C++Cherno 学习笔记day16 [61]-[65] 名称空间、线程、计时、多维数组、排序

一、C++的名称空间

名称空间namespace
主要目的：避免命名冲突

头文件：避免使用 using namespace，防止污染全局作用域。
优先使用声明：用 using std::cout 而非 using namespace std。
与类的区别：名称空间开放（可扩展），类闭合（定义后不可添加成员）。

名称空间是管理代码复杂性的关键工具，合理使用可提升代码可读性和维护性。核心原则是明确作用域，避免命名冲突，尤其在大型项目中。
通过结合 using 声明、匿名名称空间和嵌套结构，可以高效组织代码结构。

二、C++的线程

如何进行并行化

Thread joining（线程加入）

多线程编程中的核心同步机制，用于确保主线程等待子线程完成后再继续执行，从而协调线程间的执行顺序，避免资源竞争和未定义行为。

关键方法：join()
调用 join() 后，主线程暂停，直到目标线程执行完毕。
未调用 join() 或 detach() 的线程析构时会触发 std::terminate()，导致程序终止。
C# wait wait for exit

join调用的目的，是在主线程上等待工作线程完成所有的执行之后，再继续执行主线程

#include <iostream>
#include <thread>
// 严格来说 s_Finished必须是原子类型，否则会出现数据竞争
static bool s_Finished = false;

void DoWork()
{
	while (!s_Finished)
	{
		std::cout << "Working...\n";
	}
}
	
int main()
{
	// 函数指针
	std::thread worker(DoWork);
	std::cin.get();
	s_Finished = true;
	worker.join();
	std::cin.get();
}

这里多线程的问题是，如果你不断地像这样以最快的速度做事情，
它会导致这个线程的cpu使用率达到100%，这不是很好

#include <iostream>
#include <thread>
// 严格来说 s_Finished必须是原子类型，否则会出现数据竞争
static bool s_Finished = false;

void DoWork()
{
	using namespace std::literals::chrono_literals;

	while (!s_Finished)
	{
		std::cout << "Working...\n";
		std::this_thread::sleep_for(1s);
	}
}
	
int main()
{
	// 函数指针
	std::thread worker(DoWork);

	std::cin.get();
	s_Finished = true;

	worker.join();
	std::cout << "Finished." << std::endl;
	std::cin.get();
}

总结：

学习了如何在c++api中访问线程，并最终变成特定平台的代码
需要包含thread，输入std:thread来创建一个线程对象，一个变量
然后给构造函数传入一个函数
即开启线程

线程的主要目的是优化

三、C++的计时（时间）

如何计算完成某个操作或执行某个代码所需要的时间

C++11后 chrono 是C++库中的一部分，不需要去使用操作系统库
在有chrono之前，如果想要高分辨率时间，想要一个非常精确的计时器，需要使用操作系统库

// 建议你使用这个方法来满足你所有的时间（计时）需求，
// 除非你正在做一些特定的底层的事情。 
// 比如如果你正在编写一个巨大的游戏引擎或某种调用库，你需要进一步减少开销
// 或者你可能想要使用特定于平台的库，比如win32api的高精度计时器(QueryPerformanceCounter)
// 99%情况下，使用std::chrono就够了
#include <iostream>
#include <chrono>
#include <thread>

int main()
{
	using namespace std::literals::chrono_literals;

	auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
	std::this_thread::sleep_for(1s);
	auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();

	std::chrono::duration<float> duration = end - start;
	std::cout << "Duration: " << duration.count() << "s" << std::endl;

	std::cin.get();
}

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <thread>

struct Timer
{
	std::chrono::time_point<std::chrono::steady_clock> start, end;
	std::chrono::duration<float> duration;
	
	Timer()
	{
		start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
	}

	~Timer()
	{
		end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
		duration = end - start;

		float ms = duration.count() * 1000.0f;
		std::cout << "Timer clocked: " << ms << "ms" << std::endl;
	}
};

void Function()
{
	Timer timer;

	for(int i = 0; i < 100; i++)
		std::cout << "Hello World!" << std::endl;
}

int main()
{
	Function();

	std::cin.get();
}
// 结果：helloworld被打印100次

void Function()
{
	Timer timer;

	for (int i = 0; i < 100; i++)
	// 优化
		std::cout << "Hello World!\n";
}

总结：
学习了如何使用计时api，而不是如何实际执行基准测试

插码(instrumentation)

你可以使用插码来实际修改源代码，
以包含某种分析工具，比如这个计时工具
可以把数据收集成一个大文件然后输出，用另一个工具读取
这样你就能看到图表，或者类似于示意图的东西，每个函数花费了多长时间，
以及这个函数调用了什么函数，还有很多东西会从这里延伸出来

四、C++的多维数组

回顾：数组 指针
数组就是内存块，处理内存的简单方法是使用指针

多维数组实质：数组的集合

类型 只是一种语法，设置类型是用来处理数据的

cache miss 缓冲不命中
cache hits 缓存命中

#include <iostream>

int main()
{
	//int* array = new int[5];
	// a2d里每个数组元素，都分配一个50元素的数组
	int** a2d = new int*[50];
	for (int i = 0; i < 5; i++)
	{
		a2D[i] = new int[50];
	}

	std::cin.get();
}

五、C++的排序

算法：冒泡排序、快排等
C++内置排序函数 std::sort

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

int main()
{
	std::vector<int> values = { 3, 5, 1, 4, 2 };
	std::sort(values.begin(), values.end());

	for (int value : values)
		std::cout << value << std::endl;
	std::cin.get();
}

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <functional>

int main()
{
	std::vector<int> values = { 3, 5, 1, 4, 2 };
	std::sort(values.begin(), values.end(), std::greater<int>());

	for (int value : values)
		std::cout << value << std::endl;
	std::cin.get();
}

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <functional>

int main()
{
	std::vector<int> values = { 3, 5, 1, 4, 2 };
	std::sort(values.begin(), values.end(), [](int a, int b)
		{
			return a < b;
		});

	for (int value : values)
		std::cout << value << std::endl;
	std::cin.get();
}

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <functional>

int main()
{
	std::vector<int> values = { 3, 5, 1, 4, 2 };
	std::sort(values.begin(), values.end(), [](int a, int b)
		{
			if (a == 1)
				return false;
			if (b == 1)
				return true;
			return a < b;
		});

	for (int value : values)
		std::cout << value << std::endl;
	std::cin.get();
}