233\270\345\205\263.md" new file mode 100644 index 0000000..0a988f6 --- /dev/null +++ "b/_posts/2015-10-18-Gem-Source\347\233\270\345\205\263.md" @@ -0,0 +1,55 @@ +--- +title: Gem Source相关 +date: 2015-10-18 +categories: Jekyll +tags: [Blog, Jekyll, Gem] +cover-image: 9.jpg +--- +之前由于`Markdown`的引擎问题，导致在`md`文件中普通换行就被解析成了一段，导致每次写一段的话得拖的好长好长，但自己又没有那么宽的屏幕，于是把`Markdown`引擎换成了`rdiscount`。 +在笔记本上实验成功，分段的话需要空一行。 + +然后回到实验时`yekyll server`的时候报错了，发现并没有安装`rdiscount`软件包。这个简单，`gem install`一下就可以了。可是可是，事与愿违 + +{% highlight bash %} +$ gem install rdiscount +ERROR: Could not find a valid gem 'rdiscount' (>= 0), here is why: +Unable to download data from http://ruby.taobao.org/ - bad response Not Found 404 (http://ruby.taobao.org/specs.4.8.gz) +{% endhighlight %} + +看来是`source`出问题了，谷歌一下，讲淘宝已经停止了http协议的镜像服务，使用https协议了，那就改吧。 + +{% highlight bash %} +$ gem source --remove http://ruby.taobao.org/ +$ gem source -a https://ruby.taobao.org/ +$ gem install rdiscount +ERROR: While executing gem ... (Gem::FilePermissionError) +You don't have write permissions for the /var/lib/gems/2.1.0 directory. +{% endhighlight %} + +需要`root`用户权限，那就`sudo !!`，可是，老问题又出现了。 + +{% highlight bash %} +$ sudo !! +$ sudo gem install rdiscount +ERROR: Could not find a valid gem 'rdiscount' (>= 0), here is why: +Unable to download data from http://ruby.taobao.org/ - bad response Not Found 404 (http://ruby.taobao.org/specs.4.8.gz) +{% endhighlight %} + +想起来了，只是给当前用户修改了`source`，`root`用户的`source`还没改呢。好吧，那就继续改掉 + +{% highlight bash %} +$ sudo gem source --remove http://ruby.taobao.org/ +$ sudo gem source -a https://ruby.taobao.org/ +$ sudo gem install rdiscount +Fetching: rdiscount-2.1.8.gem (100%) +Building native extensions. This could take a while... +Successfully installed rdiscount-2.1.8 +Parsing documentation for rdiscount-2.1.8 +Installing ri documentation for rdiscount-2.1.8 +Done installing documentation for rdiscount after 0 seconds +1 gem installed +{% endhighlight %} + +现在问题解决了，终于可以启动`jekyll server`了。 + +不过后来看到`gem source`配置其实都在`~/.gemrc`里边，想修改`source`只要`vim ~/.gemrc`以及`/root/.gemrc`就可以了，真是后知后觉。 diff --git "a/_posts/2015-10-19-Python\344\273\216\350\217\234\351\270\237\345\210\260\344\270\215\345\244\252\350\217\234\344\271\213\350\267\2572.md" "b/_posts/2015-10-19-Python\344\273\216\350\217\234\351\270\237\345\210\260\344\270\215\345\244\252\350\217\234\344\271\213\350\267\2572.md" new file mode 100644 index 0000000..e55d7dd --- /dev/null +++ "b/_posts/2015-10-19-Python\344\273\216\350\217\234\351\270\237\345\210\260\344\270\215\345\244\252\350\217\234\344\271\213\350\267\2572.md" @@ -0,0 +1,46 @@ +--- +title: Python with 语句 +date: 2015-10-19 +categories: Python +tags: [Code, Python, 学习笔记, 工具] +cover-image: 9.jpg +--- +## Python I/O ## + +我们知道，在程序中打开文件的时候，往往需要考虑一些乱七八糟的异常出现的情况，例如文件不存在啦，没有可读可写的权限啦，亦或是硬盘已满。所以我们经常会用到`try/except`语句来捕获异常， +而为了防止文件被破坏，我们还需要`finally`语句来保证文件的关闭，如下例子： + +{% highlight python %} +try: + f = open(filepath,'rb') + fw = open(filepath2,'wb') + for i in f.readline(): + print(i,file=fw) +except IOError: + print "Error happened!" +finally: + f.close(); + fw.close(); +{% endhighlight %} + +这么冗长臃肿的代码，显然不是我们这些强迫症患者所喜爱的，必需要找个方式把他解决掉，那就是`with`。`with`是python2.5引入的，到了2.6就已经成为默认关键字。加了`with`的代码是以下形式： + +{% highlight python %} +with open(filepath,'rb') as f, open(filepath2,'wb') as fw: + for i in f.readline(): + print(i,file=fw) +{% endhighlight %} + +然后我们还可以通过`nested`这样用： + +{% highlight Python %} +form contextlib import nested +with nested(open(filepath,'rb'),open(filepath2,'wb') as (f,fw)): + for i in f.readline(): + print(i,file=fw) +{% endhighlight %} + +从此以后，妈妈再也不用担心我的文件打开后忘记关闭了。 + +`with`语句引入了一个“上下文管理协议”(Context Management Protocol)，对资源访问后发生异常能够正常关闭资源。具体实现是通过定义两个方法`__enter__()`以及`__exit__()`方法来操作。 +这里有一篇参考文献[《浅谈Python的with语句》](https://www.ibm.com/developerworks/cn/opensource/os-cn-pythonwith/)。 diff --git "a/_posts/2015-10-20-Redis-\346\211\271\351\207\217\345\210\240\351\231\244.md" "b/_posts/2015-10-20-Redis-\346\211\271\351\207\217\345\210\240\351\231\244.md" new file mode 100644 index 0000000..44a0a6e --- /dev/null +++ "b/_posts/2015-10-20-Redis-\346\211\271\351\207\217\345\210\240\351\231\244.md" @@ -0,0 +1,29 @@ +--- +title: Redis批量删除 +date: 2015-10-20 +categories: 数据库 +tags: [Redis, NoSQL, 学习笔记, Code] +cover-image: 9.jpg +--- +## Redis 通配符删除 ## + +Redis 由于是不支持正则的，只支持通配符的`pattern`，诸如`*`,`?`以及`[]`，类似这样子： + +{% highlight text%} +keys * +keys a?c +keys a[Bb]c +keys a\*c +{% endhighlight %} + +可是当我准备`del` key的时候，却发现`del`又不支持`pattern`，这倒又是个头疼的事了，查看下redis的文档，貌似支持`pattern`的命令也就寥寥几个，`scan`，`sort`之类的。 +怎么办呢，上千万条数据总不能一个一个`del`吧，外事不决问google，还是求助下大牛们，毕竟我们还是站在巨人的肩膀上的，终于找到这样一个方式： + +{% highlight bash %} +redis-cli keys "cat:\*:item" |xargs redis-cli del +{% endhighlight %} + +是通过`keys`匹配到所有match的记录后通过`xargs`命令传递给`redis-cli`的`del`然后进行删除。需要注意的是`xargs`后的`redis`如果没有设置环境变量的话需要输入绝对路径。 + + + diff --git "a/_posts/2015-10-21-Redis-\345\210\235\344\275\223\351\252\214.md" "b/_posts/2015-10-21-Redis-\345\210\235\344\275\223\351\252\214.md" new file mode 100644 index 0000000..7dee5c8 --- /dev/null +++ "b/_posts/2015-10-21-Redis-\345\210\235\344\275\223\351\252\214.md" @@ -0,0 +1,33 @@ +--- +title: Redis 初体验 +date: 2015-10-21 +categories: 数据库 +tags: [Redis, NoSQL, 学习笔记, Code] +cover-image: 9.jpg +--- + +## Redis 总览 ## + +Redis 全称(REmote DIctionary Service)，远程字典服务，是一个简单易用的`Key-Value`数据库。 +Redis是内存数据库，相比其他数据库，其速度是最大的一个优势，但能力大责任就越大，其成本代价则是昂贵的内存。 +虽说现在内存也是白菜价了，但对于动辄就是几十上百个G的数据来说，还是吃不消的。 + +Redis 最主要的特点是其丰富的数据类型，创始人 Salvatore Sanfilippo 也将其成为“数据结构服务器”，足以体现其特点。 +除了最基本的`string`已经`numerical`类型，还支持`Hash`，`List`，`Set`，`SortedSet`等复杂数据结构，且提供着非常方便的操作方式，简单易用。 + +## 一些资源 ## + +当然，Redis常见的还是出现在Web Case中，如博客网站或其他类似的社交网站，这里有个[《11个Redis常用Web Case》](http://highscalability.com/blog/2011/7/6/11-common-web-use-cases-solved-in-redis.html)。 +至于Redis内容相关，这里的[关于Redis的一些常识](http://www.searchdatabase.com.cn/showcontent_70423.htm)，也提供了一些Redis的相关资料。 +不过不管学习什么，有文档最好参考文档，毕竟文档才是王道，[Redis命令参考](http://redisdoc.com)，中文版的，简洁易懂。 +发现自己学了这么多年英语，最后还是喜欢看中文文档————除非翻译的实在看不下去。 +这里还有[Redis中文网站](http://redis.cn)。 + +## 一些常识 ## + +Redis 的 keys 命名没有什么限制，诸如`:`,`.`都可以用。 +一开始并不清楚，看到好多人命名`usr:1:name:zhang`之类的，还以为有什么特别之处，其实并没有什么深层含义，只不过作者建议`:`用作字段分隔，`.`号用作单词的连接符，大致是一种约定俗成。 +你想用`_`来分隔或连接也并无不可。 + +另外Redis的复杂数据类型并不能嵌套使用，也就是说`Hash`啊，`list`等等里边的value只能是`string`或者数值类型，与python不同。一开始一直想将一个`set`作为value存到一个`hash`里边，最终发现存的只是`set`的key的字符窜而已。 + diff --git "a/_posts/2015-10-26-\346\267\230\345\256\235\347\251\277\350\241\243\346\220\255\351\205\215\347\256\227\346\263\225\346\234\211\346\204\237.md" "b/_posts/2015-10-26-\346\267\230\345\256\235\347\251\277\350\241\243\346\220\255\351\205\215\347\256\227\346\263\225\346\234\211\346\204\237.md" new file mode 100644 index 0000000..53143b8 --- /dev/null +++ "b/_posts/2015-10-26-\346\267\230\345\256\235\347\251\277\350\241\243\346\220\255\351\205\215\347\256\227\346\263\225\346\234\211\346\204\237.md" @@ -0,0 +1,65 @@ +--- +title: 淘宝穿衣搭配比赛有感 +date: 2015-10-26 +categories: 随感 +tags: [生活, 随感, 天池大数据, 淘宝穿衣搭配比赛] +cover-image: 9.jpg +--- + +历时将近一个月的搭配比赛第一赛季落幕了，而自己也是毫无悬念的被Pass掉了，最优排名72，成绩是2.56%。总结经验，吸收教训。 + +## 教训 ## + +毕竟是第一次参加天池竞赛，没见过什么世面，当第一天提交数据的时候看到第六名的成绩自己乐的屁颠屁颠的，现在看来，大牛们一般在后期才参赛的， +前期在排行榜上折腾来折腾去也提高不了零点几的小虾米在后期一天被刷下去十几名，看来自己还是`Too Yonge Too Simple`。 +总结下问题应该大致分一下几点： + +### 1.靠人脑来搭配 ### + +事实上，从比赛开始一直到结束自己几乎都是靠感觉来进行搭配的，然后简单的通过`Shell`或`Python`处理下就提交了，这样往往导致 + +1. 思路混乱，比如说购买信息`session`的划分，从一天划分改到三天划分最后改到七天划分，却发现并没什么卵用； +2. 思路混乱直接导致代码的混乱，看`src`文件下一大堆各式各样的`.sh`或`.py`或`.awk`，基本上全是用一次就扔的`臭代码`。 +3. 最终的结果是没有什么技术含量，说白了就是“拼凑” + +不过这也看出了自己的不足————对学习方面的东西简直一窍不通。虽然整天听到什么`机器学习`，`神经网络`，`深度学习`这样的词汇，但真正 +想用的时候却发现自己还是没有一点储备量的。毕竟是隔行如隔山，我一个做演化算法的去搞学习，一开始还是有点适应期的。既然发现问题也就得 +解决问题，缺什么补什么，看来接下来花时间好好研究下学习相关内容。 + +### 2.眼高手低 ### + +比赛初期其实就想系统的看看学习方面的相关知识，借由此契机来入门机器学习。但看到一开始简单处理的数据就在前50内基本上就没准备什么后续 +处理了，随想在临结束前两天被甩出50，然后一跌千里。只有在最后一天才临时抱佛脚的尝试了用`tf-idf`以及文本余弦相似度来进行预测，但 +却没有时间了。整个赛季连模型都没有建立更别提什么训练了。只能说，自作孽，不可活。程序员毕竟是个实践的职业，不上手只会`Go Die`。 + +### 3.数据没有充分利用 ### + +比赛总共提供了大致三项的可利用信息，一是用户购买历史信息，二是商品的`Title`信息，三是商品的图像信息。但自己只是用了用户的购买信息。 +将每个用户的购买信息按时间分成不同`session`，然后直接提取来作为搭配。其实通过处理可以发现，购买的历史信息中只存在大约一半的`test` +集中的商品，即一半的要预测的商品并没有出现过购买记录。所以自己这种方案天生的弊端就是一半的商品没法进行搭配。而大量的信息隐藏在 +`term`跟`img`里边自己却无法利用。看来短板还是很多的。 + +### 4.线下评测系统搭建的较晚 ### + +因为天池只提供一天一次的评测数据的机会，整个来讲还是太少了，有人利用小号来进行评价，可是毕竟没有那么多的手机号。所以搭建一个 +`Off-line`的评估系统对整个算法的评测过程来讲还是很重要的。然而自己真正做这个是却是在数据切换之后开始的，也就是说离第一赛季结束 +还有没有几天了，时间太晚了。 + +## 收获 ## + +当然也有些许的收获，毕竟这一遭走下来也并不是纯粹的打酱油下来的。 + +### 1.Redis ### + +一开始面对这些数据第一反应是导入到数据库里，首先选择的是`MySQL`，然而对商品的`Term`以及标记的搭配`MatchSet`这种长短不一的数据存储就 +犯难了，按照`String`类型存的话每次使用的话还得进行处理，但按照`属性-值`存的话长短不一又好处理。于是选择了Redis这个传说中的“数据结构 +数据库”，这样的话存取数据方便多了，而且Redis是对内存的操作，速度上也会很有优势。但后来想到，用Python的数据结构不也可以处理么，用的 +时候把数据`load`内存里，不用的时候将数据`dump`到硬盘上。不知到速度上或其他性能上有没有大的区别。不过，Redis毕竟是作为数据库存在的， +数据库就是一种有条理的对文件的组织形式。 + +### 2.线下评测系统 ### + +虽然这该线下评测系统写的有点晚，但进行过几次测试与线上测试结果对比发现整个逻辑还是没有问题的，最让自己泪奔的是用`title`的`tf-idf` +文本余弦相似度预测的结果在线下评测是0.008，本来寄希望自己的评测系统写的不准确，水乡在线上测试也是0.008左右，大差不差，这真不知道 +自己到底是该哭还是该笑。唯一的好处是可以自己研究学习的时候来搞着玩了。 + diff --git "a/_posts/2015-10-27-Linux\347\256\241\351\201\223\344\270\216\351\207\215\345\256\232\345\220\221.md" "b/_posts/2015-10-27-Linux\347\256\241\351\201\223\344\270\216\351\207\215\345\256\232\345\220\221.md" new file mode 100644 index 0000000..2464e1e --- /dev/null +++ "b/_posts/2015-10-27-Linux\347\256\241\351\201\223\344\270\216\351\207\215\345\256\232\345\220\221.md" @@ -0,0 +1,112 @@ +--- +title: Linux管道与重定向 +date: 2015-10-27 +categories: Linux +tags: [Linux, Shell, 学习笔记] +cover-image: 9.jpg +--- + +Shell里边的文件输入输出重定向什么的一直都是一知半解，只知道个`>`代表覆盖重写而`>>`代表对文件中追加，并不覆盖。 +今天在用`mplayer`播放提示音希望不显示输出，从网上看到这个命令瞬间泪奔 + +{% highlight bash %} +$mplayer test.mp3 < /dev/null > /dev/null 2>1& +{% endhighlight %} + +这到底什么个含义，决心花点时间来好好补补这一块的内容。 + +## I/O 重定向 ## + +通常在Shell命令中最常见到三种输入输出类型，标准输入(stdin)，标准输出(stdout)以及标准错误输出(stderr)，感觉跟C/C++里边文件划分类似。 +`stdin`一般指`command`接受的输入流，`stdout`指`command`正常输出情况，默认输出显示到终端，`stderr`则是`command`的错误输出，默认也是输出显示到终端。 +而文件描述符则是与一个打开的文件或数据流相对应的一个整数，系统将0,1,2分别与标准输入，标准输出以及标准错误输出相对应。 + +### 输出重定向 ### + +重定向符号`>`以及`>>`意为输出重定向，包括标准输出以及标准错误输出，也是一般命令中比较常见的情况，与`stdout`及`stderr`两两组合就是四种情况 + +* `1>` 表示标准输出重定向，覆盖 +* `1>>` 表示标准输出重定向，追加 +* `2>` 表示标准错误输出重定向，覆盖 +* `2>>` 表示标准错误输出重定向，追加 + +其中默认缺省表示标准输出，即`>`与`>>`与前两个命令含义相同。 + +由于`>`命令会将存在的文件进行覆盖，我们可以通过`set -o noclobber`来进行相应的限制。设置成功后，如果再次进行重定向到已有的文件中就会报错，这时便 +需要通过`>|`来进行命令。 + +{% highlight bash %} +$set -o noclobber +$ls +test1 test2 test3 +$ls > test1 +zsh: 文件已存在:test1 +$ls >| test1 +$cat test1 +test1 test2 test3 +{% endhighlight %} + +另外就是`&`的使用，不过这里`&`并不是指将命令在后台运行。`&>`和`&>>`可以将`stdout`与`stderr`重定义到同一文件中。这样就不用一个一个的指定了。 +另一种方式这样`2>&1`，表示将`stderr`重定向到`stdout`的位置，即`stdout`输出到哪，`stderr`也输出到哪。“IBM developerWorks"上有个很不错的例子， + +{% highlight bash %} +$command 2>&1 >output.txt +$command >output.txt 2>&1 +{% endhighlight %} + +这两个命令`stderr`重定向的位置并不相同。第一个先将`stderr`定向到`stdout`，而此时`stdout`的定向是默认的终端，所以`stderr`被定向到终端，之后 +`stdout`被重定向到文件`output`中。第二条命令先将`stdout`定向到文件`output`，然后将`stderr`定向到`stdout`上，因此`stderr`最终被定向到文件中。 + +最后要提的是`/dev/null`这个空设备，被称为`bit bucket`或者黑洞，正如它名字所示，它会将一切写入到其中的数据流吞噬并丢弃，常用来将`stdout`和`stderr` +内容丢弃掉。但`/dev/null`是一个文件而不是目录，所以不能类似的将文件`mv`其中来删除。 + +关于`tee`命令，其实也有时候，我们希望输出不仅重定向到文件中，而且希望它能够在终端中显示出来，这样就不需要重定向后再继续打开文件来检查是否出问题。 +这时候我们可以用到`tee`命令。`man tee`的解释是这样，从标准输入复制到每一个文件并复制到标准输出中。例如这样 + +{% highlight bash %} +$ls |tee file1 file2 +test1 test2 test3 +$cat file1 +test1 test2 test3 +$cat file2 +test1 test2 test3 +{% endhighlight %} + +而在一般的Linux tricks 有时候会利用`tee`来帮忙解决vim时忘记加`sudo`。可以这样子使用`:w !sudo tee %`。其中`:w`将更改后的文件作为标准输出传递给tee， +而`%`代表当前文件名，然后利用`sudo`权限把标准输出传到当前文件中去。 + +### 输入重定向 ### + +输入重定向自己平常到用的不多，可以用`<`来接受文件内容来作为标准输入。 + +`<<`则通常与一个单词来构成一个结束标识符来接受终端的输入。如 + +{% highlight bash %} +$sort <2 +heredoc>1 +heredoc>3 +heredoc>END +1 +2 +3 +{% endhighlight %} + +## 管道 ## + +相对与重定向，管道就没那么复杂了。一般来讲可以用`|`来将上一个命令的`stdout`作为当前命令的`stdin`来使用。但需要注意的是，`stderr`是不会被处理的。 + +{% highlight bash %} +$command1 |command2 |command3 +{% endhighlight %} + +关于`xargs`。`xargs`比较牛的地方是可以将标准输入来作为命令的参数传到命令中，而管道传给命令的只能是命令接受的`stdin`。`xargs`通常与`find`连用来查找文件。 +记忆中自己用到`xargs`的地方是在Redis。由于Redis删除key的时候不支持通配符，而上万条的数据又不能一个一个手动删除，所以可以利用`xargs` + +{% highlight bash %} +$redis-cli -n 0 keys 'keys:*' |xargs redis-cli -n 0 del +{% endhighlight %} + +先用`keys`命令找到数据库中所有匹配数据，然后通过xargs将输出作为`del`的参数来进行删除。 + +参考资料：[学习Linux,101:流，管道，重定向](http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-lpic1-v3-103-4/) diff --git "a/_posts/2015-11-10-\346\234\211\345\205\263Javac\347\232\204\346\216\242\347\251\266.md" "b/_posts/2015-11-10-\346\234\211\345\205\263Javac\347\232\204\346\216\242\347\251\266.md" new file mode 100644 index 0000000..7726f93 --- /dev/null +++ "b/_posts/2015-11-10-\346\234\211\345\205\263Javac\347\232\204\346\216\242\347\251\266.md" @@ -0,0 +1,167 @@ +--- +title: 有关Javac的探究 +date: 2015-11-10 +categories: Java +tags: [Code, Java, Javac, 学习笔记] +summary: +cover-image: 9.jpg +--- + +用惯了IDE式的一键式编程，初次转到命令行中多少还是有些不适应的。 +但IDE有IDE的方便，直接编译还是有着直接编译的好处的。毕竟是可以更深层次的接触的编译的过程。 + +对于`javac`，发现并没有多少书来解释这个命令，通过`javac -help`能看到一堆对参数的说明。 + + +{% highlight bash %} +Usage: javac +where possible options include: + -g Generate all debugging info + -g:none Generate no debugging info + -g:{lines,vars,source} Generate only some debugging info + -nowarn Generate no warnings + -verbose Output messages about what the compiler is doing + -deprecation Output source locations where deprecated APIs are used + -classpath Specify where to find user class files and annotation processors + -cp Specify where to find user class files and annotation processors + -sourcepath Specify where to find input source files + -bootclasspath Override location of bootstrap class files + -extdirs Override location of installed extensions + -endorseddirs Override location of endorsed standards path + -proc:{none,only} Control whether annotation processing and/or compilation is done. + -processor [,,...] Names of the annotation processors to run; bypasses default discovery process + -processorpath Specify where to find annotation processors + -parameters Generate metadata for reflection on method parameters + -d Specify where to place generated class files + -s Specify where to place generated source files + -h Specify where to place generated native header files + -implicit:{none,class} Specify whether or not to generate class files for implicitly referenced files + -encoding Specify character encoding used by source files + -source Provide source compatibility with specified release + -target Generate class files for specific VM version + -profile Check that API used is available in the specified profile + -version Version information + -help Print a synopsis of standard options + -Akey[=value] Options to pass to annotation processors + -X Print a synopsis of nonstandard options + -J Pass directly to the runtime system + -Werror Terminate compilation if warnings occur + @ Read options and filenames from file +{% endhighlight %} +看着都眼晕，不过我们只需要对某几个Option来关注就可以。 + +### @argfiles ### + +话说用了这么久的`javac`还头一次知道有这么个`option`，在javac编译的时候我们可以不必每次都要 +敲那么长的一串命令，可以先通过把编译的`option`或是`sourcefiles`写入到一个文件中然后通过`@`来编译。 +比如说，我们把`javac`的参数放到options文件中，把`sourcefile`放到source文件中，类似下边例子： + +{% highlight vim %} +#Options +-d ../bin/ +-g +-sourcepath . +{% endhighlight %} + +{% highlight vim %} +#srcFiles +testA.java +testB.java +{% endhighlight %} + +之后，通过命令`javac @Options @srcFiles`来编译文件。 + +### -classpath 与 -sourcepath ### + +`classpath` 设定java要搜索的类的路径，即编译`sourcefile`所需要依赖的class的路径。 + +`sourcepath` 设定java要搜索类的源码的路径，即编译`sourcefile`所需要依赖的class的源码的路径。 + +一开始并不明白sourcepath的意义，以为是需要编译的源码的路径。后来看了看文档以及相关资料，才知道 +sourcepath与classpath其实都是指要编译文件需要搜寻的依赖类的路径。只不过classpath指明的是已经编译好的 +`.class`文件的位置，而sourcepath指明的是依赖的class的源码的位置，如果`javac`发现不存在或者现在的`.class` +不是最新版文件，会重新编译依赖文件来产生class文件。 + +我们可以通过`-verbose`来查看编译过程。 + +{% highlight bash %} +$javac -verbose -sourcepath . testB.java +[解析开始时间 RegularFileObject[testB.java]] +[解析已完成, 用时 14 毫秒] +[源文件的搜索路径: .] +[类文件的搜索路径: /lib/jvm/jdk7/jre/lib/resources.jar,/lib/jvm/jdk7/jre/lib/rt.jar,/lib/jvm/jdk7/jre/lib/sunrsasign.jar,/lib/jvm/jdk7/jre/lib/jsse.jar,/lib/jvm/jdk7/jre/lib/jce.jar,/lib/jvm/jdk7/jre/lib/charsets.jar,/lib/jvm/jdk7/jre/lib/jfr.jar,/lib/jvm/jdk7/jre/classes,/lib/jvm/jdk7/jre/lib/ext/zipfs.jar,/lib/jvm/jdk7/jre/lib/ext/sunpkcs11.jar,/lib/jvm/jdk7/jre/lib/ext/localedata.jar,/lib/jvm/jdk7/jre/lib/ext/dnsns.jar,/lib/jvm/jdk7/jre/lib/ext/sunec.jar,/lib/jvm/jdk7/jre/lib/ext/sunjce_provider.jar,.,/lib/jvm/jdk7/lib.tools.jar,/home/yeoman123/Workspace/java/MOECPM,/home/yeoman123/Workspace/java/public/colt-1.2.0.jar,/home/yeoman123/Workspace/java/public/slf4j-api-1.7.12.jar] +[正在加载ZipFileIndexFileObject[/lib/jvm/jdk7/lib/ct.sym(META-INF/sym/rt.jar/java/lang/Object.class)]] +[正在加载ZipFileIndexFileObject[/lib/jvm/jdk7/lib/ct.sym(META-INF/sym/rt.jar/java/lang/String.class)]] +[正在检查testB] +[正在加载ZipFileIndexFileObject[/lib/jvm/jdk7/lib/ct.sym(META-INF/sym/rt.jar/java/lang/AutoCloseable.class)]] +[正在加载ZipFileIndexFileObject[/lib/jvm/jdk7/lib/ct.sym(META-INF/sym/rt.jar/java/lang/System.class)]] +[正在加载ZipFileIndexFileObject[/lib/jvm/jdk7/lib/ct.sym(META-INF/sym/rt.jar/java/io/PrintStream.class)]] +[正在加载ZipFileIndexFileObject[/lib/jvm/jdk7/lib/ct.sym(META-INF/sym/rt.jar/java/io/FilterOutputStream.class)]] +[正在加载ZipFileIndexFileObject[/lib/jvm/jdk7/lib/ct.sym(META-INF/sym/rt.jar/java/io/OutputStream.class)]] +[正在加载RegularFileObject[./testA.java]] +[解析开始时间 RegularFileObject[./testA.java]] +[解析已完成, 用时 1 毫秒] +[已写入RegularFileObject[testB.class]] +[正在检查testA] +[已写入RegularFileObject[./testA.class]] +[共 307 毫秒] +{% endhighlight %} + +其中文件`testB.java`里边对`testA.java`里的类进行调用，然而并没有事先编译`testA.java`文件，而是指定了`sourcepath`为 +当前目录，我们可以看到编译进程中首先找到`testA.java`对其进行编译生成`testA.class`，然后再对`testB.java`进行编译。 + +需要注意的是：`sourcepath`的默认路径与`classpath`路径相同，但如果指定了之后会将原路径覆盖。 + +### -d ### + +`-d`选项设定了类文件的目标目录，即你编译出来的class文件所存放的位置，这里是指存放的根目录。什么意思呢？如果你的文件中没有进行打包(package) +那么直接就把class文件生成到该目录下边。如果文件中声明了package的信息，那么就会以`-d`后的path为根目录生成整个package的文件目录中。举个例子 + +{% highlight java %} +package cn.edu.school.group.project; +public class testA{ + //... +} +{% endhighlight %} + +{% highlight bash %} +$ javac -d /home/user/java/bin/ testA.java +{% endhighlight %} + +之后会将`testA.class`生成到/home/user/java/bin/cn/edu/school/group/project中。如果想要`import`该类，则需要指定 +该类的根目录，即`-cp /home/user/java/bin`即可。例如我在`testB`中`import`： + +{% highlight java%} +import cn.edu.school.group.project.testA; +public class testB{ + public testB{ + System.out.println("This is B Initialize"); + } + public static void main(String[] args){ + testA ta = new testA(); + } +} +{% endhighlight %} + +{% highlight bash%} +$ javac -d /home/user/java/bin -cp /home/user/java/bin testB.java +{% endhighlight %} + +如果不指定`cp`的话就会编译出错，或者将该目录添加到环境变量中其实也可以，但如果每个project都把classpath添加到环境变量中， +那环境变量会变得相当臃肿。 + +另外，关于classpath的搜索规则，参考@haolujun 大神的说明，java的类的寻找规则是这样子的： + +``` +class文件所在目录=Classpath+'\'+Package路径中'.'换成'\' +``` +### debug 选项 ### + +`-g`选项为编译提供了调试信息，包括行号信息，源文件信息以及局部变量信息。缺省情况只生成行号以及源文件信息。 + +`-g:none` 不生成任何调试信息。 + +`-g:{keylist}` 指定生成调试信息的类型，`keylist`包括`source`提供源文件调试信息，`lines`提供行号调试信息，以及 +`vars`提供局部变量调试信息。类型之间用逗号来分隔。 + +如果你不想生成任何调试信息的话，需要`-g:none`来指定，不指定的话，即使不加`-g`默认也会生成行号以及源文件信息的。 diff --git "a/_posts/2015-11-16-JDB\351\223\276\346\216\245\346\272\220\347\240\201.md" "b/_posts/2015-11-16-JDB\351\223\276\346\216\245\346\272\220\347\240\201.md" new file mode 100644 index 0000000..14a8d34 --- /dev/null +++ "b/_posts/2015-11-16-JDB\351\223\276\346\216\245\346\272\220\347\240\201.md" @@ -0,0 +1,36 @@ +--- +title: JDB链接源码 +date: 2015-11-16 +categories: Java +tags: [Code, Java, 学习笔记, JDB] +summary: +cover-image: 9.jpg +--- + +IDE 的操作会有一个好处，一键集成式编程，底层什么都不必考虑，但会导致一个问题是———— +一旦离开了IDE，你会发现到处都是问题。 + +没有IDE的debug工具，我们进行debug的话只能利用最原始的方式`JDB`。不过个人感觉，`JDB`比之 +`GDB`还是有很大的不足之处的，最大的问题是没有缩写，每个命令得多敲好多字母。另外就是没法 +上翻历史记录，如果某次你不小心打错了很长一个class的某一个字母，恭喜你，下次还得重新全部 +输入。不过，到可以用来锻炼手速了。 + +`JDB`调试命令还是比较简单的，没有`javac`那么复杂。直接`jdb class`文件就可以，如果class不 +在当前目录下，需要指定一下`-classpath`，设定`class`文件的路径。 + +但主要是`JDB`的list命令想要进行查看源码信息的时候，总会显示找不到源文件。下面分两种情况来说明下。 + +### 不包含Package ### + +`jdb`中`use`命令可以指定源文件的位置。假设`src/`文件夹中存放的是源码文件，`class/`文件夹中存放 +的是类文件，我们在`class/`目录下进行`jdb`的时候，可以利用`use ../src`来找到源码的位置。 + +具体可以参考 [在jdb中链接源码](http://kingquake21.iteye.com/blog/1033464)，@kingquake21大神讲的很详细。 + +### 包含Package信息的源码链接 ### + +当我们如果有一个java中包含package信息，假设是`cn.edu.school.group.project`，而该文件放在`src/`文件夹下的 +话，继续用上述方法也是找不到源码的。估计`jdb`查找源码的过程跟查找`class`的过程是差不多的，也是把 +`package`中`.`号转换成路径来查找，所以我们需要将`src/`下的文件放到`src/cn/edu/school/group/project/`中，这样 +在list才能找到源码信息。 + diff --git "a/_posts/2015-11-19-Python\345\274\225\347\224\250\344\270\216\345\244\215\345\210\266.md" "b/_posts/2015-11-19-Python\345\274\225\347\224\250\344\270\216\345\244\215\345\210\266.md" new file mode 100644 index 0000000..0eeb767 --- /dev/null +++ "b/_posts/2015-11-19-Python\345\274\225\347\224\250\344\270\216\345\244\215\345\210\266.md" @@ -0,0 +1,72 @@ +--- +title: Python引用与复制 +date: 2015-11-19 +categories: Python +tags: [Python, Code, 学习笔记] +summary: +cover-image: 9.jpg +--- + +Java中除了8中primitive主数据类型外，其他类型基本都是引用(Reference)，所以对其的复制我们需要时刻小心究竟是 +要对该对象进行一个链接的指向还是要将其复制(Copy)一份。而Python的使用感觉跟java类似，我们也需要关注着复制过 +来的究竟是个Reference还是整个的Copy。 + +在python中，**赋值操作总是存储对象的引用，而不是这些对象的拷贝**，比如下边一个例子： + +{% highlight python %} +>>> a = [1,2,3] +>>> b = [4,5,6] +>>> c = [a,b] +>>> c +[[1,2,3],[4,5,6]] +{% endhighlight %} + +c列表中是直接对a,b列表的一个引用，所以一旦a,b指向的对象发生变化，c列表也会改变。 + +{% highlight python %} +>>> a[0] = '123' +>>> c +[['123',2,3],[4,5,6]] +{% endhighlight %} + +这样可以在程序传递较大的对象而不必将其整个内容进行拷贝。不过有时候我们可能确实需要对对象进行拷贝有该怎么办？ +参见《Python学习手册》提供四种明确拷贝的方式: + +* 没有限制条件的分片表达式(L[:])能够复制序列; +* 字典中的Copy方法(X.copy())能够复制字典; +* 一些内置函数(如，list)能够生成拷贝(list(L)); +* copy标准库模块能够生成完整拷贝。 + +但需要注意的是，前三项的复制方式都只能算是浅复制，只有copy标准库中的`copy.deepcopy()`才能提供深复制。那什么是 +浅复制和深复制呢？ + +**浅复制**：当我们呢的list中含有其他的嵌套对象时，浅复制会将list中的所有项简单的复制到另一个list，也就是说，list中最顶层的元素是什么，它复制的就是什么， +例如第一个例子中，c列表中包含的是a,b列表的引用，所以浅复制的话只是简单的将a,b,这两个引用复制到另一个list中，而如果a,b列表中的 +值改变的话，新的list值也会改变，所以并没有摆脱与旧list的关系。 + +{% highlight python %} +>>> d = c[:] +>>> e = list(c) +>>> import copy +>>> f = copy.copy(c) +>>> a[0] = 'test' +>>> d +[['test',2,3],[4,5,6]] +>>> e +[['test',2,3],[4,5,6]] +>>> f +[['test',2,3],[4,5,6]] +{% endhighlight %} + +我们可以看到无条件值的分片以及`list`内置函数以及`copy.copy()`方法进行的都是浅复制，在a列表改变之后新的list值也会改变了。 + +**深复制**:有时候我们需要的是对整个list以及list中的list甚至list中的list中的list的等等全部嵌套的完整的完全独立的一个 +复制，需要跟旧有的list完全脱离关系，这时候就只能用到深拷贝，也就是copy模块中的`copy.deepcopy()`来执行。 + +{% highlight python %} +>>> g = copy.deepcopy(c) +>>> a[0] = 'testdeepcopy' +>>> g +[['test',2,3],[4,5,6]] +{% endhighlight %} + diff --git "a/_posts/2016-02-10-BlueScreenPageFaultInNoPagedAree\344\277\256\345\244\215\345\216\206\347\250\213.md" "b/_posts/2016-02-10-BlueScreenPageFaultInNoPagedAree\344\277\256\345\244\215\345\216\206\347\250\213.md" new file mode 100644 index 0000000..b073d4f --- /dev/null +++ "b/_posts/2016-02-10-BlueScreenPageFaultInNoPagedAree\344\277\256\345\244\215\345\216\206\347\250\213.md" @@ -0,0 +1,99 @@ +--- +title: Blue Screen, Page-Fault-In-Non-Paged-Area 修复历程 +date: 2016-02-10 +categories: Windows +tags: [BlueScreen, Windows] +summary: Page-Fualt-In-Non-Paged-Area， 听名字就能看出来，是由于种种原因想要访问Non-Paged区域，从而导致系统的crash蓝屏。 +cover-image: 9.jpg +--- + +本身平时都基本脱离了Windows的魔爪，因为Linux下的工作效率真是杠杠的。 +因此也只有在假期的时候会开个Windows来休闲娱乐下，打打游戏什么的，毕竟Linux环境的游戏还真没玩过几个。 + +然而天不遂人意，不晓得前一天游戏的时候装了什么插件，直接导致今天进入Windows时中头彩，蓝屏了。 +欲哭无泪，话说本来自个没准备折腾它，没想到它却过来折腾我了。没办法，解决问题吧先。 + +`Page-Fualt-In-Non-Paged-Area`，从名字中我们能看出来，问题应该是一个不知道什么玩意的想要访问系统的`Non-Paged`区域，从而引起的`BSOD`。 +感觉有点像平时程序里遇到的`野指针`的感觉，估摸着是内存泄露了把。 +如果是自个的程序还好，好歹能跟踪`Debug`下，但这么大个的Windows，该怎么下手？ +心想还是先Google下吧，找找经验之谈。 + +## 安全模式启动 ## + +解铃还须系铃人， 要解决问题，最好还是先安全模式启动Windows， 然后排查错误。 +不过现在面临的尴尬问题是，Win8的安全模式设置已经不是在开机黑屏的间隔时狂按`F8`就可以进入的。 +需要在进入系统后通过`msconfig`设置，亦或是`shift`+`重启`来开启安全模式。 +然而我的系统现在连系统的登陆界面还没到的时候就`BlueScreen`了，哪能进入系统设置呢？ + +既然想通过Windows本身的接口不能进入安全模式，只能通过修改`boot`的配置文件或者利用第三方工具了。 +于是自己找来一个`Winpe`先引导进入`Winpe`系统， 好在工具包里个`BCDTool`可以修改系统引导项。 +在`BCDTool`中，找到`Windows Load Manager`，可以看到下边有一个启动项，该启动项是我出问题的启动项。 +先复制该启动项并创建一个新的，然后可以将之名称`description`修改为`SafeMode`。 +之后在新的启动项下添加参数`safeboot`，并将值设为`Minimal`，意味最小化加载系统驱动什么的。 +还有参数`Network`，即带网络的安全模式。 +不过也可以在`Windows Load Manager`里边添加参数`displaybootmenu`，值为`yes`，这样就可以在进入Windows时显示启动选项，然后选择进入安全模式。 + +启动项设置好后，就可以重新启动了。 +进入启动项的界面，会发现比之前多了个`SafeMode`的选项，然后选择进入。 +哈哈，终于完成了第一步，好歹总算是进入了系统。 + +## Fix Page Fault in Nonpaged Area + +一般出现蓝屏后可能由许多问题导致，比如添加硬件，更新驱动，添加软件等等。 +如果是上述原因的话，那么第一步就是先把添加的卸掉，更新的驱动回滚原版。 +这样或多或少能解决一部分通用蓝屏问题。 +针对`Page-Fault-In-Non-Paged-Aree`问题，大致有这么三种解决方式，下面一一列举出来。 + +### 重设虚拟内存 ### + +在电脑属性>高级设置>性能 里边来修改系统的虚拟内存。 +首先将已经勾选的 “自动管理所有驱动器的分页文件大小”， 选择”无分页文件“，之后应用并重启，使配置生效。 +接下来继续进入虚拟内存的配置界面，在下边勾选”系统管理的大小“，然后勾选”自动管理所有驱动器的分页文件大小“。然后再应用并重启。 +大致意思是重新分配下虚拟内存的`Pagefile`。 + +### ChkDSK ### + +另一个方式是利用系统的`ChkDsk`自动扫描并修复硬盘。 +因为`pagefile.sys`文件在C盘，所以可以的C盘进行下扫描修复，查看下有没有坏道什么的。 +这也有可能导致`Page-Fault`的蓝屏问题。 + +具体执行就是打开`cmd`然后输入`ChkDSK /f /r c:`。 +其中`/f`参数是指要求修复磁盘上的错误。 +`/r`参数是指找到坏扇区并且回复可读取的信息。 +然后修复完成再查看问题有没解决。 + +### Check Memory ### + +还有一个可能就是内存的损坏也会有可能导致该问题。 +所以可以利用一些内存检查的软件来`check`下内存是否存在问题。 +或是是将内存条拔下来擦拭一下内存条的金手指。 + +### Others ### + +当然，导致`BSOD`的原因往往不止这么几种。 +各种各样的奇葩原因都能看的到。刚才就查到一个由于电源供电不足导致的。 +不过因为自己不怎么玩硬件，所以这一类问题还是可以避免的。 +当然，最好的解决方式就是备份还原点。出现问题的话只要还原到最近一次正常的还原点上就好了。 +能够秒杀掉一大堆莫名奇妙的问题，简直是神器！ +不过本人由于偷懒的性格，很少吧备份，而且也舍不得还原点占的空间。 +所以导致每次出问题都只能靠手动来解决。 + +## Blue Screen View ## + +问题解决了，系统又能进入了，开心。 +但是究竟是什么导致的蓝屏，是装的什么软件还是什么乱七八糟的驱动，总得像个办法把找出原因来，不然也不符合本人这睚疵必报的性格。 + +一般Windows蓝屏之后都去会生成内存转储的文件，`Memory.dmp`。 +里边包含了故障发生前的程序信息。 +不过由于修炼的不够，自个读这个二进制文件还是很痛苦的。 +好歹我们是站在巨人的肩膀上的。 +因此我们可以借助`Blue Screen View`这个程序来分析蓝屏生成的内存转储文件。 +里边会详细显示出系统崩溃时的文件以及内存地址，从而方便我们来查询原因。 + +文已至此，该解决的基本上都解决了，只不过最后是要吐槽下百度。 +为毛百度下技术性问题搜到的不是重装系统就是要换台电脑。 +不能提供一点建设性的意见，除了浪费时间还能干什么。 +实在是无语了。 + + + diff --git "a/_posts/2016-02-11-Vim\345\244\215\345\210\266\347\262\230\350\264\264\346\216\242\347\247\230.md" "b/_posts/2016-02-11-Vim\345\244\215\345\210\266\347\262\230\350\264\264\346\216\242\347\247\230.md" new file mode 100644 index 0000000..7012025 --- /dev/null +++ "b/_posts/2016-02-11-Vim\345\244\215\345\210\266\347\262\230\350\264\264\346\216\242\347\247\230.md" @@ -0,0 +1,171 @@ +--- +title: Vim复制粘贴探秘 +date: 2016-02-11 +categories: Vim +tags: [转载, Vim, 工具] +summary: +cover-image: 9.jpg +--- + +Vim作为最好用的文本编辑器之一，使用vim来编文档，写代码实在是很惬意的事情。每当学会了vim的一个新功能，就会很大地提高工作效率。有人使用vim几十年，还没有完全掌握vim的功能，这也说明了vim的强大。而这样何尝不是一件好事呢，只要有的学习，就有的提高。 + +最近使用Vim来写博客，发现在Vim中粘贴Python代码后，缩进就全乱了。仔细研究了以下，原来是自动缩进的缘故，于是做如下设置： + +{% highlight vim %} +:set noai nosi +{% endhighlight %} + +取消了自动缩进和智能缩进，这样粘贴就不会错行了。但在有的vim中不行，还是排版错乱。 + +后来发现了更好用的设置： + +{% highlight vim %} +:set paste +{% endhighlight %} + +进入`paste`模式以后，可以在插入模式下粘贴内容，不会有任何变形。这个真是灰常好用，情不自禁看了一下帮助，发现它做了这么多事： + +* textwidth设置为0 +* wrapmargin设置为0 +* set noai +* set nosi +* softtabstop设置为0 +* revins重置 +* ruler重置 +* showmatch重置 +* formatoptions使用空值 + +下面的选项值不变，但却被禁用： + +* lisp +* indentexpr +* cindent + +怪不得之前只设置`noai`和`nosi`不行，原来与这么多因素有关！ + +但这样还是比较麻烦的，每次要粘贴的话，先`set paste`，然后粘贴，然后再`set nopaste`。有没有更方便的呢？你可能想到了，使用键盘映射呀，对。我们可以这样设置： + +{% highlight vim %} +:map :set paste +:map :set nopaste +{% endhighlight %} + +这样在粘贴前按`F10`键启动`paste`模式，粘贴后按`F11`取消`paste`模式即可。其实，`paste`有一个切换`paste`开关的选项，这就是`pastetoggle`。通过它可以绑定快捷键来激活/取消 `paste`模式。比如： + +{% highlight vim %} +:set pastetoggle= +{% endhighlight %} + +这样减少了一个快捷键的占用，使用起来也更方便一些。 + +但，这是最方便的吗？Vimer们对高效的追求永无止境。还有其他更好地方法吗？ + +你可能想到了，vim寄存器。对，使用vim寄存器 `“+p` 粘贴即可。根本不用考虑是否自动缩进，是否`paste`模式，直接原文传递！ + +{% highlight vim %} +"+p +{% endhighlight %} + +要说vim寄存器，就要从vim文件间的复制粘贴说起。 + +Vim中，若要复制当前行，普通模式下按 yy 即可，在要粘贴的地方按 p 。这是vim将复制内容保存到了自己的寄存器中的缘故。如果在其他地方执行yy，新的内容将覆盖掉原寄存器中内容。如果想保存原寄存器中内容而同时增加新的内容呢？这时就要在yy前增加标签了。标签以双引号开始，跟着的是标签名称，可以是数字0-9，也可以是26个字母，然后就是复制操作，这样就把复制内容保存到该标签寄存器里。通过下面命令显示所有寄存器内容：: + +{% highlight vim %} +:reg +{% endhighlight %} + +其中注意两个特殊的寄存器：”* 和 “+。这两个寄存器是和系统相通的，前者关联系统选择缓冲区，后者关联系统剪切板。通过它们可以和其他程序进行数据交换。 + +备注： +若寄存器列表里无”* 或 “+ 寄存器，则可能是由于没有安装vim的图形界面所致。Debian/Ubuntu下可以通过安装vim-gnome解决。 + +{% highlight bash %} +$ sudo apt-get install vim-gnome +{% endhighlight %} + +选择缓冲区和系统剪切板啥子区别？让我们继续研究。 + +## 选择缓冲区和剪切板 ## + +不同于Windows，Linux系统里存在两个剪切板：一个叫做选择缓冲区(X11 selection buffer)，另一个才是剪切板(clipboard)。 + +选择缓冲区是实时的，当使用鼠标或键盘选择内容时，内容已经存在于选择缓冲区了，这或许就是选择缓冲区的由来吧。 + +使用下面的命令查看选择缓冲区的内容：: + +{% highlight bash %} +$ xclip -out +{% endhighlight %} + +如果没有xclip命令，Debian/Ubuntu下可以通过如下命令安装：: + +{% highlight bash %} +$ sudo apt-get install xclip +{% endhighlight %} + +可以使用鼠标中键或键入Shift+Insert来粘贴选择缓冲区的内容。但对于有些GUI程序，比如gedit，只能通过鼠标中键调用选择缓冲区的内容，使用Shift+Insert的话，调用的是剪切板的内容。 + +剪切板和Windows的剪切板类似，在选择文字内容后，执行Ctrl + c或在菜单里选择‘复制’的话，这时内容才存放到剪切板里。 + +使用下面的命令查看剪切板的内容：: + +{% highlight bash %} +$ xclip -out -sel clipboard +{% endhighlight %} + +而使用剪切板的内容，则是Ctrl+v。 但在有些情况下，比如gnome-terminal，不能直接使用Ctrl+c，Ctrl+v，这时就要用Shift+Ctrl+c，Shift+Ctrl+v代替。 + +## 原格式粘贴 ## + +好了，了解了选择缓冲区和剪切板，下面就是实现保留格式粘贴的完美解决方案： + +* 方案一： +1. 选择文本内容 +2. vim普通模式下按 “*p 将选择缓冲区中内容粘贴进来 +* 方案二： +1. 复制文件内容 +2. vim普通模式下按 “+ p 将剪切板内容粘贴进来 + +这时，如果要复制的内容也是vim编辑器中的内容，那么如何复制才更方便呢？ + +## vim中的复制 ## + +vim有一个可视模式(Visual Mode)，在此模式下可以选择区域。可以在普通模式下键入v进入可视模式，也可以个性化一点，键入V进入行可视模式，或者键入Ctrl+v进入列可视模式。这时移动光标就可以选择内容了。注意这时被选内容已经实时保存于选择缓冲区了，当然你也可以键入”+y将此内容也保存到剪切板里，或者”ay将内容保存到标签为a的寄存器中。但要知道，只有前两个中的内容可以在其他程序中使用，而a寄存器中的内容只能在该vim编辑器内使用。 + +也可以通过鼠标来复制。这里首先要打开鼠标模式。: + +{% highlight vim %} +:set mouse=a +{% endhighlight %} + +这样在普通模式下可以直接使用鼠标选择区域复制到选择缓冲区。但这种情况下不能复制到剪切板。 + +若要使用鼠标复制内容到剪切板，则需要做如下设置：: + +{% highlight vim %} +:set mouse=v +{% endhighlight %} + +这种情况下，除了可以像上面一样直接使用鼠标选择区域复制到选择缓冲区以外，还可以在右键菜单中选择“复制”来保存到剪切板里。但新问题又出来了。若显示行号，也会将行号一并选择。你会想到，这好办呀，如果不需要行号的话，在复制前，先执行set nonu来取消行号显示呗。 + +其实没必要这样，如果不需要复制行号的话，用在可视模式下用键盘来选择不就可以吗？ + +并且，从上面的讨论，我们不难得出，使用选择缓冲区比使用剪切板要方便的多，可以节省很多步骤。 + +所以，最终我们得到了vim文件间复制粘贴的完美方案，文件传输的中转使用选择缓冲区。 + +## vim文件间复制粘贴完美方案 ## + +在~/.vimrc中增加如下一行：: + +{% highlight vim %} +set mouse=v +{% endhighlight %} + +复制内容到选择缓冲区。 + +带行号时，使用鼠标选择内容区域。 +不要行号，使用 “*yny 复制n行或可视模式下选择。 +将选择缓冲区中内容粘贴到vim文件：普通模式下按 “*p 。 + +（原文地址： [http://www.cnblogs.com/jianyungsun/archive/2011/03/19/1988855.html](http://www.cnblogs.com/jianyungsun/archive/2011/03/19/1988855.html)） diff --git "a/_posts/2016-02-11-Vim\346\200\247\350\203\275\346\265\213\350\257\225.md" "b/_posts/2016-02-11-Vim\346\200\247\350\203\275\346\265\213\350\257\225.md" new file mode 100644 index 0000000..01c8c7a --- /dev/null +++ "b/_posts/2016-02-11-Vim\346\200\247\350\203\275\346\265\213\350\257\225.md" @@ -0,0 +1,133 @@ +--- +title: Vim性能测试工具 +date: 2016-02-11 +categories: Vim +tags: [Vim, 工具, 译文] +summary: Vim 的各种各样的工具为编程提供了便利的条件，像德芙巧克力，让编程如丝般的顺滑。然而过多的插件又有可能过分的冗余，使得在使用Vim的时候卡壳，这时候就需要Vim自带的一系列性能测试工具上场了。 +cover-image: 9.jpg +--- + +本文内容主要来自于翻译”Vimberlin.de”上的一篇[Profiling Vim](http://vimberlin.de/data/vimberlin-2013-09_vimprofiling)。 +并且其中附加本人的一些测试说明等。 +主要提供了一些关于Vim的`Built-in`的性能测试工具。 + +## 如何查看Vim的工作日志 ## + +这里我们需要利用`-V`来开启Vim的`verbose`模式。 + +{% highlight bash %} +$vim -V filename +{% endhighlight %} + +这样会将vim的运行时加载的插件或者执行的脚本命令详细的显示出来并记录在`messages`里边。 +记录的详细程度跟`verbose level`的值有关，默认值是10。 +我们可以通过命令`:messages`来显示该记录内容。 + +### 关于 Verbose Level ### + +如下命令 + +{% highlight bash %} +$vim -V20/tmp/vim.log filename +{% endhighlight %} + +是指将vim的运行记录以20等级的`verbose level`存放到`/tmp/vim.log`中。 +Ps:需要注意的是，参数`-V20`与log文件之间不能有空格，有空格的话就成了vim打开两个文件了。 +若制定的log存放位置，运行的时候就不再显示具体内容，而是都写入到log文件中。 +否则的话，所有信息都将显示在屏幕中。 + +其中`Verbose Level`有如下几个类别： + +* =0: 当level设置为0的话只是简单的给出Vim正在做什么(Vim will give messages about what it is doing)； +* \>=1: 这里会给出`viminfo`文件读写的信息(When the viminfo file is read or written)； +* \>=2: 这里会给出文件被`:source`的信息(When a file is `:source`ed)； +* \>=5: 显示了所有搜到的`tags`文件与`include`的文件(Every searched tags file and include file)； +* \>=8: 显示了一组要执行的`autocommand`的文件(Files for which a group of autocommands is executed)； +* \>=9: 显示所有执行的`autocommand`(Every executed autocommadns); +* \>=12: 显示所有执行的`function`(Every executed function); +* \>=13: 显示异常的抛出，捕获，结束或者消除(When an exceptions is thrown, caught, finished or discarded)； +* \>=14: 显示所有在`:finally`期间的所有(Anything pending in a `:finally` clause)； +* \>=15: 显示所有执行的`Ex command`(Every executed Ex commands, truncated at 200 characters)； + +需要注意的是，这些记录并不像真正的日志那样带有`timestamps`。 + +### 在runtime修改verbose信息 ### + +如果想在vim运行时修改`verbose`的存放位置或者修改`verbose level`的话，可以用如下命令 + +{% highlight vim %} +:set verbosefile=newlog +:set verbose=15 +{% endhighlight %} + +## vim 启动时间 ## + +如果想查看vim启动时间的详细内容，可以这样 + +{% highlight bash %} +vim --startuptime /tmp/vimstartuptime.log filename +{% endhighlight %} + +该参数与`-V`参数不同，参数后边文件位置与参数直接必须要有空格。 +另外存放log的文件位置不能省略，否则会直接把你要打开的`filename`当做log文件来记录信息。 + +不过该命令只支持7.2.269及以后的版本 + +## vim 的profile 模式 ## + +XXX: profile模式需要vim在编译的时候带`+profile`的标志。 +Ps: 如果不确定是否含有`+profile`标志位的话可以在vim里用`:version`来查看。 + +{% highlight vim %} +profile start /tmp/vim.log +profile func * +profile file * +{% endhighlight %} + +这样当vim关闭的时候会生成vim运行时详细的性能分析报告。 +参见[http://stackoverflow.com/questions/12213597/how-to-see-which-plugins-are-making-vim-slow](http://stackoverflow.com/questions/12213597/how-to-see-which-plugins-are-making-vim-slow), +我们可以在这几条命令之后执行使vim运行缓慢的操作，从而可以查找到问题的元凶。 + +我们也可以在vim启动的时候开启`profile`模式 + +{% highlight bash %} +vim --cmd 'profile start profile.log' --cmd 'profile func *' --cmd 'profile file *' +{% endhighlight %} + +`:help profile`里边会提醒到： + +* `Profiling`在多处理器系统中有可能出现`weird`结果，比如说在睡眠模式的时候或者处理器降频省电时候(Profiling may give weird results on multi-processor systems, when sleep mode kicks in or the processor frequency is reduced to save power)。 +* 当函数是递归函数时，其`self`的时间是错误的(The "self" time is wrong when a function is used recursively)。 + +## profile on syntax ## + +XXX: 需要vim在编译的时候带`+profile`的标志。 + +{% highlight vim %} +:syntime on +:syntime report +{% endhighlight %} + +用来报告vim在匹配当前文件语法的耗时。 +该命令支持7.4及以后版本。 + +## insert timestamps ## + +参见[http://stackoverflow.com/questions/1687799/profiling-vim-startup-time](http://stackoverflow.com/questions/1687799/profiling-vim-startup-time) + +{% highlight bash %} +vim -V 2> >( ruby -n -e 'puts "#{Time.now.to_f}: #{$_}"' > /tmp/profile.log ) +{% endhighlight %} + +-> only working at the beginning tip is very old (2009) - maybe vim changed since then + +### fifo ### + +-> work around: use fifo -> but vim closes the file -> use while loop + +{% highlight bash %} +mkfifo ./startuptime +vim -V./startuptime + +while true; do cat startuptime | ruby -n -e 'puts "#{Time.now.to_f}: #{$_}"' >> /tmp/vilog2; done +{% endhighlight %} diff --git "a/_posts/2016-02-12-\346\261\202\344\272\214\350\277\233\345\210\266\346\225\260\344\270\2551\347\232\204\344\270\252\346\225\260.md" "b/_posts/2016-02-12-\346\261\202\344\272\214\350\277\233\345\210\266\346\225\260\344\270\2551\347\232\204\344\270\252\346\225\260.md" new file mode 100644 index 0000000..7412203 --- /dev/null +++ "b/_posts/2016-02-12-\346\261\202\344\272\214\350\277\233\345\210\266\346\225\260\344\270\2551\347\232\204\344\270\252\346\225\260.md" @@ -0,0 +1,616 @@ +--- +title: 求二进制数中1的个数 +date: 2016-02-12 +categories: Algorithm +tags: [转载, Code, Algorithm, C/C++] +summary: 给定任意一个无符号整型，求其二进制表示中1的个数。 +cover-image: 9.jpg +--- + +本文主要转载自zzd的[算法-求二进制数中1的个数](http://www.cnblogs.com/graphics/archive/2010/06/21/1752421.html)。 +除此之外，本文还对原文中供的几种算法进行测试以及做了一定的分析。 + +## 问题描述 ## + +任意给定一个32位无符号整数n，求n的二进制表示中1的个数，比如n = 5(0101)时，返回2，n = 15(1111)时，返回4。 + +这也是一道比较经典的题目了，相信不少人面试的时候可能遇到过这道题吧，下面介绍了几种方法来实现这道题，相信很多人可能见过下面的算法，但我相信很少有人见到本文中所有的算法。如果您上头上有更好的算法，或者本文没有提到的算法，请不要吝惜您的代码，分享的时候，也是学习和交流的时候。 + +## 普通法 ## + +我总是习惯叫普通法，因为我实在找不到一个合适的名字来描述它，其实就是最简单的方法，有点程序基础的人都能想得到，那就是移位+计数，很简单，不多说了，直接上代码，这种方法的运算次数与输入n最高位1的位置有关，最多循环32次。 + +{% highlight cpp %} +//普通法 +int Fn_BitCount_Normal(unsigned n){ + unsigned int c =0 ; // 计数器 + while (n >0) + { + if((n &1) ==1) // 当前位是1 + ++c ; // 计数器加1 + n >>=1 ; // 移位 + } + return c ; +} +{% endhighlight %} + +一个更精简的版本如下 + +{% highlight cpp %} +//普通法精简版 +int Fn_BitCount_Normal_Simplify(unsigned n){ + unsigned int c =0 ; // 计数器 + for (c =0; n; n >>=1) // 循环移位 + c += n &1 ; // 如果当前位是1，则计数器加1 + return c ; +} +{% endhighlight %} + +### 性能测试及分析 ### + +Note: 本文函数是统计从`0`到`0xFFFFFF`所有二进制数的1的个数。 +结果分别包含了算法的运行结果以及算法运行时间。 +毕竟一个算法首先要求其准确性，之后才要求性能。 + +对普通法及其精简版进行测试结果如下 + +{% highlight cpp %} +Fn_BitCount_Normal Result: 201326568, Time Consuming: 2.67302 seconds +Fn_BitCount_Normal_Simplify Result: 201326568, Time Consuming: 1.24171 seconds +{% endhighlight %} + +从结果中可以看出，精简的版本要比原版本省时一倍多。 +这是因为原版相对于精简版本多了一个判断语句`if((n&1)==1)`。 + +我们可以通过汇编代码来看出两者的区别。 + +{% highlight asm %} +; 普通版 + movl $0, -4(%rbp) +.L4: + cmpl $0, -20(%rbp) + je .L2 + movl -20(%rbp), %eax + andl $1, %eax + testl %eax, %eax + je .L3 + addl $1, -4(%rbp) +.L3: + shrl -20(%rbp) + jmp .L4 +.L2: + movl -4(%rbp), %eax +{% endhighlight %} + +{% highlight asm %} +; 精简版 + movl $0, -4(%rbp) +.L8: + cmpl $0, -20(%rbp) + je .L7 + movl -20(%rbp), %eax + andl $1, %eax + addl %eax, -4(%rbp) + shrl -20(%rbp) + jmp .L8 +.L7: + movl -4(%rbp), %eax +{% endhighlight %} + +从汇编中可以看出原版比精简版不仅要多一些指令，更主要的是多了一个跳转的分支。 +我们知道汇编中跳转因为需要查询地址所以是比较耗时的，因此多的这个`if`语句导致普通版比精简版多耗时一倍多。 + +其实我们也可以把普通版代码去掉`if`语句 + +{% highlight cpp %} +//普通法改进 +int Fn_BitCount_Normal(unsigned n){ + unsigned int c =0 ; // 计数器 + while (n >0) + { + c += n&1; + n >>=1 ; // 移位 + } + return c ; +} +{% endhighlight %} + +这样结果就跟精简版的结果差不多了 + +{% highlight cpp %} +Fn_BitCount_Normal Result: 201326568, Time Consuming: 1.24487 seconds +Fn_BitCount_Normal_Simplify Result: 201326568, Time Consuming: 1.23572 seconds +{% endhighlight %} + +## 快速法 ### + +这种方法速度比较快，其运算次数与输入n的大小无关，只与n中1的个数有关。如果n的二进制表示中有k个1，那么这个方法只需要循环k次即可。其原理是不断清除n的二进制表示中最右边的1，同时累加计数器，直至n为0，代码如下 + +{% highlight cpp %} +//快速法 +int Fn_BitCount_Fast(unsigned n){ + unsigned int c =0 ; + for (c =0; n; ++c) + { + n &= (n -1) ; // 清除最低位的1 + } + return c ; +} +{% endhighlight %} + +为什么n &= (n – 1)能清除最右边的1呢？因为从二进制的角度讲，n相当于在n - 1的最低位加上1。举个例子，8(1000)= 7(0111)+ 1(0001)，所以8 & 7 = (1000)&(0111)= 0(0000)，清除了8最右边的1(其实就是最高位的1，因为8的二进制中只有一个1)。再比如7(0111)= 6(0110)+ 1(0001)，所以7 & 6 = (0111)&(0110)= 6(0110)，清除了7的二进制表示中最右边的1(也就是最低位的1)。 + +### 性能测试及分析 ### + +对快速法进行测试结果如下 + +{% highlight cpp %} +Fn_BitCount_Fast Result: 201326568, Time Consuming: 0.930146 seconds +{% endhighlight %} + +快速法的速度要比普通法的速度更快，这是很正常的，因为快速法的时间复杂度跟数字里的1的个数成正比， +而普通法则跟数字的最大长度成正比。明显快速的时间复杂度要低。 + +## 查表法 ## + +### 动态建表 ### + +由于表示在程序运行时动态创建的，所以速度上肯定会慢一些，把这个版本放在这里，有两个原因 + +1. 介绍填表的方法，因为这个方法的确很巧妙。 + +2. 类型转换，这里不能使用传统的强制转换，而是先取地址再转换成对应的指针类型。也是常用的类型转换方法。 + +{% highlight cpp %} +//查表法-动态建表 +int Fn_BitCount_Dynamic_Table(unsigned n){ + // 建表 + unsigned char BitsSetTable256[256] = {0} ; + + // 初始化表 + for (int i =0; i <256; i++) + { + BitsSetTable256[i] = (i &1) + BitsSetTable256[i /2]; + } + + unsigned int c =0 ; + + // 查表 + unsigned char* p = (unsigned char*) &n ; + + c = BitsSetTable256[p[0]] + + BitsSetTable256[p[1]] + + BitsSetTable256[p[2]] + + BitsSetTable256[p[3]]; + + return c ; +} +{% endhighlight %} + +先说一下填表的原理，根据奇偶性来分析，对于任意一个正整数n + +1. 如果它是偶数，那么n的二进制中1的个数与n/2中1的个数是相同的，比如4和2的二进制中都有一个1，6和3的二进制中都有两个1。为啥？因为n是由n/2左移一位而来，而移位并不会增加1的个数。 + +2. 如果n是奇数，那么n的二进制中1的个数是n/2中1的个数+1，比如7的二进制中有三个1，7/2 = 3的二进制中有两个1。为啥？因为当n是奇数时，n相当于n/2左移一位再加1。 + +再说一下查表的原理 + +对于任意一个32位无符号整数，将其分割为4部分，每部分8bit，对于这四个部分分别求出1的个数，再累加起来即可。而8bit对应2^8 = 256种01组合方式，这也是为什么表的大小为256的原因。 + +注意类型转换的时候，先取到n的地址，然后转换为unsigned char * ，这样一个unsigned int(4 bytes)对应四个unsigned char(1 bytes)，分别取出来计算即可。举个例子吧，以87654321(十六进制)为例，先写成二进制形式-8bit一组，共四组，以不同颜色区分，这四组中1的个数分别为4，4，3，2，所以一共是13个1，如下面所示。 + +10000111 01100101 01000011 00100001 = 4 + 4 + 3 + 2 = 13 + +### 静态表-4bit ### + +原理和8-bit表相同，详见8-bit表的解释 + +{% highlight cpp %} +//查表法-静态表-4bit +int Fn_BitCount_Static_Table_4(unsigned n){ + unsigned int table[16] = + { + 0, 1, 1, 2, + 1, 2, 2, 3, + 1, 2, 2, 3, + 2, 3, 3, 4 + } ; + + unsigned int count =0 ; + while (n) + { + count += table[n &0xf] ; + n >>=4 ; + } + return count ; +} +{% endhighlight %} + +### 静态表-8bit ### + +首先构造一个包含256个元素的表table，table[i]即i中1的个数，这里的i是[0-255]之间任意一个值。然后对于任意一个32bit无符号整数n，我们将其拆分成四个8bit，然后分别求出每个8bit中1的个数，再累加求和即可，这里用移位的方法，每次右移8位，并与0xff相与，取得最低位的8bit，累加后继续移位，如此往复，直到n为0。所以对于任意一个32位整数，需要查表4次。以十进制数2882400018为例，其对应的二进制数为10101011110011011110111100010010，对应的四次查表过程如下：红色表示当前8bit，绿色表示右移后高位补零。 + +第一次（n & 0xff） 10101011110011011110111100010010 + +第二次（(n >> 8) & 0xff） 00000000101010111100110111101111 + +第三次（(n >> 16) & 0xff）00000000000000001010101111001101 + +第四次（(n >> 24) & 0xff）00000000000000000000000010101011 + +{% highlight cpp %} +//查表法-静态表-8Bit +int Fn_BitCount_Static_Table_8(unsigned n){ + unsigned int table[256] = + { + 0, 1, 1, 2, 1, 2, 2, 3, 1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4, + 1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4, 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, + 1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4, 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, + 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, + 1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4, 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, + 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, + 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, + 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, 4, 5, 5, 6, 5, 6, 6, 7, + 1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4, 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, + 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, + 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, + 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, 4, 5, 5, 6, 5, 6, 6, 7, + 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, + 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, 4, 5, 5, 6, 5, 6, 6, 7, + 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, 4, 5, 5, 6, 5, 6, 6, 7, + 4, 5, 5, 6, 5, 6, 6, 7, 5, 6, 6, 7, 6, 7, 7, 8, + }; + + return table[n &0xff] + + table[(n >>8) &0xff] + + table[(n >>16) &0xff] + + table[(n >>24) &0xff] ; +} +{% endhighlight %} + +当然也可以搞一个16bit的表，或者更极端一点32bit的表，速度将会更快。 + +### 性能测试及分析 ### + +对查表法进行测试结果如下 + +{% highlight cpp %} +Fn_BitCount_Dynamic_Table Result: 201326568, Time Consuming: 15.119 seconds +Fn_BitCount_Static_Table_4 Result: 201326568, Time Consuming: 0.434318 seconds +Fn_BitCount_Static_Table_8 Result: 201326568, Time Consuming: 0.861671 seconds +{% endhighlight %} + +从中可以看出动态建表的话由于每次都需要重新建表，所以一个表被重复建立了好多次，因此耗时较长。 +然而我们在实际应用中需要先建立好一个查询表，这样的话动态查询就演变成静态表。 + +而4-bit表本身较8-bit表小，因此需要查询计算量会增大，但结果显示4-bit表要比8-bit表耗时，这是很奇怪的。 +参见stl中bitset的建表方式(Ps:stl中bitcount采用的是8-bit的查表法)，发现建表的格式以`unsigned char`的话会节省时间以及空间。 +因此对将两个版本的`unsigned int`改为`unsigned char`后结果 + +{% highlight cpp %} +Fn_BitCount_Static_Table_4 Result: 201326568, Time Consuming: 0.461647 seconds +Fn_BitCount_Static_Table_8 Result: 201326568, Time Consuming: 0.473212 seconds +{% endhighlight %} + +现在的话8-bit时间要较之前少很多，然而还有问题。 +8-bit建表理应速度比4-bit块，怎么耗时还比4-bit多呢。 +后来经过查找，发现问题根源在于对`table`的初始化耗时。 +每次运行`bitcount`时都要对`table`重新进行赋值，而这整个过程都是冗余的，因此将`table`移到函数外面如下： + +{% highlight cpp %} + +//查表法-静态表-4bit +unsigned char table4[16] = +{ + 0, 1, 1, 2, + 1, 2, 2, 3, + 1, 2, 2, 3, + 2, 3, 3, 4 +} ; +int Fn_BitCount_Static_Table_4(unsigned n){ + unsigned int count =0 ; + while (n) + { + count += table4[n &0xf] ; + n >>=4 ; + } + return count ; +} + +//查表法-静态表-8Bit +unsigned char table8[256] = +{ + 0, 1, 1, 2, 1, 2, 2, 3, 1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4, + 1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4, 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, + 1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4, 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, + 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, + 1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4, 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, + 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, + 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, + 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, 4, 5, 5, 6, 5, 6, 6, 7, + 1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4, 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, + 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, + 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, + 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, 4, 5, 5, 6, 5, 6, 6, 7, + 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, + 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, 4, 5, 5, 6, 5, 6, 6, 7, + 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, 4, 5, 5, 6, 5, 6, 6, 7, + 4, 5, 5, 6, 5, 6, 6, 7, 5, 6, 6, 7, 6, 7, 7, 8, +}; +int Fn_BitCount_Static_Table_8(unsigned n){ + return table8[n &0xff] + + table8[(n >>8) &0xff] + + table8[(n >>16) &0xff] + + table8[(n >>24) &0xff] ; +} +{% endhighlight %} + +现在运行结果如下 + +{% highlight cpp %} +Fn_BitCount_Static_Table_4 Result: 201326568, Time Consuming: 0.399976 seconds +Fn_BitCount_Static_Table_8 Result: 201326568, Time Consuming: 0.134553 seconds +{% endhighlight %} + +这样的话结果就正常了。 +查表法的效率很高的，如果用32-bit的表，速度可能会更快，当然这是一种以空间换时间的做法。 +具体就看需求是什么样的。 + +## 平行算法 ## + +网上都这么叫，我也这么叫吧，不过话说回来，的确有平行的意味在里面，先看代码，稍后解释 + +{% highlight cpp %} +//平行计算法 +int Fn_BitCount_Parallel(unsigned n){ + n = (n &0x55555555) + ((n >>1) &0x55555555) ; + n = (n &0x33333333) + ((n >>2) &0x33333333) ; + n = (n &0x0f0f0f0f) + ((n >>4) &0x0f0f0f0f) ; + n = (n &0x00ff00ff) + ((n >>8) &0x00ff00ff) ; + n = (n &0x0000ffff) + ((n >>16) &0x0000ffff) ; + + return n ; +} +{% endhighlight %} + +速度不一定最快，但是想法绝对巧妙。 说一下其中奥妙，其实很简单，先将n写成二进制形式，然后相邻位相加，重复这个过程，直到只剩下一位。 + +以217(11011001)为例，有图有真相，下面的图足以说明一切了。217的二进制表示中有5个1 + +![Parallel Version]({{ site.baseurl }}/img/parallelversion.jpg) + +### 性能测试及分析 ### + +对平行算法进行测试结果如下 + +{% highlight cpp %} +Fn_BitCount_Parallel Result: 201326568, Time Consuming: 0.230439 seconds +{% endhighlight %} + +并行性，速度也是很快的，整体效果要堪比查表法。 +因为该版本并不需要大量的空间支持。 + +## 完美法 ## + +{% highlight cpp %} +//完美法 +int Fn_BitCount_Perfect(unsigned n){ + unsigned int tmp = n - ((n >>1) &033333333333) - ((n >>2) &011111111111); + return ((tmp + (tmp >>3)) &030707070707) %63; +} +{% endhighlight %} + +最喜欢这个，代码太简洁啦，只是有个取模运算，可能速度上慢一些。区区两行代码，就能计算出1的个数，到底有何奥妙呢？为了解释的清楚一点，我尽量多说几句。 + +第一行代码的作用 + +先说明一点，以0开头的是8进制数，以0x开头的是十六进制数，上面代码中使用了三个8进制数。 + +将n的二进制表示写出来，然后每3bit分成一组，求出每一组中1的个数，再表示成二进制的形式。比如n = 50，其二进制表示为110010，分组后是110和010，这两组中1的个数本别是2和3。2对应010，3对应011，所以第一行代码结束后，tmp = 010011，具体是怎么实现的呢？由于每组3bit，所以这3bit对应的十进制数都能表示为2^2 * a + 2^1 * b + c的形式，也就是4a + 2b + c的形式，这里a,b,c的值为0或1，如果为0表示对应的二进制位上是0，如果为1表示对应的二进制位上是1，所以a + b + c的值也就是4a + 2b + c的二进制数中1的个数了。举个例子，十进制数6(0110)= 4 * 1 + 2 * 1 + 0，这里a = 1, b = 1, c = 0, a + b + c = 2，所以6的二进制表示中有两个1。现在的问题是，如何得到a + b + c呢？注意位运算中，右移一位相当于除2，就利用这个性质！ + +4a + 2b + c 右移一位等于2a + b + +4a + 2b + c 右移量位等于a + +然后做减法 + +4a + 2b + c –(2a + b) – a = a + b + c，这就是第一行代码所作的事，明白了吧。 + +第二行代码的作用 + +在第一行的基础上，将tmp中相邻的两组中1的个数累加，由于累加到过程中有些组被重复加了一次，所以要舍弃这些多加的部分，这就是&030707070707的作用，又由于最终结果可能大于63，所以要取模。 + +需要注意的是，经过第一行代码后，从右侧起，每相邻的3bit只有四种可能，即000, 001, 010, 011，为啥呢？因为每3bit中1的个数最多为3。所以下面的加法中不存在进位的问题，因为3 + 3 = 6，不足8，不会产生进位。 + +tmp + (tmp >> 3)-这句就是是相邻组相加，注意会产生重复相加的部分，比如tmp = 659 = 001 010 010 011时，tmp >> 3 = 000 001 010 010，相加得 + +001 010 010 011 + +000 001 010 010 + +\--------------------- + +001 011 100 101 + +011 + 101 = 3 + 5 = 8。 + +注意，659只是个中间变量，这个结果不代表659这个数的二进制形式中有8个1。 + +注意我们想要的只是第二组和最后一组（绿色部分），而第一组和第三组（红色部分）属于重复相加的部分，要消除掉，这就是&030707070707所完成的任务（每隔三位删除三位），最后为什么还要%63呢？因为上面相当于每次计算相连的6bit中1的个数，最多是111111 = 77（八进制）= 63（十进制），所以最后要对63取模。 + +### 性能测试及分析 ### + +对完美法进行测试结果如下 + +{% highlight cpp %} +Fn_BitCount_Perfect Result: 201326568, Time Consuming: 0.191481 seconds +{% endhighlight %} + +完美法效率也很高，但不知道不同编译器间是否有差别。 +代码简介，效率高能，堪称完美。 + +## 位标志法 ## + +感谢网友 gussing提供 + +{% highlight cpp %} +struct _byte +{ + unsigned a:1; + unsigned b:1; + unsigned c:1; + unsigned d:1; + unsigned e:1; + unsigned f:1; + unsigned g:1; + unsigned h:1; +}; + +long get_bit_count( unsigned char b ) +{ + struct _byte *by = (struct _byte*)&b; + return (by->a+by->b+by->c+by->d+by->e+by->f+by->g+by->h); +} +{% endhighlight %} + +### 性能测试与分析 ### + +由于原文提供的代码只能计算8bit二进制数的1的数目，因此将之改为32bit的版本如下： + +{% highlight cpp %} +//位标志法 +struct _byte{ + unsigned a:1; + unsigned b:1; + unsigned c:1; + unsigned d:1; + unsigned e:1; + unsigned f:1; + unsigned g:1; + unsigned h:1; +}; +int Fn_BitCount_BitFlags(unsigned n){ + int c = 0; + unsigned char* p = (unsigned char*) &n ; + struct _byte *by[] = {(struct _byte *) &p[0], + (struct _byte *) &p[1], + (struct _byte *) &p[2], + (struct _byte *) &p[3]}; + c += by[0]->a + by[0]->b + by[0]->c + by[0]->d + by[0]->e + by[0]->f + by[0]->g + by[0]->h; + c += by[1]->a + by[1]->b + by[1]->c + by[1]->d + by[1]->e + by[1]->f + by[1]->g + by[1]->h; + c += by[2]->a + by[2]->b + by[2]->c + by[2]->d + by[2]->e + by[2]->f + by[2]->g + by[2]->h; + c += by[3]->a + by[3]->b + by[3]->c + by[3]->d + by[3]->e + by[3]->f + by[3]->g + by[3]->h; + return c; +} +{% endhighlight %} + +其测试结果如下 + +{% highlight cpp %} +Fn_BitCount_BitFlags Result: 201326568, Time Consuming: 0.882302 seconds +{% endhighlight %} + +一开始这个版本究竟什么意思并没有看懂。 +因为原文中并没有给出解释。 +后来偶然了解到`struct`位字段表示(bit-field)。 + +诸如此类定义 + +{% highlight cpp %} +struct { + unsigned int is_keyword : 1; + unsigned int is_extern : 1; + unsigned int is_static : 1; +}flags; +{% endhighlight %} + +这里是定义了一个变量flags，它包含了3个1位的字段。 +冒号后的数字表示的是字段的宽度（用二进制表示时的宽度）。 +因此该flags变量只占3个bit。 + +同理，该版本中定义一个 \_byte 的结构体包含8个位字段， 每个字段的长度为1。 +从而该结体占8个bit。 +之后只要将整数拆分成每8bit一份，就可以利用\_byte轻松的访问到整数的每一个二进制位了。 + +想法也是比较巧妙的。 + +## SSE4指令 ## + +感谢网友 Milo Yip提供 + +使用微软提供的指令，首先要确保你的CPU支持SSE4指令，用Everest和CPU-Z可以查看是否支持。 + +{% highlight cpp %} +unsigned int n =127 ; +unsigned int bitCount = _mm_popcnt_u32(n) ; +{% endhighlight %} + +### 性能测试及分析 ### + +原文并没有给出详细的关于SSE4指令的介绍，因此特地查询了一下相关指令。 + +>参考[\_mm_popcnt_u32](https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/bb514083(v=vs.90).aspx) +>
参考[\_mm_popcnt_u64](https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/bb531475(v=vs.90).aspx) + +该指令的头文件`` + +其中 \_mm_popcnt_u32 接受的参数是32bit的整型。 + +{% highlight cpp %} +int _mm_popcnt_u32 ( + unsigned int a +); +{% endhighlight %} + +而\_mm_popcnt_u64 接受的参数是64bit的整型。 + +{% highlight cpp %} +int _mm_popcnt_u64 ( + unsigned __int64 a +); +{% endhighlight %} + +测试代码如下所示： + +{% highlight cpp %} +//SSE4指令-32bit +int Fn_BitCount_SSE4_32(unsigned n){ + return _mm_popcnt_u32(n); +} + +//SSE4指令-64bit +int Fn_BitCount_SSE4_64(unsigned n){ + return _mm_popcnt_u64(n); +} +{% endhighlight %} + +下面显示了运行结果： + +{% highlight cpp %} +Fn_BitCount_SSE4_32 Result: 201326568, Time Consuming: 0.086371 seconds +Fn_BitCount_SSE4_64 Result: 201326568, Time Consuming: 0.089418 seconds +{% endhighlight %} + +由此可见，SSE4指令的速度是最快的。 +从汇编中可以看到，该函数只需要一条简单的指令 +{% highlight asm %} + popcntl -4(%rbp), %eax ;_mm_popcnt_u32 +{% endhighlight %} +上边是对于32bit的函数或者是下边的64bit的函数 +{% highlight asm %} + popcntq -4(%rbp), %eax ;_mm_popcnt_u64 +{% endhighlight %} + +对于指令级别的代码，速度当然是很快的，有种开了金手指的感觉。 + +不过需要注意的是，该指令在编译的时候需要添加`-msse4.2`的参数。 +因为该版本对机器有所要求，所以可移植性会有所降低。 + +## 总结 ## + +这几种方法来讲，SSE4指令速度是最快的，然而其对机器的配置有所依赖，可移植性不高。 +对于其他方法，还是查表法速度最快，这样是`stl`中`bitset`类型里采用的策略。 +完美法跟并行法的构思很巧妙，算法精致，堪称神作。 + +最后，我已经把整个的测试代码上传到我的github上，地址是 +[https://github.com/foocoder/testbitcount](https://github.com/foocoder/testbitcount) diff --git "a/_posts/2016-02-13-\350\216\267\345\217\226\344\270\200\344\270\252\345\215\201\350\277\233\345\210\266\346\225\260\346\234\200\351\253\230\344\275\215.md" "b/_posts/2016-02-13-\350\216\267\345\217\226\344\270\200\344\270\252\345\215\201\350\277\233\345\210\266\346\225\260\346\234\200\351\253\230\344\275\215.md" new file mode 100644 index 0000000..5d12bc6 --- /dev/null +++ "b/_posts/2016-02-13-\350\216\267\345\217\226\344\270\200\344\270\252\345\215\201\350\277\233\345\210\266\346\225\260\346\234\200\351\253\230\344\275\215.md" @@ -0,0 +1,137 @@ +--- +title: 获取一个十进制数的最高位 +date: 2016-02-13 +categories: Algorithm +tags: [Algorithm, C/C++, Stackoverflow] +summary: 问题描述，给定一个十进制整数，如何快速的求得其十进制的最高位数是多少？ +cover-image: 9.jpg +--- + +整理来自于`Stackoverflow`的这里[http://stackoverflow.com/questions/701322/how-can-you-get-the-first-digit-in-an-int-c/701621#701621](http://stackoverflow.com/questions/701322/how-can-you-get-the-first-digit-in-an-int-c/701621#701621)。 + +问题描述：在给定的一个十进制的整数，如何能够快速的求得其十进制的最高位数值是多少？ + +## Method 1 ## + +利用`to_string`函数，将整数强制转换为`string`类型，然后取数组中第一个字符，再将之转换为`int`类型。 + +{% highlight cpp %} +//Method 1 +int Fn_Get_First_By_String(unsigned long n){ + return ((int) (to_string(n)[0])) - '0'; +} +{% endhighlight %} + +很简单的一种思路，想当然的想法，但其效率肯定会很差的。 + +## Method 2 ## + +利用`math`中库函数，直接用整数除以不大于该整数最大的10的整数幂值，来获取其商。 + +{% highlight cpp %} +//Method 2 +int Fn_Get_First_By_MathFunc(unsigned long n){ + return (int)(n / pow(10, floor(log10(n)))); +} +{% endhighlight %} + +数学思路，比如11/10商1， 321/100 商3，非常简单，也没什么可讲的。 +不过需要注意一点是log函数的参数必须为正值，如果测试代码中包含0的话需要特别处理下。 +处理后应该如下： + +{% highlight cpp %} +int Fn_Get_First_By_MathFunc(unsigned long n){ + return n <= 0 ? 0 : (int)(n / pow(10, floor(log10(n)))); +} +{% endhighlight %} + +## Method 3 ## + +前两类方法都是利用外部函数调用，相较而言速度肯定会比较慢的。 +这里有一种相对速度较快的，也是比较好想的方法。 +通过整除10的方法来循环得到整数的各位以及最高位。 + +{% highlight cpp %} +//Method 3 +int Fn_Get_First_By_Looping(unsigned long n){ + while(n >=10) + n /= 10; + return n; +} +{% endhighlight %} + +时间复杂度跟整数的十进制最高位数成正比。 + +## Method 4 ## + +条件判断法。 + +因为我们知道一个整数在计算机的存储中范围是有限的。 +那我们就分情况来讨论该整数最邻近的10的指数幂，然后利用整除方式得到最高位值。 + +{% highlight cpp %} +// Method 4 +int Fn_Get_First_By_Conditional(unsigned long n){ + int digit = 0; + if( n<10 ) + digit = n; + else if( n<100 ) + digit = n/10; + else if( n<1000 ) + digit = n/100; + else if( n<10000 ) + digit = n/1000; + else if( n<100000 ) + digit = n/10000; + else if( n<1000000 ) + digit = n/100000; + else if( n<10000000 ) + digit = n/1000000; + else if( n<100000000 ) + digit = n/10000000; + else if( n<1000000000 ) + digit = n/100000000; + else + digit = n/1000000000; + return digit; +} +{% endhighlight %} + +可以看到，代码是最长的一个，因为我们需要讨论从1到最大范围内的10的幂值，但相对其他方式来说速度也是很快的。 + +## Method 5 ## + +最后这个方法堪称完美。 + +{% highlight cpp %} +//Method 5 +int Fn_Get_First_By_Unrolled_Optimized(unsigned long n){ + if( n>=100000000 ) n /= 100000000; + if( n>=10000 ) n /= 10000; + if( n>=100 ) n /= 100; + if( n>=10 ) n /= 10; + return n; +} +{% endhighlight %} + +巧妙的利用二分法将`Method 4`中的条件进一步拆解。最高可以处理到(10^16 - 1)的数值。 +比如说3872865， 首先经过第二个`if`剩下387，然后第三个`if`后得到38，最后一个`if`则出来最终结果3。 +简洁凝练迅速，太完美了。 + +## 性能对比 ## + +通过测试代码，`for`循环从0到10^9次，间隔为5，统计所有数的最高位数的总和。 +结果如下所示: + +{% highlight cpp %} +Fn_Get_First_By_String Result: 999999996, Time: 48.2231 +Fn_Get_First_By_MathFunc Result: 999999996, Time: 32.8894 +Fn_Get_First_By_Looping Result: 999999996, Time: 8.66428 +Fn_Get_First_By_Conditional Result: 999999996, Time: 2.68092 +Fn_Get_First_By_Unrolled_Optimized Result: 999999996, Time: 1.87899 +{% endhighlight %} + +还是方法5的速度最快。 +而第一种方式跟第二种方式由于调用外部函数，很是耗时。 + + diff --git a/_posts/2016-03-03-Processes-and-Threads.md b/_posts/2016-03-03-Processes-and-Threads.md new file mode 100644 index 0000000..85cd542 --- /dev/null +++ b/_posts/2016-03-03-Processes-and-Threads.md @@ -0,0 +1,92 @@ +--- +title: 进程与线程的一个简单解释 +date: 2016-03-03 +categories: OS +tags: [转载, OS] +summary: +cover-image: 9.jpg +--- + +本文转载于阮一峰老师的博客，对进程与线程做了一个生动的解释，理解起来清晰易懂，Very Nice! + +> 原文地址：[进程与线程的一个简单解释](http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/04/processes_and_threads.html) + + +进程（process）和线程（thread）是操作系统的基本概念，但是它们比较抽象，不容易掌握。 + +最近，我读到一篇[材料](http://www.qnx.com/developers/docs/6.4.1/neutrino/getting_started/s1_procs.html)，发现有一个很好的类比，可以把它们解释地清晰易懂。 + +1. + +![]({{ site.baseurl }}/img/procAndThre1.jpg) + +计算机的核心是CPU，它承担了所有的计算任务。它就像一座工厂，时刻在运行。 + +2. + +![]({{ site.baseurl }}/img/procAndThre2.png) + +假定工厂的电力有限，一次只能供给一个车间使用。也就是说，一个车间开工的时候，其他车间都必须停工。背后的含义就是，单个CPU一次只能运行一个任务。 + +3. + +![]({{ site.baseurl }}/img/procAndThre3.jpg) + +进程就好比工厂的车间，它代表CPU所能处理的单个任务。任一时刻，CPU总是运行一个进程，其他进程处于非运行状态。 + +4. + +![]({{ site.baseurl }}/img/procAndThre4.jpg) + +一个车间里，可以有很多工人。他们协同完成一个任务。 + +5. + +![]({{ site.baseurl }}/img/procAndThre5.jpg) + +线程就好比车间里的工人。一个进程可以包括多个线程。 + +6. + +![]({{ site.baseurl }}/img/procAndThre6.png) + +车间的空间是工人们共享的，比如许多房间是每个工人都可以进出的。这象征一个进程的内存空间是共享的，每个线程都可以使用这些共享内存。 + +7. + +![]({{ site.baseurl }}/img/procAndThre7.jpg) + +可是，每间房间的大小不同，有些房间最多只能容纳一个人，比如厕所。里面有人的时候，其他人就不能进去了。这代表一个线程使用某些共享内存时，其他线程必须等它结束，才能使用这一块内存。 + +8. + +![]({{ site.baseurl }}/img/procAndThre8.jpg) + +一个防止他人进入的简单方法，就是门口加一把锁。先到的人锁上门，后到的人看到上锁，就在门口排队，等锁打开再进去。这就叫"互斥锁"（Mutual exclusion，缩写 Mutex），防止多个线程同时读写某一块内存区域。 + +9. + +![]({{ site.baseurl }}/img/procAndThre9.jpg) + +还有些房间，可以同时容纳n个人，比如厨房。也就是说，如果人数大于n，多出来的人只能在外面等着。这好比某些内存区域，只能供给固定数目的线程使用。 + +10. + +![]({{ site.baseurl }}/img/procAndThre10.jpg) + +这时的解决方法，就是在门口挂n把钥匙。进去的人就取一把钥匙，出来时再把钥匙挂回原处。后到的人发现钥匙架空了，就知道必须在门口排队等着了。这种做法叫做"信号量"（Semaphore），用来保证多个线程不会互相冲突。 +不难看出，mutex是semaphore的一种特殊情况（n=1时）。也就是说，完全可以用后者替代前者。但是，因为mutex较为简单，且效率高，所以在必须保证资源独占的情况下，还是采用这种设计。 + +11. + +![]({{ site.baseurl }}/img/procAndThre11.png) + +操作系统的设计，因此可以归结为三点： + +1. 以多进程形式，允许多个任务同时运行； +2. 以多线程形式，允许单个任务分成不同的部分运行； +3. 提供协调机制，一方面防止进程之间和线程之间产生冲突，另一方面允许进程之间和线程之间共享资源。 + +（完） + + diff --git a/_posts/2016-03-03-Stack-vs-Heap.md b/_posts/2016-03-03-Stack-vs-Heap.md new file mode 100644 index 0000000..44cd74b --- /dev/null +++ b/_posts/2016-03-03-Stack-vs-Heap.md @@ -0,0 +1,186 @@ +--- +title: Stack vs Heap +date: 2016-03-03 +categories: C/C++ +tags: [译文, C/C++, Linux, 内存] +summary: +cover-image: 9.jpg +--- + +关于操作系统的内存管理方面有很多文献，最主要的方面在于`Stack`与`Heap`之间的区别与联系。 +这里翻译一篇[gribblelab.org](http://gribblelab.org/CBootcamp/7_Memory_Stack_vs_Heap.html)的教程，对`Stack`于`Heap`有个初步的了解。 + +简单的介绍下文章的结构 + +* [Stack vs Heap](#part1) +* [The Stack](#part2) +* [The Heap](#part3) +* [Stack vs Heap Pros and Cons](#part4) + * [Stack](#part4_1) + * [Heap](#part4_2) +* [Examples](#part5) +* [When to use the Heap?](#part6) +* [Links](#part7) + +## Stack vs Heap ## + +一般来讲，`Stack`即为栈，`Heap`即为堆。 +两者分别是`C/C++`内存管理过程中的两大不同类型的存储空间。 + +## The Stack ## + +什么是`Stack`？它是内存中用来存储程序执行过程中各个函数(也包括`main`函数)创建的临时变量的区域。 +`Stack`字如其名，其本质的结构就是数据结构中的`stack`类型。 +它是一种`FILO`(先入后出)类型的数据结构，这里的`Stack`完全由CPU进行操作与维护。 +每当一个函数声明一个新临时变量的时候，系统会将这个变量`push`到`Stack`里边中去。 +而一旦一个函数执行完毕退出的时候，所有的由该函数创建的临时变量会被`pop`出来，也就是说该变量的生存周期已经到期被删除了。 +而本来存放该变量的`Stack`区域就可以重新被`Push`一个新的变量。 + +使用`Stack`的最大的优势在于，`Stack`的内存的管理由CPU来进行操作，并不需要你来操心。 +你可以不用手动的分配内存，释放内存，因为这些工作都已经被CPU做了。 +而且CPU操作的方式会更加高效，从而使用`Stack`方式来读写变量的速度会很快的。 + +要理解`Stack`最关键的一点是理解一旦一个函数退出，其所有的临时变量都会被从`Stack`中`Pop`出来。 +因此本质上`Stack`中的变量都是`Local`的。 +与之相对应的概念就是`Variable scope`，我们称之为变量的生命周期，或者说`local`与`global`的概念。 +C程序中经常遇到的一个Bug就是尝试从一个函数的外边访问该函数内部的变量或者当该函数退出后访问其内部变量。 + +另外一个需要注意的是`Stack`的总的存储空间是有限制的，如果超出该存储大小会出现`Stack Overflow`的错误而导致Crash。 + +总结起来如下几点： + +* `Stack`里的存储的内容会随着函数`push`或`pop`局部变量而增加缩小。 +* `Stack`中不需要我们来手动的管理内存，变量的分配与内存的释放都是系统进行。 +* `Stack`有着大小的限制，具体大小跟操作系统有关。 +* `Stack Variables`只有当创建该变量的函数运行时才有效。 + +## The Heap ## + +`Heap`则是内存中可以由程序员来管理的变量存储区域。相对于`Stack`而言，`Heap`有着更大的自由性。 +要想分配内存空间，你可以用`malloc()`函数或者`calloc()`函数来申请空闲空间。 +而当我们使用完内存，也必须通过`free()`函数来释放掉已经分配好的空间。 +也就是说`malloc`要有与之相对的`free`来对应。 +否则的话就会导致`Memory Leak`的现象。 +因为我们申请的空间没有被释放，所以这块空间会一直被占用而得不到重新利用。 +我们通常利用`valgrind`这个工具来检测程序有没有`memory leak`的现象。 + +与`Stack`不同的是，`Heap`的大小都没有限制。 +但一般而言，`Heap`上变量的读取速度相对`Stack`是有点慢的。 +因为从底层考虑，`Heap`需要利用指针来访问内存的数据，而`Stack`直接访问就可以了。 +间接访问总会比直接访问多一些指令。 + +另外一点与`Stack`不同的是，`Heap`上的变量可以由任何函数访问到，也就是说`Heap`上的变量本质上全局的。 +但前提是你得有指向`Heap`区域的地址。 + +## Stack vs Heap Pros and Cons ## + +### Stack ### + +* 快速访问 +* 不需要显式回收变量，释放内存 +* 内存空间可以由CPU来进行高效管理，不会出现碎片 +* 只针对局部变量 +* 大小有限制 +* 变量空间的大小不能改变 + +### Heap ### + +* 变量可以在全局访问到 +* 对内存大小没有限制 +* 相对较慢的访问速度 +* 空间的利用率不能被保障，可能由于内存的不断分配释放导致空间不连续产生碎片 +* 程序员需要手动管理内存(申请释放空间) +* 变量空间大小可以通过`realloc`函数来重新分配大小 + +## Examples ## + +一个关于`Stack`的小例子。 + +{% highlight cpp %} + +#include + +double multiplyByTwo (double input) { + double twice = input * 2.0; + return twice; +} + +int main (int argc, char * argv[]) +{ + int age = 30; + double salary = 12345.67; + double myList[3] = {1.2, 2.3, 3.4}; + + printf("double your salary is %.3f\n", multiplyByTwo(salary)); + + return 0; +} + +{% endhighlight %} + +{% highlight bash %} +double your salary is 24691.340 +{% endhighlight %} + +`main`函数里前三行分别定义了一个`int`，一个`double`以及一个三元素的`double`数组。 +这三个变量会在`main`函数中被`push`到`Stack`区间。 +一旦`main`函数退出程序结束，这些变量便会被从`Stack`中`pop`出来而删除。 +同样的函数`multiplyByTwo`，在被调用的时候两个`double`变量会被`push`到`Stack`中去。 +而当函数执行完毕，这两个变量也从而被`pop`出来删除了。 + +另外有个特例就是`static`变量。`static`变量并不会被存放在`Stack`上，而是存放到内存区域的`data`与`bss`区域。 +因为静态变量并不随着其创建函数的退出而消亡，因此不能放置到`Stack`区域上。 + +下面一个关于`Heap`的小例子。 + +{% highlight cpp %} +#include +#include + +double * multiplyByTwo (double * input) { + double * twice = malloc(sizeof(double)); + *twice = *input * 2.0; + return twice; +} + +int main (int argc, char * argv[]) +{ + int * age = malloc(sizeof(int)); + * age = 30; + double * salary = malloc(sizeof(double)); + * salary = 12345.67; + double * myList = malloc(3 * sizeof(double)); + myList[0] = 1.2; + myList[1] = 2.3; + myList[2] = 3.4; + + double * twiceSalary = multiplyByTwo(salary); + + printf("double your salary is %.3f\n", *twiceSalary); + + free(age); + free(salary); + free(myList); + free(twiceSalary); + + return 0; +} +{% endhighlight %} + +我们利用`malloc`来申请`Heap`上的空闲空间然后用`free`来释放不需要的空间。 + +## When to use the Heap ## + +When should you use the heap, and when should you use the stack? +If you need to allocate a large block of memory (e.g. a large array, or a big struct), and you need to keep that variable around a long time (like a global), then you should allocate it on the heap. +If you are dealing with relatively small variables that only need to persist as long as the function using them is alive, then you should use the stack, it's easier and faster. +If you need variables like arrays and structs that can change size dynamically (e.g. arrays that can grow or shrink as needed) then you will likely need to allocate them on the heap, and use dynamic memory allocation functions like malloc(), calloc(), realloc() and free() to manage that memory "by hand". +We will talk about dynamically allocated data structures after we talk about pointers. + +## Links ## + +* [The Stack and the Heap](http://www.learncpp.com/cpp-tutorial/79-the-stack-and-the-heap/) +* [What and Where are the stack and heap](http://stackoverflow.com/questions/79923/what-and-where-are-the-stack-and-heap) + + + diff --git a/_posts/2016-03-05-details-about-sizeof.md b/_posts/2016-03-05-details-about-sizeof.md new file mode 100644 index 0000000..d4e9966 --- /dev/null +++ b/_posts/2016-03-05-details-about-sizeof.md @@ -0,0 +1,282 @@ +--- +title: sizeof详解 +date: 2016-03-06 +categories: C/C++ +tags: [C/C++, Code, 内存] +summary: +cover-image: 9.jpg +--- + +`sizeof` 操作符的作用是返回一个对象或类型名的长度， 返回类型是`size_t`，长度单位是字节。 + +## 语法 ## + +`sizeof`的语法主要有三种形式。 + +{% highlight cpp %} +sizeof(type_name); +sizeof(expression); +sizeof expression; +{% endhighlight %} + +其中表示了获取类型变量的内存长度或获取一个具体对象的长度。最常用的方式还是前两种，最后一种方式见的比较少。 +需要注意的是，`sizeof`本质是一个操作符，所以会有`sizeof expr`形式的语法，但该格式只针对于`expression`，不能用于类型名。 +`sizeof`、`.(成员访问符)`、`.*(成员指针访问运算符)`、`::(域运算符)`以及`?:(条件运算符)`这5种运算符不能够被重载。 +其中`.`和`.*`不能被重载是为了保证访问成员的功能不被改变，而`::`与`sizeof`则是其运算对象是类型而不是变量或一般表达式，不具备重载的特征。 + +## 使用范围 ## + +`sizeof`的计算一般发生在编译时，也就是说在程序编译的时候就可以计算出`sizeof`的大小。 +所以可以将之看为常量表达式，如： + +{% highlight cpp %} +char array[sizeof(int) * 10];//Ok +{% endhighlight %} + +不过C99标准规定了`sizeof`也可以在运行时来计算，因此运行时的`sizeof`的操作也是可以正常输出的 + +{% highlight cpp %} +int n; +cin>>n;//输入n=10; +char array[n]; +cout<< sizeof(array);//输出10; +{% endhighlight %} + +不过据说VC6中该代码编译不通过，可能由于C99的标准没有实现的原因。 +需要注意的一点是`sizeof`对表达式，函数返回值等进行运算的时候这些表达式函数等等并不会被调用。 + +{% highlight cpp %} +int foo(){ return 0; } +int i=0; +sizeof(i++);//i=0; +sizeof(foo());//不会调用foo(); +{% endhighlight %} + + +C99标准规定，函数、不能确定类型的表达式以及位域(bit-field)成员不能被计算`sizeof`的值： + +{% highlight cpp %} +int foo(){return 0;} +void foo2(){} + +sizeof(void);//error +sizeof(foo);//error +sizeof(foo());//Ok, 4 +sizeof(foo2());//error + +struct s{ + int f1:1; + int f2:1; + int f3:1; +}; +struct s s1; +sizeof(s1.f1);//error +sizeof(s1);//Ok 4 +{% endhighlight %} + +## 用法 ## + +### 1. sizeof(char) = 1 ### + +在《C++ Primer》中提到，对`char`类型或者值为`char`类型的表达式进行`sizeof`操作保证得1。 +这样从而`char`类型作为一个度量标准，不管编译器或者系统怎样，`sizeof(char)`始终为1。 + +### 2. 对引用的sizeof等于存放该引用对象的内存大小 ### + +也就是说，如果A是对B的引用的话，那么`sizeof(A)`将等译`sizeof(B)`。 +但是说从内部实现的角度来看引用的话，引用应该跟指针类似，引用本身占用的空间大小应该是机器字长。 + +{% highlight cpp %} +struct s{ + char &c; +}; +sizeof(s);//64bit 8 +{% endhighlight %} + +但对引用的`sizeof`种种现象都显示出引用就是其本身的类型。诸如`typeid`，`sizeof`等等。 +这个引用跟指针的具体区别还需要继续研究。 + +### 3. 对数组的sizeof等于对其元素的sizeof大小乘以数组的长度 ### + +{% highlight cpp %} +char c[10] = "Hello"; +char c1[] = "Hello"; +int i[3] = {0}; + +sizeof(c);//10 +sizeof(c1);//6 +sizeof(i);//12 +{% endhighlight %} + +需要注意的是`sizeof`的结果不是数组的长度，要想获得数组的长度可以用`sizeof`结果除以每个元素的`sizeof`的大小。 + +### 4. 对指针的sizeof等于存放该指针的内存大小 ### + +引用指针的区别，引用的`sizeof`给出的是指向的内存对象的大小，指针的`sizeof`给出的是指针的大小。 +所以对于32bit系统而言，所有的指针的`sizeof`都是4，而对于64bit系统，则是8。 + +如果想获得指针所指的对象的内存大小，则需要解引用。`sizeof(*ptr)`。 + +这里有一道经典的题，求i1,i2的值。 + +{% highlight cpp %} +void foo(char c1[3]){ + int i1 = sizeof(c1); +} +void foo2(char c2[]){ + int i2 = sizeof(c2); +} +{% endhighlight %} + +可能大部分都会以为i1等于3。但实际上来看，这里的i1跟i2都是指针的长度。 +函数在参数传递的时候，数组已经蜕变成了指针。 +也就是说下面几种函数的声明是等价的 + +{% highlight cpp %} +void foo(char c[3]); + +void foo2(char c[]); + +void foo3(char * c); +{% endhighlight %} + +传递进去的参数都将是指针，所以`sizeof`的长度也是指针的长度。 + +### 5. 与strlen的区别 ### + +`strlen(char*)`是个求字符串实际长度的函数，返回字符串中不包括`\0`的长度。 + +{% highlight cpp %} +char c0[10] = "Hello"; +sizeof(c0);//10 +strlen(c0);//5 + +char c1[10] = {'\0'}; +sizeof(c1);//10 +strlen(c1);//0 + +char c2[10] = "0123456789"; +sizeof(c2);//10 +strlen(c2);//Unkown +{% endhighlight %} + +需要注意的是最后一个例子，如果字符的长度大于等于字符数组的大小时，导致判断str终止的`\0`字符无法赋值进去，`c2`的结尾是`9`而不是`\0`，因此`strlen`会一直向后检索到遇到`\0`才停止，此时`strlen`的值是不可靠的。 + +### 6. Struct的内存对齐 ### + +关于`struct`的内存大小就会涉及到内存对齐的问题了。 + +举个简单的例子 + +{% highlight cpp %} +struct S1{ + char a; + double b; + int c; +}; +sizeof(S1); +{% endhighlight %} + +乍一看我们会以为`sizeof(S1) = sizeof(a)+sizeof(b)+sizeof(c)`，应该等于1+8+4=13。 +可实际上结果却是24。这正是内存对齐的影响。 + +我们来看下内存对齐的几个规则： + +* 对于`struct`或`union`的各个成员，第一个成员位于偏移量为0的位置，之后的每个数据成员的偏移量都必须是`min(#pragma pack(n),sizeof(data))`的整数倍。 (其中`#pragma pack(n)`用来设置为n字节对齐,而`sizeof(data)`指该数据成员本身的长度) +* 在数据成员完成各自的对齐之后，`struct`或`union`本身也需要进行对齐，对齐按照`min(#pragma pack(n), sizeof(maxdata))`的整数倍对齐。(`sizeof(maxdata)`指的是数据成员中占内存最大成员的大小。) +* 如果数据成员里边有复杂数据类型，诸如`struct`，`union`或者数组之类的数据成员，这里`sizeof(maxdata)`会将复杂数据成员拆分成基本成员，长度还是按照基本数据成员的最长数据来算。 + +再来看上边那个例子，其中`char a`的偏移量是0，`double b`的偏移量应该是本身的整数倍，所以是8。最后`int c`的偏移量是16，满足规则。但整个`struct`的长度现在是16+4=20。 +要满足`struct`对齐后是最宽的数据的整数倍，所以要在`int`后边填充4个字节得到24。 + +`struct`的某个成员相对于`struct`首地址的偏移量可以通过宏`offsetof()`来获取。这个宏定义在`stddef.h`中，如下 + +{% highlight cpp %} +#define offsetof(s,m) (size_t) & (((s * )0)->m) +{% endhighlight %} + + +#### 位域(bit-field)上的内存对齐 #### + +虽然说对`bit-field`的成员不能够进行`sizeof`操作，但是我们仍然可以对`bit-field`的整体来进行`sizeof`的操作的。 +`bit-field`的数据成员也要满足`struct`上的内存对齐规则。 +不过特别的，`bit-field`还有一套自己的内存对齐规则。 + +1. 如果相邻位域字段的类型相同，且其位宽之和小于类型的sizeof大小，则后面的字段将紧邻前一个字段存储，直到不能容纳为止； +2. 如果相邻位域字段的类型相同，但其位宽之和大于类型的sizeof大小，则后面的字段将从新的存储单元开始，其偏移量为其类型大小的整数倍； +3. 如果相邻的位域字段的类型不同，则各编译器的具体实现有差异，VC6采取不压缩方式，Dev-C++采取压缩方式； +4. 如果位域字段之间穿插着非位域字段，则不进行压缩； +5. 整个结构体的总大小为最宽基本类型成员大小的整数倍。 + +#### 内存对齐的作用 #### + +关于内存对齐的作用，这篇[博客](http://www.cppblog.com/snailcong/archive/2009/03/16/76705.html)有着详细的说明。 +然后本人就转了过来。 + +内存对齐的主要作用是： + +1. 平台原因(移植原因)：不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的；某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常。 +2. 性能原因：经过内存对齐后，CPU的内存访问速度大大提升。具体原因稍后解释。 + +![]({{ site.baseurl }}/img/sizeof0.jpg) + +这是普通程序员心目中的内存印象，由一个个的字节组成，而CPU并不是这么看待的。 + +![]({{ site.baseurl }}/img/sizeof1.jpg) + +CPU把内存当成是一块一块的，块的大小可以是2，4，8，16字节大小，因此CPU在读取内存时是一块一块进行读取的。块大小成为memory access granularity（粒度） 本人把它翻译为“内存读取粒度” 。 + +假设CPU要读取一个int型4字节大小的数据到寄存器中，分两种情况讨论： + +1. 数据从0字节开始 +2. 数据从1字节开始 + +再次假设内存读取粒度为4。 + +![]({{ site.baseurl }}/img/sizeof2.jpg) + +* 当该数据是从0字节开始时，很CPU只需读取内存一次即可把这4字节的数据完全读取到寄存器中。 +* 当该数据是从1字节开始时，问题变的有些复杂，此时该int型数据不是位于内存读取边界上，这就是一类内存未对齐的数据。 + +![]({{ site.baseurl }}/img/sizeof3.jpg) + +此时CPU先访问一次内存，读取0—3字节的数据进寄存器，并再次读取4—5字节的数据进寄存器，接着把0字节和6，7，8字节的数据剔除，最后合并1，2，3，4字节的数据进寄存器。对一个内存未对齐的数据进行了这么多额外的操作，大大降低了CPU性能。 + +这还属于乐观情况了，上文提到内存对齐的作用之一为平台的移植原因，因为以上操作只有有部分CPU肯干，其他一部分CPU遇到未对齐边界就直接罢工了。 + +#### 关于pragma pack() #### + +系统的`#pragma pack(n)`，用来设置对齐单位的最大长度。 +因为对齐的几条规则取的基本长度要求是`#pragma pack()`设置的和数据中最长的基本数据类型的长度取`min`运算。也就是说如果`n`设置为4的话，最大的对齐单位都不会超过4的。 + +例如`#pragma pack(1)`就是将所有的对齐按照1的整数倍来对齐，实际上就是没有进行对齐，所有数据都压缩紧凑排列。 + +另外该属性也可以通过`__attribute__`来设置的。如`__attribute__((packed))`即设置为紧凑模式，不进行压缩。 +或者`__attribut__((aligned(4)))`来制定对齐的基本单位是几个字节。 + +#### struct 里长度为0的数组 #### + +理论上说长度为0的数组在标准C和C++中是不被允许的，但在GNU中这种用法却是合法的，被网上称之为`柔性数组`。 + +{% highlight cpp %} +struct s{ + int length; + char c[0]; +}; +sizeof(s);//4 +{% endhighlight %} + +可以看到柔性数组并不占用空间。 +它的最典型的用法就是位于数组中的最后一项，如上面所示，这样做主要是为了方便内存缓冲区的管理。 +如果你将上面的长度为的数组换为指针，那么在分配内存时，需采用两步：首先，需为结构体分配一块内存空间；其次再为结构体中的成员变量分配内存空间。 +这样两次分配的内存是不连续的，需要分别对其进行管理。 +当使用长度为的数组时，则是采用一次分配的原则，一次性将所需的内存全部分配给它。 +相反，释放时也是一样的。 + + +## 参考资料 ## + +> * 《C++ Primer》 +> * [百度百科](http://baike.baidu.com/item/sizeof) +> * [内存对齐的规则以及作用](http://www.cppblog.com/snailcong/archive/2009/03/16/76705.html) +> * [浅析长度为0的数组](http://my.oschina.net/u/176416/blog/33054?fromerr=b73dXTh5) diff --git "a/_posts/2016-03-09-\344\270\200\351\201\223\347\256\200\345\215\225\347\232\204\351\242\230\347\233\256\345\274\225\345\217\221\347\232\204\346\200\235\350\200\203.md" "b/_posts/2016-03-09-\344\270\200\351\201\223\347\256\200\345\215\225\347\232\204\351\242\230\347\233\256\345\274\225\345\217\221\347\232\204\346\200\235\350\200\203.md" new file mode 100644 index 0000000..0335fbc --- /dev/null +++ "b/_posts/2016-03-09-\344\270\200\351\201\223\347\256\200\345\215\225\347\232\204\351\242\230\347\233\256\345\274\225\345\217\221\347\232\204\346\200\235\350\200\203.md" @@ -0,0 +1,253 @@ +--- +title: 一道简单的题目引发的思考 +date: 2016-03-09 +categories: C/C++ +tags: [转载, C/C++, 汇编] +summary: +cover-image: 9.jpg +--- + +本文来自于@吴秦(Tyler)的个人博客，详细的记录了博主一次发现问题，解决问题，发散问题的过程。本人很佩服博主的这种求本溯源的精神。转载过来留个念。 + +> 原文地址：[一道简单的题目引发的思考](http://www.cnblogs.com/skynet/archive/2010/07/11/1775084.html) + +## 引言 ## + +昨晚一时兴起，我脑子就问自己下面的代码会输出什么，也不知道我脑子为什么有这个代码模型，只是模糊的有些印象： + +{% highlight cpp %} +#include +#include + +int main(int argc,char ** argv) +{ + int i=3,j; + j=(i++)+(i++)+(++i); + printf("i = %d, j = %d\n",i,j); + exit(0); +} +{% endhighlight %} + +您会怎样考虑这个问题呢？您不运行这个程序能准确地说出答案吗？我猜想肯定有大部分人不能肯定且准确地说出答案！如果您不能，这篇文章就是为你准备的，保证您看完之后豁然开朗！请细看下文，outline如下： + +* 1.诸君的回答 + * 1.1 A君的回答 + * 1.2 B君的回答 + * 1.3 C君的回答 + * 1.4 D君的回答 +* 2.编译器的输出 + * 2.1 Visual Studio的输出 + * 2.2 GCC的输出 + * 2.3 Visual C++ 2010的输出 +* 3.分析 + * 3.1 gcc编译器上的分析 + * 3.2 分析gcc编译之后的汇编代码 + * 3.3 vs编译器上的分析 + * 3.4 分析VS编译之后的汇编代码 +* 4.扩散思维 + * 4.1 思维放射 + * 4.2 VS的输出 + * 4.3 GCC的输出 +* 5.感慨 + +## 1.诸君的回答 ## + +我那这道题目问了几个人，他们的答案不尽相同。 + +### 1.1 A君的回答### + +因为i = 3，故依次i++=4，i++=5，++i=6，i最后输出为i = 6；但是由于前面两个++是后置++，最后一个++是前置++，故j = 3+4+6 = 13。 + +### 1.2 B君的回答### + +因为i = 3，故第一个i++后为4，第二个i++后为5，接着做i+i操作 = 5+5=10，最后与(++i)相加 = 10+6=16。 + +### 1.3 C君的回答### + +因为i = 3，故依次i++=4，i++=5，++i=6，i最后输出为i = 6；但是第一i、第二个i的++是后置++，先进行i+i操作，然后进行两次i++后置操作，故等价于(i)+(i) = 3+3=6，i++，i++，最后与++i=6相加等于12。 + +### 1.4 D君的回答### + +因为i = 3，故依次i++=4，i++=5，++i=6，i最后输出为i = 6；但是前面两个++都是后置++，故先做i+i+(++i)操作，然后才在i++,i++操作，第三个++是前置++，故等价于 i+i+(++i)=3+3+4=10，i++，i++。 + +到底哪个人说得对呢？ + +## 2.编译器的输出## + +首先让我们先来看看编译器会输出什么? + +### 2.1 Visual Studio的输出### + +运行环境：Win7+VS2005 or VS2010，输出如下图所示： + +![]({{ site.baseurl }}/img/160309_0.png) + +### 2.2 GCC的输出### + +运行环境：Ubuntu 10.04+gcc (Ubuntu 4.4.3-4ubuntu5) 4.4.3，运行结果如下： + +![]({{ site.baseurl }}/img/160309_1.png) + +### 2.3 Visual C++的输出### + +运行环境：Win7+VC2010，输出和VS一样，及i = 6 & j = 12 + +看到这里你肯定想问why? why?? why??? + +## 3.分析## + +重编译器的输出结果来看貌似C君、D君的分析都是对的，这种差异跟编译器有直接的关系，因为对于这个表达式怎么编译还没有形成标准，编译器的结合方向不同，答案因此会有所不同。而且当然还包括运算符的优先级等。其实顶多算C君答对了一部分，其他几个人的回答都是错的，详情见下面的分析。 + +### 3.1 gcc编译器上的分析### + +(i++)+(i++)+(++i) <=> i+i+(++i); i++; i++;即如果表达式中含有i++，一律替换成i，然后在表达式之后进行i++操作。 + +这样的话上面的代码就可以很好的理解了，即3+3+4=10。 + +### 3.2 分析gcc编译之后的汇编代码### + +可以对gcc编译之后的执行文件进行反编译分析验证正确性。在Linux下面可以用objdump –d xxx(执行文件)命令反汇编执行文件。反编译之后可以看到如下图所示的代码： + +![]({{ site.baseurl }}/img/160309_2.png) + +>说明：Linux下采用的是AT＆T的汇编语法格式，Windows下面采用的是Intel汇编语法格式。二者的主要区别在于： +> +>指令操作数的赋值方向是不同的
+> Intel：第一个是目的操作数，第二个是源操作数
+> AT＆T：第一个是源操作数，第二个是目的操作数 +> +>指令前缀
+> AT＆T：寄存器前边要加上％，立即数前要加上$
+> Intel：没有这方面的要求
+> +>内存单元操作数
+> Intel：基地址使用［］
+> AT&T： 基地址使用（）
+> 比如：
+> intel中 mov ax,[bx]
+> AT&T中 movl (%eax),%ebx +> +>操作码的后缀
+> AT&T中操作码后面有一个后缀字母:“l” 32位,“w” 16位,“b” 8位
+> Intel却使用了在操作数前面加dword ptr, word ptr, byte ptr的格式
+> 例如:
+> mov al,bl (Intel)
+> movb %bl %al (AT&T)
+> +>AT＆T中跳转指令标号后的后缀 表示跳转方向，“f”表示向前，“b”表示向后 + +下面我们重点分析红框中的代码： + +{% highlight asm %} +movl $0x3 ,0x1c(%esp) ;将3赋给i，即i=3 +mov 0x1c(%esp) ,%eax ;将esp中的i放到eax中 +add %eax ,%eax ;进行i+i操作，即3+3 +addl $0x1 ,0x1c(%esp) ;对i进行加1操作，即表达式中的(++i) +add 0x1c(%esp),%eax ;将eax中i+i的结果6，加上++i之后的i，即6+4=10 +addl $0x1 ,0x1c(%esp) ;对i进行加1操作，即表达式中的(i++) +addl $0x1 ,0x1c(%esp) ;对i进行加1操作，即表达式中的(i++) +{% endhighlight %} + + +至此关键代码已经分析完成，由此可见我们之前对gcc编译器上的分析是正确的。 + +### 3.3 vs编译器上的分析### + +(i++)+(i++)+(++i) <=>(++i)+i+i; i++; i++;即如果表达式中含有前置++i，首先执行++i操作；表达式中的i++，一律换成i，然后执行加法操作；最后在进行i++操作。 + +这样的话上面的代码就可以很好的理解而来，即首先执行++i，i变为4了；然后进行i+i+i=4+4+4；i++，i++。 + +其实对于VS/VC2010编译器中的可以总结为：当用于四则运算时，前置++/--的运算优先级最高，后置++/--的运算优先级最小，其它的居中。（跟你书上看到是不是不同！） + +### 3.4 分析VS编译之后的汇编代码### + +用W32Dasm反汇编vs编译生成的exe文件，追踪代码。我们可以看到如下图所示的代码： + +![]({{ site.baseurl }}/img/160309_3.png) + +下面重点分析一下框中代码： + +{% highlight asm %} +mov [ebp-08],3 ;将3赋给i，即i=3 +mov eax,dword ptr [ebp-08] ;将ebp中的i的值放到eax中，是"累加器"(accumulator), 它是很多加法乘法指令的缺省寄存器。dword ptr表示这是一个双字指针，即所要寻址的数据是一个双字（4字节） +add eax,1 ;对eax中的i进行加1操作 +mov dword ptr [ebp-08] ,eax;将eax中的i赋给ebp中i，即将i加1之后的值赋给i，也即达到i=i+1的效果 +mov ecx,dword ptr [ebp-08] ;将ebp中的i放到ecx中 +add ecx,dword ptr [ebp-08] ;将ebp中的值加上i，即4+4 +add ecx,dword ptr [ebp-08] ;将ebp中的值加上i，即4+4+4 +mov dword ptr [ebp-14],ecx ;将ecx中的值赋给j +mov edx,dword ptr [ebp-08] ;将i放到edx中 +add edx,1 ;对edx中的i进行加1操作 +mov dword ptr [ebp-08] ,edx;将edx中的i赋给ebp中i，即将i加1之后的值赋给i，也即达到i=i+1的效果 +mov eax,dword ptr [ebp-08] ;将i放到eax中 +add eax,1 ;对eax中的i进行加1操作 +mov dword ptr [ebp-08] ,eax;将eax中的i赋给ebp中i，即将i加1之后的值赋给i，也即达到i=i+1的效果 +{% endhighlight %} + + +至此，上面表达式的关键运算部分已经分析完成。从这里可以知道，上面我们地VS编译器的分析是正确的。 + +## 4.发散思维## + +可以说通过上面那么篇幅的介绍，我们对涉及前置++和后置++的加法运算表达式的计算过程有了一个清楚的认识，下面就我们发散一下我们的思维，释放我们的能量。 + +### 4.1 思维放射### + +您看下面的代码会输出什么，现在知道了吧！ + +{% highlight cpp %} +#include +#include + +int main(int argc,char ** argv) +{ + int i=3,j=3,k=3,l=3,m=3,n=3,result1,result2,result3,result4,result5,result6; + result1=(++i)+(++i); + printf("i = 3\n"); + printf("result1= (++i)+(++i) = %d\n\n",result1); + + result2=(j++)+(j++); + printf("j = 3\n"); + printf("result2= (j++)+(j++) = %d\n\n",result2); + + result3=(++k)+(++k)+(++k); + printf("k = 3\n"); + printf("result3= (++k)+(++k)+(++k) = %d\n\n",result3); + + result4=(++l)+(++l)+(l++); + printf("l = 3\n"); + printf("result4= (++l)+(++l)+(l++) = %d\n\n",result4); + + result5=(m++)+(m++)+(m++); + printf("m = 3\n"); + printf("result5=(m++)+(m++)+(m++) = %d\n\n",result5); + + result6=(n++)+(++n)+(n++); + printf("n = 3\n"); + printf("result6=(n++)+(++n)+(n++) = %d\n\n",result6); + exit(0); +} +{% endhighlight %} + +请不看结果先自己分析一下，然后和结果对比！ + +### 4.2 VS的输出 ### + +运行环境：Win7+VS2005 or VS2010，输出如下图所示： + +![]({{ site.baseurl }}/img/160309_4.png) + +### 4.3 GCC的输出### + +运行环境：Ubuntu 10.04+gcc (Ubuntu 4.4.3-4ubuntu5) 4.4.3，运行结果如下： + +![]({{ site.baseurl }}/img/160309_5.png) + +根据前面我们挖掘到的规则，我们可以得到result3之外所有其它答案。最后，还有一点要说明的是：**gcc中的加法运算表达死中，是按照从左到右按顺序，如果运算符两边有++i操作数，就先进行++i操作，然后进行加法运算；vs中的加法运算表达式中，则不一样，只要表达式中有++i操作数，就要先计算，最后才是进行加法运算。**这也是为什么result3不同的原因！加法运算可以扩展到减法、乘法、除法运算和前置--、后置--。但是如果是四则混合运算还要考虑加、减、乘、除的优先级问题。 + +## 5.感慨## + +通过这么多分析，我们可以算得上是对涉及++、--的运算表达式计算过程有了透彻理解！ +我在挖掘这个计算过程的路上，可是化了不少功夫也在刚开始分析汇编代码时遇到了一些困难，但这颗求知的心，推动着我坚持要去弄清楚它！ +**最后我想说：请不要写这种语句！理由很简单，它既不好理解又不好维护，最重要的是它的结果会因编译器的不同而不同。** + diff --git "a/_posts/2016-04-03-Const\351\231\220\345\256\232\347\254\246.md" "b/_posts/2016-04-03-Const\351\231\220\345\256\232\347\254\246.md" new file mode 100644 index 0000000..54d40ad --- /dev/null +++ "b/_posts/2016-04-03-Const\351\231\220\345\256\232\347\254\246.md" @@ -0,0 +1,10 @@ +--- +title: Const 限定符 +date: 2016-04-03 +categories: C/C++ +tags: [C/C++, Code, 学习笔记] +summary: +cover-image: 9.jpg +--- + +`const`作为 diff --git "a/_posts/2016-05-07-Linux-IO\346\250\241\345\274\217\345\217\212select-poll-epoll\350\257\246\350\247\243.md" "b/_posts/2016-05-07-Linux-IO\346\250\241\345\274\217\345\217\212select-poll-epoll\350\257\246\350\247\243.md" new file mode 100644 index 0000000..5124886 --- /dev/null +++ "b/_posts/2016-05-07-Linux-IO\346\250\241\345\274\217\345\217\212select-poll-epoll\350\257\246\350\247\243.md" @@ -0,0 +1,437 @@ +--- +title: Linux IO模式及select、poll、epoll详解 +date: 2016-05-07 +categories: Linux +tags: [转载, Linux, IO] +summary: +cover-image: 9.jpg +--- + +> 本文系转自@人云思云 于 segmentfault 的一篇博文，[原作链接](https://segmentfault.com/a/1190000003063859) + +同步IO和异步IO，阻塞IO和非阻塞IO分别是什么，到底有什么区别？不同的人在不同的上下文下给出的答案是不同的。所以先限定一下本文的上下文。 + +> 本文讨论的背景是Linux环境下的network IO。 + +# 一 概念说明 + +在进行解释之前，首先要说明几个概念： + +- 用户空间和内核空间 +- 进程切换 +- 进程的阻塞 +- 文件描述符 +- 缓存 I/O + +## 用户空间与内核空间 + +现在操作系统都是采用虚拟存储器，那么对32位操作系统而言，它的寻址空间（虚拟存储空间）为4G（2的32次方）。操作系统的核心是内核，独立于普通的应用程序，可以访问受保护的内存空间，也有访问底层硬件设备的所有权限。为了保证用户进程不能直接操作内核（kernel），保证内核的安全，操心系统将虚拟空间划分为两部分，一部分为内核空间，一部分为用户空间。针对linux操作系统而言，将最高的1G字节（从虚拟地址0xC0000000到0xFFFFFFFF），供内核使用，称为内核空间，而将较低的3G字节（从虚拟地址0x00000000到0xBFFFFFFF），供各个进程使用，称为用户空间。 + +## 进程切换 + +为了控制进程的执行，内核必须有能力挂起正在CPU上运行的进程，并恢复以前挂起的某个进程的执行。这种行为被称为进程切换。因此可以说，任何进程都是在操作系统内核的支持下运行的，是与内核紧密相关的。 + +从一个进程的运行转到另一个进程上运行，这个过程中经过下面这些变化： + +1. 保存处理机上下文，包括程序计数器和其他寄存器。 +2. 更新PCB信息。 +3. 把进程的PCB移入相应的队列，如就绪、在某事件阻塞等队列。 +4. 选择另一个进程执行，并更新其PCB。 +5. 更新内存管理的数据结构。 +6. 恢复处理机上下文。 + +注：总而言之就是很耗资源，具体的可以参考这篇文章：[进程切换](http://guojing.me/linux-kernel-architecture/posts/process-switch/) + + +## 进程的阻塞 + +正在执行的进程，由于期待的某些事件未发生，如请求系统资源失败、等待某种操作的完成、新数据尚未到达或无新工作做等，则由系统自动执行阻塞原语(Block)，使自己由运行状态变为阻塞状态。 + +可见，进程的阻塞是进程自身的一种主动行为，也因此只有处于运行态的进程（获得CPU），才可能将其转为阻塞状态。`当进程进入阻塞状态，是不占用CPU资源的`。 + +## 文件描述符fd + +文件描述符（File descriptor）是计算机科学中的一个术语，是一个用于表述指向文件的引用的抽象化概念。 + +文件描述符在形式上是一个非负整数。实际上，它是一个索引值，指向内核为每一个进程所维护的该进程打开文件的记录表。当程序打开一个现有文件或者创建一个新文件时，内核向进程返回一个文件描述符。在程序设计中，一些涉及底层的程序编写往往会围绕着文件描述符展开。但是文件描述符这一概念往往只适用于UNIX、Linux这样的操作系统。 + +## 缓存 I/O +缓存 I/O 又被称作标准 I/O，大多数文件系统的默认 I/O 操作都是缓存 I/O。在 Linux 的缓存 I/O 机制中，操作系统会将 I/O 的数据缓存在文件系统的页缓存（ page cache ）中，也就是说，数据会先被拷贝到操作系统内核的缓冲区中，然后才会从操作系统内核的缓冲区拷贝到应用程序的地址空间。 + +**缓存 I/O 的缺点：** + +数据在传输过程中需要在应用程序地址空间和内核进行多次数据拷贝操作，这些数据拷贝操作所带来的 CPU 以及内存开销是非常大的。 + +# 二 IO模式 + +刚才说了，对于一次IO访问（以read举例），数据会先被拷贝到操作系统内核的缓冲区中，然后才会从操作系统内核的缓冲区拷贝到应用程序的地址空间。所以说，当一个read操作发生时，它会经历两个阶段： + +1. 等待数据准备 (Waiting for the data to be ready) +2. 将数据从内核拷贝到进程中 (Copying the data from the kernel to the process) + +正式因为这两个阶段，linux系统产生了下面五种网络模式的方案。 + +- 阻塞 I/O（blocking IO） +- 非阻塞 I/O（nonblocking IO） +- I/O 多路复用（ IO multiplexing） +- 信号驱动 I/O（ signal driven IO） +- 异步 I/O（asynchronous IO） + +注：由于signal driven IO在实际中并不常用，所以我这只提及剩下的四种IO Model。 + +## 阻塞 I/O（blocking IO） + +在linux中，默认情况下所有的socket都是blocking，一个典型的读操作流程大概是这样： + +![Blocking I/O Model]({{ site.baseurl }}/img/NonblockingIO.png) + +当用户进程调用了recvfrom这个系统调用，kernel就开始了IO的第一个阶段：准备数据（对于网络IO来说，很多时候数据在一开始还没有到达。比如，还没有收到一个完整的UDP包。这个时候kernel就要等待足够的数据到来）。这个过程需要等待，也就是说数据被拷贝到操作系统内核的缓冲区中是需要一个过程的。而在用户进程这边，整个进程会被阻塞（当然，是进程自己选择的阻塞）。当kernel一直等到数据准备好了，它就会将数据从kernel中拷贝到用户内存，然后kernel返回结果，用户进程才解除block的状态，重新运行起来。 + +> 所以，blocking IO的特点就是在IO执行的两个阶段都被block了。 + +## 非阻塞 I/O（nonblocking IO） +linux下，可以通过设置socket使其变为non-blocking。当对一个non-blocking socket执行读操作时，流程是这个样子： + +![Nonblocking I/O Model]({{ site.baseurl }}/img/BlockingIO.png) + +当用户进程发出read操作时，如果kernel中的数据还没有准备好，那么它并不会block用户进程，而是立刻返回一个error。从用户进程角度讲 ，它发起一个read操作后，并不需要等待，而是马上就得到了一个结果。用户进程判断结果是一个error时，它就知道数据还没有准备好，于是它可以再次发送read操作。一旦kernel中的数据准备好了，并且又再次收到了用户进程的system call，那么它马上就将数据拷贝到了用户内存，然后返回。 + +> 所以，nonblocking IO的特点是用户进程需要不断的主动询问kernel数据好了没有。 + +## I/O 多路复用（ IO multiplexing） +IO multiplexing就是我们说的select，poll，epoll，有些地方也称这种IO方式为event driven IO。select/epoll的好处就在于单个process就可以同时处理多个网络连接的IO。它的基本原理就是select，poll，epoll这个function会不断的轮询所负责的所有socket，当某个socket有数据到达了，就通知用户进程。 + +![I/O multiplexing Model]({{ site.baseurl }}/img/IOMultiplexing.png) + +`当用户进程调用了select，那么整个进程会被block`，而同时，kernel会“监视”所有select负责的socket，当任何一个socket中的数据准备好了，select就会返回。这个时候用户进程再调用read操作，将数据从kernel拷贝到用户进程。 + +> 所以，I/O 多路复用的特点是通过一种机制一个进程能同时等待多个文件描述符，而这些文件描述符（套接字描述符）其中的任意一个进入读就绪状态，select()函数就可以返回。 + +这个图和blocking IO的图其实并没有太大的不同，事实上，还更差一些。因为这里需要使用两个system call (select 和 recvfrom)，而blocking IO只调用了一个system call (recvfrom)。但是，用select的优势在于它可以同时处理多个connection。 + +所以，如果处理的连接数不是很高的话，使用select/epoll的web server不一定比使用multi-threading + blocking IO的web server性能更好，可能延迟还更大。select/epoll的优势并不是对于单个连接能处理得更快，而是在于能处理更多的连接。） + +在IO multiplexing Model中，实际中，对于每一个socket，一般都设置成为non-blocking，但是，如上图所示，整个用户的process其实是一直被block的。只不过process是被select这个函数block，而不是被socket IO给block。 + +## 异步 I/O（asynchronous IO） +Linux下的asynchronous IO其实用得很少。先看一下它的流程： + +![Asynchronous I/O Model]({{ site.baseurl }}/img/AsynchronousIO.png) + +用户进程发起read操作之后，立刻就可以开始去做其它的事。而另一方面，从kernel的角度，当它受到一个asynchronous read之后，首先它会立刻返回，所以不会对用户进程产生任何block。然后，kernel会等待数据准备完成，然后将数据拷贝到用户内存，当这一切都完成之后，kernel会给用户进程发送一个signal，告诉它read操作完成了。 + +## 总结 +**blocking和non-blocking的区别** + +调用blocking IO会一直block住对应的进程直到操作完成，而non-blocking IO在kernel还准备数据的情况下会立刻返回。 + +**synchronous IO和asynchronous IO的区别** + +在说明synchronous IO和asynchronous IO的区别之前，需要先给出两者的定义。POSIX的定义是这样子的： + +- A synchronous I/O operation causes the requesting process to be blocked until that I/O operation completes; +- An asynchronous I/O operation does not cause the requesting process to be blocked; + +两者的区别就在于synchronous IO做”IO operation”的时候会将process阻塞。按照这个定义，之前所述的blocking IO，non-blocking IO，IO multiplexing都属于synchronous IO。 + +有人会说，non-blocking IO并没有被block啊。这里有个非常“狡猾”的地方，定义中所指的”IO operation”是指真实的IO操作，就是例子中的recvfrom这个system call。non-blocking IO在执行recvfrom这个system call的时候，如果kernel的数据没有准备好，这时候不会block进程。但是，当kernel中数据准备好的时候，recvfrom会将数据从kernel拷贝到用户内存中，这个时候进程是被block了，在这段时间内，进程是被block的。 + +而asynchronous IO则不一样，当进程发起IO 操作之后，就直接返回再也不理睬了，直到kernel发送一个信号，告诉进程说IO完成。在这整个过程中，进程完全没有被block。 + +**各个IO Model的比较如图所示**： + +![Comparison of the five I/O models]({{ site.baseurl }}/img/CompareIO.png) + +通过上面的图片，可以发现non-blocking IO和asynchronous IO的区别还是很明显的。在non-blocking IO中，虽然进程大部分时间都不会被block，但是它仍然要求进程去主动的check，并且当数据准备完成以后，也需要进程主动的再次调用recvfrom来将数据拷贝到用户内存。而asynchronous IO则完全不同。它就像是用户进程将整个IO操作交给了他人（kernel）完成，然后他人做完后发信号通知。在此期间，用户进程不需要去检查IO操作的状态，也不需要主动的去拷贝数据。 + +# 三 I/O 多路复用之select、poll、epoll详解 + +select，poll，epoll都是IO多路复用的机制。I/O多路复用就是通过一种机制，一个进程可以监视多个描述符，一旦某个描述符就绪（一般是读就绪或者写就绪），能够通知程序进行相应的读写操作。但select，poll，epoll本质上都是同步I/O，因为他们都需要在读写事件就绪后自己负责进行读写，也就是说这个读写过程是阻塞的，而异步I/O则无需自己负责进行读写，异步I/O的实现会负责把数据从内核拷贝到用户空间。（这里啰嗦下） + +## select + +{% highlight cpp %} +int select (int n, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout); +{% endhighlight %} + +select 函数监视的文件描述符分3类，分别是writefds、readfds、和exceptfds。调用后select函数会阻塞，直到有描述副就绪（有数据 可读、可写、或者有except），或者超时（timeout指定等待时间，如果立即返回设为null即可），函数返回。当select函数返回后，可以 通过遍历fdset，来找到就绪的描述符。 + +select目前几乎在所有的平台上支持，其良好跨平台支持也是它的一个优点。select的一 个缺点在于单个进程能够监视的文件描述符的数量存在最大限制，在Linux上一般为1024，可以通过修改宏定义甚至重新编译内核的方式提升这一限制，但 是这样也会造成效率的降低。 + +## poll + +{% highlight cpp %} +int poll (struct pollfd * fds, unsigned int nfds, int timeout); +{% endhighlight %} + +不同与select使用三个位图来表示三个fdset的方式，poll使用一个 pollfd的指针实现。 + +{% highlight cpp %} +struct pollfd { + int fd; /* file descriptor */ + short events; /* requested events to watch */ + short revents; /* returned events witnessed */ +}; +{% endhighlight %} + +pollfd结构包含了要监视的event和发生的event，不再使用select“参数-值”传递的方式。同时，pollfd并没有最大数量限制（但是数量过大后性能也是会下降）。 和select函数一样，poll返回后，需要轮询pollfd来获取就绪的描述符。 + +> 从上面看，select和poll都需要在返回后，`通过遍历文件描述符来获取已经就绪的socket`。事实上，同时连接的大量客户端在一时刻可能只有很少的处于就绪状态，因此随着监视的描述符数量的增长，其效率也会线性下降。 + +## epoll + +epoll是在2.6内核中提出的，是之前的select和poll的增强版本。相对于select和poll来说，epoll更加灵活，没有描述符限制。epoll使用一个文件描述符管理多个描述符，将用户关系的文件描述符的事件存放到内核的一个事件表中，这样在用户空间和内核空间的copy只需一次。 + +### 一 epoll操作过程 + +epoll操作过程需要三个接口，分别如下： + +{% highlight cpp %} +int epoll_create(int size)；//创建一个epoll的句柄，size用来告诉内核这个监听的数目一共有多大 +int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)； +int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout); +{% endhighlight %} + +#### 1.int epoll_create(int size); +创建一个epoll的句柄，size用来告诉内核这个监听的数目一共有多大，这个参数不同于select()中的第一个参数，给出最大监听的fd+1的值，参数size并不是限制了epoll所能监听的描述符最大个数，只是对内核初始分配内部数据结构的一个建议。 + +当创建好epoll句柄后，它就会占用一个fd值，在linux下如果查看/proc/进程id/fd/，是能够看到这个fd的，所以在使用完epoll后，必须调用close()关闭，否则可能导致fd被耗尽。 + +#### 2.int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)； +函数是对指定描述符fd执行op操作。 + +- epfd：是epoll_create()的返回值。 +- op：表示op操作，用三个宏来表示：添加EPOLL_CTL_ADD，删除EPOLL_CTL_DEL，修改EPOLL_CTL_MOD。分别添加、删除和修改对fd的监听事件。 +- fd：是需要监听的fd（文件描述符） +- epoll_event：是告诉内核需要监听什么事，struct epoll_event结构如下： + +{% highlight cpp %} +struct epoll_event { + __uint32_t events; /* Epoll events */ + epoll_data_t data; /* User data variable */ +}; + +//events可以是以下几个宏的集合： +EPOLLIN ：表示对应的文件描述符可以读（包括对端SOCKET正常关闭）； +EPOLLOUT：表示对应的文件描述符可以写； +EPOLLPRI：表示对应的文件描述符有紧急的数据可读（这里应该表示有带外数据到来）； +EPOLLERR：表示对应的文件描述符发生错误； +EPOLLHUP：表示对应的文件描述符被挂断； +EPOLLET： 将EPOLL设为边缘触发(Edge Triggered)模式，这是相对于水平触发(Level Triggered)来说的。 +EPOLLONESHOT：只监听一次事件，当监听完这次事件之后，如果还需要继续监听这个socket的话，需要再次把这个socket加入到EPOLL队列里 +{% endhighlight %} + +#### 3.int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout); +等待epfd上的io事件，最多返回maxevents个事件。 +参数events用来从内核得到事件的集合，maxevents告之内核这个events有多大，这个maxevents的值不能大于创建epoll_create()时的size，参数timeout是超时时间（毫秒，0会立即返回，-1将不确定，也有说法说是永久阻塞）。该函数返回需要处理的事件数目，如返回0表示已超时。 + +### 二 工作模式 +　epoll对文件描述符的操作有两种模式：**LT（level trigger）**和**ET（edge trigger）**。LT模式是默认模式，LT模式与ET模式的区别如下： + +　　**LT模式**：当epoll_wait检测到描述符事件发生并将此事件通知应用程序，`应用程序可以不立即处理该事件`。下次调用epoll_wait时，会再次响应应用程序并通知此事件。 + +　　**ET模式**：当epoll_wait检测到描述符事件发生并将此事件通知应用程序，`应用程序必须立即处理该事件`。如果不处理，下次调用epoll_wait时，不会再次响应应用程序并通知此事件。 + +#### 1.LT模式 + +LT(level triggered)是缺省的工作方式，并且同时支持block和no-block socket.在这种做法中，内核告诉你一个文件描述符是否就绪了，然后你可以对这个就绪的fd进行IO操作。如果你不作任何操作，内核还是会继续通知你的。 + +#### 2.ET模式 + +ET(edge-triggered)是高速工作方式，只支持no-block socket。在这种模式下，当描述符从未就绪变为就绪时，内核通过epoll告诉你。然后它会假设你知道文件描述符已经就绪，并且不会再为那个文件描述符发送更多的就绪通知，直到你做了某些操作导致那个文件描述符不再为就绪状态了(比如，你在发送，接收或者接收请求，或者发送接收的数据少于一定量时导致了一个EWOULDBLOCK 错误）。但是请注意，如果一直不对这个fd作IO操作(从而导致它再次变成未就绪)，内核不会发送更多的通知(only once) + +ET模式在很大程度上减少了epoll事件被重复触发的次数，因此效率要比LT模式高。epoll工作在ET模式的时候，必须使用非阻塞套接口，以避免由于一个文件句柄的阻塞读/阻塞写操作把处理多个文件描述符的任务饿死。 + +#### 3.总结 + +假如有这样一个例子： + +1. 我们已经把一个用来从管道中读取数据的文件句柄(RFD)添加到epoll描述符 +2. 这个时候从管道的另一端被写入了2KB的数据 +3. 调用epoll_wait(2)，并且它会返回RFD，说明它已经准备好读取操作 +4. 然后我们读取了1KB的数据 +5. 调用epoll_wait(2)...... + +LT模式： +如果是LT模式，那么在第5步调用epoll_wait(2)之后，仍然能受到通知。 + +ET模式： +如果我们在第1步将RFD添加到epoll描述符的时候使用了EPOLLET标志，那么在第5步调用epoll_wait(2)之后将有可能会挂起，因为剩余的数据还存在于文件的输入缓冲区内，而且数据发出端还在等待一个针对已经发出数据的反馈信息。只有在监视的文件句柄上发生了某个事件的时候 ET 工作模式才会汇报事件。因此在第5步的时候，调用者可能会放弃等待仍在存在于文件输入缓冲区内的剩余数据。 + +当使用epoll的ET模型来工作时，当产生了一个EPOLLIN事件后， +读数据的时候需要考虑的是当recv()返回的大小如果等于请求的大小，那么很有可能是缓冲区还有数据未读完，也意味着该次事件还没有处理完，所以还需要再次读取： + +{% highlight cpp %} +while(rs){ + buflen = recv(activeevents[i].data.fd, buf, sizeof(buf), 0); + if(buflen < 0){ + // 由于是非阻塞的模式,所以当errno为EAGAIN时,表示当前缓冲区已无数据可读 + // 在这里就当作是该次事件已处理处. + if(errno == EAGAIN){ + break; + } + else{ + return; + } + } + else if(buflen == 0){ + // 这里表示对端的socket已正常关闭. + } + + if(buflen == sizeof(buf){ + rs = 1; // 需要再次读取 + } + else{ + rs = 0; + } +} +{% endhighlight %} + +> Linux 中的EAGAIN含义 + + +Linux环境下开发经常会碰到很多错误(设置errno)，其中EAGAIN是其中比较常见的一个错误(比如用在非阻塞操作中)。 +从字面上来看，是提示再试一次。这个错误经常出现在当应用程序进行一些非阻塞(non-blocking)操作(对文件或socket)的时候。 + +例如，以 O_NONBLOCK的标志打开文件/socket/FIFO，如果你连续做read操作而没有数据可读。此时程序不会阻塞起来等待数据准备就绪返回，read函数会返回一个错误EAGAIN，提示你的应用程序现在没有数据可读请稍后再试。 +又例如，当一个系统调用(比如fork)因为没有足够的资源(比如虚拟内存)而执行失败，返回EAGAIN提示其再调用一次(也许下次就能成功)。 + +### 三 代码演示 +下面是一段不完整的代码且格式不对，意在表述上面的过程，去掉了一些模板代码。 + +{% highlight cpp %} + +#define IPADDRESS "127.0.0.1" +#define PORT 8787 +#define MAXSIZE 1024 +#define LISTENQ 5 +#define FDSIZE 1000 +#define EPOLLEVENTS 100 + +listenfd = socket_bind(IPADDRESS,PORT); + +struct epoll_event events[EPOLLEVENTS]; + +//创建一个描述符 +epollfd = epoll_create(FDSIZE); + +//添加监听描述符事件 +add_event(epollfd,listenfd,EPOLLIN); + +//循环等待 +for ( ; ; ){ + //该函数返回已经准备好的描述符事件数目 + ret = epoll_wait(epollfd,events,EPOLLEVENTS,-1); + //处理接收到的连接 + handle_events(epollfd,events,ret,listenfd,buf); +} + +//事件处理函数 +static void handle_events(int epollfd,struct epoll_event *events,int num,int listenfd,char *buf) +{ + int i; + int fd; + //进行遍历;这里只要遍历已经准备好的io事件。num并不是当初epoll_create时的FDSIZE。 + for (i = 0;i < num;i++) + { + fd = events[i].data.fd; + //根据描述符的类型和事件类型进行处理 + if ((fd == listenfd) &&(events[i].events & EPOLLIN)) + handle_accpet(epollfd,listenfd); + else if (events[i].events & EPOLLIN) + do_read(epollfd,fd,buf); + else if (events[i].events & EPOLLOUT) + do_write(epollfd,fd,buf); + } +} + +//添加事件 +static void add_event(int epollfd,int fd,int state){ + struct epoll_event ev; + ev.events = state; + ev.data.fd = fd; + epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_ADD,fd,&ev); +} + +//处理接收到的连接 +static void handle_accpet(int epollfd,int listenfd){ + int clifd; + struct sockaddr_in cliaddr; + socklen_t cliaddrlen; + clifd = accept(listenfd,(struct sockaddr*)&cliaddr,&cliaddrlen); + if (clifd == -1) + perror("accpet error:"); + else { + printf("accept a new client: %s:%d\n",inet_ntoa(cliaddr.sin_addr),cliaddr.sin_port); //添加一个客户描述符和事件 + add_event(epollfd,clifd,EPOLLIN); + } +} + +//读处理 +static void do_read(int epollfd,int fd,char *buf){ + int nread; + nread = read(fd,buf,MAXSIZE); + if (nread == -1) { + perror("read error:"); + close(fd); //记住close fd + delete_event(epollfd,fd,EPOLLIN); //删除监听 + } + else if (nread == 0) { + fprintf(stderr,"client close.\n"); + close(fd); //记住close fd + delete_event(epollfd,fd,EPOLLIN); //删除监听 + } + else { + printf("read message is : %s",buf); + //修改描述符对应的事件，由读改为写 + modify_event(epollfd,fd,EPOLLOUT); + } +} + +//写处理 +static void do_write(int epollfd,int fd,char *buf) { + int nwrite; + nwrite = write(fd,buf,strlen(buf)); + if (nwrite == -1){ + perror("write error:"); + close(fd); //记住close fd + delete_event(epollfd,fd,EPOLLOUT); //删除监听 + }else{ + modify_event(epollfd,fd,EPOLLIN); + } + memset(buf,0,MAXSIZE); +} + +//删除事件 +static void delete_event(int epollfd,int fd,int state) { + struct epoll_event ev; + ev.events = state; + ev.data.fd = fd; + epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_DEL,fd,&ev); +} + +//修改事件 +static void modify_event(int epollfd,int fd,int state){ + struct epoll_event ev; + ev.events = state; + ev.data.fd = fd; + epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_MOD,fd,&ev); +} + +//注：另外一端我就省了 +{% endhighlight %} + +### 四 epoll总结 + +在 select/poll中，进程只有在调用一定的方法后，内核才对所有监视的文件描述符进行扫描，而**epoll事先通过epoll_ctl()来注册一 个文件描述符，一旦基于某个文件描述符就绪时，内核会采用类似callback的回调机制，迅速激活这个文件描述符，当进程调用epoll_wait() 时便得到通知。** +(此处去掉了遍历文件描述符，而是通过监听回调的的机制。这正是epoll的魅力所在。) + +**epoll的优点主要是一下几个方面：** + +1. 监视的描述符数量不受限制，它所支持的FD上限是最大可以打开文件的数目，这个数字一般远大于2048,举个例子,在1GB内存的机器上大约是10万左 右，具体数目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看,一般来说这个数目和系统内存关系很大。select的最大缺点就是进程打开的fd是有数量限制的。这对 于连接数量比较大的服务器来说根本不能满足。虽然也可以选择多进程的解决方案( Apache就是这样实现的)，不过虽然linux上面创建进程的代价比较小，但仍旧是不可忽视的，加上进程间数据同步远比不上线程间同步的高效，所以也不是一种完美的方案。 + +2. IO的效率不会随着监视fd的数量的增长而下降。epoll不同于select和poll轮询的方式，而是通过每个fd定义的回调函数来实现的。只有就绪的fd才会执行回调函数。 + +> 如果没有大量的idle -connection或者dead-connection，epoll的效率并不会比select/poll高很多，但是当遇到大量的idle- connection，就会发现epoll的效率大大高于select/poll。 + + diff --git "a/_posts/2016-05-24-RTTI\350\231\232\345\207\275\346\225\260\345\222\214\350\231\232\345\237\272\347\261\273\347\232\204\345\256\236\347\216\260\346\226\271\345\274\217\345\274\200\351\224\200\345\217\212\344\275\277\347\224\250\347\237\245\351\201\223.md" "b/_posts/2016-05-24-RTTI\350\231\232\345\207\275\346\225\260\345\222\214\350\231\232\345\237\272\347\261\273\347\232\204\345\256\236\347\216\260\346\226\271\345\274\217\345\274\200\351\224\200\345\217\212\344\275\277\347\224\250\347\237\245\351\201\223.md" new file mode 100644 index 0000000..7bc7259 --- /dev/null +++ "b/_posts/2016-05-24-RTTI\350\231\232\345\207\275\346\225\260\345\222\214\350\231\232\345\237\272\347\261\273\347\232\204\345\256\236\347\216\260\346\226\271\345\274\217\345\274\200\351\224\200\345\217\212\344\275\277\347\224\250\347\237\245\351\201\223.md" @@ -0,0 +1,107 @@ +--- +title: RTTI、虚函数和虚基类的实现方式、开销分析及使用指导 +date: 2016-05-24 +categories: C/C++ +tags: [转载, C/C++, Code] +summary: +cover-image: 9.jpg +--- + +Ps: 文章系转自[ @白杨 ](http://baiy.cn)先生的[ C++编码规范与指导 ](http://baiy.cn//doc/cpp/index.htm)中一文，[原文链接](http://baiy.cn/doc/cpp/inside_rtti.htm)。 + +“在正确的场合使用恰当的特性” 对称职的C++程序员来说是一个基本标准。想要做到这点，首先要了解语言中每个特性的实现方式及其开销。本文主要讨论相对于传统 C 而言，对效率有影响的几个C++新特性： + +* 编译时开销 +* 运行时开销 + +相对于传统的 C 语言，C++ 引入的额外开销体现在以下两个方面： + +## 编译时开销 ## + +模板、类层次结构、强类型检查等新特性，以及大量使用了这些新特性的 STL 标准库都增加了编译器负担。但是应当看到，这些新机能在不降低，甚至（由于模板的内联能力）提升了程序执行效率的前提下，明显减轻了广大 C++ 程序员的工作量。 + +用几秒钟的CPU时间换取几人日的辛勤劳动，附带节省了日后调试和维护代码的时间，这点开销当算超值。 + +当然，在使用这些特性的时候，也有不少优化技巧。比如：编译一个 广泛依赖模板库的大型软件时，几条显式实例化指令就可能使编译速度提高几十倍；恰当地组合使用部分专门化和完全专门化，不但可以最优化程序的执行效率，还可以让同时使用多种不同参数实例化一套模板的程序体积显著减小…… + + +## 运行时开销 ## + + +运行时开销恐怕是程序员最关心的问题之一了。相对与传统C程序而言，C++中有可能引入额外运行时开销的新特性包括： + +1. 虚基类 +2. 虚函数 +3. RTTI（dynamic_cast和typeid） +4. 异常 +5. 对象的构造和析构 + +关于其中第四点：异常，对于大多数现代编译器来说，在正常情况（未抛出异常）下，try块中的代码执行效率和普通代码一样高，而且由于不再需要使用传统上通过返回值或函数调用来判断错误的方式，代码的实际执行效率还可能进一步提高。抛出和捕捉异常的效率也只是在某些情况下才会稍低于函数正常返回的效率，何况对于一个编写良好的程序，抛出和捕捉异常的机会应该不多。关于异常使用的详细讨论，参见：C++编码规范正文中的相关部分和C++异常机制的实现方式和开销分析一节。 + +而第五点，对象的构造和析构开销也不总是存在。对于不需要初始化/销毁的类型，并没有构造和析构的开销，相反对于那些需要初始化/销毁的类型来说，即使用传统的C方式实现，也至少需要与之相当的开销。这里要注意的一点是尽量不要让构造和析构函数过于臃肿，特别是在一个类层次结构中更要注意。时刻保持你的构造、析构函数中只有最必要的初始化和销毁操作，把那些并不是每个（子）对象都需要执行的操作留给其他方法和派生类去解决。 + +其实对一个优秀的编译器而言，C++的各种特性本身就是使用C/汇编加以千锤百炼而最优化实现的。可以说，想用C甚至汇编比编译器更高效地实现某个C++特性几乎是不可能的。要是真能做到这一点的话，大侠就应该去写个编译器造福广大程序员才对～ + +C++之所以 被广泛认为比C“低效”，其根本原因在于：由于程序员对某些特性的实现方式及其产生的开销不够了解，致使他们在错误的场合使用了错误的特性。而这些错误基本都集中在： + +* 把异常当作另一种流控机制，而不是仅将其用于错误处理中 +* 一个类和/或其基类的构造、析构函数过于臃肿，包含了很多非初始化/销毁范畴的代码 +* 滥用或不正确地使用RTTI、虚函数和虚基类机制 + +其中前两点上文已经讲过，下面讨论第三点。 + +为了说明RTTI、虚函数和虚基类的实现方式，这里首先给出一个经典的菱形继承实例，及其具体实现（为了便于理解，这里故意忽略了一些无关紧要的优化）： + +![钻石型继承的典型内存布局]({{ site.baseurl }}/img/inside_rtti.png) + +图中虚箭头代表偏移，实箭头代表指针 + +由上图得到每种特性的运行时开销如下： + +| 特性 | 时间开销 | 空间开销 | +| :------------ | :--------------- | :----- | +| RTTI | 几次整形比较和一次取址操作（可能还会有1、2次整形加法） | 每类型一个type_info对象（包括类型ID和类名称），典型情况下小于32字节 | +| 虚函数 | 一次整形加法和一次指针间接引用 | 每类型一个虚表，典型情况下小于128字节

每对象若干个（大部分情况下是一个）虚表指针，典型情况下小于8字节 | +| 虚基类 | 从虚继承的子类中访问虚基类的数据成员或其虚函数时，将增加两次指针间接引用和一次整形加法（部分情况下可以优化为一次指针间接引用）。 | 每类型一个虚基类表，典型情况下小于32字节

每对象若干虚基类表指针，典型情况下小于8字节

在同时使用了虚函数的时候，虚基类表可以合并到虚表（virtual table）中，每对象的虚基类表指针（vbptr）也可以省略（只需vptr即可）。实际上，很多实现都是这么做的。 这样做的缺点是需要为一些中间类型（如：B1、B2 等）准备多个虚表。

如果指定类型在其类层次结构中只有一个虚基类（大部分使用了虚基类的情况下都是如此，如：上例中就只有 BB 一个虚基类），则可将 vbptr 直接替换为虚基类的偏移地址，这样做将可节省一次指针间接引用，从而提高效率。很多编译器都会自动开启这类优化措施。

此外，由于在很多原本需要访问虚表内 offset 字段的场合中（例如：调用某些虚函数时），该值都是编译时已知的。此时只需一个整形立即数加法即可完成从基类对象到派生类 this 指针的转换。因此，在不怎么影响时间效率的前提下，可以仅保留一个 vbptr 指针（意即：上例中 B2 内的 vbptr 可以被省略）。这种优化方式常常与前文提到的，在单虚基类的场合中将 vbptr 直接替换为虚基类偏址的做法一同使用，以期在时间效率和空间效率间取得较好的平衡，例如：VC 就经常使用这样的优化方式。 | + + * 其中“每类型”或“每对象”是指用到该特性的类型/对象。对于未用到这些功能的类型及其对象，则不会增加上述开销 + +可见，关于老天“饿时掉馅饼、睡时掉老婆”等美好传说纯属谣言。但凡人工制品必不完美，总有设计上的取舍，有其适应的场合也有其不适用的地方。 + +C++中的每个特性，都是从程序员平时的生产生活中逐渐精化而来的。在不正确的场合使用它们必然会引起逻辑、行为和性能上的问题。对于上述特性，应该只在必要、合理的前提下才使用。 + +"dynamic_cast" 用于在类层次结构中漫游，对指针或引用进行自由的向上、向下或交叉强制。"typeid" 则用于获取一个对象或引用的确切类型，与 "dynamic_cast" 不同，将 "typeid" 作用于指针通常是一个错误，要得到一个指针指向之对象的type_info，应当先将其解引用（例如："typeid(*p);"）。 + +一般地讲，能用虚函数解决的问题就不要用 "dynamic_cast"，能够用 "dynamic_cast" 解决的就不要用 "typeid"。比如： + +{% highlight cpp %} +//反面教材 +void +rotate(IN const CShape& iS) +{ + if (typeid(iS) == typeid(CCircle)) + { + // ... + } + else if (typeid(iS) == typeid(CTriangle)) + { + // ... + } + else if (typeid(iS) == typeid(CSqucre)) + { + // ... + } + + // ... +} +{% endhighlight %} + +以上代码用 "dynamic_cast" 写会稍好一点，当然最好的方式还是在CShape里定义名为 "rotate" 的虚函数。 + +虚函数是C++众多运行时多态特性中开销最小，也最常用的机制。虚函数的好处和作用这里不再多说，应当注意在对性能有苛刻要求的场合，或者需要频繁调用，对性能影响较大的地方（比如每秒钟要调用成千上万次，而自身内容又很简单的事件处理函数）要慎用虚函数。 + +需要特别说明的一点是：虚函数的调用开销与通过函数指针的间接函数调用（例如：经典C程序中常见的，通过指向结构中的一个函数指针成员调用；以及调用DLL/SO中的函数等常见情况）是相当的。比起函数调用本身的开销（保存现场->传递参数->传递返回值->恢复现场）来说，一次指针间接引用是微不足道的。这就使得在绝大部分可以使用函数的场合中都能够负担得起虚方法的些微额外开销。 + +作为一种支持多继承的面向对象语言，虚基类有时是保证类层次结构正确一致的一种必不可少的手段。但在需要频繁使用基类提供的服务，又对性能要求较高的场合，应该尽量避免使用它。在基类中没有数据成员的场合，也可以解除使用虚基类。例如，在上图中，如果类 "BB" 中不存在数据成员，那么 "BB" 就可以作为一个普通基类分别被 "B1" 和 "B2" 继承。这样的优化在达到相同效果的前提下，解除了虚基类引起的开销。不过这种优化也会带来一些问题：从 "DD" 向上强制到 "BB" 时会引起歧义，破坏了类层次结构的逻辑关系。 + +上述特性的空间开销一般都是可以接受的，当然也存在一些特例，比如：在存储布局需要和传统C结构兼容的场合、在考虑对齐的场合、在需要为一个本来尺寸很小的类同时实例化许多对象的场合等等。 diff --git a/_posts/2016-05-25-Inside_Exception.md b/_posts/2016-05-25-Inside_Exception.md new file mode 100644 index 0000000..8956bda --- /dev/null +++ b/_posts/2016-05-25-Inside_Exception.md @@ -0,0 +1,183 @@ +--- +title: C++异常机制的实现方式和开销分析 +date: 2016-05-25 +categories: C/C++ +tags: [转载, C/C++, Code] +summary: +cover-image: 9.jpg +--- + +Ps: 文章系转自[ @白杨 ](http://baiy.cn)先生的[ C++编码规范与指导 ](http://baiy.cn//doc/cpp/index.htm)中一文，[原文链接](http://baiy.cn/doc/cpp/inside_exception.htm)。 + +在我几年前开始写《C++编码规范与指导》一文时，就已经规划着要加入这样一篇讨论 C++ 异常机制的文章了。没想到时隔几年以后才有机会把这个尾巴补完 :-)。 + +还是那句开场白：“在恰当的场合使用恰当的特性” 对每个称职的 C++ 程序员来说都是一个基本标准。想要做到这点，就必须要了解语言中每个特性的实现方式及其时空开销。异常处理由于涉及大量底层内容，向来是 C++ 各种高级机制中较难理解和透彻掌握的部分。本文将在尽量少引入底层细节的前提下，讨论 C++ 中这一崭新特性，并分析其实现开销： + +* 关于线程 +* 函数的调用和返回 +* C++ 函数的调用和返回 +* 栈回退（Stack Unwind）机制 +* 异常捕获机制 +* 异常的抛出 +* Windows 中的结构化异常处理 +* 异常处理机制的开销分析 +* 小节 + +# 关于线程 # + + +进程和线程的概念相信各位看官早已耳熟能详。在这里，我只想带大家回忆几点重要概念： + +1. 一个进程中可以同时包含多个线程。 +　 +2. 我们通常认为线程是操作系统可识别的最小并发执行和调度单位（不要跟俺说还有 Green Thread 或者 Fiber，OS Kernel 不认识也不参与这些物件的调度）。 +　 +3. 同一进程中的多个线程共享代码段（代码和常量）、数据段（静态和全局变量）和扩展段（堆存储），但是每个线程有自己的栈段。栈段又叫运行时栈，用来存放所有局部变量和临时变量（参数、返回值、临时构造的变量等）。这一条对下文中的某些概念来说是非常重要的 。但是请注意，这里提到的各个“段”都是逻辑上的说法，在物理上某些硬件架构或者操作系统可能不使用段式存储。不过没关系，编译器会保证这些逻辑概念和假设的前提条件对每个 C/C++ 程序员来说始终是成立的。 +　 +4. 由于共享了除栈以外的所有内存地址段，线程不可以有自己的“静态”或“全局”变量，为了弥补这一缺憾，操作系统通常会提供一种称为 TLS（Thread Local Storage，即：“线程本地存储”）的机制。通过该机制可以实现类似的功能。TLS 通常是线程控制块（TCB）中的某个指针所指向的一个指针数组，数组中的每个元素称为一个槽（Slot），每个槽中的指针由使用者定义，可以指向任意位置（但通常是指向堆存储中的某个偏移）。 + +# 函数的调用和返回 # + + +接着我们来回顾下一个预备知识：编译器如何实现函数的调用和返回。一般来说，编译器会为当前调用栈里的每个函数建立一个栈框架（Stack Frame）。“栈框架”担负着以下重要任务： + +1. 传递参数：通常，函数的调用参数总是在这个函数栈框架的最顶端。 +1. 传递返回地址：告诉被调用者的 return 语句应该 return 到哪里去，通常指向该函数调用的下一条语句（代码段中的偏移）。 +1. 存放调用者的当前栈指针：便于清理被调用者的所有局部变量、并恢复调用者的现场。 +1. 存放当前函数内的所有局部变量：记得吗？刚才说过所有局部和临时变量都是存储在栈上的。 + +最后再复习一点：栈是一种“后进先出”（LIFO）的数据结构，不过实际上大部分栈的实现都支持随机访问。 + +下面我们来看个具体例子： + +假设有 FuncA、FuncB 和 FuncC 三个函数，每个函数均接收两个整形值作为其参数。在某线程上的某一时间段内，FuncA 调用了 FuncB，而 FuncB 又调用了 FuncC。则，它们的栈框架看起来应该像这样： + +![图1函数调用栈框架示例]({{ site.baseurl }}/img/inside_exception_stackframe1.png) + +正如上图所示的那样，随着函数被逐级调用，编译器会为每一个函数建立自己的栈框架，栈空间逐渐消耗。随着函数的逐级返回，该函数的栈框架也将被逐级销毁，栈空间得以逐步释放。顺便说一句，递归函数的嵌套调用深度通常也是取决于运行时栈空间的剩余尺寸。 + +这里顺便解释另一个术语：调用约定（calling convention）。调用约定通常指：调用者将参数压入栈中（或放入寄存器中）的顺序，以及返回时由谁（调用者还是被调用者）来清理这些参数等细节规程方面的约定。 + +最后再说一句，这里所展示的函数调用乃是最“经典”的方式。实际情况是：在开启了优化选项后，编译器可能不会为一个内联甚至非内联的函数生成栈框架，编译器可能使用很多优化技术消除这个构造。不过对于一个 C/C++ 程序员来说，达到这样的理解程度通常就足够了。 + +# C++ 函数的调用和返回 # + +首先澄清一点，这里说的 “C++ 函数”是指： + +1. 该函数可能会直接或间接地抛出一个异常：即该函数的定义存放在一个 C++ 编译（而不是传统 C）单元内，并且该函数没有使用“throw()”异常过滤器。 +1. 或者该函数的定义内使用了 try 块。 + +以上两者满足其一即可。为了能够成功地捕获异常和正确地完成栈回退（stack unwind），编译器必须要引入一些额外的数据结构和相应的处理机制。我们首先来看看引入了异常处理机制的栈框架大概是什么样子： + +![图2C++函数调用栈框架示例]({{ site.baseurl }}/img/inside_exception_stackframe2.png) + +由图2可见，在每个 C++ 函数的栈框架中都多了一些东西。仔细观察的话，你会发现，多出来的东西正好是一个 EXP 类型的结构体。进一步分析就会发现，这是一个典型的单向链表式结构： + +* piPrev 成员指向链表的上一个节点，它主要用于在函数调用栈中逐级向上寻找匹配的 catch 块，并完成栈回退工作。 + +* piHandler 成员指向完成异常捕获和栈回退所必须的数据结构（主要是两张记载着关键数据的表：“try”块表：**tblTryBlocks** 及“栈回退表”：**tblUnwind**）。 + +* nStep 成员用来定位 try 块，以及在栈回退表中寻找正确的入口。 + +需要说明的是：**编译器会为每一个“C++ 函数”定义一个 EHDL 结构，不过只会为包含了“try”块的函数定义 tblTryBlocks 成员**。此外，异常处理器还会为每个线程维护一个指向当前异常处理框架的指针。该指针指向异常处理器链表的链尾，通常存放在某个 TLS 槽或能起到类似作用的地方。 + +最后，请再看一遍图2，并至少对其中的数据结构留下一个大体印象。我们会在后面多个小节中详细讨论它们。 + +注意：为了简化起见，本文中描述的数据结构内，大多省略了一些与话题无关的成员。 + +# 栈回退（Stack Unwind）机制 # + + +“栈回退”是伴随异常处理机制引入 C++ 中的一个新概念，主要用来确保在异常被抛出、捕获并处理后，所有生命期已结束的对象都会被正确地析构，它们所占用的空间会被正确地回收。 + +受益于栈回退机制的引入，以及 C++ 类所支持的“资源申请即初始化”语意，使得我们终于能够彻底告别既不优雅也不安全的 setjmp/longjmp 调用，简便又安全地实现远程跳转了。我想这也是 C++ 异常处理机制在错误处理以外唯一一种合理的应用方式了。 + +下面我们就来具体看看编译器是如何实现栈回退机制的： + +![图3C++栈回退机制]({{ site.baseurl }}/img/inside_exception_stackunwind.png) + +图3中的“FuncUnWind”函数内，所有真实代码均以黑色和蓝色字体标示，编译器生成的代码则由灰色和橙色字体标明。此时，在图2里给出的 nStep 变量和 tblUnwind 成员作用就十分明显了。 + +nStep 变量用于跟踪函数内局部对象的构造、析构阶段。再配合编译器为每个函数生成的 tblUnwind 表，就可以完成退栈机制。表中的 pfnDestroyer 字段记录了对应阶段应当执行的析构操作（析构函数指针）；pObj 字段则记录了与之相对应的对象 this 指针偏移。将 pObj 所指的偏移值加上当前栈框架基址（EBP），就是要代入 pfnDestroyer 所指析构函数的 this 指针，这样即可完成对该对象的析构工作。而 nNextIdx 字段则指向下一个需要析构对象所在的行（下标）。 + +在发生异常时，异常处理器首先检查当前函数栈框架内的 nStep 值，并通过 piHandler 取得 tblUnwind[] 表。然后将 nStep 作为下标带入表中，执行该行定义的析构操作，然后转向由 nNextIdx 指向的下一行，直到 nNextIdx 为 -1 为止。在当前函数的栈回退工作结束后，异常处理器可沿当前函数栈框架内 piPrev 的值回溯到异常处理链中的上一节点重复上述操作，直到所有回退工作完成为止。 + +值得一提的是，nStep 的值完全在编译时决定，运行时仅需执行若干次简单的整形立即数赋值（通常是直接赋值给CPU里的某个寄存器）。此外，对于所有内部类型以及使用了默认构造、析构方法（并且它的所有成员和基类也使用了默认方法）的类型，其创建和销毁均不影响 nStep 的值。 + +注意：如果在栈回退的过程中，由于析构函数的调用而再次引发了异常（异常中的异常），则被认为是一次异常处理机制的严重失败。此时进程将被强行禁止。为防止出现这种情况，应在所有可能抛出异常的析构函数中使用“std::uncaught_exception()”方法判断当前是否正在进行栈回退（即：存在一个未捕获或未完全处理完毕的异常）。如是，则应抑制异常的再次抛出。 + + +# 异常捕获机制 # + +一个异常被抛出时，就会立即引发 C++ 的异常捕获机制： + +![图4C++异常捕获机制]({{ site.baseurl }}/img/inside_exception_exceptioncatch.png) + +在上一小节中，我们已经看到了 nStep 变量在跟踪对象构造、析构方面的作用。实际上 nStep 除了能够跟踪对象创建、销毁阶段以外，还能够标识当前执行点是否在 try 块中，以及（如果当前函数有多个 try 块的话）究竟在哪个 try 块中。这是通过在每一个 try 块的入口和出口各为 nStep 赋予一个唯一 ID 值，并确保 nStep 在对应 try 块内的变化恰在此范围之内来实现的。 + +在具体实现异常捕获时，首先，C++ 异常处理器检查发生异常的位置是否在当前函数的某个 try 块之内。这项工作可以通过将当前函数的 nStep 值依次在 piHandler 指向 tblTryBlocks[] 表的条目中进行范围为 [nBeginStep, nEndStep) 的比对来完成。 + +例如：若图4 中的 FuncB 在 nStep == 2 时发生了异常，则通过比对 FuncB 的 tblTryBlocks[] 表发现 2∈[1, 3)，故该异常发生在 FuncB 内的第一个 try 块中。 + +其次，如果异常发生的位置在当前函数中的某个 try 块内，则尝试匹配该 tblTryBlocks[] 相应条目中的 tblCatchBlocks[] 表。tblCatchBlocks[] 表中记录了与指定 try 块配套出现的所有 catch 块相关信息，包括这个 catch 块所能捕获的异常类型及其起始地址等信息。 + +若找到了一个匹配的 catch 块，则复制当前异常对象到此 catch 块，然后跳转到其入口地址执行块内代码。 + +否则，则说明异常发生位置不在当前函数的 try 块内，或者这个 try 块中没有与当前异常相匹配的 catch 块，此时则沿着函数栈框架中 piPrev 所指地址（即：异常处理链中的上一个节点）逐级重复以上过程，直至找到一个匹配的 catch 块或到达异常处理链的首节点。对于后者，我们称为发生了未捕获的异常，对于 C++ 异常处理器而言，未捕获的异常是一个严重错误，将导致当前进程被强制结束。 + +注意：虽然在图4示例中的 tblTryBlocks[] 只有一个条目，这个条目中的 tblCatchBlocks[] 也只有一行。但是在实际情况中，这两个表中都允许有多条记录。意即：一个函数中可以有多个 try 块，每个 try 块后均可跟随多个与之配套的 catch 块。 + +注意：按照标准意义上的理解，异常时的栈回退是伴随着异常捕获过程沿着异常处理链逐层向上进行的。但是有些编译器是在先完成异常捕获后再一次性进行栈回退的。无论具体实现使用了哪种方式，除非正在开发一个内存严格受限的嵌入式应用，通常我们按照标准语意来理解都不会产生什么问题。 + +备注：实际上 tblCatchBlocks 中还有一些较为关键但被故意省略的字段。比如指明该 catch 块异常对象复制方式（传值（拷贝构造）或传址（引用或指针））的字段，以及在何处存放被复制的异常对象（相对于入口地址的偏移位置）等信息。 + +# 异常的抛出 # + + +接下来讨论整个 C++ 异常处理机制中的最后一个环节，异常的抛出： + +![图5C++异常抛出机制]({{ site.baseurl }}/img/inside_exception_exceptionthrow.png) + +在编译一段 C++ 代码时，编译器会将所有 throw 语句替换为其 C++ 运行时库中的某一指定函数，这里我们叫它 __CxxRTThrowExp（与本文提到的所有其它数据结构和属性名一样，在实际应用中它可以是任意名称）。该函数接收一个编译器认可的内部结构（我们叫它 EXCEPTION 结构）。这个结构中包含了待抛出异常对象的起始地址、用于销毁它的析构函数，以及它的 type_info 信息。对于没有启用 RTTI 机制（编译器禁用了 RTTI 机制或没有在类层次结构中使用虚表）的异常类层次结构，可能还要包含其所有基类的 type_info 信息，以便与相应的 catch 块进行匹配。 + +在图5中的深灰色框图内，我们使用 C++ 伪代码展示了函数 FuncA 中的 “throw myExp(1);” 语句将被编译器最终翻译成的样子。实际上在多数情况下，__CxxRTThrowExp 函数即我们前面曾多次提到的“异常处理器”，异常捕获和栈回退等各项重要工作都由它来完成。 + +__CxxRTThrowExp 首先接收（并保存）EXCEPTION 对象；然后从 TLS：Current ExpHdl 处找到与当前函数对应的 piHandler、nStep 等异常处理相关数据；并按照前文所述的机制完成异常捕获和栈回退。由此完成了包括“抛出”->“捕获”->“回退”等步骤的整套异常处理机制。 + +# Windows 中的结构化异常处理 # + + +Microsoft Windows 带有一种名为“结构化异常处理”的机制，非常著名的“内存访问违例”出错对话框就是该机制的一种体现。Windows 结构化异常处理与前文讨论的 C++ 异常处理机制有惊人的相似之处，同样使用类似的链式结构实现。对于 Windows 下的应用程序，只需使用 SetUnhandledExceptionFilter API 注册异常处理器；用 FS:[0] 替代前文所述的 TLS: Current ExpHdl 等很少的改动，即可将此两种错误处理机制合而为一。这样做的优势十分明显： + +* 由于可直接借助操作系统提供的机制，所以简化了 C++ 异常处理器的实现。 +* 使“catch (...)” 块得以捕获操作系统产生的异常（如：“内存访问违例”等等）。 +* 使操作系统的异常处理机制能够捕获所有 C++ 异常。 + +实际上，大多数 Windows 下的 C++ 编译器的异常机制均使用这种方式实现。 + +# 异常处理机制的开销分析 # + + +至此，我们已完整地阐述了整套 C++ 异常处理机制的实现原理。我在本文的开头曾提到，作为一名 C++ 程序员，了解其某一特性的实现原理主要是为了避免错误地使用该特性。要达到这个目的，还要在了解实现原理的基础上进行一些额外的开销分析工作： + +| 特性 | 时间开销 | 空间开销 | +| :------------ | :--------------- | :----- | +| EHDL | 无运行时开销 | 每“C++函数”一个 EHDL 对象，其中的 tblTryBlocks[] 成员仅在函数中包含至少一个 try 块时使用。典型情况下小于 64 字节。 | +| C++栈框架 | 极高的 O(1) 效率，每次调用时进行3次额外的整形赋值和一次 TLS 访问。 | 每 调用两个指针和一个整形开销。典型情况下小于 16 字节。 | +| step 跟踪 | 极高的 O(1) 效率每次进出 try 块或对象构造/析构一次整形立即数赋值。 | 无（已记入 C++ 栈框架中的相应项目）。 | +| 异常的抛出、捕获和栈回退 | 异常的抛出是一次 O(1) 级操作。在单个函数中进行捕获和栈回退也均为 O(1) 操作。

但异常捕获的总体成本为 O(m)，其中 m 等于当前函数调用栈中，从抛出异常的位置到达匹配 catch 块之间所经过的函数调用中，包含 try 块（即：定义了有效 tblTryBlocks[]）的函数个数。

栈回退的总成本为 O(n)，其中 n 等于当前函数调用栈中，从抛出异常的位置到达匹配 catch 块之间所经过的函数调用数。 | 在异常处理结束前，需保存异常对象及其析构函数指针和相应的 type_info 信息。

具体根据对象尺寸、编译器选项（是否开启 RTTI）及异常捕获器的参数传递方式（传值或传址）等因素有较大变化。典型情况下小于 256 字节。 | + + +可以看出，在没有抛出异常时，C++ 的异常处理机制是十分有效的。在有异常被抛出后，可能会依当前函数调用栈的情形进行若干次整形比较（try块表匹配）操作，但这通常不会超过几十次。对于大多数 15 年前的 CPU 来说，整形比较也只需 1 时钟周期，所以异常捕获的效率还是很高的。栈回退的效率则与 return 语句基本相当。 + +考虑到即使是传统的函数调用、错误处理和逐级返回机制也不是没有代价的。这些开销在绝大多数情形下仍可以接受。空间开销方面，每“C++ 函数”一个 EHDL 结构体的引入在某些极端情形下会明显增加目标文件尺寸和内存开销。但是典型情况下，它们的影响并不大，但也没有小到可以完全忽略的程度。如果正在为一个资源严格受限的环境开发应用程序，你可能需要考虑关闭异常处理和 RTTI 机制以节约存储空间。 + +以上讨论的是一种典型的异常机制的实现方式，各具体编译器厂商可能有自己的优化和改进方案，但总体的出入不会很大。 + +# 小节 # + + +异常处理是 C++ 中十分有用的崭新特性之一。在绝大多数情况下，它们都有着优异的表现和令人满意的时空效率。异常处理本质上是另一种返回机制。但无论从软件工程、模块设计、编码习惯还是时空效率等角度来说，除了在有充分文档说明的前提下，偶尔可用来替代替代传统的 setjmp/longjmp 功能外，应保证只将其用于程序的错误处理机制中。 + +此外，由于长跳转的使用既易于出错，又难于理解和维护。在编码过程中也应当尽量避免使用。关于异常的一般性使用说明，请参考：[代码风格与版式：异常](http://baiy.cn/doc/cpp/index.htm#代码风格与版式_异常)。 + diff --git a/_posts/2016-05-26-Look-Inside-Memory-Leak.md b/_posts/2016-05-26-Look-Inside-Memory-Leak.md new file mode 100644 index 0000000..3d3206b --- /dev/null +++ b/_posts/2016-05-26-Look-Inside-Memory-Leak.md @@ -0,0 +1,265 @@ +--- +title: 由一道题引起的对内存泄露的思考 +date: 2016-05-26 +categories: C/C++ +tags: [C/C++, OS, Code] +summary: +cover-image: 9.jpg +--- + +最近遇到了这么一道题： + +{% highlight bash %} +使用 char * p = new char[100] 申请一段内存， 然后使用delete p 释放， 有什么问题？ + +A. 会有内存泄露 +B. 不会有内存泄露，但不建议使用 +C. 编译就会报错，必须使用delete [] p +D. 编译没问题，运行会直接崩溃 + +{% endhighlight %} + +看了这题目，首先第一感觉不由自主的就选了A。我们通常知道`new/delete` 与`new[]/delete[]`当然需要配对使用， +否则的就会导致内存泄露。这是直观的感觉。 + +然而第一感觉却往往是不正确的。正确答案是B。瞬间模糊了自己对`new/delete`的概念。虽说最近也在断断续续地看着 +《深度探索C++对象模型》以及《Effective C++》，对`new/delete`多少也有些了解。但这道题却让我对`new/delete`的认知 +一夜回到了解放前。于是决定透彻的了解下`new/delete`的细节。 + +首先需要明确的概念是内存泄露(Memory Leak)的概念。 + +> 在计算机科学中，内存泄漏指由于疏忽或错误造成程序未能释放已经不再使用的内存。内存泄漏并非指内存在物理上的消失，而是应用程序分配某段内存后，由于设计错误，导致在释放该段内存之前就失去了对该段内存的控制，从而造成了内存的浪费。 + +可以这么说，假设我申请了一块1MB大小的地址，用一个ptr来指向该内存的首地址，但是在程序运行的时候不小心把ptr的值给覆盖掉了，所以现在这块内存的地址我无法获取，所以这块内存就相当于消失了。因为对于OS +的内存管理程序来讲，这块内存是有用的，但是对于程序而言，却缺乏该内存的首地址导致无法使用。 + +这么看来，我之前理解的`new[]`来分配n块地址然后由`delete[]`来回收n块地址，而`delete`只能回收一块地址，所以导致内存泄露是完全不对的了。 +内存泄露是指没有回收但指针却没了。如果`delete`只是回收了第一块地址的话那么后续的地址没被回收，而且指针`p[1],p[2]`仍然存在，这样的话也算不上是内存泄露啊。 + +那这样的话，为什么很多书上会讲`new/delete`与`new[]/delete[]`不匹配使用的话会导致内存泄露呢？ +如果真的导致了内存泄露，那究竟是什么时候会泄露，什么时候不会泄露呢？ + +看来如果真想了解本质，必须知道`new/delete`究竟干了什么事。 + +参考来自[@Kelvin](http://kelvinh.github.io/blog/2014/04/19/research-on-operator-new-and-delete/) +大神的博文，我们来看看C++标准库的实现之一Clang的libcxx如何实现`operator new/delete` + +{% highlight cpp %} + +void * operator new(std::size_t size) throw(std::bad_alloc) { + if (size == 0) + size = 1; + void* p; + while ((p = ::malloc(size)) == 0) { + std::new_handler nh = std::get_new_handler(); + if (nh) + nh(); + else + throw std::bad_alloc(); + } + return p; +} + +void operator delete(void * ptr) { + if (ptr) + ::free(ptr); +} +{% endhighlight %} + +由此看来，`new/delete`不过是调用c函数库中系统函数`malloc/free`而已。而对于`new[]/delete[]`也类似 + +{% highlight cpp %} +void * operator new[](size_t size) + throw(std::bad_alloc) +{ + return ::operator new(size); +} + +void operator delete[] (void * ptr) +{ + ::operator delete(ptr); +} + +{% endhighlight %} + +因此，`new[]/delete[]`只不过是对`new/delete`的一个调用而已。(Ps: 还是有区别的，其中编译器做了一些工作，下文会详细介绍)。 + +现在我们再看 char * p = new char[100]; delete p; 整个过程。 +其本质是类似这样一种形式。 + +{% highlight cpp %} +//new +char * p = (char * ) malloc(100 * sizeof(char)); + +//delete +if(p) + free(p); +{% endhighlight %} + +这样将的话也不会出现内存泄露的问题，那究竟什么时候能出现内存泄露呢？ + +另一个对`new/delete`的class认知： +对于用户定义class类型，我们对`new`的认知是分三步： + +1. 通过malloc来申请一块内存; +2. 在内存上调用构造函数; +3. 返回该class类型的指针。 + +相对的`delete`是两部： + +1. 调用对应的析构函数; +2. 将内存free掉。 + +那我们提出这样的假设，是不是用户定义的class类型的与内置基本类型的`new[]/delete[]`不一致？ +既然有疑问，就需要实验来验证下结果。 +我们三组不同类型进行`new[]/delete[]`来查看其内存模型。 +这三组类型按照一下标准分类： + +1. 内置类型数组(int); +2. POD类型数组; +3. 成员函数包含指向堆的指针class数组,带有构造函数以及析构函数,我们称之为用户定义类型; + +代码如下： + + +{% highlight cpp %} +#include +#include +class POD{ + private: + int _val[100]; +}; + +class complexStruct{ + public: + complexStruct():_ptr_val(new int(0xCDCDCDCD)){ } + ~complexStruct(){ + delete _ptr_val; + } + private: + int * _ptr_val; +}; + +int main(int argc, char * argv[]) +{ + + //内置类型数组 + cout<<"\nBEFORE NEW"< - - - - Hello,World - - -

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30 Aug 2015

- - - diff --git a/_site/Document.html b/_site/Document.html new file mode 100644 index 0000000..038baca --- /dev/null +++ b/_site/Document.html @@ -0,0 +1,31 @@ + + + + jQCloud Example + + + + + + + +
+ + diff --git a/_site/Gemfile b/_site/Gemfile new file mode 100644 index 0000000..a9253e0 --- /dev/null +++ b/_site/Gemfile @@ -0,0 +1,3 @@ +source 'http://rubygems.org' +gem 'github-pages' +gem 'html-proofer' diff --git a/_site/Gemfile.lock b/_site/Gemfile.lock new file mode 100644 index 0000000..e7cd30a --- /dev/null +++ b/_site/Gemfile.lock @@ -0,0 +1,166 @@ +GEM + remote: http://rubygems.org/ + specs: + RedCloth (4.2.9) + RedCloth (4.2.9-x86-mingw32) + activesupport (7.0.4.3) + concurrent-ruby (~> 1.0, >= 1.0.2) + i18n (>= 1.6, < 2) + minitest (>= 5.1) + tzinfo (~> 2.0) + addressable (2.3.8) + blankslate (2.1.2.4) + classifier-reborn (2.3.0) + fast-stemmer (~> 1.0) + matrix (~> 0.4) + coffee-script (2.4.1) + coffee-script-source + execjs + coffee-script-source (1.12.2) + colorator (0.1) + colored (1.2) + concurrent-ruby (1.2.2) + ethon (0.7.4) + ffi (>= 1.3.0) + execjs (2.8.1) + faraday (2.7.4) + faraday-net_http (>= 2.0, < 3.1) + ruby2_keywords (>= 0.0.4) + faraday-net_http (3.0.2) + fast-stemmer (1.0.2) + ffi (1.15.5) + ffi (1.15.5-x86-mingw32) + gemoji (2.1.0) + github-pages (38) + RedCloth (= 4.2.9) + github-pages-health-check (~> 0.2) + jekyll (= 2.4.0) + jekyll-coffeescript (= 1.0.1) + jekyll-feed (= 0.3.0) + jekyll-mentions (= 0.2.1) + jekyll-redirect-from (= 0.8.0) + jekyll-sass-converter (= 1.2.0) + jekyll-sitemap (= 0.8.1) + jemoji (= 0.4.0) + kramdown (= 1.5.0) + liquid (= 2.6.2) + maruku (= 0.7.0) + mercenary (~> 0.3) + pygments.rb (= 0.6.3) + rdiscount (= 2.1.7) + redcarpet (= 3.3.1) + terminal-table (~> 1.4) + github-pages-health-check (0.3.1) + net-dns (~> 0.6) + public_suffix (~> 1.4) + html-pipeline (1.9.0) + activesupport (>= 2) + nokogiri (~> 1.4) + html-proofer (2.5.1) + addressable (~> 2.3) + colored (~> 1.2) + mercenary (~> 0.3.2) + nokogiri (~> 1.5) + parallel (~> 1.3) + typhoeus (~> 0.7) + yell (~> 2.0) + i18n (1.12.0) + concurrent-ruby (~> 1.0) + jekyll (2.4.0) + classifier-reborn (~> 2.0) + colorator (~> 0.1) + jekyll-coffeescript (~> 1.0) + jekyll-gist (~> 1.0) + jekyll-paginate (~> 1.0) + jekyll-sass-converter (~> 1.0) + jekyll-watch (~> 1.1) + kramdown (~> 1.3) + liquid (~> 2.6.1) + mercenary (~> 0.3.3) + pygments.rb (~> 0.6.0) + redcarpet (~> 3.1) + safe_yaml (~> 1.0) + toml (~> 0.1.0) + jekyll-coffeescript (1.0.1) + coffee-script (~> 2.2) + jekyll-feed (0.3.0) + jekyll-gist (1.5.0) + octokit (~> 4.2) + jekyll-mentions (0.2.1) + html-pipeline (~> 1.9.0) + jekyll (~> 2.0) + jekyll-paginate (1.1.0) + jekyll-redirect-from (0.8.0) + jekyll (>= 2.0) + jekyll-sass-converter (1.2.0) + sass (~> 3.2) + jekyll-sitemap (0.8.1) + jekyll-watch (1.5.1) + listen (~> 3.0) + jemoji (0.4.0) + gemoji (~> 2.0) + html-pipeline (~> 1.9) + jekyll (~> 2.0) + kramdown (1.5.0) + liquid (2.6.2) + listen (3.8.0) + rb-fsevent (~> 0.10, >= 0.10.3) + rb-inotify (~> 0.9, >= 0.9.10) + maruku (0.7.0) + matrix (0.4.2) + mercenary (0.3.6) + mini_portile2 (2.8.1) + minitest (5.18.0) + net-dns (0.8.0) + nokogiri (1.14.2) + mini_portile2 (~> 2.8.0) + racc (~> 1.4) + nokogiri (1.14.2-x86-mingw32) + racc (~> 1.4) + octokit (4.25.1) + faraday (>= 1, < 3) + sawyer (~> 0.9) + parallel (1.6.1) + parslet (1.5.0) + blankslate (~> 2.0) + posix-spawn (0.3.15) + public_suffix (1.5.1) + pygments.rb (0.6.3) + posix-spawn (~> 0.3.6) + yajl-ruby (~> 1.2.0) + racc (1.6.2) + rb-fsevent (0.11.2) + rb-inotify (0.10.1) + ffi (~> 1.0) + rdiscount (2.1.7) + redcarpet (3.3.1) + ruby2_keywords (0.0.5) + safe_yaml (1.0.5) + sass (3.7.4) + sass-listen (~> 4.0.0) + sass-listen (4.0.0) + rb-fsevent (~> 0.9, >= 0.9.4) + rb-inotify (~> 0.9, >= 0.9.7) + sawyer (0.9.2) + addressable (>= 2.3.5) + faraday (>= 0.17.3, < 3) + terminal-table (1.5.2) + toml (0.1.2) + parslet (~> 1.5.0) + typhoeus (0.7.3) + ethon (>= 0.7.4) + tzinfo (2.0.6) + concurrent-ruby (~> 1.0) + yajl-ruby (1.2.3) + yell (2.0.5) + +PLATFORMS + ruby + x86-mingw32 + +DEPENDENCIES + github-pages + html-proofer + +BUNDLED WITH + 1.10.5 diff --git a/_site/PushOrigin.sh b/_site/PushOrigin.sh new file mode 100755 index 0000000..f46839f --- /dev/null +++ b/_site/PushOrigin.sh @@ -0,0 +1,17 @@ +#!/bin/sh + + +# -*- coding: utf-8 -*- +## ---- Program Info Start---- +#FileName: PushOrigin.sh +# +#Author: Fuchen Duan +# +#Email: slow295185031@gmail.com +# +#CreatedAt: 2016-03-29 19:01:00 +## ---- Program Info End ---- + +git add -A +git commit -m "$1" +git push origin master diff --git a/_site/README.md b/_site/README.md new file mode 100644 index 0000000..cdad1a8 --- /dev/null +++ b/_site/README.md @@ -0,0 +1,69 @@ +# Holo Alfa Jekyll theme [![Build Status](https://travis-ci.org/steinvc/holo-alfa.svg?branch=master)](https://travis-ci.org/steinvc/holo-alfa) # + +![Screenshot](http://i.imgur.com/Gi46aag.jpg) + +Holo Alfa is a minimalist, mobile first Jekyll theme with focus on readability and content. Created for free and fun by Stijn. + +See it in action: http://steinvc.github.io/holo-alfa/. + +## Feature highlights ## + +* Mobile first design +* Extensive content styling +* Responsive video's (using [FitVids.JS](http://fitvidsjs.com/)) +* Support for authors and guest authors +* Read time on articles +* Disqus comments +* Automatic [og metadata](http://ogp.me/) +* Automatic archive page (without plugins) +* Automatic sitemap en RSS feed +* Contact page (with working email form) +* A lot of (optional) customization options (all in `_config.yml`) + +And much more. + +## Getting started ## + +If you're new to Jekyll, check out http://jekyllrb.com/ and read up on Jekyll. It's worth it. + +* [Another great resource to learn about Jekyll](http://www.smashingmagazine.com/2014/08/build-blog-jekyll-github-pages/) +* [Github's guide to using Jekyll with Pages](https://help.github.com/articles/using-jekyll-with-pages/) + +If you run one of the latest versions of Jekyll, this theme will work with no* problems. + +### Installing ## + +As simple as forking the repository, and then clone it so you can edit the files locally. + +### Configuration ### + +Edit `_config.yml`! + +You can find `_config.yml` in your site's root directory. This configuration file contains some necessary settings and some optional customization settings. **All settings are explained in `_config.yml` itself.** + +There are some customizations that can't be done in `_config.yml`. These include: + +* Editing the About, Contact and Archive page. +* Adding or removing pages from the navigation. This can be done in `\_includes\navigation.html`. +* The "thanks" page after a message has been send through the contact page: `thanks.md` +* The gradient on cover images: `\_includes\gradient.css` (this is explained in `_config.yml`). + +Also make sure to replace the placeholder favicons and the `\img\og-image.jpg` with your own. + +### Start the Jekyll server ### + +Run this command at the root of your site: + +``` +$ jekyll serve +``` + +> To run Jekyll in a way that matches the GitHub Pages build server, run Jekyll with Bundler. Use the command `bundle exec jekyll serve`. + +When everything is OK, your site should now be available at `http://localhost:4000`. + +That's it. + +--- + +[MIT license](http://opensource.org/licenses/MIT) diff --git a/_site/about/index.html b/_site/about/index.html new file mode 100644 index 0000000..dcd4307 --- /dev/null +++ b/_site/about/index.html @@ -0,0 +1,297 @@ + + + + + + + +About Me | Meta Coder + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
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About Me

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+ A little Code Money + + +
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Hey! This is Meta Coder!

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本人安徽大学尚未毕业的小硕一枚～

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喜欢读书，喜欢历史，喜欢一切带有人文气息的Things，

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同时也热爱编程，热爱折腾，热爱接触新鲜事物。

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Copyright © MetaCoder 2014~2016
Powered by Jekyll

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求二进制数中1的个数

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+ + Algorithm + +
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+ + 转载 + + Code + + Algorithm + + C/C++ + +
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+ Feb 12, 2016 +
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本文主要转载自zzd的算法-求二进制数中1的个数。 +除此之外，本文还对原文中供的几种算法进行测试以及做了一定的分析。

+ +

问题描述

+ +

任意给定一个32位无符号整数n，求n的二进制表示中1的个数，比如n = 5(0101)时，返回2，n = 15(1111)时，返回4。

+ +

这也是一道比较经典的题目了，相信不少人面试的时候可能遇到过这道题吧，下面介绍了几种方法来实现这道题，相信很多人可能见过下面的算法，但我相信很少有人见到本文中所有的算法。如果您上头上有更好的算法，或者本文没有提到的算法，请不要吝惜您的代码，分享的时候，也是学习和交流的时候。

+ +

普通法

+ +

我总是习惯叫普通法，因为我实在找不到一个合适的名字来描述它，其实就是最简单的方法，有点程序基础的人都能想得到，那就是移位+计数，很简单，不多说了，直接上代码，这种方法的运算次数与输入n最高位1的位置有关，最多循环32次。

+ +
//普通法
+int Fn_BitCount_Normal(unsigned n){
+    unsigned int c =0 ; // 计数器
+    while (n >0)
+    {
+        if((n &1) ==1) // 当前位是1
+            ++c ; // 计数器加1
+        n >>=1 ; // 移位
+    }
+    return c ;
+}
+ +

一个更精简的版本如下

+ +
//普通法精简版
+int Fn_BitCount_Normal_Simplify(unsigned n){
+    unsigned int c =0 ; // 计数器
+    for (c =0; n; n >>=1) // 循环移位
+        c += n &1 ; // 如果当前位是1，则计数器加1
+    return c ;
+}
+ +

性能测试及分析

+ +

Note: 本文函数是统计从0到0xFFFFFF所有二进制数的1的个数。 +结果分别包含了算法的运行结果以及算法运行时间。 +毕竟一个算法首先要求其准确性，之后才要求性能。

+ +

对普通法及其精简版进行测试结果如下

+ +
Fn_BitCount_Normal Result: 201326568, Time Consuming: 2.67302 seconds
+Fn_BitCount_Normal_Simplify Result: 201326568, Time Consuming: 1.24171 seconds
+ +

从结果中可以看出，精简的版本要比原版本省时一倍多。 +这是因为原版相对于精简版本多了一个判断语句if((n&1)==1)。

+ +

我们可以通过汇编代码来看出两者的区别。

+ +
; 普通版
+	movl	$0, -4(%rbp)
+.L4:
+	cmpl	$0, -20(%rbp)
+	je	.L2
+	movl	-20(%rbp), %eax
+	andl	$1, %eax
+	testl	%eax, %eax
+	je	.L3
+	addl	$1, -4(%rbp)
+.L3:
+	shrl	-20(%rbp)
+	jmp	.L4
+.L2:
+	movl	-4(%rbp), %eax
+ +
; 精简版
+	movl	$0, -4(%rbp)
+.L8:
+	cmpl	$0, -20(%rbp)
+	je	.L7
+	movl	-20(%rbp), %eax
+	andl	$1, %eax
+	addl	%eax, -4(%rbp)
+	shrl	-20(%rbp)
+	jmp	.L8
+.L7:
+	movl	-4(%rbp), %eax
+ +

从汇编中可以看出原版比精简版不仅要多一些指令，更主要的是多了一个跳转的分支。 +我们知道汇编中跳转因为需要查询地址所以是比较耗时的，因此多的这个if语句导致普通版比精简版多耗时一倍多。

+ +

其实我们也可以把普通版代码去掉if语句

+ +
//普通法改进
+int Fn_BitCount_Normal(unsigned n){
+    unsigned int c =0 ; // 计数器
+    while (n >0)
+    {
+        c += n&1;
+        n >>=1 ; // 移位
+    }
+    return c ;
+}
+ +

这样结果就跟精简版的结果差不多了

+ +
Fn_BitCount_Normal Result: 201326568, Time Consuming: 1.24487 seconds
+Fn_BitCount_Normal_Simplify Result: 201326568, Time Consuming: 1.23572 seconds
+ +

快速法

+ +

这种方法速度比较快，其运算次数与输入n的大小无关，只与n中1的个数有关。如果n的二进制表示中有k个1，那么这个方法只需要循环k次即可。其原理是不断清除n的二进制表示中最右边的1，同时累加计数器，直至n为0，代码如下

+ +
//快速法
+int Fn_BitCount_Fast(unsigned n){
+    unsigned int c =0 ;
+    for (c =0; n; ++c)
+    {
+        n &= (n -1) ; // 清除最低位的1
+    }
+    return c ;
+}
+ +

为什么n &= (n – 1)能清除最右边的1呢？因为从二进制的角度讲，n相当于在n - 1的最低位加上1。举个例子，8(1000)= 7(0111)+ 1(0001)，所以8 & 7 = (1000)&(0111)= 0(0000)，清除了8最右边的1(其实就是最高位的1，因为8的二进制中只有一个1)。再比如7(0111)= 6(0110)+ 1(0001)，所以7 & 6 = (0111)&(0110)= 6(0110)，清除了7的二进制表示中最右边的1(也就是最低位的1)。

+ +

性能测试及分析

+ +

对快速法进行测试结果如下

+ +
Fn_BitCount_Fast Result: 201326568, Time Consuming: 0.930146 seconds
+ +

快速法的速度要比普通法的速度更快，这是很正常的，因为快速法的时间复杂度跟数字里的1的个数成正比， +而普通法则跟数字的最大长度成正比。明显快速的时间复杂度要低。

+ +

查表法

+ +

动态建表

+ +

由于表示在程序运行时动态创建的，所以速度上肯定会慢一些，把这个版本放在这里，有两个原因

+ +
    +
  1. +

    介绍填表的方法，因为这个方法的确很巧妙。

    +
    2. +
  2. +

    类型转换，这里不能使用传统的强制转换，而是先取地址再转换成对应的指针类型。也是常用的类型转换方法。

    +
    3. +
+ +
//查表法-动态建表
+int Fn_BitCount_Dynamic_Table(unsigned n){
+    // 建表
+    unsigned char BitsSetTable256[256] = {0} ;
+
+    // 初始化表
+    for (int i =0; i <256; i++)
+    {
+        BitsSetTable256[i] = (i &1) + BitsSetTable256[i /2];
+    }
+
+    unsigned int c =0 ;
+
+    // 查表
+    unsigned char* p = (unsigned char*) &n ;
+
+    c = BitsSetTable256[p[0]] +
+        BitsSetTable256[p[1]] +
+        BitsSetTable256[p[2]] +
+        BitsSetTable256[p[3]];
+
+    return c ;
+}
+ +

先说一下填表的原理，根据奇偶性来分析，对于任意一个正整数n

+ +
    +
  1. +

    如果它是偶数，那么n的二进制中1的个数与n/2中1的个数是相同的，比如4和2的二进制中都有一个1，6和3的二进制中都有两个1。为啥？因为n是由n/2左移一位而来，而移位并不会增加1的个数。

    +
    2. +
  2. +

    如果n是奇数，那么n的二进制中1的个数是n/2中1的个数+1，比如7的二进制中有三个1，7/2 = 3的二进制中有两个1。为啥？因为当n是奇数时，n相当于n/2左移一位再加1。

    +
    3. +
+ +

再说一下查表的原理

+ +

对于任意一个32位无符号整数，将其分割为4部分，每部分8bit，对于这四个部分分别求出1的个数，再累加起来即可。而8bit对应2^8 = 256种01组合方式，这也是为什么表的大小为256的原因。

+ +

注意类型转换的时候，先取到n的地址，然后转换为unsigned char * ，这样一个unsigned int(4 bytes)对应四个unsigned char(1 bytes)，分别取出来计算即可。举个例子吧，以87654321(十六进制)为例，先写成二进制形式-8bit一组，共四组，以不同颜色区分，这四组中1的个数分别为4，4，3，2，所以一共是13个1，如下面所示。

+ +

10000111 01100101 01000011 00100001 = 4 + 4 + 3 + 2 = 13

+ +

静态表-4bit

+ +

原理和8-bit表相同，详见8-bit表的解释

+ +
//查表法-静态表-4bit
+int Fn_BitCount_Static_Table_4(unsigned n){
+    unsigned int table[16] =
+    {
+        0, 1, 1, 2,
+        1, 2, 2, 3,
+        1, 2, 2, 3,
+        2, 3, 3, 4
+    } ;
+
+    unsigned int count =0 ;
+    while (n)
+    {
+        count += table[n &0xf] ;
+        n >>=4 ;
+    }
+    return count ;
+}
+ +

静态表-8bit

+ +

首先构造一个包含256个元素的表table，table[i]即i中1的个数，这里的i是[0-255]之间任意一个值。然后对于任意一个32bit无符号整数n，我们将其拆分成四个8bit，然后分别求出每个8bit中1的个数，再累加求和即可，这里用移位的方法，每次右移8位，并与0xff相与，取得最低位的8bit，累加后继续移位，如此往复，直到n为0。所以对于任意一个32位整数，需要查表4次。以十进制数2882400018为例，其对应的二进制数为10101011110011011110111100010010，对应的四次查表过程如下：红色表示当前8bit，绿色表示右移后高位补零。

+ +

第一次（n & 0xff） 10101011110011011110111100010010

+ +

第二次（(n » 8) & 0xff） 00000000101010111100110111101111

+ +

第三次（(n » 16) & 0xff）00000000000000001010101111001101

+ +

第四次（(n » 24) & 0xff）00000000000000000000000010101011

+ +
//查表法-静态表-8Bit
+int Fn_BitCount_Static_Table_8(unsigned n){
+    unsigned int table[256] =
+    {
+        0, 1, 1, 2, 1, 2, 2, 3, 1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4,
+        1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4, 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5,
+        1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4, 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5,
+        2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6,
+        1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4, 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5,
+        2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6,
+        2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6,
+        3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, 4, 5, 5, 6, 5, 6, 6, 7,
+        1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4, 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5,
+        2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6,
+        2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6,
+        3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, 4, 5, 5, 6, 5, 6, 6, 7,
+        2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6,
+        3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, 4, 5, 5, 6, 5, 6, 6, 7,
+        3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, 4, 5, 5, 6, 5, 6, 6, 7,
+        4, 5, 5, 6, 5, 6, 6, 7, 5, 6, 6, 7, 6, 7, 7, 8,
+    };
+
+    return table[n &0xff] +
+        table[(n >>8) &0xff] +
+        table[(n >>16) &0xff] +
+        table[(n >>24) &0xff] ;
+}
+ +

当然也可以搞一个16bit的表，或者更极端一点32bit的表，速度将会更快。

+ +

性能测试及分析

+ +

对查表法进行测试结果如下

+ +
Fn_BitCount_Dynamic_Table Result: 201326568, Time Consuming: 15.119 seconds
+Fn_BitCount_Static_Table_4 Result: 201326568, Time Consuming: 0.434318 seconds
+Fn_BitCount_Static_Table_8 Result: 201326568, Time Consuming: 0.861671 seconds
+ +

从中可以看出动态建表的话由于每次都需要重新建表，所以一个表被重复建立了好多次，因此耗时较长。 +然而我们在实际应用中需要先建立好一个查询表，这样的话动态查询就演变成静态表。

+ +

而4-bit表本身较8-bit表小，因此需要查询计算量会增大，但结果显示4-bit表要比8-bit表耗时，这是很奇怪的。 +参见stl中bitset的建表方式(Ps:stl中bitcount采用的是8-bit的查表法)，发现建表的格式以unsigned char的话会节省时间以及空间。 +因此对将两个版本的unsigned int改为unsigned char后结果

+ +
Fn_BitCount_Static_Table_4 Result: 201326568, Time Consuming: 0.461647 seconds
+Fn_BitCount_Static_Table_8 Result: 201326568, Time Consuming: 0.473212 seconds
+ +

现在的话8-bit时间要较之前少很多，然而还有问题。 +8-bit建表理应速度比4-bit块，怎么耗时还比4-bit多呢。 +后来经过查找，发现问题根源在于对table的初始化耗时。 +每次运行bitcount时都要对table重新进行赋值，而这整个过程都是冗余的，因此将table移到函数外面如下：

+ +
//查表法-静态表-4bit
+unsigned char table4[16] =
+{
+    0, 1, 1, 2,
+    1, 2, 2, 3,
+    1, 2, 2, 3,
+    2, 3, 3, 4
+} ;
+int Fn_BitCount_Static_Table_4(unsigned n){
+    unsigned int count =0 ;
+    while (n)
+    {
+        count += table4[n &0xf] ;
+        n >>=4 ;
+    }
+    return count ;
+}
+
+//查表法-静态表-8Bit
+unsigned char table8[256] =
+{
+    0, 1, 1, 2, 1, 2, 2, 3, 1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4,
+    1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4, 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5,
+    1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4, 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5,
+    2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6,
+    1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4, 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5,
+    2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6,
+    2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6,
+    3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, 4, 5, 5, 6, 5, 6, 6, 7,
+    1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4, 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5,
+    2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6,
+    2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6,
+    3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, 4, 5, 5, 6, 5, 6, 6, 7,
+    2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6,
+    3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, 4, 5, 5, 6, 5, 6, 6, 7,
+    3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, 4, 5, 5, 6, 5, 6, 6, 7,
+    4, 5, 5, 6, 5, 6, 6, 7, 5, 6, 6, 7, 6, 7, 7, 8,
+};
+int Fn_BitCount_Static_Table_8(unsigned n){
+    return table8[n &0xff] +
+        table8[(n >>8) &0xff] +
+        table8[(n >>16) &0xff] +
+        table8[(n >>24) &0xff] ;
+}
+ +

现在运行结果如下

+ +
Fn_BitCount_Static_Table_4 Result: 201326568, Time Consuming: 0.399976 seconds
+Fn_BitCount_Static_Table_8 Result: 201326568, Time Consuming: 0.134553 seconds
+ +

这样的话结果就正常了。 +查表法的效率很高的，如果用32-bit的表，速度可能会更快，当然这是一种以空间换时间的做法。 +具体就看需求是什么样的。

+ +

平行算法

+ +

网上都这么叫，我也这么叫吧，不过话说回来，的确有平行的意味在里面，先看代码，稍后解释

+ +
//平行计算法
+int Fn_BitCount_Parallel(unsigned n){
+    n = (n &0x55555555) + ((n >>1) &0x55555555) ;
+    n = (n &0x33333333) + ((n >>2) &0x33333333) ;
+    n = (n &0x0f0f0f0f) + ((n >>4) &0x0f0f0f0f) ;
+    n = (n &0x00ff00ff) + ((n >>8) &0x00ff00ff) ;
+    n = (n &0x0000ffff) + ((n >>16) &0x0000ffff) ;
+
+    return n ;
+}
+ +

速度不一定最快，但是想法绝对巧妙。 说一下其中奥妙，其实很简单，先将n写成二进制形式，然后相邻位相加，重复这个过程，直到只剩下一位。

+ +

以217(11011001)为例，有图有真相，下面的图足以说明一切了。217的二进制表示中有5个1

+ +

Parallel Version

+ +

性能测试及分析

+ +

对平行算法进行测试结果如下

+ +
Fn_BitCount_Parallel Result: 201326568, Time Consuming: 0.230439 seconds
+ +

并行性，速度也是很快的，整体效果要堪比查表法。 +因为该版本并不需要大量的空间支持。

+ +

完美法

+ +
//完美法
+int Fn_BitCount_Perfect(unsigned n){
+    unsigned int tmp = n - ((n >>1) &033333333333) - ((n >>2) &011111111111);
+    return ((tmp + (tmp >>3)) &030707070707) %63;
+}
+ +

最喜欢这个，代码太简洁啦，只是有个取模运算，可能速度上慢一些。区区两行代码，就能计算出1的个数，到底有何奥妙呢？为了解释的清楚一点，我尽量多说几句。

+ +

第一行代码的作用

+ +

先说明一点，以0开头的是8进制数，以0x开头的是十六进制数，上面代码中使用了三个8进制数。

+ +

将n的二进制表示写出来，然后每3bit分成一组，求出每一组中1的个数，再表示成二进制的形式。比如n = 50，其二进制表示为110010，分组后是110和010，这两组中1的个数本别是2和3。2对应010，3对应011，所以第一行代码结束后，tmp = 010011，具体是怎么实现的呢？由于每组3bit，所以这3bit对应的十进制数都能表示为2^2 * a + 2^1 * b + c的形式，也就是4a + 2b + c的形式，这里a,b,c的值为0或1，如果为0表示对应的二进制位上是0，如果为1表示对应的二进制位上是1，所以a + b + c的值也就是4a + 2b + c的二进制数中1的个数了。举个例子，十进制数6(0110)= 4 * 1 + 2 * 1 + 0，这里a = 1, b = 1, c = 0, a + b + c = 2，所以6的二进制表示中有两个1。现在的问题是，如何得到a + b + c呢？注意位运算中，右移一位相当于除2，就利用这个性质！

+ +

4a + 2b + c 右移一位等于2a + b

+ +

4a + 2b + c 右移量位等于a

+ +

然后做减法

+ +

4a + 2b + c –(2a + b) – a = a + b + c，这就是第一行代码所作的事，明白了吧。

+ +

第二行代码的作用

+ +

在第一行的基础上，将tmp中相邻的两组中1的个数累加，由于累加到过程中有些组被重复加了一次，所以要舍弃这些多加的部分，这就是&030707070707的作用，又由于最终结果可能大于63，所以要取模。

+ +

需要注意的是，经过第一行代码后，从右侧起，每相邻的3bit只有四种可能，即000, 001, 010, 011，为啥呢？因为每3bit中1的个数最多为3。所以下面的加法中不存在进位的问题，因为3 + 3 = 6，不足8，不会产生进位。

+ +

tmp + (tmp » 3)-这句就是是相邻组相加，注意会产生重复相加的部分，比如tmp = 659 = 001 010 010 011时，tmp » 3 = 000 001 010 010，相加得

+ +

001 010 010 011

+ +

000 001 010 010

+ +

-——————–

+ +

001 011 100 101

+ +

011 + 101 = 3 + 5 = 8。

+ +

注意，659只是个中间变量，这个结果不代表659这个数的二进制形式中有8个1。

+ +

注意我们想要的只是第二组和最后一组（绿色部分），而第一组和第三组（红色部分）属于重复相加的部分，要消除掉，这就是&030707070707所完成的任务（每隔三位删除三位），最后为什么还要%63呢？因为上面相当于每次计算相连的6bit中1的个数，最多是111111 = 77（八进制）= 63（十进制），所以最后要对63取模。

+ +

性能测试及分析

+ +

对完美法进行测试结果如下

+ +
Fn_BitCount_Perfect Result: 201326568, Time Consuming: 0.191481 seconds
+ +

完美法效率也很高，但不知道不同编译器间是否有差别。 +代码简介，效率高能，堪称完美。

+ +

位标志法

+ +

感谢网友 gussing提供

+ +
struct _byte 
+{ 
+    unsigned a:1;
+    unsigned b:1;
+    unsigned c:1;
+    unsigned d:1;
+    unsigned e:1;
+    unsigned f:1;
+    unsigned g:1;
+    unsigned h:1;
+}; 
+
+long get_bit_count( unsigned char b ) 
+{
+    struct _byte *by = (struct _byte*)&b; 
+    return (by->a+by->b+by->c+by->d+by->e+by->f+by->g+by->h); 
+}
+ +

性能测试与分析

+ +

由于原文提供的代码只能计算8bit二进制数的1的数目，因此将之改为32bit的版本如下：

+ +
//位标志法
+struct _byte{
+    unsigned a:1;
+    unsigned b:1;
+    unsigned c:1;
+    unsigned d:1;
+    unsigned e:1;
+    unsigned f:1;
+    unsigned g:1;
+    unsigned h:1;
+};
+int Fn_BitCount_BitFlags(unsigned n){
+    int c = 0;
+    unsigned char* p = (unsigned char*) &n ;
+    struct _byte *by[] = {(struct _byte *) &p[0],
+                          (struct _byte *) &p[1],
+                          (struct _byte *) &p[2],
+                          (struct _byte *) &p[3]};
+    c += by[0]->a + by[0]->b + by[0]->c + by[0]->d + by[0]->e + by[0]->f + by[0]->g + by[0]->h;
+    c += by[1]->a + by[1]->b + by[1]->c + by[1]->d + by[1]->e + by[1]->f + by[1]->g + by[1]->h;
+    c += by[2]->a + by[2]->b + by[2]->c + by[2]->d + by[2]->e + by[2]->f + by[2]->g + by[2]->h;
+    c += by[3]->a + by[3]->b + by[3]->c + by[3]->d + by[3]->e + by[3]->f + by[3]->g + by[3]->h;
+    return c;
+}
+ +

其测试结果如下

+ +
Fn_BitCount_BitFlags Result: 201326568, Time Consuming: 0.882302 seconds
+ +

一开始这个版本究竟什么意思并没有看懂。 +因为原文中并没有给出解释。 +后来偶然了解到struct位字段表示(bit-field)。

+ +

诸如此类定义

+ +
struct {
+    unsigned int is_keyword : 1;
+    unsigned int is_extern  : 1;
+    unsigned int is_static  : 1;
+}flags;
+ +

这里是定义了一个变量flags，它包含了3个1位的字段。 +冒号后的数字表示的是字段的宽度（用二进制表示时的宽度）。 +因此该flags变量只占3个bit。

+ +

同理，该版本中定义一个 _byte 的结构体包含8个位字段， 每个字段的长度为1。 +从而该结体占8个bit。 +之后只要将整数拆分成每8bit一份，就可以利用_byte轻松的访问到整数的每一个二进制位了。

+ +

想法也是比较巧妙的。

+ +

SSE4指令

+ +

感谢网友 Milo Yip提供

+ +

使用微软提供的指令，首先要确保你的CPU支持SSE4指令，用Everest和CPU-Z可以查看是否支持。

+ +
unsigned int n =127 ;
+unsigned int bitCount = _mm_popcnt_u32(n) ;
+ +

性能测试及分析

+ +

原文并没有给出详细的关于SSE4指令的介绍，因此特地查询了一下相关指令。

+ +
+

参考_mm_popcnt_u32 +
参考_mm_popcnt_u64

+
+ +

该指令的头文件<nmmintrin.h>

+ +

其中 _mm_popcnt_u32 接受的参数是32bit的整型。

+ +
int _mm_popcnt_u32 (
+   unsigned int a
+);
+ +

而_mm_popcnt_u64 接受的参数是64bit的整型。

+ +
int _mm_popcnt_u64 (
+   unsigned __int64 a
+);
+ +

测试代码如下所示：

+ +
//SSE4指令-32bit
+int Fn_BitCount_SSE4_32(unsigned n){
+    return _mm_popcnt_u32(n);
+}
+
+//SSE4指令-64bit
+int Fn_BitCount_SSE4_64(unsigned n){
+    return _mm_popcnt_u64(n);
+}
+ +

下面显示了运行结果：

+ +
Fn_BitCount_SSE4_32 Result: 201326568, Time Consuming: 0.086371 seconds
+Fn_BitCount_SSE4_64 Result: 201326568, Time Consuming: 0.089418 seconds
+ +

由此可见，SSE4指令的速度是最快的。 +从汇编中可以看到，该函数只需要一条简单的指令

+ +
	popcntl	-4(%rbp), %eax ;_mm_popcnt_u32
+ +

上边是对于32bit的函数或者是下边的64bit的函数

+ +
	popcntq	-4(%rbp), %eax ;_mm_popcnt_u64
+ +

对于指令级别的代码，速度当然是很快的，有种开了金手指的感觉。

+ +

不过需要注意的是，该指令在编译的时候需要添加-msse4.2的参数。 +因为该版本对机器有所要求，所以可移植性会有所降低。

+ +

总结

+ +

这几种方法来讲，SSE4指令速度是最快的，然而其对机器的配置有所依赖，可移植性不高。 +对于其他方法，还是查表法速度最快，这样是stl中bitset类型里采用的策略。 +完美法跟并行法的构思很巧妙，算法精致，堪称神作。

+ +

最后，我已经把整个的测试代码上传到我的github上，地址是 +https://github.com/foocoder/testbitcount

+ +
+

12 Feb 2016

+ + + + Post by: MetaCoder + + + +
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Copyright © MetaCoder 2014~2016
Powered by Jekyll

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+ + + + + + + diff --git "a/_site/algorithm/2016/02/13/\350\216\267\345\217\226\344\270\200\344\270\252\345\215\201\350\277\233\345\210\266\346\225\260\346\234\200\351\253\230\344\275\215/index.html" "b/_site/algorithm/2016/02/13/\350\216\267\345\217\226\344\270\200\344\270\252\345\215\201\350\277\233\345\210\266\346\225\260\346\234\200\351\253\230\344\275\215/index.html" new file mode 100644 index 0000000..6281187 --- /dev/null +++ "b/_site/algorithm/2016/02/13/\350\216\267\345\217\226\344\270\200\344\270\252\345\215\201\350\277\233\345\210\266\346\225\260\346\234\200\351\253\230\344\275\215/index.html" @@ -0,0 +1,459 @@ + + + + + + + +获取一个十进制数的最高位 | Meta Coder + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
+ Cover image +
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+
+

获取一个十进制数的最高位

+
+ + Algorithm + +
+
+ + Algorithm + + C/C++ + + Stackoverflow + +
+
+ Feb 13, 2016 +
+ +
+

整理来自于Stackoverflow的这里http://stackoverflow.com/questions/701322/how-can-you-get-the-first-digit-in-an-int-c/701621#701621。

+ +

问题描述：在给定的一个十进制的整数，如何能够快速的求得其十进制的最高位数值是多少？

+ +

Method 1

+ +

利用to_string函数，将整数强制转换为string类型，然后取数组中第一个字符，再将之转换为int类型。

+ +
//Method 1
+int Fn_Get_First_By_String(unsigned long n){
+    return ((int) (to_string(n)[0])) - '0';
+}
+ +

很简单的一种思路，想当然的想法，但其效率肯定会很差的。

+ +

Method 2

+ +

利用math中库函数，直接用整数除以不大于该整数最大的10的整数幂值，来获取其商。

+ +
//Method 2
+int Fn_Get_First_By_MathFunc(unsigned long n){
+    return (int)(n / pow(10, floor(log10(n))));
+}
+ +

数学思路，比如11/10商1， 321/100 商3，非常简单，也没什么可讲的。 +不过需要注意一点是log函数的参数必须为正值，如果测试代码中包含0的话需要特别处理下。 +处理后应该如下：

+ +
int Fn_Get_First_By_MathFunc(unsigned long n){
+    return n <= 0 ? 0 : (int)(n / pow(10, floor(log10(n))));
+}
+ +

Method 3

+ +

前两类方法都是利用外部函数调用，相较而言速度肯定会比较慢的。 +这里有一种相对速度较快的，也是比较好想的方法。 +通过整除10的方法来循环得到整数的各位以及最高位。

+ +
//Method 3
+int Fn_Get_First_By_Looping(unsigned long n){
+    while(n >=10)
+        n /= 10;
+    return n;
+}
+ +

时间复杂度跟整数的十进制最高位数成正比。

+ +

Method 4

+ +

条件判断法。

+ +

因为我们知道一个整数在计算机的存储中范围是有限的。 +那我们就分情况来讨论该整数最邻近的10的指数幂，然后利用整除方式得到最高位值。

+ +
// Method 4
+int Fn_Get_First_By_Conditional(unsigned long n){
+    int digit = 0;
+    if( n<10 )
+        digit = n;
+    else if( n<100 )
+        digit = n/10;
+    else if( n<1000 )
+        digit = n/100;
+    else if( n<10000 )
+        digit = n/1000;
+    else if( n<100000 )
+        digit = n/10000;
+    else if( n<1000000 )
+        digit = n/100000;
+    else if( n<10000000 )
+        digit = n/1000000;
+    else if( n<100000000 )
+        digit = n/10000000;
+    else if( n<1000000000 )
+        digit = n/100000000;
+    else
+        digit = n/1000000000;
+    return digit;
+}
+ +

可以看到，代码是最长的一个，因为我们需要讨论从1到最大范围内的10的幂值，但相对其他方式来说速度也是很快的。

+ +

Method 5

+ +

最后这个方法堪称完美。

+ +
//Method 5
+int Fn_Get_First_By_Unrolled_Optimized(unsigned long n){
+    if( n>=100000000 ) n /= 100000000;
+    if( n>=10000 ) n /= 10000;
+    if( n>=100 ) n /= 100;
+    if( n>=10 ) n /= 10;
+    return n;
+}
+ +

巧妙的利用二分法将Method 4中的条件进一步拆解。最高可以处理到(10^16 - 1)的数值。 +比如说3872865， 首先经过第二个if剩下387，然后第三个if后得到38，最后一个if则出来最终结果3。 +简洁凝练迅速，太完美了。

+ +

性能对比

+ +

通过测试代码，for循环从0到10^9次，间隔为5，统计所有数的最高位数的总和。 +结果如下所示:

+ +
Fn_Get_First_By_String Result: 999999996, Time: 48.2231
+Fn_Get_First_By_MathFunc Result: 999999996, Time: 32.8894
+Fn_Get_First_By_Looping Result: 999999996, Time: 8.66428
+Fn_Get_First_By_Conditional Result: 999999996, Time: 2.68092
+Fn_Get_First_By_Unrolled_Optimized Result: 999999996, Time: 1.87899
+ +

还是方法5的速度最快。 +而第一种方式跟第二种方式由于调用外部函数，很是耗时。

+ + +
+

13 Feb 2016

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Stack vs Heap

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+ + C/C++ + +
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+ + 译文 + + C/C++ + + Linux + + 内存 + +
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+ Mar 3, 2016 +
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+

关于操作系统的内存管理方面有很多文献，最主要的方面在于Stack与Heap之间的区别与联系。 +这里翻译一篇gribblelab.org的教程，对Stack于Heap有个初步的了解。

+ +

简单的介绍下文章的结构

+ + + +

Stack vs Heap

+ +

一般来讲，Stack即为栈，Heap即为堆。 +两者分别是C/C++内存管理过程中的两大不同类型的存储空间。

+ +

The Stack

+ +

什么是Stack？它是内存中用来存储程序执行过程中各个函数(也包括main函数)创建的临时变量的区域。 +Stack字如其名，其本质的结构就是数据结构中的stack类型。 +它是一种FILO(先入后出)类型的数据结构，这里的Stack完全由CPU进行操作与维护。 +每当一个函数声明一个新临时变量的时候，系统会将这个变量push到Stack里边中去。 +而一旦一个函数执行完毕退出的时候，所有的由该函数创建的临时变量会被pop出来，也就是说该变量的生存周期已经到期被删除了。 +而本来存放该变量的Stack区域就可以重新被Push一个新的变量。

+ +

使用Stack的最大的优势在于，Stack的内存的管理由CPU来进行操作，并不需要你来操心。 +你可以不用手动的分配内存，释放内存，因为这些工作都已经被CPU做了。 +而且CPU操作的方式会更加高效，从而使用Stack方式来读写变量的速度会很快的。

+ +

要理解Stack最关键的一点是理解一旦一个函数退出，其所有的临时变量都会被从Stack中Pop出来。 +因此本质上Stack中的变量都是Local的。 +与之相对应的概念就是Variable scope，我们称之为变量的生命周期，或者说local与global的概念。 +C程序中经常遇到的一个Bug就是尝试从一个函数的外边访问该函数内部的变量或者当该函数退出后访问其内部变量。

+ +

另外一个需要注意的是Stack的总的存储空间是有限制的，如果超出该存储大小会出现Stack Overflow的错误而导致Crash。

+ +

总结起来如下几点：

+ +
    +
  • Stack里的存储的内容会随着函数push或pop局部变量而增加缩小。
    • +
  • Stack中不需要我们来手动的管理内存，变量的分配与内存的释放都是系统进行。
    • +
  • Stack有着大小的限制，具体大小跟操作系统有关。
    • +
  • Stack Variables只有当创建该变量的函数运行时才有效。
    • +
+ +

The Heap

+ +

Heap则是内存中可以由程序员来管理的变量存储区域。相对于Stack而言，Heap有着更大的自由性。 +要想分配内存空间，你可以用malloc()函数或者calloc()函数来申请空闲空间。 +而当我们使用完内存，也必须通过free()函数来释放掉已经分配好的空间。 +也就是说malloc要有与之相对的free来对应。 +否则的话就会导致Memory Leak的现象。 +因为我们申请的空间没有被释放，所以这块空间会一直被占用而得不到重新利用。 +我们通常利用valgrind这个工具来检测程序有没有memory leak的现象。

+ +

与Stack不同的是，Heap的大小都没有限制。 +但一般而言，Heap上变量的读取速度相对Stack是有点慢的。 +因为从底层考虑，Heap需要利用指针来访问内存的数据，而Stack直接访问就可以了。 +间接访问总会比直接访问多一些指令。

+ +

另外一点与Stack不同的是，Heap上的变量可以由任何函数访问到，也就是说Heap上的变量本质上全局的。 +但前提是你得有指向Heap区域的地址。

+ +

Stack vs Heap Pros and Cons

+ +

Stack

+ +
    +
  • 快速访问
    • +
  • 不需要显式回收变量，释放内存
    • +
  • 内存空间可以由CPU来进行高效管理，不会出现碎片
    • +
  • 只针对局部变量
    • +
  • 大小有限制
    • +
  • 变量空间的大小不能改变
    • +
+ +

Heap

+ +
    +
  • 变量可以在全局访问到
    • +
  • 对内存大小没有限制
    • +
  • 相对较慢的访问速度
    • +
  • 空间的利用率不能被保障，可能由于内存的不断分配释放导致空间不连续产生碎片
    • +
  • 程序员需要手动管理内存(申请释放空间)
    • +
  • 变量空间大小可以通过realloc函数来重新分配大小
    • +
+ +

Examples

+ +

一个关于Stack的小例子。

+ +
#include <stdio.h>
+
+double multiplyByTwo (double input) {
+  double twice = input * 2.0;
+  return twice;
+}
+
+int main (int argc, char * argv[])
+{
+  int age = 30;
+  double salary = 12345.67;
+  double myList[3] = {1.2, 2.3, 3.4};
+
+  printf("double your salary is %.3f\n", multiplyByTwo(salary));
+
+  return 0;
+}
+ +
double your salary is 24691.340
+ +

main函数里前三行分别定义了一个int，一个double以及一个三元素的double数组。 +这三个变量会在main函数中被push到Stack区间。 +一旦main函数退出程序结束，这些变量便会被从Stack中pop出来而删除。 +同样的函数multiplyByTwo，在被调用的时候两个double变量会被push到Stack中去。 +而当函数执行完毕，这两个变量也从而被pop出来删除了。

+ +

另外有个特例就是static变量。static变量并不会被存放在Stack上，而是存放到内存区域的data与bss区域。 +因为静态变量并不随着其创建函数的退出而消亡，因此不能放置到Stack区域上。

+ +

下面一个关于Heap的小例子。

+ +
#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+
+double * multiplyByTwo (double * input) {
+  double * twice = malloc(sizeof(double));
+  *twice = *input * 2.0;
+  return twice;
+}
+
+int main (int argc, char * argv[])
+{
+  int * age = malloc(sizeof(int));
+  * age = 30;
+  double * salary = malloc(sizeof(double));
+  * salary = 12345.67;
+  double * myList = malloc(3 * sizeof(double));
+  myList[0] = 1.2;
+  myList[1] = 2.3;
+  myList[2] = 3.4;
+
+  double * twiceSalary = multiplyByTwo(salary);
+
+  printf("double your salary is %.3f\n", *twiceSalary);
+
+  free(age);
+  free(salary);
+  free(myList);
+  free(twiceSalary);
+
+  return 0;
+}
+ +

我们利用malloc来申请Heap上的空闲空间然后用free来释放不需要的空间。

+ +

When to use the Heap

+ +

When should you use the heap, and when should you use the stack? +If you need to allocate a large block of memory (e.g. a large array, or a big struct), and you need to keep that variable around a long time (like a global), then you should allocate it on the heap. +If you are dealing with relatively small variables that only need to persist as long as the function using them is alive, then you should use the stack, it’s easier and faster. +If you need variables like arrays and structs that can change size dynamically (e.g. arrays that can grow or shrink as needed) then you will likely need to allocate them on the heap, and use dynamic memory allocation functions like malloc(), calloc(), realloc() and free() to manage that memory “by hand”. +We will talk about dynamically allocated data structures after we talk about pointers.

+ +

Links

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03 Mar 2016

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sizeof详解

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+ + C/C++ + +
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+ + C/C++ + + Code + + 内存 + +
+
+ Mar 6, 2016 +
+ +
+

sizeof 操作符的作用是返回一个对象或类型名的长度， 返回类型是size_t，长度单位是字节。

+ +

语法

+ +

sizeof的语法主要有三种形式。

+ +
sizeof(type_name);
+sizeof(expression);
+sizeof expression;
+ +

其中表示了获取类型变量的内存长度或获取一个具体对象的长度。最常用的方式还是前两种，最后一种方式见的比较少。 +需要注意的是，sizeof本质是一个操作符，所以会有sizeof expr形式的语法，但该格式只针对于expression，不能用于类型名。 +sizeof、.(成员访问符)、.*(成员指针访问运算符)、::(域运算符)以及?:(条件运算符)这5种运算符不能够被重载。 +其中.和.*不能被重载是为了保证访问成员的功能不被改变，而::与sizeof则是其运算对象是类型而不是变量或一般表达式，不具备重载的特征。

+ +

使用范围

+ +

sizeof的计算一般发生在编译时，也就是说在程序编译的时候就可以计算出sizeof的大小。 +所以可以将之看为常量表达式，如：

+ +
char array[sizeof(int) * 10];//Ok
+ +

不过C99标准规定了sizeof也可以在运行时来计算，因此运行时的sizeof的操作也是可以正常输出的

+ +
int n;
+cin>>n;//输入n=10;
+char array[n];
+cout<< sizeof(array);//输出10;
+ +

不过据说VC6中该代码编译不通过，可能由于C99的标准没有实现的原因。 +需要注意的一点是sizeof对表达式，函数返回值等进行运算的时候这些表达式函数等等并不会被调用。

+ +
int foo(){ return 0; }
+int i=0;
+sizeof(i++);//i=0;
+sizeof(foo());//不会调用foo();
+ +

C99标准规定，函数、不能确定类型的表达式以及位域(bit-field)成员不能被计算sizeof的值：

+ +
int foo(){return 0;}
+void foo2(){}
+
+sizeof(void);//error
+sizeof(foo);//error
+sizeof(foo());//Ok, 4
+sizeof(foo2());//error
+
+struct s{
+ int f1:1;
+ int f2:1;
+ int f3:1;
+};
+struct s s1;
+sizeof(s1.f1);//error
+sizeof(s1);//Ok 4
+ +

用法

+ +

1. sizeof(char) = 1

+ +

在《C++ Primer》中提到，对char类型或者值为char类型的表达式进行sizeof操作保证得1。 +这样从而char类型作为一个度量标准，不管编译器或者系统怎样，sizeof(char)始终为1。

+ +

2. 对引用的sizeof等于存放该引用对象的内存大小

+ +

也就是说，如果A是对B的引用的话，那么sizeof(A)将等译sizeof(B)。 +但是说从内部实现的角度来看引用的话，引用应该跟指针类似，引用本身占用的空间大小应该是机器字长。

+ +
struct s{
+ char &c;
+};
+sizeof(s);//64bit 8
+ +

但对引用的sizeof种种现象都显示出引用就是其本身的类型。诸如typeid，sizeof等等。 +这个引用跟指针的具体区别还需要继续研究。

+ +

3. 对数组的sizeof等于对其元素的sizeof大小乘以数组的长度

+ +
char c[10] = "Hello";
+char c1[] = "Hello";
+int i[3] = {0};
+
+sizeof(c);//10
+sizeof(c1);//6
+sizeof(i);//12
+ +

需要注意的是sizeof的结果不是数组的长度，要想获得数组的长度可以用sizeof结果除以每个元素的sizeof的大小。

+ +

4. 对指针的sizeof等于存放该指针的内存大小

+ +

引用指针的区别，引用的sizeof给出的是指向的内存对象的大小，指针的sizeof给出的是指针的大小。 +所以对于32bit系统而言，所有的指针的sizeof都是4，而对于64bit系统，则是8。

+ +

如果想获得指针所指的对象的内存大小，则需要解引用。sizeof(*ptr)。

+ +

这里有一道经典的题，求i1,i2的值。

+ +
void foo(char c1[3]){
+ int i1 = sizeof(c1);
+}
+void foo2(char c2[]){
+ int i2 = sizeof(c2);
+}
+ +

可能大部分都会以为i1等于3。但实际上来看，这里的i1跟i2都是指针的长度。 +函数在参数传递的时候，数组已经蜕变成了指针。 +也就是说下面几种函数的声明是等价的

+ +
void foo(char c[3]);
+
+void foo2(char c[]);
+
+void foo3(char * c);
+ +

传递进去的参数都将是指针，所以sizeof的长度也是指针的长度。

+ +

5. 与strlen的区别

+ +

strlen(char*)是个求字符串实际长度的函数，返回字符串中不包括\0的长度。

+ +
char c0[10] = "Hello";
+sizeof(c0);//10
+strlen(c0);//5
+
+char c1[10] = {'\0'};
+sizeof(c1);//10
+strlen(c1);//0
+
+char c2[10] = "0123456789";
+sizeof(c2);//10
+strlen(c2);//Unkown
+ +

需要注意的是最后一个例子，如果字符的长度大于等于字符数组的大小时，导致判断str终止的\0字符无法赋值进去，c2的结尾是9而不是\0，因此strlen会一直向后检索到遇到\0才停止，此时strlen的值是不可靠的。

+ +

6. Struct的内存对齐

+ +

关于struct的内存大小就会涉及到内存对齐的问题了。

+ +

举个简单的例子

+ +
struct S1{
+    char a;
+    double b;
+    int c;
+};
+sizeof(S1);
+ +

乍一看我们会以为sizeof(S1) = sizeof(a)+sizeof(b)+sizeof(c)，应该等于1+8+4=13。 +可实际上结果却是24。这正是内存对齐的影响。

+ +

我们来看下内存对齐的几个规则：

+ +
    +
  • 对于struct或union的各个成员，第一个成员位于偏移量为0的位置，之后的每个数据成员的偏移量都必须是min(#pragma pack(n),sizeof(data))的整数倍。 (其中#pragma pack(n)用来设置为n字节对齐,而sizeof(data)指该数据成员本身的长度)
    • +
  • 在数据成员完成各自的对齐之后，struct或union本身也需要进行对齐，对齐按照min(#pragma pack(n), sizeof(maxdata))的整数倍对齐。(sizeof(maxdata)指的是数据成员中占内存最大成员的大小。)
    • +
  • 如果数据成员里边有复杂数据类型，诸如struct，union或者数组之类的数据成员，这里sizeof(maxdata)会将复杂数据成员拆分成基本成员，长度还是按照基本数据成员的最长数据来算。
    • +
+ +

再来看上边那个例子，其中char a的偏移量是0，double b的偏移量应该是本身的整数倍，所以是8。最后int c的偏移量是16，满足规则。但整个struct的长度现在是16+4=20。 +要满足struct对齐后是最宽的数据的整数倍，所以要在int后边填充4个字节得到24。

+ +

struct的某个成员相对于struct首地址的偏移量可以通过宏offsetof()来获取。这个宏定义在stddef.h中，如下

+ +
#define offsetof(s,m) (size_t) & (((s * )0)->m)
+ +

位域(bit-field)上的内存对齐

+ +

虽然说对bit-field的成员不能够进行sizeof操作，但是我们仍然可以对bit-field的整体来进行sizeof的操作的。 +bit-field的数据成员也要满足struct上的内存对齐规则。 +不过特别的，bit-field还有一套自己的内存对齐规则。

+ +
    +
  1. 如果相邻位域字段的类型相同，且其位宽之和小于类型的sizeof大小，则后面的字段将紧邻前一个字段存储，直到不能容纳为止；
    2. +
  2. 如果相邻位域字段的类型相同，但其位宽之和大于类型的sizeof大小，则后面的字段将从新的存储单元开始，其偏移量为其类型大小的整数倍；
    3. +
  3. 如果相邻的位域字段的类型不同，则各编译器的具体实现有差异，VC6采取不压缩方式，Dev-C++采取压缩方式；
    4. +
  4. 如果位域字段之间穿插着非位域字段，则不进行压缩；
    5. +
  5. 整个结构体的总大小为最宽基本类型成员大小的整数倍。
    6. +
+ +

内存对齐的作用

+ +

关于内存对齐的作用，这篇博客有着详细的说明。 +然后本人就转了过来。

+ +

内存对齐的主要作用是：

+ +
    +
  1. 平台原因(移植原因)：不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的；某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常。
    2. +
  2. 性能原因：经过内存对齐后，CPU的内存访问速度大大提升。具体原因稍后解释。
    3. +
+ +

+ +

这是普通程序员心目中的内存印象，由一个个的字节组成，而CPU并不是这么看待的。

+ +

+ +

CPU把内存当成是一块一块的，块的大小可以是2，4，8，16字节大小，因此CPU在读取内存时是一块一块进行读取的。块大小成为memory access granularity（粒度） 本人把它翻译为“内存读取粒度” 。

+ +

假设CPU要读取一个int型4字节大小的数据到寄存器中，分两种情况讨论：

+ +
    +
  1. 数据从0字节开始
    2. +
  2. 数据从1字节开始
    3. +
+ +

再次假设内存读取粒度为4。

+ +

+ +
    +
  • 当该数据是从0字节开始时，很CPU只需读取内存一次即可把这4字节的数据完全读取到寄存器中。
    • +
  • 当该数据是从1字节开始时，问题变的有些复杂，此时该int型数据不是位于内存读取边界上，这就是一类内存未对齐的数据。
    • +
+ +

+ +

此时CPU先访问一次内存，读取0—3字节的数据进寄存器，并再次读取4—5字节的数据进寄存器，接着把0字节和6，7，8字节的数据剔除，最后合并1，2，3，4字节的数据进寄存器。对一个内存未对齐的数据进行了这么多额外的操作，大大降低了CPU性能。

+ +

这还属于乐观情况了，上文提到内存对齐的作用之一为平台的移植原因，因为以上操作只有有部分CPU肯干，其他一部分CPU遇到未对齐边界就直接罢工了。

+ +

关于pragma pack()

+ +

系统的#pragma pack(n)，用来设置对齐单位的最大长度。 +因为对齐的几条规则取的基本长度要求是#pragma pack()设置的和数据中最长的基本数据类型的长度取min运算。也就是说如果n设置为4的话，最大的对齐单位都不会超过4的。

+ +

例如#pragma pack(1)就是将所有的对齐按照1的整数倍来对齐，实际上就是没有进行对齐，所有数据都压缩紧凑排列。

+ +

另外该属性也可以通过__attribute__来设置的。如__attribute__((packed))即设置为紧凑模式，不进行压缩。 +或者__attribut__((aligned(4)))来制定对齐的基本单位是几个字节。

+ +

struct 里长度为0的数组

+ +

理论上说长度为0的数组在标准C和C++中是不被允许的，但在GNU中这种用法却是合法的，被网上称之为柔性数组。

+ +
struct s{
+ int length;
+ char c[0];
+};
+sizeof(s);//4
+ +

可以看到柔性数组并不占用空间。 +它的最典型的用法就是位于数组中的最后一项，如上面所示，这样做主要是为了方便内存缓冲区的管理。 +如果你将上面的长度为的数组换为指针，那么在分配内存时，需采用两步：首先，需为结构体分配一块内存空间；其次再为结构体中的成员变量分配内存空间。 +这样两次分配的内存是不连续的，需要分别对其进行管理。 +当使用长度为的数组时，则是采用一次分配的原则，一次性将所需的内存全部分配给它。 +相反，释放时也是一样的。

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参考资料

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06 Mar 2016

+ + + + Post by: MetaCoder + + + +
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+ + + + + + + diff --git "a/_site/c/c++/2016/03/09/\344\270\200\351\201\223\347\256\200\345\215\225\347\232\204\351\242\230\347\233\256\345\274\225\345\217\221\347\232\204\346\200\235\350\200\203/index.html" "b/_site/c/c++/2016/03/09/\344\270\200\351\201\223\347\256\200\345\215\225\347\232\204\351\242\230\347\233\256\345\274\225\345\217\221\347\232\204\346\200\235\350\200\203/index.html" new file mode 100644 index 0000000..a0579e4 --- /dev/null +++ "b/_site/c/c++/2016/03/09/\344\270\200\351\201\223\347\256\200\345\215\225\347\232\204\351\242\230\347\233\256\345\274\225\345\217\221\347\232\204\346\200\235\350\200\203/index.html" @@ -0,0 +1,598 @@ + + + + + + + +一道简单的题目引发的思考 | Meta Coder + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
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一道简单的题目引发的思考

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+ + C/C++ + +
+
+ + 转载 + + C/C++ + + 汇编 + +
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+ Mar 9, 2016 +
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本文来自于@吴秦(Tyler)的个人博客，详细的记录了博主一次发现问题，解决问题，发散问题的过程。本人很佩服博主的这种求本溯源的精神。转载过来留个念。

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原文地址：一道简单的题目引发的思考

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+ +

引言

+ +

昨晚一时兴起，我脑子就问自己下面的代码会输出什么，也不知道我脑子为什么有这个代码模型，只是模糊的有些印象：

+ +
#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+
+int main(int argc,char ** argv)
+{
+    int i=3,j;
+    j=(i++)+(i++)+(++i);
+    printf("i = %d, j = %d\n",i,j);
+    exit(0);
+}
+ +

您会怎样考虑这个问题呢？您不运行这个程序能准确地说出答案吗？我猜想肯定有大部分人不能肯定且准确地说出答案！如果您不能，这篇文章就是为你准备的，保证您看完之后豁然开朗！请细看下文，outline如下：

+ +
    +
  • 1.诸君的回答 +
      +
    • 1.1 A君的回答
      • +
    • 1.2 B君的回答
      • +
    • 1.3 C君的回答
      • +
    • 1.4 D君的回答
      • +
    +
    • +
  • 2.编译器的输出 +
      +
    • 2.1 Visual Studio的输出
      • +
    • 2.2 GCC的输出
      • +
    • 2.3 Visual C++ 2010的输出
      • +
    +
    • +
  • 3.分析 +
      +
    • 3.1 gcc编译器上的分析
      • +
    • 3.2 分析gcc编译之后的汇编代码
      • +
    • 3.3 vs编译器上的分析
      • +
    • 3.4 分析VS编译之后的汇编代码
      • +
    +
    • +
  • 4.扩散思维 +
      +
    • 4.1 思维放射
      • +
    • 4.2 VS的输出
      • +
    • 4.3 GCC的输出
      • +
    +
    • +
  • 5.感慨
    • +
+ +

1.诸君的回答

+ +

我那这道题目问了几个人，他们的答案不尽相同。

+ +

1.1 A君的回答

+ +

因为i = 3，故依次i++=4，i++=5，++i=6，i最后输出为i = 6；但是由于前面两个++是后置++，最后一个++是前置++，故j = 3+4+6 = 13。

+ +

1.2 B君的回答

+ +

因为i = 3，故第一个i++后为4，第二个i++后为5，接着做i+i操作 = 5+5=10，最后与(++i)相加 = 10+6=16。

+ +

1.3 C君的回答

+ +

因为i = 3，故依次i++=4，i++=5，++i=6，i最后输出为i = 6；但是第一i、第二个i的++是后置++，先进行i+i操作，然后进行两次i++后置操作，故等价于(i)+(i) = 3+3=6，i++，i++，最后与++i=6相加等于12。

+ +

1.4 D君的回答

+ +

因为i = 3，故依次i++=4，i++=5，++i=6，i最后输出为i = 6；但是前面两个++都是后置++，故先做i+i+(++i)操作，然后才在i++,i++操作，第三个++是前置++，故等价于 i+i+(++i)=3+3+4=10，i++，i++。

+ +

到底哪个人说得对呢？

+ +

2.编译器的输出

+ +

首先让我们先来看看编译器会输出什么?

+ +

2.1 Visual Studio的输出

+ +

运行环境：Win7+VS2005 or VS2010，输出如下图所示：

+ +

+ +

2.2 GCC的输出

+ +

运行环境：Ubuntu 10.04+gcc (Ubuntu 4.4.3-4ubuntu5) 4.4.3，运行结果如下：

+ +

+ +

2.3 Visual C++的输出

+ +

运行环境：Win7+VC2010，输出和VS一样，及i = 6 & j = 12

+ +

看到这里你肯定想问why? why?? why???

+ +

3.分析

+ +

重编译器的输出结果来看貌似C君、D君的分析都是对的，这种差异跟编译器有直接的关系，因为对于这个表达式怎么编译还没有形成标准，编译器的结合方向不同，答案因此会有所不同。而且当然还包括运算符的优先级等。其实顶多算C君答对了一部分，其他几个人的回答都是错的，详情见下面的分析。

+ +

3.1 gcc编译器上的分析

+ +

(i++)+(i++)+(++i) <=> i+i+(++i); i++; i++;即如果表达式中含有i++，一律替换成i，然后在表达式之后进行i++操作。

+ +

这样的话上面的代码就可以很好的理解了，即3+3+4=10。

+ +

3.2 分析gcc编译之后的汇编代码

+ +

可以对gcc编译之后的执行文件进行反编译分析验证正确性。在Linux下面可以用objdump –d xxx(执行文件)命令反汇编执行文件。反编译之后可以看到如下图所示的代码：

+ +

+ +
+

说明：Linux下采用的是AT＆T的汇编语法格式，Windows下面采用的是Intel汇编语法格式。二者的主要区别在于：

+ +

指令操作数的赋值方向是不同的
+ Intel：第一个是目的操作数，第二个是源操作数
+ AT＆T：第一个是源操作数，第二个是目的操作数

+ +

指令前缀
+ AT＆T：寄存器前边要加上％，立即数前要加上$
+ Intel：没有这方面的要求

+ +

内存单元操作数
+ Intel：基地址使用［］
+ AT&T： 基地址使用（）
+ 比如：
+ intel中 mov ax,[bx]
+ AT&T中 movl (%eax),%ebx

+ +

操作码的后缀
+ AT&T中操作码后面有一个后缀字母:“l” 32位,“w” 16位,“b” 8位
+ Intel却使用了在操作数前面加dword ptr, word ptr, byte ptr的格式
+ 例如:
+mov al,bl (Intel)
+movb %bl %al (AT&T)

+ +

AT＆T中跳转指令标号后的后缀 表示跳转方向，“f”表示向前，“b”表示向后

+
+ +

下面我们重点分析红框中的代码：

+ +
movl  $0x3 ,0x1c(%esp) ;将3赋给i，即i=3 
+mov   0x1c(%esp) ,%eax ;将esp中的i放到eax中 
+add   %eax ,%eax       ;进行i+i操作，即3+3 
+addl  $0x1 ,0x1c(%esp) ;对i进行加1操作，即表达式中的(++i) 
+add   0x1c(%esp),%eax  ;将eax中i+i的结果6，加上++i之后的i，即6+4=10 
+addl  $0x1 ,0x1c(%esp) ;对i进行加1操作，即表达式中的(i++) 
+addl  $0x1 ,0x1c(%esp) ;对i进行加1操作，即表达式中的(i++)
+ +

至此关键代码已经分析完成，由此可见我们之前对gcc编译器上的分析是正确的。

+ +

3.3 vs编译器上的分析

+ +

(i++)+(i++)+(++i) <=>(++i)+i+i; i++; i++;即如果表达式中含有前置++i，首先执行++i操作；表达式中的i++，一律换成i，然后执行加法操作；最后在进行i++操作。

+ +

这样的话上面的代码就可以很好的理解而来，即首先执行++i，i变为4了；然后进行i+i+i=4+4+4；i++，i++。

+ +

其实对于VS/VC2010编译器中的可以总结为：当用于四则运算时，前置++/–的运算优先级最高，后置++/–的运算优先级最小，其它的居中。（跟你书上看到是不是不同！）

+ +

3.4 分析VS编译之后的汇编代码

+ +

用W32Dasm反汇编vs编译生成的exe文件，追踪代码。我们可以看到如下图所示的代码：

+ +

+ +

下面重点分析一下框中代码：

+ +
mov [ebp-08],3             ;将3赋给i，即i=3 
+mov eax,dword ptr [ebp-08] ;将ebp中的i的值放到eax中，是"累加器"(accumulator), 它是很多加法乘法指令的缺省寄存器。dword ptr表示这是一个双字指针，即所要寻址的数据是一个双字（4字节） 
+add eax,1                  ;对eax中的i进行加1操作 
+mov dword ptr [ebp-08] ,eax;将eax中的i赋给ebp中i，即将i加1之后的值赋给i，也即达到i=i+1的效果 
+mov ecx,dword ptr [ebp-08] ;将ebp中的i放到ecx中 
+add ecx,dword ptr [ebp-08] ;将ebp中的值加上i，即4+4 
+add ecx,dword ptr [ebp-08] ;将ebp中的值加上i，即4+4+4 
+mov dword ptr [ebp-14],ecx ;将ecx中的值赋给j 
+mov edx,dword ptr [ebp-08] ;将i放到edx中 
+add edx,1                  ;对edx中的i进行加1操作 
+mov dword ptr [ebp-08] ,edx;将edx中的i赋给ebp中i，即将i加1之后的值赋给i，也即达到i=i+1的效果 
+mov eax,dword ptr [ebp-08] ;将i放到eax中 
+add eax,1                  ;对eax中的i进行加1操作 
+mov dword ptr [ebp-08] ,eax;将eax中的i赋给ebp中i，即将i加1之后的值赋给i，也即达到i=i+1的效果
+ +

至此，上面表达式的关键运算部分已经分析完成。从这里可以知道，上面我们地VS编译器的分析是正确的。

+ +

4.发散思维

+ +

可以说通过上面那么篇幅的介绍，我们对涉及前置++和后置++的加法运算表达式的计算过程有了一个清楚的认识，下面就我们发散一下我们的思维，释放我们的能量。

+ +

4.1 思维放射

+ +

您看下面的代码会输出什么，现在知道了吧！

+ +
#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+ 
+int main(int argc,char ** argv)
+{
+    int i=3,j=3,k=3,l=3,m=3,n=3,result1,result2,result3,result4,result5,result6;
+    result1=(++i)+(++i);
+    printf("i = 3\n");
+    printf("result1= (++i)+(++i) = %d\n\n",result1);
+ 
+    result2=(j++)+(j++);    
+    printf("j = 3\n");
+    printf("result2= (j++)+(j++) = %d\n\n",result2);
+ 
+    result3=(++k)+(++k)+(++k);
+    printf("k = 3\n");
+    printf("result3= (++k)+(++k)+(++k) = %d\n\n",result3);
+ 
+    result4=(++l)+(++l)+(l++);
+    printf("l = 3\n");
+    printf("result4= (++l)+(++l)+(l++) = %d\n\n",result4);
+ 
+    result5=(m++)+(m++)+(m++);
+    printf("m = 3\n");
+    printf("result5=(m++)+(m++)+(m++) = %d\n\n",result5);
+ 
+    result6=(n++)+(++n)+(n++);
+    printf("n = 3\n");
+    printf("result6=(n++)+(++n)+(n++) = %d\n\n",result6);
+    exit(0);
+}
+ +

请不看结果先自己分析一下，然后和结果对比！

+ +

4.2 VS的输出

+ +

运行环境：Win7+VS2005 or VS2010，输出如下图所示：

+ +

+ +

4.3 GCC的输出

+ +

运行环境：Ubuntu 10.04+gcc (Ubuntu 4.4.3-4ubuntu5) 4.4.3，运行结果如下：

+ +

+ +

根据前面我们挖掘到的规则，我们可以得到result3之外所有其它答案。最后，还有一点要说明的是：gcc中的加法运算表达死中，是按照从左到右按顺序，如果运算符两边有++i操作数，就先进行++i操作，然后进行加法运算；vs中的加法运算表达式中，则不一样，只要表达式中有++i操作数，就要先计算，最后才是进行加法运算。这也是为什么result3不同的原因！加法运算可以扩展到减法、乘法、除法运算和前置–、后置–。但是如果是四则混合运算还要考虑加、减、乘、除的优先级问题。

+ +

5.感慨

+ +

通过这么多分析，我们可以算得上是对涉及++、–的运算表达式计算过程有了透彻理解！ +我在挖掘这个计算过程的路上，可是化了不少功夫也在刚开始分析汇编代码时遇到了一些困难，但这颗求知的心，推动着我坚持要去弄清楚它！ +最后我想说：请不要写这种语句！理由很简单，它既不好理解又不好维护，最重要的是它的结果会因编译器的不同而不同。

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09 Mar 2016

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Const 限定符

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+ + C/C++ + + Code + + 学习笔记 + +
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const作为

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03 Apr 2016

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RTTI、虚函数和虚基类的实现方式、开销分析及使用指导

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+ + C/C++ + +
+
+ + 转载 + + C/C++ + + Code + +
+
+ May 24, 2016 +
+ +
+

Ps: 文章系转自 @白杨 先生的 C++编码规范与指导 中一文，原文链接。

+ +

“在正确的场合使用恰当的特性” 对称职的C++程序员来说是一个基本标准。想要做到这点，首先要了解语言中每个特性的实现方式及其开销。本文主要讨论相对于传统 C 而言，对效率有影响的几个C++新特性：

+ +
    +
  • 编译时开销
    • +
  • 运行时开销
    • +
+ +

相对于传统的 C 语言，C++ 引入的额外开销体现在以下两个方面：

+ +

编译时开销

+ +

模板、类层次结构、强类型检查等新特性，以及大量使用了这些新特性的 STL 标准库都增加了编译器负担。但是应当看到，这些新机能在不降低，甚至（由于模板的内联能力）提升了程序执行效率的前提下，明显减轻了广大 C++ 程序员的工作量。

+ +

用几秒钟的CPU时间换取几人日的辛勤劳动，附带节省了日后调试和维护代码的时间，这点开销当算超值。

+ +

当然，在使用这些特性的时候，也有不少优化技巧。比如：编译一个 广泛依赖模板库的大型软件时，几条显式实例化指令就可能使编译速度提高几十倍；恰当地组合使用部分专门化和完全专门化，不但可以最优化程序的执行效率，还可以让同时使用多种不同参数实例化一套模板的程序体积显著减小……

+ +

运行时开销

+ +

运行时开销恐怕是程序员最关心的问题之一了。相对与传统C程序而言，C++中有可能引入额外运行时开销的新特性包括：

+ +
    +
  1. 虚基类
    2. +
  2. 虚函数
    3. +
  3. RTTI（dynamic_cast和typeid）
    4. +
  4. 异常
    5. +
  5. 对象的构造和析构
    6. +
+ +

关于其中第四点：异常，对于大多数现代编译器来说，在正常情况（未抛出异常）下，try块中的代码执行效率和普通代码一样高，而且由于不再需要使用传统上通过返回值或函数调用来判断错误的方式，代码的实际执行效率还可能进一步提高。抛出和捕捉异常的效率也只是在某些情况下才会稍低于函数正常返回的效率，何况对于一个编写良好的程序，抛出和捕捉异常的机会应该不多。关于异常使用的详细讨论，参见：C++编码规范正文中的相关部分和C++异常机制的实现方式和开销分析一节。

+ +

而第五点，对象的构造和析构开销也不总是存在。对于不需要初始化/销毁的类型，并没有构造和析构的开销，相反对于那些需要初始化/销毁的类型来说，即使用传统的C方式实现，也至少需要与之相当的开销。这里要注意的一点是尽量不要让构造和析构函数过于臃肿，特别是在一个类层次结构中更要注意。时刻保持你的构造、析构函数中只有最必要的初始化和销毁操作，把那些并不是每个（子）对象都需要执行的操作留给其他方法和派生类去解决。

+ +

其实对一个优秀的编译器而言，C++的各种特性本身就是使用C/汇编加以千锤百炼而最优化实现的。可以说，想用C甚至汇编比编译器更高效地实现某个C++特性几乎是不可能的。要是真能做到这一点的话，大侠就应该去写个编译器造福广大程序员才对～

+ +

C++之所以 被广泛认为比C“低效”，其根本原因在于：由于程序员对某些特性的实现方式及其产生的开销不够了解，致使他们在错误的场合使用了错误的特性。而这些错误基本都集中在：

+ +
    +
  • 把异常当作另一种流控机制，而不是仅将其用于错误处理中
    • +
  • 一个类和/或其基类的构造、析构函数过于臃肿，包含了很多非初始化/销毁范畴的代码
    • +
  • 滥用或不正确地使用RTTI、虚函数和虚基类机制
    • +
+ +

其中前两点上文已经讲过，下面讨论第三点。

+ +

为了说明RTTI、虚函数和虚基类的实现方式，这里首先给出一个经典的菱形继承实例，及其具体实现（为了便于理解，这里故意忽略了一些无关紧要的优化）：

+ +

钻石型继承的典型内存布局

+ +

图中虚箭头代表偏移，实箭头代表指针

+ +

由上图得到每种特性的运行时开销如下：

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
特性时间开销空间开销
RTTI几次整形比较和一次取址操作（可能还会有1、2次整形加法）每类型一个type_info对象（包括类型ID和类名称），典型情况下小于32字节
虚函数一次整形加法和一次指针间接引用每类型一个虚表，典型情况下小于128字节

每对象若干个（大部分情况下是一个）虚表指针，典型情况下小于8字节
虚基类从虚继承的子类中访问虚基类的数据成员或其虚函数时，将增加两次指针间接引用和一次整形加法（部分情况下可以优化为一次指针间接引用）。每类型一个虚基类表，典型情况下小于32字节

每对象若干虚基类表指针，典型情况下小于8字节

在同时使用了虚函数的时候，虚基类表可以合并到虚表（virtual table）中，每对象的虚基类表指针（vbptr）也可以省略（只需vptr即可）。实际上，很多实现都是这么做的。 这样做的缺点是需要为一些中间类型（如：B1、B2 等）准备多个虚表。

如果指定类型在其类层次结构中只有一个虚基类（大部分使用了虚基类的情况下都是如此，如：上例中就只有 BB 一个虚基类），则可将 vbptr 直接替换为虚基类的偏移地址，这样做将可节省一次指针间接引用，从而提高效率。很多编译器都会自动开启这类优化措施。

此外，由于在很多原本需要访问虚表内 offset 字段的场合中（例如：调用某些虚函数时），该值都是编译时已知的。此时只需一个整形立即数加法即可完成从基类对象到派生类 this 指针的转换。因此，在不怎么影响时间效率的前提下，可以仅保留一个 vbptr 指针（意即：上例中 B2 内的 vbptr 可以被省略）。这种优化方式常常与前文提到的，在单虚基类的场合中将 vbptr 直接替换为虚基类偏址的做法一同使用，以期在时间效率和空间效率间取得较好的平衡，例如：VC 就经常使用这样的优化方式。
+ +
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  • 其中“每类型”或“每对象”是指用到该特性的类型/对象。对于未用到这些功能的类型及其对象，则不会增加上述开销
    • +
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可见，关于老天“饿时掉馅饼、睡时掉老婆”等美好传说纯属谣言。但凡人工制品必不完美，总有设计上的取舍，有其适应的场合也有其不适用的地方。

+ +

C++中的每个特性，都是从程序员平时的生产生活中逐渐精化而来的。在不正确的场合使用它们必然会引起逻辑、行为和性能上的问题。对于上述特性，应该只在必要、合理的前提下才使用。

+ +

“dynamic_cast” 用于在类层次结构中漫游，对指针或引用进行自由的向上、向下或交叉强制。”typeid” 则用于获取一个对象或引用的确切类型，与 “dynamic_cast” 不同，将 “typeid” 作用于指针通常是一个错误，要得到一个指针指向之对象的type_info，应当先将其解引用（例如：”typeid(*p);”）。

+ +

一般地讲，能用虚函数解决的问题就不要用 “dynamic_cast”，能够用 “dynamic_cast” 解决的就不要用 “typeid”。比如：

+ +
//反面教材
+void
+rotate(IN const CShape& iS)
+{
+    if (typeid(iS) == typeid(CCircle))
+    {
+        // ...
+    }
+    else if (typeid(iS) == typeid(CTriangle))
+    {
+        // ...
+    }
+    else if (typeid(iS) == typeid(CSqucre))
+    {
+        // ...
+    }
+
+    // ...
+}
+ +

以上代码用 “dynamic_cast” 写会稍好一点，当然最好的方式还是在CShape里定义名为 “rotate” 的虚函数。

+ +

虚函数是C++众多运行时多态特性中开销最小，也最常用的机制。虚函数的好处和作用这里不再多说，应当注意在对性能有苛刻要求的场合，或者需要频繁调用，对性能影响较大的地方（比如每秒钟要调用成千上万次，而自身内容又很简单的事件处理函数）要慎用虚函数。

+ +

需要特别说明的一点是：虚函数的调用开销与通过函数指针的间接函数调用（例如：经典C程序中常见的，通过指向结构中的一个函数指针成员调用；以及调用DLL/SO中的函数等常见情况）是相当的。比起函数调用本身的开销（保存现场->传递参数->传递返回值->恢复现场）来说，一次指针间接引用是微不足道的。这就使得在绝大部分可以使用函数的场合中都能够负担得起虚方法的些微额外开销。

+ +

作为一种支持多继承的面向对象语言，虚基类有时是保证类层次结构正确一致的一种必不可少的手段。但在需要频繁使用基类提供的服务，又对性能要求较高的场合，应该尽量避免使用它。在基类中没有数据成员的场合，也可以解除使用虚基类。例如，在上图中，如果类 “BB” 中不存在数据成员，那么 “BB” 就可以作为一个普通基类分别被 “B1” 和 “B2” 继承。这样的优化在达到相同效果的前提下，解除了虚基类引起的开销。不过这种优化也会带来一些问题：从 “DD” 向上强制到 “BB” 时会引起歧义，破坏了类层次结构的逻辑关系。

+ +

上述特性的空间开销一般都是可以接受的，当然也存在一些特例，比如：在存储布局需要和传统C结构兼容的场合、在考虑对齐的场合、在需要为一个本来尺寸很小的类同时实例化许多对象的场合等等。

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24 May 2016

+ + + + Post by: MetaCoder + + + +
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+ + + + + + + diff --git a/_site/c/c++/2016/05/25/Inside_Exception/index.html b/_site/c/c++/2016/05/25/Inside_Exception/index.html new file mode 100644 index 0000000..cc934a3 --- /dev/null +++ b/_site/c/c++/2016/05/25/Inside_Exception/index.html @@ -0,0 +1,552 @@ + + + + + + + +C++异常机制的实现方式和开销分析 | Meta Coder + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
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C++异常机制的实现方式和开销分析

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+ + C/C++ + +
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+ + 转载 + + C/C++ + + Code + +
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+ May 25, 2016 +
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Ps: 文章系转自 @白杨 先生的 C++编码规范与指导 中一文，原文链接。

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在我几年前开始写《C++编码规范与指导》一文时，就已经规划着要加入这样一篇讨论 C++ 异常机制的文章了。没想到时隔几年以后才有机会把这个尾巴补完 :-)。

+ +

还是那句开场白：“在恰当的场合使用恰当的特性” 对每个称职的 C++ 程序员来说都是一个基本标准。想要做到这点，就必须要了解语言中每个特性的实现方式及其时空开销。异常处理由于涉及大量底层内容，向来是 C++ 各种高级机制中较难理解和透彻掌握的部分。本文将在尽量少引入底层细节的前提下，讨论 C++ 中这一崭新特性，并分析其实现开销：

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    +
  • 关于线程
    • +
  • 函数的调用和返回
    • +
  • C++ 函数的调用和返回
    • +
  • 栈回退（Stack Unwind）机制
    • +
  • 异常捕获机制
    • +
  • 异常的抛出
    • +
  • Windows 中的结构化异常处理
    • +
  • 异常处理机制的开销分析
    • +
  • 小节
    • +
+ +

关于线程

+ +

进程和线程的概念相信各位看官早已耳熟能详。在这里，我只想带大家回忆几点重要概念：

+ +
    +
  1. 一个进程中可以同时包含多个线程。 +　
    2. +
  2. 我们通常认为线程是操作系统可识别的最小并发执行和调度单位（不要跟俺说还有 Green Thread 或者 Fiber，OS Kernel 不认识也不参与这些物件的调度）。 +　
    3. +
  3. 同一进程中的多个线程共享代码段（代码和常量）、数据段（静态和全局变量）和扩展段（堆存储），但是每个线程有自己的栈段。栈段又叫运行时栈，用来存放所有局部变量和临时变量（参数、返回值、临时构造的变量等）。这一条对下文中的某些概念来说是非常重要的 。但是请注意，这里提到的各个“段”都是逻辑上的说法，在物理上某些硬件架构或者操作系统可能不使用段式存储。不过没关系，编译器会保证这些逻辑概念和假设的前提条件对每个 C/C++ 程序员来说始终是成立的。 +　
    4. +
  4. 由于共享了除栈以外的所有内存地址段，线程不可以有自己的“静态”或“全局”变量，为了弥补这一缺憾，操作系统通常会提供一种称为 TLS（Thread Local Storage，即：“线程本地存储”）的机制。通过该机制可以实现类似的功能。TLS 通常是线程控制块（TCB）中的某个指针所指向的一个指针数组，数组中的每个元素称为一个槽（Slot），每个槽中的指针由使用者定义，可以指向任意位置（但通常是指向堆存储中的某个偏移）。
    5. +
+ +

函数的调用和返回

+ +

接着我们来回顾下一个预备知识：编译器如何实现函数的调用和返回。一般来说，编译器会为当前调用栈里的每个函数建立一个栈框架（Stack Frame）。“栈框架”担负着以下重要任务：

+ +
    +
  1. 传递参数：通常，函数的调用参数总是在这个函数栈框架的最顶端。
    2. +
  2. 传递返回地址：告诉被调用者的 return 语句应该 return 到哪里去，通常指向该函数调用的下一条语句（代码段中的偏移）。
    3. +
  3. 存放调用者的当前栈指针：便于清理被调用者的所有局部变量、并恢复调用者的现场。
    4. +
  4. 存放当前函数内的所有局部变量：记得吗？刚才说过所有局部和临时变量都是存储在栈上的。
    5. +
+ +

最后再复习一点：栈是一种“后进先出”（LIFO）的数据结构，不过实际上大部分栈的实现都支持随机访问。

+ +

下面我们来看个具体例子：

+ +

假设有 FuncA、FuncB 和 FuncC 三个函数，每个函数均接收两个整形值作为其参数。在某线程上的某一时间段内，FuncA 调用了 FuncB，而 FuncB 又调用了 FuncC。则，它们的栈框架看起来应该像这样：

+ +

图1函数调用栈框架示例

+ +

正如上图所示的那样，随着函数被逐级调用，编译器会为每一个函数建立自己的栈框架，栈空间逐渐消耗。随着函数的逐级返回，该函数的栈框架也将被逐级销毁，栈空间得以逐步释放。顺便说一句，递归函数的嵌套调用深度通常也是取决于运行时栈空间的剩余尺寸。

+ +

这里顺便解释另一个术语：调用约定（calling convention）。调用约定通常指：调用者将参数压入栈中（或放入寄存器中）的顺序，以及返回时由谁（调用者还是被调用者）来清理这些参数等细节规程方面的约定。

+ +

最后再说一句，这里所展示的函数调用乃是最“经典”的方式。实际情况是：在开启了优化选项后，编译器可能不会为一个内联甚至非内联的函数生成栈框架，编译器可能使用很多优化技术消除这个构造。不过对于一个 C/C++ 程序员来说，达到这样的理解程度通常就足够了。

+ +

C++ 函数的调用和返回

+ +

首先澄清一点，这里说的 “C++ 函数”是指：

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    +
  1. 该函数可能会直接或间接地抛出一个异常：即该函数的定义存放在一个 C++ 编译（而不是传统 C）单元内，并且该函数没有使用“throw()”异常过滤器。
    2. +
  2. 或者该函数的定义内使用了 try 块。
    3. +
+ +

以上两者满足其一即可。为了能够成功地捕获异常和正确地完成栈回退（stack unwind），编译器必须要引入一些额外的数据结构和相应的处理机制。我们首先来看看引入了异常处理机制的栈框架大概是什么样子：

+ +

图2C++函数调用栈框架示例

+ +

由图2可见，在每个 C++ 函数的栈框架中都多了一些东西。仔细观察的话，你会发现，多出来的东西正好是一个 EXP 类型的结构体。进一步分析就会发现，这是一个典型的单向链表式结构：

+ +
    +
  • +

    piPrev 成员指向链表的上一个节点，它主要用于在函数调用栈中逐级向上寻找匹配的 catch 块，并完成栈回退工作。

    +
    • +
  • +

    piHandler 成员指向完成异常捕获和栈回退所必须的数据结构（主要是两张记载着关键数据的表：“try”块表：tblTryBlocks 及“栈回退表”：tblUnwind）。

    +
    • +
  • +

    nStep 成员用来定位 try 块，以及在栈回退表中寻找正确的入口。

    +
    • +
+ +

需要说明的是：编译器会为每一个“C++ 函数”定义一个 EHDL 结构，不过只会为包含了“try”块的函数定义 tblTryBlocks 成员。此外，异常处理器还会为每个线程维护一个指向当前异常处理框架的指针。该指针指向异常处理器链表的链尾，通常存放在某个 TLS 槽或能起到类似作用的地方。

+ +

最后，请再看一遍图2，并至少对其中的数据结构留下一个大体印象。我们会在后面多个小节中详细讨论它们。

+ +

注意：为了简化起见，本文中描述的数据结构内，大多省略了一些与话题无关的成员。

+ +

栈回退（Stack Unwind）机制

+ +

“栈回退”是伴随异常处理机制引入 C++ 中的一个新概念，主要用来确保在异常被抛出、捕获并处理后，所有生命期已结束的对象都会被正确地析构，它们所占用的空间会被正确地回收。

+ +

受益于栈回退机制的引入，以及 C++ 类所支持的“资源申请即初始化”语意，使得我们终于能够彻底告别既不优雅也不安全的 setjmp/longjmp 调用，简便又安全地实现远程跳转了。我想这也是 C++ 异常处理机制在错误处理以外唯一一种合理的应用方式了。

+ +

下面我们就来具体看看编译器是如何实现栈回退机制的：

+ +

图3C++栈回退机制

+ +

图3中的“FuncUnWind”函数内，所有真实代码均以黑色和蓝色字体标示，编译器生成的代码则由灰色和橙色字体标明。此时，在图2里给出的 nStep 变量和 tblUnwind 成员作用就十分明显了。

+ +

nStep 变量用于跟踪函数内局部对象的构造、析构阶段。再配合编译器为每个函数生成的 tblUnwind 表，就可以完成退栈机制。表中的 pfnDestroyer 字段记录了对应阶段应当执行的析构操作（析构函数指针）；pObj 字段则记录了与之相对应的对象 this 指针偏移。将 pObj 所指的偏移值加上当前栈框架基址（EBP），就是要代入 pfnDestroyer 所指析构函数的 this 指针，这样即可完成对该对象的析构工作。而 nNextIdx 字段则指向下一个需要析构对象所在的行（下标）。

+ +

在发生异常时，异常处理器首先检查当前函数栈框架内的 nStep 值，并通过 piHandler 取得 tblUnwind[] 表。然后将 nStep 作为下标带入表中，执行该行定义的析构操作，然后转向由 nNextIdx 指向的下一行，直到 nNextIdx 为 -1 为止。在当前函数的栈回退工作结束后，异常处理器可沿当前函数栈框架内 piPrev 的值回溯到异常处理链中的上一节点重复上述操作，直到所有回退工作完成为止。

+ +

值得一提的是，nStep 的值完全在编译时决定，运行时仅需执行若干次简单的整形立即数赋值（通常是直接赋值给CPU里的某个寄存器）。此外，对于所有内部类型以及使用了默认构造、析构方法（并且它的所有成员和基类也使用了默认方法）的类型，其创建和销毁均不影响 nStep 的值。

+ +

注意：如果在栈回退的过程中，由于析构函数的调用而再次引发了异常（异常中的异常），则被认为是一次异常处理机制的严重失败。此时进程将被强行禁止。为防止出现这种情况，应在所有可能抛出异常的析构函数中使用“std::uncaught_exception()”方法判断当前是否正在进行栈回退（即：存在一个未捕获或未完全处理完毕的异常）。如是，则应抑制异常的再次抛出。

+ +

异常捕获机制

+ +

一个异常被抛出时，就会立即引发 C++ 的异常捕获机制：

+ +

图4C++异常捕获机制

+ +

在上一小节中，我们已经看到了 nStep 变量在跟踪对象构造、析构方面的作用。实际上 nStep 除了能够跟踪对象创建、销毁阶段以外，还能够标识当前执行点是否在 try 块中，以及（如果当前函数有多个 try 块的话）究竟在哪个 try 块中。这是通过在每一个 try 块的入口和出口各为 nStep 赋予一个唯一 ID 值，并确保 nStep 在对应 try 块内的变化恰在此范围之内来实现的。

+ +

在具体实现异常捕获时，首先，C++ 异常处理器检查发生异常的位置是否在当前函数的某个 try 块之内。这项工作可以通过将当前函数的 nStep 值依次在 piHandler 指向 tblTryBlocks[] 表的条目中进行范围为 [nBeginStep, nEndStep) 的比对来完成。

+ +

例如：若图4 中的 FuncB 在 nStep == 2 时发生了异常，则通过比对 FuncB 的 tblTryBlocks[] 表发现 2∈[1, 3)，故该异常发生在 FuncB 内的第一个 try 块中。

+ +

其次，如果异常发生的位置在当前函数中的某个 try 块内，则尝试匹配该 tblTryBlocks[] 相应条目中的 tblCatchBlocks[] 表。tblCatchBlocks[] 表中记录了与指定 try 块配套出现的所有 catch 块相关信息，包括这个 catch 块所能捕获的异常类型及其起始地址等信息。

+ +

若找到了一个匹配的 catch 块，则复制当前异常对象到此 catch 块，然后跳转到其入口地址执行块内代码。

+ +

否则，则说明异常发生位置不在当前函数的 try 块内，或者这个 try 块中没有与当前异常相匹配的 catch 块，此时则沿着函数栈框架中 piPrev 所指地址（即：异常处理链中的上一个节点）逐级重复以上过程，直至找到一个匹配的 catch 块或到达异常处理链的首节点。对于后者，我们称为发生了未捕获的异常，对于 C++ 异常处理器而言，未捕获的异常是一个严重错误，将导致当前进程被强制结束。

+ +

注意：虽然在图4示例中的 tblTryBlocks[] 只有一个条目，这个条目中的 tblCatchBlocks[] 也只有一行。但是在实际情况中，这两个表中都允许有多条记录。意即：一个函数中可以有多个 try 块，每个 try 块后均可跟随多个与之配套的 catch 块。

+ +

注意：按照标准意义上的理解，异常时的栈回退是伴随着异常捕获过程沿着异常处理链逐层向上进行的。但是有些编译器是在先完成异常捕获后再一次性进行栈回退的。无论具体实现使用了哪种方式，除非正在开发一个内存严格受限的嵌入式应用，通常我们按照标准语意来理解都不会产生什么问题。

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备注：实际上 tblCatchBlocks 中还有一些较为关键但被故意省略的字段。比如指明该 catch 块异常对象复制方式（传值（拷贝构造）或传址（引用或指针））的字段，以及在何处存放被复制的异常对象（相对于入口地址的偏移位置）等信息。

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异常的抛出

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接下来讨论整个 C++ 异常处理机制中的最后一个环节，异常的抛出：

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图5C++异常抛出机制

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在编译一段 C++ 代码时，编译器会将所有 throw 语句替换为其 C++ 运行时库中的某一指定函数，这里我们叫它 __CxxRTThrowExp（与本文提到的所有其它数据结构和属性名一样，在实际应用中它可以是任意名称）。该函数接收一个编译器认可的内部结构（我们叫它 EXCEPTION 结构）。这个结构中包含了待抛出异常对象的起始地址、用于销毁它的析构函数，以及它的 type_info 信息。对于没有启用 RTTI 机制（编译器禁用了 RTTI 机制或没有在类层次结构中使用虚表）的异常类层次结构，可能还要包含其所有基类的 type_info 信息，以便与相应的 catch 块进行匹配。

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在图5中的深灰色框图内，我们使用 C++ 伪代码展示了函数 FuncA 中的 “throw myExp(1);” 语句将被编译器最终翻译成的样子。实际上在多数情况下，__CxxRTThrowExp 函数即我们前面曾多次提到的“异常处理器”，异常捕获和栈回退等各项重要工作都由它来完成。

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__CxxRTThrowExp 首先接收（并保存）EXCEPTION 对象；然后从 TLS：Current ExpHdl 处找到与当前函数对应的 piHandler、nStep 等异常处理相关数据；并按照前文所述的机制完成异常捕获和栈回退。由此完成了包括“抛出”->“捕获”->“回退”等步骤的整套异常处理机制。

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Windows 中的结构化异常处理

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Microsoft Windows 带有一种名为“结构化异常处理”的机制，非常著名的“内存访问违例”出错对话框就是该机制的一种体现。Windows 结构化异常处理与前文讨论的 C++ 异常处理机制有惊人的相似之处，同样使用类似的链式结构实现。对于 Windows 下的应用程序，只需使用 SetUnhandledExceptionFilter API 注册异常处理器；用 FS:[0] 替代前文所述的 TLS: Current ExpHdl 等很少的改动，即可将此两种错误处理机制合而为一。这样做的优势十分明显：

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    +
  • 由于可直接借助操作系统提供的机制，所以简化了 C++ 异常处理器的实现。
    • +
  • 使“catch (…)” 块得以捕获操作系统产生的异常（如：“内存访问违例”等等）。
    • +
  • 使操作系统的异常处理机制能够捕获所有 C++ 异常。
    • +
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实际上，大多数 Windows 下的 C++ 编译器的异常机制均使用这种方式实现。

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异常处理机制的开销分析

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至此，我们已完整地阐述了整套 C++ 异常处理机制的实现原理。我在本文的开头曾提到，作为一名 C++ 程序员，了解其某一特性的实现原理主要是为了避免错误地使用该特性。要达到这个目的，还要在了解实现原理的基础上进行一些额外的开销分析工作：

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特性时间开销空间开销
EHDL无运行时开销每“C++函数”一个 EHDL 对象，其中的 tblTryBlocks[] 成员仅在函数中包含至少一个 try 块时使用。典型情况下小于 64 字节。
C++栈框架极高的 O(1) 效率，每次调用时进行3次额外的整形赋值和一次 TLS 访问。每 调用两个指针和一个整形开销。典型情况下小于 16 字节。
step 跟踪极高的 O(1) 效率每次进出 try 块或对象构造/析构一次整形立即数赋值。无（已记入 C++ 栈框架中的相应项目）。
异常的抛出、捕获和栈回退异常的抛出是一次 O(1) 级操作。在单个函数中进行捕获和栈回退也均为 O(1) 操作。

但异常捕获的总体成本为 O(m)，其中 m 等于当前函数调用栈中，从抛出异常的位置到达匹配 catch 块之间所经过的函数调用中，包含 try 块（即：定义了有效 tblTryBlocks[]）的函数个数。

栈回退的总成本为 O(n)，其中 n 等于当前函数调用栈中，从抛出异常的位置到达匹配 catch 块之间所经过的函数调用数。		在异常处理结束前，需保存异常对象及其析构函数指针和相应的 type_info 信息。

具体根据对象尺寸、编译器选项（是否开启 RTTI）及异常捕获器的参数传递方式（传值或传址）等因素有较大变化。典型情况下小于 256 字节。
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可以看出，在没有抛出异常时，C++ 的异常处理机制是十分有效的。在有异常被抛出后，可能会依当前函数调用栈的情形进行若干次整形比较（try块表匹配）操作，但这通常不会超过几十次。对于大多数 15 年前的 CPU 来说，整形比较也只需 1 时钟周期，所以异常捕获的效率还是很高的。栈回退的效率则与 return 语句基本相当。

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考虑到即使是传统的函数调用、错误处理和逐级返回机制也不是没有代价的。这些开销在绝大多数情形下仍可以接受。空间开销方面，每“C++ 函数”一个 EHDL 结构体的引入在某些极端情形下会明显增加目标文件尺寸和内存开销。但是典型情况下，它们的影响并不大，但也没有小到可以完全忽略的程度。如果正在为一个资源严格受限的环境开发应用程序，你可能需要考虑关闭异常处理和 RTTI 机制以节约存储空间。

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以上讨论的是一种典型的异常机制的实现方式，各具体编译器厂商可能有自己的优化和改进方案，但总体的出入不会很大。

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小节

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异常处理是 C++ 中十分有用的崭新特性之一。在绝大多数情况下，它们都有着优异的表现和令人满意的时空效率。异常处理本质上是另一种返回机制。但无论从软件工程、模块设计、编码习惯还是时空效率等角度来说，除了在有充分文档说明的前提下，偶尔可用来替代替代传统的 setjmp/longjmp 功能外，应保证只将其用于程序的错误处理机制中。

+ +

此外，由于长跳转的使用既易于出错，又难于理解和维护。在编码过程中也应当尽量避免使用。关于异常的一般性使用说明，请参考：代码风格与版式：异常。

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25 May 2016

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+ + + + + + + diff --git a/_site/c/c++/2016/05/26/Look-Inside-Memory-Leak/index.html b/_site/c/c++/2016/05/26/Look-Inside-Memory-Leak/index.html new file mode 100644 index 0000000..db3696b --- /dev/null +++ b/_site/c/c++/2016/05/26/Look-Inside-Memory-Leak/index.html @@ -0,0 +1,590 @@ + + + + + + + +由一道题引起的对内存泄露的思考 | Meta Coder + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
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由一道题引起的对内存泄露的思考

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+ + C/C++ + +
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+ + C/C++ + + OS + + Code + +
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+ May 26, 2016 +
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最近遇到了这么一道题：

+ +
使用 char * p = new char[100] 申请一段内存， 然后使用delete p 释放， 有什么问题？
+
+A. 会有内存泄露
+B. 不会有内存泄露，但不建议使用
+C. 编译就会报错，必须使用delete [] p
+D. 编译没问题，运行会直接崩溃
+ +

看了这题目，首先第一感觉不由自主的就选了A。我们通常知道new/delete 与new[]/delete[]当然需要配对使用， +否则的就会导致内存泄露。这是直观的感觉。

+ +

然而第一感觉却往往是不正确的。正确答案是B。瞬间模糊了自己对new/delete的概念。虽说最近也在断断续续地看着 +《深度探索C++对象模型》以及《Effective C++》，对new/delete多少也有些了解。但这道题却让我对new/delete的认知 +一夜回到了解放前。于是决定透彻的了解下new/delete的细节。

+ +

首先需要明确的概念是内存泄露(Memory Leak)的概念。

+ +
+

在计算机科学中，内存泄漏指由于疏忽或错误造成程序未能释放已经不再使用的内存。内存泄漏并非指内存在物理上的消失，而是应用程序分配某段内存后，由于设计错误，导致在释放该段内存之前就失去了对该段内存的控制，从而造成了内存的浪费。

+
+ +

可以这么说，假设我申请了一块1MB大小的地址，用一个ptr来指向该内存的首地址，但是在程序运行的时候不小心把ptr的值给覆盖掉了，所以现在这块内存的地址我无法获取，所以这块内存就相当于消失了。因为对于OS +的内存管理程序来讲，这块内存是有用的，但是对于程序而言，却缺乏该内存的首地址导致无法使用。

+ +

这么看来，我之前理解的new[]来分配n块地址然后由delete[]来回收n块地址，而delete只能回收一块地址，所以导致内存泄露是完全不对的了。 +内存泄露是指没有回收但指针却没了。如果delete只是回收了第一块地址的话那么后续的地址没被回收，而且指针p[1],p[2]仍然存在，这样的话也算不上是内存泄露啊。

+ +

那这样的话，为什么很多书上会讲new/delete与new[]/delete[]不匹配使用的话会导致内存泄露呢？ +如果真的导致了内存泄露，那究竟是什么时候会泄露，什么时候不会泄露呢？

+ +

看来如果真想了解本质，必须知道new/delete究竟干了什么事。

+ +

参考来自@Kelvin +大神的博文，我们来看看C++标准库的实现之一Clang的libcxx如何实现operator new/delete

+ +
void * operator new(std::size_t size) throw(std::bad_alloc) {
+    if (size == 0)
+        size = 1;
+    void* p;
+    while ((p = ::malloc(size)) == 0) {
+        std::new_handler nh = std::get_new_handler();
+        if (nh)
+            nh();
+        else
+            throw std::bad_alloc();
+    }
+    return p;
+}
+
+void operator delete(void * ptr) {
+    if (ptr)
+        ::free(ptr);
+}
+ +

由此看来，new/delete不过是调用c函数库中系统函数malloc/free而已。而对于new[]/delete[]也类似

+ +
void * operator new[](size_t size)
+    throw(std::bad_alloc)
+{
+    return ::operator new(size);
+}
+
+void operator delete[] (void * ptr)
+{
+    ::operator delete(ptr);
+}
+ +

因此，new[]/delete[]只不过是对new/delete的一个调用而已。(Ps: 还是有区别的，其中编译器做了一些工作，下文会详细介绍)。

+ +

现在我们再看 char * p = new char[100]; delete p; 整个过程。 +其本质是类似这样一种形式。

+ +
//new
+char * p = (char * ) malloc(100 * sizeof(char));
+
+//delete
+if(p)
+    free(p);
+ +

这样将的话也不会出现内存泄露的问题，那究竟什么时候能出现内存泄露呢？

+ +

另一个对new/delete的class认知： +对于用户定义class类型，我们对new的认知是分三步：

+ +
    +
  1. 通过malloc来申请一块内存;
    2. +
  2. 在内存上调用构造函数;
    3. +
  3. 返回该class类型的指针。
    4. +
+ +

相对的delete是两部：

+ +
    +
  1. 调用对应的析构函数;
    2. +
  2. 将内存free掉。
    3. +
+ +

那我们提出这样的假设，是不是用户定义的class类型的与内置基本类型的new[]/delete[]不一致？ +既然有疑问，就需要实验来验证下结果。 +我们三组不同类型进行new[]/delete[]来查看其内存模型。 +这三组类型按照一下标准分类：

+ +
    +
  1. 内置类型数组(int);
    2. +
  2. POD类型数组;
    3. +
  3. 成员函数包含指向堆的指针class数组,带有构造函数以及析构函数,我们称之为用户定义类型;
    4. +
+ +

代码如下：

+ +
#include <iostream>
+#include <malloc.h>
+class POD{
+    private:
+        int _val[100];
+};
+
+class complexStruct{
+    public:
+        complexStruct():_ptr_val(new int(0xCDCDCDCD)){ }
+        ~complexStruct(){
+            delete _ptr_val;
+        }
+    private:
+        int * _ptr_val;
+};
+
+int main(int argc, char * argv[])
+{
+
+    //内置类型数组
+    cout<<"\nBEFORE NEW"<<endl;
+    malloc_stats();
+    int * ptrInt = new int[10]; // malloc 最小内存块32bytes, 每次增加16bytes。需要8bytes的额外空间。
+    for(int i=0; i<10; ++i)
+        ptrInt[i] = 0xCDCDCDCD;
+    cout<<"\nAFTER NEW"<<endl;
+    malloc_stats();
+    delete ptrInt; //No Memory Leak
+    cout<<"\nAFTER DELETE"<<endl;
+    malloc_stats();
+
+    //POD类型数组
+    cout<<"\nBEFORE NEW"<<endl;
+    malloc_stats();
+    arrPOD * ptrArrPOD = new arrPOD[10];
+    cout<<"\nAFTER NEW"<<endl;
+    malloc_stats();
+    delete ptrArrPOD; //No Memory Leak
+    cout<<"\nAFTER DELETE"<<endl;
+    malloc_stats();
+    cout<<sizeof(arrPOD) <<endl;
+
+    //用户定义类型数组
+    cout<<"\nBEFORE NEW"<<endl;
+    malloc_stats();
+    complexStruct * ptrComplexStruct = new complexStruct[10];
+    cout<<"\nAFTER NEW"<<endl;
+    malloc_stats();
+    delete ptrComplexStruct; //Memory Leak; 运行到这里会出现segment fault
+    cout<<"\nAFTER DELETE"<<endl;
+    malloc_stats();
+    cout<<sizeof(complexStruct) <<endl;
+
+    return 0;
+}
+ +

说明一下，malloc_stats()函数用来查看内存中malloc()申请的内存状况。 +另外，程序运行到 delete complexStruct 的时候会segment fault。 +我们主要是用gdb来跟踪，然后来查看内存中这些数组的数据。 +编译的时候使用gdb -O0来关闭优化，防止编译器将一些信息优化掉。 +Ps. 每次运行时会将其余部分注释掉，只测试本部分的数据内存模型。

+ +

首先对于内置类型(int * ptrInt = new int [10])，在new[]之后ptrInt的值是0x602010,为了更方便的查看数据，我们将 +里边的值都赋为0xcdcdcdcd，同过x/8xg 0x602000来显示从0x602000开始的64bytes的内存如下：

+ +
0x602000:       0x0000000000000000      0x0000000000000031
+0x602010:       0xcdcdcdcdcdcdcdcd      0xcdcdcdcdcdcdcdcd
+0x602020:       0xcdcdcdcdcdcdcdcd      0xcdcdcdcdcdcdcdcd
+0x602030:       0xcdcdcdcdcdcdcdcd      0x0000000000020fd1
+ +

其中有个问题是ptrInt的开始地址是0x602010，但我们为什么要从0x602000开始呢？ +实际上，malloc/free调用的时候每次传过来的指针有个头部信息，该信息一般用来存放32bit +的内存块信息，包括该块的大小以及是否空闲。我们这里的是0x00000031，最后一位为1表明 +该块被使用，剩下的0x00000030表示该块大小为48个bytes。所以通过malloc返回的指针实际上 +不是你使用的内存的首地址，而是越过了8个字节的头部信息的位置，而free的时候自动会将 +指针回退8个字节来提取出该内存块的信息。一旦free的时候找不到内存块信息则会出现segment fault的错误。(Ps. 最后一句话纯属个人理解)

+ +

下面看下POD类型数组的结构发现与内置类型的结果一模一样。

+ +
0x602000:       0x0000000000000000      0x0000000000000031
+0x602010:       0xcdcdcdcdcdcdcdcd      0xcdcdcdcdcdcdcdcd
+0x602020:       0xcdcdcdcdcdcdcdcd      0xcdcdcdcdcdcdcdcd
+0x602030:       0xcdcdcdcdcdcdcdcd      0x0000000000020fd1
+ +

所以POD的new[]/delete也不会导致内存泄露的问题。

+ +

接下来看一下用户定义的class数组。这一次p ptrComplexStruct的时候发现地址不再是0x602010,而成了0x602018。 +通过x/32xg 0x602000来查看从0x602000开始的256个bytes内存如下：

+ +
0x602000:       0x0000000000000000      0x0000000000000061
+0x602010:       0x000000000000000a      0x0000000000602070
+0x602020:       0x0000000000602090      0x00000000006020b0
+0x602030:       0x00000000006020d0      0x00000000006020f0
+0x602040:       0x0000000000602110      0x0000000000602130
+0x602050:       0x0000000000602150      0x0000000000602170
+0x602060:       0x0000000000602190      0x0000000000000021
+0x602070:       0x00000000cdcdcdcd      0x0000000000000000
+0x602080:       0x0000000000000000      0x0000000000000021
+0x602090:       0x00000000cdcdcdcd      0x0000000000000000
+0x6020a0:       0x0000000000000000      0x0000000000000021
+0x6020b0:       0x00000000cdcdcdcd      0x0000000000000000
+0x6020c0:       0x0000000000000000      0x0000000000000021
+0x6020d0:       0x00000000cdcdcdcd      0x0000000000000000
+0x6020e0:       0x0000000000000000      0x0000000000000021
+0x6020f0:       0x00000000cdcdcdcd      0x0000000000000000
+ +

其中0x00000061跟之前的0x00000031一样是malloc出的内存块的头部，如果按照前种情况来看，说明对于new来讲首地址应该是 +0x602010，而我们发现通过malloc出的内存块在头部之后又添加了一个8 字节的new的头部，存放的内容是0xa，也就是10，即该 +数组的大小。之后从0x602018开始才是真正的数据。这样的话也不難理解了。因为我们的class里边含有析构函数，所以delete[]的 +时候需要将数组中的每个object进行析构，而数组的个数就被存储在整个数组的开头部分，占8个bytes。

+ +

那class数组的结构有时包含数组长度，有时不包含数组长度，是通过什么判断的呢？ +根据上边我们了解的delete[]的过程中可以得知数组长度主要用途是为了delete[]时进行析构的，所以我们假设结构的不同跟class是否 +含有析构函数有关。

+ +

最终得证。如果把用户定义类型class的析构函数注释掉，则其内存模型中数组长度就不存在了。 +而如果给POD类型添加一个析构函数，其内存模型也会添加一个数组长度。

+ +

好了，现在真相大白。总结一下， 普通的malloc申请的内存会包含一个头部信息存储块的大小以及使用信息，free通过读取这些信息来 +进行回收，否则会出现segment fault错误(个人理解)， 而对于包含析构函数的的class，new[]会对申请的块继续包裹一个头部信息 +来存储数组的大小，delete[]根据这个大小来一一进行析构。

+ +

而对于内存泄露，如果普通的内置类型以及class不包含动态分配的指针的情况下，利用new[]/delete组合不会导致内存泄露，因为这本质 +跟malloc/free是一样的。而如果class中有new/malloc动态分配的内存，如果new[]/delete的话就会导致内存泄露。这是因为class内部的 +内存本身应该由object的析构函数来回收内存，而由于delete只会析构一个object，所以其他的objects成员的内存并没有得到回收，但 +这些存放指针的内存却被回收了，从而导致了内存泄露。

+ +

另外，这个程序为什么会segment fault呢？ +这是由于对于g++来讲，new[]出的内存第一个位置放的是数组长度，所以真正使用的内存的起始位置是在new[]得到的指针后边8字节处， +而只有delete[]才能读懂这种模型，它会将指针向前回退8个字节，然后将指针传给free， 之后free会继续回退8字节来查看该内存块的信息。 +但是delete的话只能将当前位置的指针传给free，free通过回退8字节后的位置实际上是数组的长度信息，而此时由于free获取不到有用的 +内存信息从而产生segment fault的错误。

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26 May 2016

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sans-serif; + font-weight: 600; + padding-bottom: 50px; +} +.pagination a { + background-image: none; + text-decoration: none !important; +} +.pagination .disabled { + color: rgba(0, 0, 0,.2); +} +.pagination .left { + float: left; +} +.pagination .right { + float: right; +} +#disqus_thread { + margin-bottom: 50px; +} +footer { + font-size: 0.8em; + color: rgba(0, 0, 0,0.5); + text-align: center; + background-color: rgba(0, 0, 0, 0.05); + border-top: 1px solid rgba(0, 0, 0, 0.1); + height: 140px; +} +footer a { + background-image: none; + text-decoration: none !important; + font-weight: 600; +} +footer .inner { + margin: 0 auto; + padding: 0 15px; + max-width: 740px; +} + + +/* Content overwrites */ + +.website-title { + text-align: center; + height:54px; + display: block; + background-image: none; + text-decoration: none !important; +} +p .pic-title{ + margin: 0 auto; + text-align: center; +} +p .pic-title span{ + min-width: 20%; + min-height: 22px; + display: inline-block; + padding: 10px; + margin: 0 auto; + border-bottom: 1px solid #d9d9d9; + font-size: 18px; + color: #999; + font-style: italic; + line-height: 1.7; +} +/*nav a {*/ + /*color: rgba(0, 0, 0, .76);*/ + /*display: block;*/ + /*padding: 5px;*/ + /*text-align: center;*/ + /*font-size: 22px;*/ + /*background-image: none;*/ + /*text-decoration: none !important;*/ + /*border-radius: 4px;*/ + /*overflow: hidden;*/ + /*position: relative;*/ +/*}*/ +/*nav a:hover {*/ + /*color: rgba(0, 0, 0, 1);*/ +/*}*/ +/*nav a.current {*/ + /*color: rgba(0, 0, 0, .76)*/ +/*}*/ +a.booklink{ + color:rgba(149, 0, 0, 0.5); +} +.subtitle { + font-size:22px; + margin: 30px 0; + text-align:center; + color: rgba(0, 0, 0,.5); +} +.subtitle a { + /* background-image: -webkit-linear-gradient(rgba(0, 0, 0,.5),rgba(0, 0, 0,.5)); */ + background-image: -moz-linear-gradient(rgba(0, 0, 0,.5),rgba(0, 0, 0,.5)); + background-image: -o-linear-gradient(rgba(0, 0, 0,.5),rgba(0, 0, 0,.5)); + background-image: -ms-linear-gradient(rgba(0, 0, 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2.1.5 - June 14, 2013 +* Fixed #493 - Broken slideshow +* Fixed #556 - Parent option +* Retina graphics (#564) and retina display support (#420) +* Improved "lock" feature + +### Version 2.1.4 - January 10, 2013 +* Update to be compatible with jQuery v1.9 +* Small changes that should fix usability issues for certain users + +### Version 2.1.3 - October 23, 2012 + +* Fixed #426 - Broken IE7 +* Fixed #423 - Background flickering on iOS +* Fixed #418 - Automatically Grow/Shrink and Center +* Updated the script to work with jQuery 1.6 +* Media helper supports YouTube video series + +### Version 2.1.2 - October 15, 2012 + +* Fixed #414 - Don't allow nextClick if there is only one item +* Fixed #397 - Button helper 'Menu' not visible in IE7 +* Overlay can be opened/closed manually: +* $.fancybox.helpers.overlay.open(); +* $.fancybox.helpers.overlay.open({closeClick : false}); +* $.fancybox.helpers.overlay.close(); +* Optimized for Internet Explorer 10 (Windows 8) + +### Version 2.1.1 - October 01, 2012 + +* Fixed #357 - Converting values like 'auto' in getScalar() +* Fixed #358 - Updated overlay background image +* New "fancybox-href" and "fancybox-title" HTML5 data-attributes (#317) +* Improved helpers: +* - now they can have a property 'defaults' that contains default settings +* - updated vimeo and youtube parsers for media helper +* Content locking now can be turned off + +### Version 2.1.0 - August 20, 2012 + +* Fixed #103 - DOM element re-injection after closing +* Fixed #188 - navigation keys inside editable content +* New animation directions (see https://github.com/fancyapps/fancyBox/issues/233#issuecomment-5512453) +* New option "iframe" - it is now possible to separate scrolling for iframe and wrapping element; choose to preload +* New option "swf" - brings back functionality from fancyBox v1 +* Improved media helper - better support for vimeo and youtube; links are now configurable +* Rewritten overlay helper: +* - new option "showEarly" - toggles if should be open before of after content is loaded +* - Facebook-style (https://github.com/fancyapps/fancyBox/issues/24) and therefore uses image for background +* Option "padding" accepts array (e.g., padding: [15, 50, 10, 5]) +* One of dimensions (width or height) can now be set to "auto" (option "autoSize" needs to be "false") +* Updated callbacks: +* - "beforeClose" is now called only once +* - "afterLoad" receives current and previous object as arguments +* Method "$.fancybox.update();" recalculates content width/height +* Updated to work with jQuery v1.8 + +### Version 2.0.6 - April 16, 2012 + +* Fixed #188 - keystrokes in contenteditable +* Fixed #171 - non-images should not be preloaded +* Fixed #158 - 'closeClick: true' breaks gallery navigation +* New "media" helper - detects and displays various media types +* New option "groupAttr" - name of group selector attribute, default is "data-fancybox-group" +* New feature - selector expressions in URLs, see #170 +* Improved 'overlay' helper to use "position: fixed" +* Improved autoSize, fixed wrong height in some cases +* Improved centering and iframe scrolling for iOS +* Updated markup, new element '.fancybox-skin' is now used for styling + +### Version 2.0.5 - February 21, 2012 + +* Fixed #155 - easing for prev/next animations +* Fixed #153 - overriding "keys" options +* Fixed #147 - IE7 problem with #hash links +* Fixed #130 - changing dynamically data-fancybox-group +* Fixed #126 - obey minWidth/minHeight +* Fixed #118 - placement of loading icon and navigation arrows +* Fixed #101 - "index" option not working +* Fixed #94 - "orig" option not working +* Fixed #80 - does not work on IE6 +* Fixed #72 - can't set overlay opacity to 0 +* Fixed #63 - properly set gallery index +* New option "autoCenter" - toggles centering on window resize or scroll, disabled for mobile devices by default +* New option "autoResize" - toggles responsivity, disabled for mobile devices by default +* New option "preload" - number of images to preload +* New feature to target mobile/desktop browsers using CSS, see #108 +* Changed ajax option defaults to "{ dataType: 'html', headers: { 'X-fancyBox': true } }", see #150 and #128 +* Updated loading icon for IE7, IE8 +* Calculates height of the iframe if 'autoSize' is set to 'true' and the iframe is on the same domain as the main page + +### Version 2.0.4 - December 12, 2011 + +* Fixed #47 - fix overriding properties +* New option "position" to thumbnail and button helpers + + +### Version 2.0.3 - November 29, 2011 + +* Fixed #29 - broken elastic transitions + + +### Version 2.0.2 - November 28, 2011 + +* Fixed slideshow +* Fixed scrollbars issue when displayed a very tall image +* New option "nextClick" - navigate to next gallery item when user clicks the content +* New option "modal" - to disable navigation and closing +* Add 'metadata' plugin support +* Add ability to create groups using 'data-fancybox-group' attribute +* Updated manual usage to match earlier releases + + +### Version 2.0.1 - November 23, 2011 + +* Fixed keyboard events inside form elements +* Fixed manual usage + + +### Version 2.0.0 - November 21, 2011 + +First release - completely rewritten, many new features and updated graphics. \ No newline at end of file diff --git a/_site/fancybox/README.md b/_site/fancybox/README.md new file mode 100644 index 0000000..9434893 --- /dev/null +++ b/_site/fancybox/README.md @@ -0,0 +1,217 @@ +fancyBox +======== + +fancyBox is a tool that offers a nice and elegant way to add zooming functionality for images, html content and multi-media on your webpages. + +More information and examples: http://www.fancyapps.com/fancybox/ + +License: http://www.fancyapps.com/fancybox/#license + +Copyright (c) 2012 Janis Skarnelis - janis@fancyapps.com + + +How to use +---------- + +To get started, download the plugin, unzip it and copy files to your website/application directory. +Load files in the section of your HTML document. Make sure you also add the jQuery library. + + + + + + + +Create your links with a `title` if you want a title to be shown, and add a class: + + + +If you have a set of related items that you would like to group, +additionally include a group name in the `rel` (or `data-fancybox-group`) attribute: + + + + +Initialise the script like this: + + + +May also be passed an optional options object which will extend the default values. Example: + + + +Tip: Automatically group and apply fancyBox to all images: + + $("a[href$='.jpg'],a[href$='.jpeg'],a[href$='.png'],a[href$='.gif']").attr('rel', 'gallery').fancybox(); + +Script uses the `href` attribute of the matched elements to obtain the location of the content and to figure out content type you want to display. +You can specify type directly by adding classname (fancybox.image, fancybox.iframe, etc) or `data-fancybox-type` attribute: + + //Ajax: + Example + //or + Example + + //Iframe: + Example + + //Inline (will display an element with `id="example"`) + Example + + //SWF: + Example + + //Image: + Example + +Note, ajax requests are subject to the [same origin policy](http://en.wikipedia.org/wiki/Same_origin_policy). +If fancyBox will not be able to get content type, it will try to guess based on 'href' and will quit silently if would not succeed. +(this is different from previsous versions where 'ajax' was used as default type or an error message was displayed). + +Advanced +-------- + +### Helpers + +Helpers provide a simple mechanism to extend the capabilities of fancyBox. There are two built-in helpers - 'overlay' and 'title'. +You can disable them, set custom options or enable other helpers. Examples: + + //Disable title helper + $(".fancybox").fancybox({ + helpers: { + title: null + } + }); + + //Disable overlay helper + $(".fancybox").fancybox({ + helpers: { + overlay : null + } + }); + + //Change title position and overlay color + $(".fancybox").fancybox({ + helpers: { + title : { + type : 'inside' + }, + overlay : { + css : { + 'background' : 'rgba(255,255,255,0.5)' + } + } + } + }); + + //Enable thumbnail helper and set custom options + $(".fancybox").fancybox({ + helpers: { + thumbs : { + width: 50, + height: 50 + } + } + }); + + +### API + +Also available are event driven callback methods. The `this` keyword refers to the current or upcoming object (depends on callback method). Here is how you can change title: + + $(".fancybox").fancybox({ + beforeLoad : function() { + this.title = 'Image ' + (this.index + 1) + ' of ' + this.group.length + (this.title ? ' - ' + this.title : ''); + + /* + "this.element" refers to current element, so you can, for example, use the "alt" attribute of the image to store the title: + this.title = $(this.element).find('img').attr('alt'); + */ + } + }); + +It`s possible to open fancyBox programmatically in various ways: + + //HTML content: + $.fancybox( '

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', { + title : 'Custom Title' + }); + + //DOM element: + $.fancybox( $("#inline"), { + title : 'Custom Title' + }); + + //Custom object: + $.fancybox({ + href: 'example.jpg', + title : 'Custom Title' + }); + + //Array of objects: + $.fancybox([ + { + href: 'example1.jpg', + title : 'Custom Title 1' + }, + { + href: 'example2.jpg', + title : 'Custom Title 2' + } + ], { + padding: 0 + }); + +There are several methods that allow you to interact with and manipulate fancyBox, example: + + //Close fancybox: + $.fancybox.close(); + +There is a simply way to access wrapping elements using JS: + + $.fancybox.wrap + $.fancybox.skin + $.fancybox.outer + $.fancybox.inner + +You can override CSS to customize the look. For example, make navigation arrows always visible, +change width and move them outside of area (use this snippet after including fancybox.css): + + .fancybox-nav span { + visibility: visible; + } + + .fancybox-nav { + width: 80px; + } + + .fancybox-prev { + left: -80px; + } + + .fancybox-next { + right: -80px; + } + +In that case, you might want to increase space around box: + + $(".fancybox").fancybox({ + margin : [20, 60, 20, 60] + }); + + +Bug tracker +----------- + +Have a bug? Please create an issue on GitHub at https://github.com/fancyapps/fancyBox/issues \ No newline at end of file diff --git a/_site/fancybox/demo/1_b.jpg b/_site/fancybox/demo/1_b.jpg new file mode 100644 index 0000000..0f662e3 Binary files /dev/null and b/_site/fancybox/demo/1_b.jpg differ diff --git a/_site/fancybox/demo/1_s.jpg b/_site/fancybox/demo/1_s.jpg new file mode 100644 index 0000000..ef0bd55 Binary files /dev/null and b/_site/fancybox/demo/1_s.jpg differ diff --git a/_site/fancybox/demo/2_b.jpg b/_site/fancybox/demo/2_b.jpg new file mode 100644 index 0000000..977cb6a Binary files /dev/null and b/_site/fancybox/demo/2_b.jpg differ diff --git a/_site/fancybox/demo/2_s.jpg b/_site/fancybox/demo/2_s.jpg new file mode 100644 index 0000000..258cbcb Binary files /dev/null and b/_site/fancybox/demo/2_s.jpg differ diff --git a/_site/fancybox/demo/3_b.jpg b/_site/fancybox/demo/3_b.jpg new file mode 100644 index 0000000..e007a51 Binary files /dev/null and b/_site/fancybox/demo/3_b.jpg differ diff --git a/_site/fancybox/demo/3_s.jpg b/_site/fancybox/demo/3_s.jpg new file mode 100644 index 0000000..7206f24 Binary files /dev/null and b/_site/fancybox/demo/3_s.jpg differ diff --git a/_site/fancybox/demo/4_b.jpg b/_site/fancybox/demo/4_b.jpg new file mode 100644 index 0000000..a3a12a6 Binary files /dev/null and b/_site/fancybox/demo/4_b.jpg differ diff --git a/_site/fancybox/demo/4_s.jpg b/_site/fancybox/demo/4_s.jpg new file mode 100644 index 0000000..b9ea423 Binary files /dev/null and b/_site/fancybox/demo/4_s.jpg differ diff --git a/_site/fancybox/demo/5_b.jpg b/_site/fancybox/demo/5_b.jpg new file mode 100644 index 0000000..ea1cfbc Binary files /dev/null and b/_site/fancybox/demo/5_b.jpg differ diff --git a/_site/fancybox/demo/5_s.jpg b/_site/fancybox/demo/5_s.jpg new file mode 100644 index 0000000..989975d Binary files /dev/null and b/_site/fancybox/demo/5_s.jpg differ diff --git a/_site/fancybox/demo/ajax.txt b/_site/fancybox/demo/ajax.txt new file mode 100644 index 0000000..0850e80 --- /dev/null +++ b/_site/fancybox/demo/ajax.txt @@ -0,0 +1,15 @@ +
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\ No newline at end of file diff --git a/_site/fancybox/demo/iframe.html b/_site/fancybox/demo/iframe.html new file mode 100644 index 0000000..b586e15 --- /dev/null +++ b/_site/fancybox/demo/iframe.html @@ -0,0 +1,26 @@ + + + + fancyBox - iframe demo + + + +

fancyBox - iframe demo

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+ Close iframe parent + + | + + Change content +

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/_site/fancybox/demo/index.html b/_site/fancybox/demo/index.html new file mode 100644 index 0000000..70397a8 --- /dev/null +++ b/_site/fancybox/demo/index.html @@ -0,0 +1,312 @@ + + + + fancyBox - Fancy jQuery Lightbox Alternative | Demonstration + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

fancyBox

+ +

This is a demonstration. More information and examples: www.fancyapps.com/fancybox/

+ +

Simple image gallery

+

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+ +

Different effects

+

+ + + + + + + +

+ +

Various types

+

+ fancyBox will try to guess content type from href attribute but you can specify it directly by adding classname (fancybox.image, fancybox.iframe, etc). +

+ + + + +

+ Ajax example will not run from your local computer and requires a server to run. +

+ +

Button helper

+

+ + + + + + + +

+ +

Thumbnail helper

+

+ + + + + + + +

+ +

Media helper

+

+ Will not run from your local computer, requires a server to run. +

+ + + +

Open manually

+ + +

+ Photo Credit: Instagrammer @whitjohns +

+ + \ No newline at end of file diff --git a/_site/fancybox/lib/jquery-1.10.1.min.js b/_site/fancybox/lib/jquery-1.10.1.min.js new file mode 100644 index 0000000..e407e76 --- /dev/null +++ b/_site/fancybox/lib/jquery-1.10.1.min.js @@ -0,0 +1,6 @@ +/*! jQuery v1.10.1 | (c) 2005, 2013 jQuery Foundation, Inc. | jquery.org/license +//@ sourceMappingURL=jquery-1.10.1.min.map +*/ +(function(e,t){var n,r,i=typeof t,o=e.location,a=e.document,s=a.documentElement,l=e.jQuery,u=e.$,c={},p=[],f="1.10.1",d=p.concat,h=p.push,g=p.slice,m=p.indexOf,y=c.toString,v=c.hasOwnProperty,b=f.trim,x=function(e,t){return new x.fn.init(e,t,r)},w=/[+-]?(?:\d*\.|)\d+(?:[eE][+-]?\d+|)/.source,T=/\S+/g,C=/^[\s\uFEFF\xA0]+|[\s\uFEFF\xA0]+$/g,N=/^(?:\s*(<[\w\W]+>)[^>]*|#([\w-]*))$/,k=/^<(\w+)\s*\/?>(?:<\/\1>|)$/,E=/^[\],:{}\s]*$/,S=/(?:^|:|,)(?:\s*\[)+/g,A=/\\(?:["\\\/bfnrt]|u[\da-fA-F]{4})/g,j=/"[^"\\\r\n]*"|true|false|null|-?(?:\d+\.|)\d+(?:[eE][+-]?\d+|)/g,D=/^-ms-/,L=/-([\da-z])/gi,H=function(e,t){return t.toUpperCase()},q=function(e){(a.addEventListener||"load"===e.type||"complete"===a.readyState)&&(_(),x.ready())},_=function(){a.addEventListener?(a.removeEventListener("DOMContentLoaded",q,!1),e.removeEventListener("load",q,!1)):(a.detachEvent("onreadystatechange",q),e.detachEvent("onload",q))};x.fn=x.prototype={jquery:f,constructor:x,init:function(e,n,r){var i,o;if(!e)return this;if("string"==typeof e){if(i="<"===e.charAt(0)&&">"===e.charAt(e.length-1)&&e.length>=3?[null,e,null]:N.exec(e),!i||!i[1]&&n)return!n||n.jquery?(n||r).find(e):this.constructor(n).find(e);if(i[1]){if(n=n instanceof x?n[0]:n,x.merge(this,x.parseHTML(i[1],n&&n.nodeType?n.ownerDocument||n:a,!0)),k.test(i[1])&&x.isPlainObject(n))for(i in n)x.isFunction(this[i])?this[i](n[i]):this.attr(i,n[i]);return this}if(o=a.getElementById(i[2]),o&&o.parentNode){if(o.id!==i[2])return r.find(e);this.length=1,this[0]=o}return this.context=a,this.selector=e,this}return e.nodeType?(this.context=this[0]=e,this.length=1,this):x.isFunction(e)?r.ready(e):(e.selector!==t&&(this.selector=e.selector,this.context=e.context),x.makeArray(e,this))},selector:"",length:0,toArray:function(){return g.call(this)},get:function(e){return null==e?this.toArray():0>e?this[this.length+e]:this[e]},pushStack:function(e){var t=x.merge(this.constructor(),e);return t.prevObject=this,t.context=this.context,t},each:function(e,t){return x.each(this,e,t)},ready:function(e){return x.ready.promise().done(e),this},slice:function(){return this.pushStack(g.apply(this,arguments))},first:function(){return this.eq(0)},last:function(){return this.eq(-1)},eq:function(e){var t=this.length,n=+e+(0>e?t:0);return this.pushStack(n>=0&&t>n?[this[n]]:[])},map:function(e){return this.pushStack(x.map(this,function(t,n){return e.call(t,n,t)}))},end:function(){return this.prevObject||this.constructor(null)},push:h,sort:[].sort,splice:[].splice},x.fn.init.prototype=x.fn,x.extend=x.fn.extend=function(){var e,n,r,i,o,a,s=arguments[0]||{},l=1,u=arguments.length,c=!1;for("boolean"==typeof s&&(c=s,s=arguments[1]||{},l=2),"object"==typeof s||x.isFunction(s)||(s={}),u===l&&(s=this,--l);u>l;l++)if(null!=(o=arguments[l]))for(i in o)e=s[i],r=o[i],s!==r&&(c&&r&&(x.isPlainObject(r)||(n=x.isArray(r)))?(n?(n=!1,a=e&&x.isArray(e)?e:[]):a=e&&x.isPlainObject(e)?e:{},s[i]=x.extend(c,a,r)):r!==t&&(s[i]=r));return s},x.extend({expando:"jQuery"+(f+Math.random()).replace(/\D/g,""),noConflict:function(t){return e.$===x&&(e.$=u),t&&e.jQuery===x&&(e.jQuery=l),x},isReady:!1,readyWait:1,holdReady:function(e){e?x.readyWait++:x.ready(!0)},ready:function(e){if(e===!0?!--x.readyWait:!x.isReady){if(!a.body)return 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