哈喽，各位好！今天我们要一起深入探讨一个C++中既强大又有点神秘的概念——类型擦除，并以此为基础，手撸一个自定义的std::function。准备好迎接一场烧脑但绝对有趣的旅程了吗？系好安全带，发车！ 第一站：什么是类型擦除？为啥要擦？ 想象一下，你有一个神奇的盒子，可以装任何东西：苹果、香蕉、甚至是你的袜子（别问我为什么）。这个盒子不在乎你往里面放什么，它只负责装东西和把东西拿出来。这就是类型擦除的核心思想：隐藏底层类型的信息，提供一个通用的接口。 为什么要擦除类型呢？原因有很多： 泛型编程： 编写可以处理多种类型的代码，而无需为每种类型都写一个函数或类。 解耦： 将接口与实现分离，降低依赖性，提高代码的灵活性和可维护性。 编译时多态： 实现类似运行时多态的效果，但避免虚函数的开销。 第二站：std::function，类型擦除的集大成者 std::function是C++标准库中类型擦除的经典案例。它可以封装任何可调用对象（函数、函数指针、lambda表达式、函数对象），只要它们的签名匹配。 让我们先回顾一下std::function的使用方法： #include <iost …
C++ 构建一个微型 `std::variant`：理解类型安全联合体
哈喽，各位好！今天咱们来聊聊一个在 C++ 世界里既神秘又实用的家伙—— std::variant 的微型版。 别害怕，我们不搞火箭科学，而是用一种轻松幽默的方式，一起拆解它，看看类型安全的联合体到底是怎么工作的。 开场白：联合体的爱恨情仇 在 C++ 的江湖里，联合体（union）一直是个颇具争议的角色。 它允许你在同一块内存空间里存储不同类型的数据，这在某些场景下非常高效。 但同时，它的类型安全性却让人头疼：编译器不会帮你检查你到底存的是什么类型，取的时候是不是取的也是这个类型。 一旦取错，那可就惨了，轻则数据错误，重则程序崩溃。 std::variant 的出现，就是为了解决这个问题。 它提供了一种类型安全的联合体，让你可以放心地使用联合体的效率，而不用担心类型错误。 今天，咱们就来自己动手，打造一个微型的 std::variant，深入理解它的原理。 我们的目标：MiniVariant 我们的目标是创建一个名为 MiniVariant 的类，它应该具备以下功能： 可以存储多种不同类型的数据。 在编译时检查类型安全性。 提供一种方式来确定当前存储的类型。 提供一种方式来访问存储的 …
C++ 实现一个 `std::shared_ptr`：理解引用计数与循环引用解决
哈喽，各位好！今天咱们来聊聊 C++ 里一个非常重要的智能指针：std::shared_ptr。这玩意儿能自动管理内存，避免内存泄漏，简直是现代 C++ 开发的必备良药。但是，shared_ptr 的实现原理，特别是引用计数和循环引用，经常让新手头疼。所以，今天我们就手撸一个简化版的 shared_ptr，彻底搞懂它背后的机制。 1. 为什么需要 shared_ptr？ 在 C++ 里，内存管理是个老大难问题。如果你用 new 分配了内存，就必须用 delete 来释放，否则就会造成内存泄漏。而手动管理内存很容易出错，比如忘记 delete，或者重复 delete。 这时候，智能指针就派上用场了。智能指针本质上是一个类，它封装了原始指针，并在对象生命周期结束时自动释放所管理的内存。std::shared_ptr 是其中一种，它允许多个智能指针共享对同一块内存的所有权。当最后一个 shared_ptr 对象销毁时，它所管理的内存才会被释放。 2. shared_ptr 的核心：引用计数 shared_ptr 的核心机制是引用计数。简单来说，就是每次有一个新的 shared_ptr 指向同 …
C++ 从零开始实现一个简化版 `std::vector`：深入内存管理
哈喽，各位好！今天我们来一起手撸一个简化版的 std::vector，重点放在内存管理上，保证让你彻底理解 C++ 里面的动态数组是怎么回事儿。 啥是 std::vector？ 简单来说，std::vector 就是一个可以自动增长的数组。你不用一开始就确定它的大小，可以随时往里面添加元素，它会自动帮你分配和释放内存。这玩意儿在 C++ 里简直是神器，用得不要太频繁。 为啥要自己实现？ 直接用 std::vector 不香吗？香！但是，想要真正理解它的工作原理，特别是内存管理那一块，最好的办法就是自己动手实现一个简化版。这样你才能知道 std::vector 背后都做了些什么，以后遇到内存相关的问题也能更快地定位。 我们简化版的目标 动态增长： 可以像 std::vector 一样，动态地添加元素。 基本操作： 实现 push_back（添加元素到末尾）、size（获取元素个数）、capacity（获取容量）、operator[]（下标访问）等基本操作。 内存管理： 重点关注内存的分配、释放和重新分配。 异常安全： 尽量保证在出现异常时，不会导致内存泄漏或者数据损坏。 开始撸代码！ 首 …
C++ `std::flat_map` / `flat_set` (C++23) 的缓存局部性与性能优势
哈喽，各位好！今天咱们来聊聊C++23标准库里新来的小伙伴：std::flat_map 和 std::flat_set。 这俩家伙，说白了，就是想在缓存局部性上做文章，试图在特定场景下榨干CPU的最后一滴性能。 一、为啥要关注缓存局部性？ 在深入 flat_map 和 flat_set 之前，咱们先得搞清楚一个问题：缓存局部性到底是个啥玩意儿？ 简单来说，CPU访问内存的速度比访问缓存快得多。 当CPU需要数据时，它首先会检查缓存里有没有。 如果有（命中），那就万事大吉，速度飞快。 如果没有（未命中），就得去内存里取，然后再放到缓存里。 缓存未命中的代价很高，会严重影响程序的性能。 缓存局部性指的是CPU访问内存的模式。 如果CPU访问的数据在内存中是连续存储的，那么缓存命中的概率就会很高。 反之，如果数据分散在内存的各个角落，那缓存就得频繁地从内存里搬运数据，性能自然就下来了。 想象一下，你是个图书馆管理员，需要从书架上找书。 如果你要找的书都在同一排书架上，那效率肯定很高。 但如果书分散在不同的楼层，那你就得跑上跑下，累个半死。 二、std::map 和 std::set 的痛点 …
C++ `std::stacktrace` (C++23)：运行时获取堆栈跟踪信息
哈喽，各位好！今天咱们聊聊C++23的新玩具——std::stacktrace，这玩意儿能让你在程序运行时抓取堆栈信息，就像侦探在犯罪现场收集指纹一样，帮你定位bug的藏身之处。别担心，我尽量用大白话，保证你听得懂，看得会用。 一、啥是堆栈跟踪？ 首先，得明白啥叫堆栈跟踪。想象一下，你的程序就像一个俄罗斯套娃，一个函数调用另一个函数，一层套一层。堆栈跟踪就是把这一层层的调用关系记录下来，告诉你程序是怎么走到当前这一步的。 举个例子，假设有这么一段代码： #include <iostream> void funcC() { int x = 10; int y = 0; int z = x / y; // 哎呀，除以零了！ } void funcB() { funcC(); } void funcA() { funcB(); } int main() { funcA(); return 0; } 这段代码会因为除以零而崩溃。没有堆栈跟踪，你可能只能看到"除以零"的错误信息，但不知道是谁调用的funcC，又是谁调用的funcB，最后是谁调用的funcA。有了堆 …
C++ `std::generator` (C++23) 的内部实现与协程结合
哈喽，各位好！今天咱们来聊聊C++23里那个让人眼前一亮的std::generator，以及它跟协程之间那些不得不说的故事。说白了，std::generator就是个能让你像写普通函数一样，优雅地生成一堆数据的神器。而协程呢，则是让你的函数可以暂停、恢复，实现并发但不阻塞的魔法。 开场白：为什么要用std::generator？ 想象一下，你要生成一个斐波那契数列，传统做法可能是： #include <iostream> #include <vector> std::vector<int> fibonacci(int n) { std::vector<int> result; int a = 0, b = 1; for (int i = 0; i < n; ++i) { result.push_back(a); int temp = a; a = b; b = temp + b; } return result; } int main() { for (int num : fibonacci(10)) { std::cout < …
C++ `std::jthread` (C++20)：线程管理与协作取消的简化
哈喽，各位好！今天咱们聊聊C++20里的一个宝贝疙瘩——std::jthread。这玩意儿可不是你奶奶用的缝纫机（虽然名字有点像），而是C++多线程编程里的一颗新星，专门解决线程管理和协作取消的问题。 一、线程，永恒的难题 在进入std::jthread的世界之前，咱们先回顾一下线程这玩意儿为啥让人头疼。多线程编程就像同时指挥一支乐队，每个乐器（线程）都有自己的节奏，搞不好就乱成一锅粥。 最常见的麻烦包括： 资源竞争： 多个线程争抢同一份资源，比如一块内存，一个文件，结果谁也用不好。 死锁： 线程A等着线程B释放资源，线程B又等着线程A释放资源，大家互相等着，谁也动不了，程序就僵住了。 线程生命周期管理： 线程啥时候开始，啥时候结束？结束之后资源怎么释放？这些都得操心，一不小心就内存泄漏。 线程同步： 线程之间需要协调工作，比如生产者线程生产数据，消费者线程消费数据，得保证数据不丢，也不重复消费。 C++11引入了std::thread，算是给多线程编程开了个头，但它只负责创建和启动线程，其他的事情还得你自己来。这意味着你要手动join或者detach线程，手动管理线程的生命周期，手动 …
C++ `std::atomic_ref` (C++20)：对非原子对象进行原子操作的封装
哈喽，各位好！今天咱们来聊聊C++20里一个挺有意思的小玩意儿：std::atomic_ref。这东西啊，就像是个原子操作的“外挂”，能让你给那些原本不支持原子操作的变量，也用上原子操作的特性。听起来是不是有点像“给自行车装火箭炮”？别急，咱们慢慢来，看看这玩意儿到底能干啥，怎么用，以及为什么要用它。 1. 原子操作是个啥？ 在深入std::atomic_ref之前，咱们先简单回顾一下原子操作。想象一下你在银行取钱，一个操作必须是完整的，要么成功取到钱，要么就失败，不能出现取了一半钱的情况。这就是原子性。 在多线程编程里，多个线程可能会同时访问和修改同一个变量。如果没有原子操作，就可能出现各种问题，比如数据竞争、脏数据等等。原子操作保证了对变量的访问和修改是不可分割的，要么全部完成，要么完全没发生，从而避免了这些问题。 C++11引入了std::atomic，它是一个模板类，可以用来创建原子变量，例如： #include <atomic> #include <thread> #include <iostream> std::atomic<int …
C++ `std::source_location` (C++20) 在日志与断言中的应用
哈喽，各位好！今天咱们来聊聊C++20里一个挺有意思的小家伙：std::source_location。这东西虽然个头不大，但用处可不小，尤其是在日志和断言里，简直是提升开发体验的利器。咱们争取用最通俗的方式，把这玩意儿给盘清楚。 一、std::source_location 是个啥？ 简单来说，std::source_location 就像一个“位置标签”，它能自动记录下代码在文件里的位置信息。具体来说，它包含了： 文件名 (file_name()): 代码所在的文件名。 函数名 (function_name()): 代码所在的函数名。 行号 (line()): 代码所在的行号。 列号 (column()): 代码所在的列号。（C++23起可用） 有了这些信息，咱们就能更精确地定位问题，不用再吭哧吭哧地翻代码了。 二、std::source_location 怎么用？ 这玩意儿用起来超级简单。它有一个默认的构造函数，会“记住”它被调用的位置。通常，我们会把它作为一个可选的参数传递给日志函数或者断言宏。 #include <iostream> #include <so …