类型别名模板 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 变长参数模板 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 折叠表达式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 非类型模板参数推导 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.6 面向对象 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 显式虚函数重载 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 显式禁用默认函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

C++ 字符串类 第 3 章 C 语言字符串操作繁琐 封装的 std::string 应运而生 封装的 std::string 应运而生 • string 可以从 const char * 隐式构造： • string s = “hello”; • string 具有 + 、 += 、 == 等直观的运算符重载： • string(“hello”) + string(“world”) == 必须告诉他是字符串（ %s ）还是整数（ %d ）还是 字符（ %c ），必须和右边的参数一致，初学者容易搞错 。 • 而且即使搞错了也能正常编译通过（一些高级的编译器会 给出警告），但是运行结果不对，或者还有可能崩溃。 泛型的 iostream 应运而生 • 得益于 C++ 的重载技术， cout 不用你手动指定类型，他 会自动识别参数的类型，帮你调用相应的格式化函数。 c_str 和 data 的区别 data() 只保证返回长度为 s.size() 的连续内存的首地址指针，不保证 0 结 尾。 • 把 C++ 的 string 作为参数传入像 printf 这种 C 语言函数时，需要用 s.c_str() 。 • 如果只是在 C++ 函数之间传参数，直接用 string 或 string const & 即可。 • void legacy_c(const char *name);

，后半段主要介绍并行编程与优化。 1.课程安排与开发环境搭建： cmake 与 git 入门 2.现代 C++ 入门：常用 STL 容器， RAII 内存管理 3.现代 C++ 进阶：模板元编程与函数式编程 4.编译器如何自动优化：从汇编角度看 C++ 5.C++11 起的多线程编程：从 mutex 到无锁并行 6.并行编程常用框架： OpenMP 与 Intel TBB 7.被忽视的访存优化：内存带宽与 deduction / 编 译期参数推断 当代： C++17 引入常用数值算法 未来： C++20 引入区间（ ranges ） https://zhuanlan.zhihu.com/p/350068132 未来： C++20 引入模块（ module ） https://zhuanlan.zhihu.com/p/350136757 未来： C++20 允许函数参数为自动推断（ auto ） 还包括了用于销毁的解构函数（ destructor ） 离开 {} 作用域自动释放 手动释放 RAII ：避免犯错误 与 Java ， Python 等垃圾回收语言不同， C++ 的 解构函数是显式的，离开作用域自动销毁，毫不含 糊（有好处也有坏处，对高性能计算而言利大于 弊） 如果没有解构函数，则每个带有返回的分 支都要手动释放所有之前的资源 : RAII ：异常安全（ exception-safe

，后半段主要介绍并行编程与优化。 1.课程安排与开发环境搭建： cmake 与 git 入门 2.现代 C++ 入门：常用 STL 容器， RAII 内存管理 3.现代 C++ 进阶：模板元编程与函数式编程 4.编译器如何自动优化：从汇编角度看 C++ 5.C++11 起的多线程编程：从 mutex 到无锁并行 6.并行编程常用框架： OpenMP 与 Intel TBB 7.被忽视的访存优化：内存带宽与 以上（ GPU 专题） 为什么需要模板函数（ template ） • 避免重复写代码。 • 比如，利用重载实现“将一个数乘以 2” 这个 功能，需要： 为什么面向对象在 HPC 不如函数式和元编程香了？ 这个例子要是按传统的面向对象思想，可能是这样： 令 Int, Float, Double 继承 Numeric 接口类并实现 ，其中 multiply(int) 作为虚函数。然后定义： template • 是完全等价的，只是个人喜好不同。 模板函数：自动推导参数类型 • 那这样需要手动写 ， 用起 来还不如重载方便了？ • 别担心， C++ 规定： • 当模板类型参数 T 作为函数参数时，则可 以省略该模板参数。自动根据调用者的参 数判断。 模板函数：特化的重载 • 有时候，一个统一的实现（比如 t * 2

的错误：不会编译时检测参数类型是否正确 • 第一个 bug 是， printf 其实不知道他的参数是什 么类型，他只看到你字符串里写的 “ %f” ，会误以 为输入的是 float 参数。 • 如果你输入的是 3 这样的 int 类型常量， C 语 言不会帮你检测到他和 “ %f” 其实是不匹配的，而 是直接把 int 类型的 4 个字节推到栈上作为 printf 的参数，而 printf abs 只是一个 int 类型的函数： • int abs(int x); • 因此在输入给他一个浮点类型的 x 时，相当于 • x = (float)abs((int)x) • 所以被 x 被隐式转换（不会产生错误）成了 int 之后才调用 abs ，相当于调用了 x = abs(- 3) 。 fabs 函数：取出浮点的绝对值 • abs 是整数的绝对值函数，而这里我们其实是 需要浮点的绝对值函数，他叫做 double 的开销了。 • 此外， 3.14 也最好改成 3.14f 。因为 3.14 是 double 类型的常量， 3.14f 才是 float 类 型的常量。 std::abs 函数：自动根据参数类型判断要使用的重载 • 在 C++ 中可以用 std::abs 替代 abs ，这个 在 std 命名空间中的版本是带有多种重载的。 • 建议别用全局的任何函数（ C 语言原始的）， 始终带上

警告：千万别用 set 做字符串集合。 这样只会按字符串指针的地址去判断相等， 而不是所指向字符串的内容。 set 的排序：自定义排序函数 • set 作为模板类，其实有两 个模板参数： set • 第一个 T 是容器内元素的类 型，例如 int 或 string 等。 • 第二个 CompT 定义了你想 要的比较函子， set 内部会 调用这个函数来决定怎么排 不会改变原迭代器。 • advance 相当于 += ， next 相当于 + 。 next 和 advance 同样支持负数 • next 的第二个参数 n 通常是正 数，表示向前走的距离。 • 如果迭代器类型是双向迭代器。 next 的第二个参数 n 还可以是 负数，这时他会让迭代器往前走 一段距离，例如： • std::next(it, -3) 相当于 it - 3 。 • 还可以用另一个专门的函数 multiset 就不 去重。对于能去重的 set ， count 只可能 返回 0 或 1 。 • 个数为 0 就说明集合中没有该元素。 个数为 1 就说明集合中存在该元素 。 • 因为 int 类型能隐式转换为 bool ， 所以 != 0 可以省略不写。 • size_t count(int const &val) const; 从 set 中删除指定元素 • set.erase(x) 可以删除集合中值为

，后半段主要介绍并行编程与优化。 1.课程安排与开发环境搭建： cmake 与 git 入门 2.现代 C++ 入门：常用 STL 容器， RAII 内存管理 3.现代 C++ 进阶：模板元编程与函数式编程 4.编译器如何自动优化：从汇编角度看 C++ 5.C++11 起的多线程编程：从 mutex 到无锁并行 6.并行编程常用框架： OpenMP 与 Intel TBB 7.被忽视的访存优化：内存带宽与 需要准确地指明每个项目之间的依赖关系，有头文件时特别头疼。 3. make 的语法非常简单，不像 shell 或 python 可以做很多判断等。 4. 不同的编译器有不同的 flag 规则，为 g++ 准备的参数可能对 MSVC 不适用。 构建系统的构建系统（ CMake ） • 为了解决 make 的以上问题，跨平台的 CMake 应运而生！ • make 在 Unix 类系统上是通用的，但在 Windows python 可以做很多判断等。 • CMake 具有相对高级的语法，内置的函数能够处理 configure ， install 等常见需求。 • 不同的编译器有不同的 flag 规则，为 g++ 准备的参数可能对 MSVC 不适用。 • CMake 可以自动检测当前的编译器，需要添加哪些 flag 。比如 OpenMP ，只需要在 CMakeLists.txt 中指明 target_link_libraries(a

1. 递：程序不断深入地调用自身，通常传入更小或更简化的参数，直到达到“终止条件”。 2. 归：触发“终止条件”后，程序从最深层的递归函数开始逐层返回，汇聚每一层的结果。 而从实现的角度看，递归代码主要包含三个要素。 1. 终止条件：用于决定什么时候由“递”转“归”。 2. 递归调用：对应“递”，函数调用自身，通常输入更小或更简化的参数。 3. 返回结果：对应“归”，将当前递归层级的结果返回至上一层。 return n + res; } 图 2‑3 展示了该函数的递归过程。 图 2‑3 求和函数的递归过程 虽然从计算角度看，迭代与递归可以得到相同的结果，但它们代表了两种完全不同的思考和解决问题的范 式。 ‧ 迭代：“自下而上”地解决问题。从最基础的步骤开始，然后不断重复或累加这些步骤，直到任务完成。 ‧ 递归：“自上而下”地解决问题。将原问题分解为更小的子问题，这些子问题和原问题具有相同的形式。 尾递归：递归调用是函数返回前的最后一个操作，这意味着函数返回到上一层级后，无须继续执行其他 操作，因此系统无须保存上一层函数的上下文。 以计算 1 + 2 + ⋯ + ? 为例，我们可以将结果变量 res 设为函数参数，从而实现尾递归： // === File: recursion.cpp === /* 尾递归 */ int tailRecur(int n, int res) { // 终止条件 if (n

1. 递：程序不断深入地调用自身，通常传入更小或更简化的参数，直到达到“终止条件”。 2. 归：触发“终止条件”后，程序从最深层的递归函数开始逐层返回，汇聚每一层的结果。 而从实现的角度看，递归代码主要包含三个要素。 1. 终止条件：用于决定什么时候由“递”转“归”。 2. 递归调用：对应“递”，函数调用自身，通常输入更小或更简化的参数。 3. 返回结果：对应“归”，将当前递归层级的结果返回至上一层。 return n + res; } 图 2‑3 展示了该函数的递归过程。 图 2‑3 求和函数的递归过程 虽然从计算角度看，迭代与递归可以得到相同的结果，但它们代表了两种完全不同的思考和解决问题的范 式。 ‧ 迭代：“自下而上”地解决问题。从最基础的步骤开始，然后不断重复或累加这些步骤，直到任务完成。 ‧ 递归：“自上而下”地解决问题。将原问题分解为更小的子问题，这些子问题和原问题具有相同的形式。 尾递归：递归调用是函数返回前的最后一个操作，这意味着函数返回到上一层级后，无须继续执行其他 操作，因此系统无须保存上一层函数的上下文。 以计算 1 + 2 + ⋯ + ? 为例，我们可以将结果变量 res 设为函数参数，从而实现尾递归： // === File: recursion.cpp === /* 尾递归 */ int tailRecur(int n, int res) { // 终止条件 if (n

1. 递：程序不断深入地调用自身，通常传入更小或更简化的参数，直到达到“终止条件”。 2. 归：触发“终止条件”后，程序从最深层的递归函数开始逐层返回，汇聚每一层的结果。 而从实现的角度看，递归代码主要包含三个要素。 1. 终止条件：用于决定什么时候由“递”转“归”。 2. 递归调用：对应“递”，函数调用自身，通常输入更小或更简化的参数。 3. 返回结果：对应“归”，将当前递归层级的结果返回至上一层。 return n + res; } 图 2‑3 展示了该函数的递归过程。 图 2‑3 求和函数的递归过程 虽然从计算角度看，迭代与递归可以得到相同的结果，但它们代表了两种完全不同的思考和解决问题的范 式。 ‧ 迭代：“自下而上”地解决问题。从最基础的步骤开始，然后不断重复或累加这些步骤，直到任务完成。 ‧ 递归：“自上而下”地解决问题。将原问题分解为更小的子问题，这些子问题和原问题具有相同的形式。 尾递归：递归调用是函数返回前的最后一个操作，这意味着函数返回到上一层级后，无需继续执行其他 操作，因此系统无需保存上一层函数的上下文。 以计算 1 + 2 + ⋯ + ? 为例，我们可以将结果变量 res 设为函数参数，从而实现尾递归。 // === File: recursion.cpp === /* 尾递归 */ int tailRecur(int n, int res) { // 终止条件 if (n