Spis treści

Efektywne zarządzanie pamięcią w C++. Praktyczne strategie i techniki tworzenia lekkiego, bezpiecznego i niezawodnego oprogramowania eBook -- spis treści

O autorze

O korektorach merytorycznych

Wprowadzenie

Przedmowa

Wprowadzenie

Część 1. Pamięć w C++

• Rozdział 1. Obiekty, wskaźniki i referencje
  • Wymagania techniczne
  • Reprezentacja pamięci w C++
    • Obiekty, wskaźniki i referencje
  • Zrozumienie podstawowych właściwości obiektów
    • Cykl życiowy obiektu
    • Wielkość obiektu, jego wyrównanie i wypełnienie
    • Kopiowanie i przenoszenie
  • Tablice
  • Podsumowanie
• Rozdział 2. Na co należy uważać?
  • Różne rodzaje zła
    • Źle sformułowany kod, bez wymaganej diagnostyki
    • Niezdefiniowane zachowanie
    • Zachowanie definiowane przez implementację
    • Nieokreślone zachowanie (niezdefiniowane w dokumentacji)
    • Zasada jednej definicji
    • Błędne zachowanie
  • Wskaźniki
    • Zastosowania arytmetyki wskaźników w tablicach
    • Wymienialność wskaźników
    • Wykorzystanie arytmetyki wskaźników wewnątrz obiektu
  • Manipulowanie typami
    • Manipulacja typami poprzez elementy składowe unii
    • Typy intptr_t i uintptr_t
    • Funkcja std::memcpy()
    • Szczególne przypadki char*, unsigned char* i std::byte*
    • Funkcja std::start_lifetime_as<T>()
  • Podsumowanie
• Rozdział 3. Rzutowanie i kwalifikatory cv
  • Wymagania techniczne
  • Czym jest rzutowanie?
  • Bezpieczeństwo w systemie typów - kwalifikatory cv
  • Rzutowania w C++
    • Twój najlepszy przyjaciel (w większości przypadków) - static_cast
    • Sygnał, że coś jest nie tak - dynamic_cast
    • Igranie z bezpieczeństwem - const_cast
    • "Uwierz mi, kompilatorze" - reinterpret_cast
    • Wiem, że bity są poprawne - bit_cast
    • Nieco niezwiązane, ale warte wspomnienia - duration_cast
    • Znienawidzone rzutowanie w stylu C
  • Podsumowanie

Część 2. Techniki niejawnego zarządzania pamięcią

• Rozdział 4. Korzystanie z destruktorów
  • Wymagania techniczne
  • Destruktory - krótkie podsumowanie
  • Zarządzanie zasobami
    • Obsługa wyjątków. czy może nie?
  • Idiom RAII
    • RAII i specjalne funkcje składowe C++
  • Potencjalne pułapki
    • Destruktory nie powinny zgłaszać wyjątków
    • Poznaj kolejność niszczenia obiektów
  • Standardowe narzędzia do automatyzacji zarządzania zasobami
    • unique_ptr<T> i shared_ptr<T>
    • lock_guard i scoped_lock
    • Obiekty strumieniowe
    • vector<T> i inne kontenery
  • Podsumowanie
• Rozdział 5. Korzystanie ze standardowych inteligentnych wskaźników
  • Wymagania techniczne
  • Standardowe inteligentne wskaźniki
    • O wyrażaniu intencji poprzez sygnatury funkcji
  • Typ unique_ptr
    • Obsługa obiektów
    • Obsługa tablic
    • Niestandardowe funkcje usuwające
    • make_unique
  • Typy shared_ptr i weak_ptr
    • Użyteczność i koszty
    • make_shared()
    • A co z weak_ptr?
  • Kiedy stosować nieprzetworzone wskaźniki?
  • Podsumowanie
• Rozdział 6. Implementowanie inteligentnych wskaźników
  • Wymagania techniczne
  • Semantyka własności
  • Implementacja własnej wersji unique_ptr
    • Sygnatura typu
    • Specjalne funkcje składowe
    • Funkcje przypominające wskaźniki
  • Implementacja własnej, prostej wersji inteligentnego wskaźnika shared_ptr
    • Kilka słów o funkcji make_shared()
  • Implementacja wskaźnika powielającego opartego na polityce
    • Wykrywanie za pomocą interfejsów
    • Wykrywanie za pomocą cech
    • Wykrywanie za pomocą konceptów
  • Kilka prostych, ale wciąż przydatnych inteligentnych wskaźników
    • Wskaźnik non_null_ptr
    • Typ observer_ptr
  • Podsumowanie

Część 3. Przejmowanie kontroli (nad mechanizmami zarządzania pamięcią)

• Rozdział 7. Przeciążanie operatorów alokacji pamięci
  • Dlaczego warto przeciążać funkcje alokacji pamięci?
  • Krótki przegląd funkcji alokacji pamięci w języku C
  • Przegląd funkcji alokacji pamięci w C++
    • Globalne funkcje alokacji
    • Funkcje alokacji, które nie zgłaszają wyjątków
    • Najważniejsza funkcjonalność operator new - mechanizm placement new
    • Funkcje alokacji dla elementów składowych
    • Funkcje alokacji, które uwzględniają wyrównanie
    • Niszcząca funkcja delete
  • Podsumowanie
• Rozdział 8. Implementacja prostego detektora wycieków pamięci
  • Wymagania techniczne
  • Plan
  • Pierwsze podejście (które prawie działa)
    • Klasa singleton Accountant
    • Implementacja funkcji operator new i new[]
    • Implementacja funkcji operator delete i delete[]
    • Wizualizacja całości
  • Wyszukiwanie (i rozwiązywanie) problemów
  • Powrót do naszej implementacji (i wyciągnięcie wniosków)
  • Podsumowanie
• Rozdział 9. Nietypowe mechanizmy alokacji
  • Wymagania techniczne
  • Mechanizm placement new i sprzęt mapowany w pamięci
  • Uproszczenie użycia wersji nothrow funkcji operator new
  • Brak pamięci i funkcja new_handler
  • Standardowy C++ a nietypowe zarządzanie pamięcią
    • Fikcyjne API pamięci współdzielonej
    • Przykład kodu użytkownika
    • Standardowo wyglądający odpowiednik kodu użytkownika
  • Podsumowanie
• Rozdział 10. Zarządzanie pamięcią oparte na pulach i inne optymalizacje
  • Wymagania techniczne
  • Zarządzanie pamięcią oparte na pulach
    • Konkretny przykład - implementacja oparta na wielkości
    • Uogólnienie do SizeBasedArena<T,N>
  • Gdy parametry ulegają zmianie
  • Pule fragmentowane
  • Podsumowanie
• Rodział 11. Odroczone zwalnianie pamięci
  • Wymagania techniczne
  • Co oznacza odroczone zwalnianie pamięci?
  • Odzyskiwanie zasobów (bez finalizacji) pod koniec programu
  • Odzyskiwanie zasobów i finalizacja na końcu programu
  • Odzyskiwanie zasobów i finalizacja na końcu zasięgu
  • Podsumowanie

Część 4. Tworzenie kontenerów generycznych (i trochę więcej)

• Rozdział 12. Tworzenie kontenerów generycznych z jawnym zarządzaniem pamięcią
  • Wymagania techniczne
  • Implementacja własnej alternatywy dla vector<T>
    • Wybór reprezentacji dla kontenera z ciągłymi elementami
    • Implementacja Vector<T>
  • Implementacja własnej alternatywy dla forward_list<T>
    • Wybór reprezentacji dla kontenera opartego na węzłach
    • Implementacja ForwardList<T>
  • Efektywniejsze zarządzanie pamięcią
    • Znacznie wydajniejszy typ Vector<T>
    • Korzystanie z niskopoziomowych narzędzi standardowych
    • Stałe składowe lub referencyjne a std::launder()
  • Podsumowanie
• Rozdział 13. Tworzenie kontenerów generycznych z niejawnym zarządzaniem pamięcią
  • Wymagania techniczne
  • Dlaczego jawne zarządzanie pamięcią komplikuje naszą implementację?
  • Niejawne zarządzanie pamięcią za pomocą inteligentnego wskaźnika
    • Wpływ na prostą implementację Vector<T>
    • Wpływ na zaawansowaną implementację Vector<T>
  • Skutki przeprojektowania klasy
  • Uogólnienie do ForwardList<T>?
    • Próba zdefiniowania każdego węzła jako odpowiedzialnego za swojego następcę
    • Próba zdefiniowania wskaźnika head jako odpowiedzialnego za pozostałe węzły
  • Podsumowanie
• Rozdział 14. Tworzenie kontenerów generycznych z obsługą alokatorów
  • Wymagania techniczne
  • Dlaczego alokatory?
  • Klasyczne alokatory
    • Przed C++11
    • Tradycyjne alokatory we współczesnych standardach
    • Zarządzanie tradycyjnym cyklem życiowym alokatora
    • Problemy z tradycyjnymi alokatorami
  • Polimorficzne alokatory zasobów pamięci
    • Zagnieżdżone alokatory
    • Alokatory i zbieranie danych
    • Zalety i koszty
  • Podsumowanie
• Rozdział 15. Współczesne zagadnienia
  • Wymagania techniczne
  • Rozpoczynanie cyklu życiowego obiektu bez konstruktorów
  • Prosta relokacja
  • Funkcje alokacji i zwalniania pamięci, które znają typy
  • Podsumowanie

Dodatek. Co powinieneś wiedzieć?

• struktury i klasy
• std::size_t
• Operator sizeof
• Asercje
• Niezdefiniowane zachowanie
• Cechy typów
• Cechy std::true_type i std::false_type
• Cecha std::conditional<B,T,F>
• Algorytmy
• Funktory (obiekty funkcyjne) i wyrażenia lambda
• Przyjaciele
• Operator decltype
• Idealne przekazywanie
• Wzorzec projektowy singleton
  • Tworzenie egzemplarza podczas uruchamiania programu
  • Inicjalizacja w trakcie pierwszego wywołania
• Funkcja std::exchange()