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： Numeric 特性：引用（ int & ） • 众所周知， C++ 中有一种特殊的类型，叫做引用。只需要在原类型后面加一个 & 即可。 • 引用的本质无非是指针，当我们试图修改一个引用时，实际上是修改了原来的对象： 等价于 ： 可见，和 C 语言的 int * 相比 无非是减少了 & 和 * 的麻烦 而已。 C++ 特性：常引用（ int const & ） • 如果说 int & 相当于 int * 容器中的数据类型。 恭喜！你已经基本学废了自动类型推导！ • 《基本鞋废》 • 怎么样，是不是非常方便呢？ • 如果不理解，跳过即可！ 函数也是对象：函数式编程 • 你知道吗？函数可以作为另一个函数的参数！ 函数也是对象：函数式编程（续） • 而且，这个作为参数的函数也可以有参数！ 函数式编程：函数作为模板类型 • 甚至可以直接将 func 的类型作为一个模 板参数，从而不需要写

• 鉴于 C++20 还没有普遍落地（例如 CMake 不支持 C++20 modules ）因此我们的课程 基于 C++17 标准，有时会谈到 C++20 作为扩展阅读。 C++ 有哪些面向对象思想？ C++ 思想：封装 比如要表达一个数组，需要：起始地址指针 v ，数组大小 nv 将多个逻辑上相关的变量包装成一个类 因此 C++ 的 vector 将他俩打包起来，避免程序员犯错 封装：不变性 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 ） C++ 标准保证当异常发生时，会调用已创建对象的解构函数 。 因此 C++ 中没有（也不需要） finally 语句。 如果此处不关闭，则可等 待稍后垃圾回收时关闭。 虽然最后还是关了，但如 果对时序有要求或对性能 有要求就不能依靠 GC 。 编译器默认生成的构造函数：初始化列表（感谢 C++11 ） • 当一个类（和他的基类）没有定义任何构造函 数，这时编译器会自动生成一个参数个数和成 员一样的构造函数。 • 他会将 {} 内的内容，会按顺序赋值给对象的每 一个成员。 • 目的是为了方便程序员不必手写冗长的构造函 数一个个赋值给成员。 • 不过初始化列表的构造函数只支持通过 {} 或 = {} 来构造，不支持通过 () 构造。其实是为了向

uint64_t address; • char data[64]; • }; • CacheEntry cache[512]; • 当 CPU 读取一个地址时： • 缓存会查找和该地址匹配的条目。如果找到，则给 CPU 返 回缓存中的数据。如果找不到，则向主内存发送请求，等读 取到该地址的数据，就创建一个新条目。 • 在 x86 架构中每个条目的存储 64 字节的数据，这个条目 uint64_t address; • char data[64]; • }; • CacheEntry cache[512]; • 当 CPU 写入一个地址时： • 缓存会查找和该地址匹配的条目。如果找到，则修改缓存 中该地址的数据。如果找不到，则创建一个新条目来存储 CPU 写的数据，并标记为脏（ dirty ）。 • 当读和写创建的新条目过多，缓存快要塞不下时，他会把 最 * 重新认识 SOA * * * * 结构体的内存布局： AOS 与 SOA • AOS （ Array of Struct ）单个对象的属性紧挨着存 • xyzxyzxyzxyz • SOA （ Struct of Array ）属性分离存储在多个数组 • xxxxyyyyzzzz • AOS 必须对齐到 2 的幂才高效，

和 CUDA_ARCHITECTURES 也有 这两种方式，我一般推荐直接设置全局的 CMAKE_CXX_STANDARD 即可应用到全部 add_executable/add_library 的对象上，比较方便。 进一步：核函数调用核函数 • 从 Kelper 架构开始， __global__ 里可以 调用另一个 __global__ ，也就是说核函数 可以调用另一个核函数，且其三重尖括号 blockDim ），都能自动根据给定的 n 区间循环，不会越界，也不会漏掉几个元 素。 • 这样一个 for 循环非常符合 CPU 上常见 的 parallel for 的习惯，又能自动匹配不同 的 blockDim ，看起来非常方便。 从线程到板块 • 核函数内部，用之前说到的 blockDim.x + blockIdx.x + threadIdx.x 来获取线程在整个 网格中编号。 ），总共多少板块（ gridDim ）。 都能自动根据给定的 n 区间循环，不会越界 ，也不会漏掉几个元素。 • 这样一个 for 循环非常符合 CPU 上常见的 parallel for 的习惯，又能自动匹配不同的 blockDim 和 gridDim ，看起来非常方便。 本方法出自英伟达官方博客： https://developer.nvidia.com/blog/cuda-pro-tip-wr

表达式知多少 6. 通过实战案例来学习 STL 算法库 7. C++ 标准输入输出流 & 字符串格式化 8. traits 技术，用户自定义迭代器与算法 9. allocator ，内存管理与对象生命周期 ASCII 码 第 1 章 计算机如何表达字符 https://zh.wikipedia.org/wiki/ASCII 计算机如何表达字符 • 众所周知，计算机只能处理二进制 器里 开洞。但“移动语义”这个概念在旧 cpp 里没有，所以这个是真正必要的语言本身的改动。 • 而 java 就是在语言层面，直接在 jvm 里引入了引用计数，宣称“一切皆对象”，虽然方便了 富连网业务中常见的面向对象编程范式，但也妨碍了 java 进军数据处理，高性能计算等领域 。 java 第八帝国 cpp 第十一共和国 chrono 和 complex 也定义了一些 literials 则不会抛出异常，他只是简单地给字符串的首地址指针和 i 做个加法运算，得到新的指针并解引用。如果你给的 i 超过了字符 串大小 i ≥ s.size() ，那程序的行为是未定义的，因为这个地方可能 有其他的对象，程序可能会奔溃，也可能行为异常。如果是富连网 程序，还可能会被黑客利用，窃取或篡改服务器上的数据。 • 那为什么还要 [] ？性能！ at 做越界检测需要额外的开销， [] 不需 要。 • 所以

biology/CMakeLists.txt 。 三、子项目的 CMakeLists.txt 配置 • 子项目的 CMakeLists.txt 就干净许多，只是创建了 biology 这个静态库对象，并通过 GLOB_RECRUSE 为他批量添加 了所有位于 src 和 include 下源码和头文件。 • 根项目的 CMakeLists.txt 负责处理全局有效的设定。而子 项目的 CMakeLists src/*.cpp) • 疑问 1 ：都是按照通配符批量匹配文件，有什么区别？ • GLOB ： src/main.cpp （√） src/test/main.cpp （ × ） • GLOB_RECURSE ： src/main.cpp （√） src/test/main.cpp （√） • 区别在于 GLOB_RECURSE 允许 * 匹配嵌套的目录。 • 疑问 2 ：加了 CONFIGURE_DEPENDS

https://www.bilibili.com/video/BV16b4y1E74f 课程 PPT 和代码： https://github.com/parallel101/course CUDA 纹理对象 https://docs.nvidia.com/cuda/cuda-c-programming-guide/index.html#texture-and-surface-memory CUDA CPU 的三维数组之间拷贝数据。 CUDA 表面对象：封装 • 要访问一个多维数组，必须先创建一个表面对象 （ cudaSurfaceObject_t ）。 • 考虑到多维数组始终是需要通过表面对象来访问的，这 里我们让表面对象继承自多维数组。 • 在核函数中可以用 surf3Dread 和 surf3Dwrite 来读写 表面对象中的元素， x,y,z 参数指定要访问元素的坐标 ，要注意 CudaSurfaceAccessor ，不管理资源 ，仅仅是指向资源的一个弱引用，可以随意拷贝。并把 读写访问的方法（ surf3Dread ）定义在访问者类。 CUDA 表面对象：封装 • 此外，表面对象还支持自动判断 x,y,z 坐标是否越界 ， surf3Dread/write 的最后一个参数，用于指定出现 越界时要采取的行动： • cudaBoundaryModeTrap ：一旦越界就奔溃。

改进： mylib 作为一个对象库 https://www.scivision.dev/cmake-object-libraries/ 对象库类似于静态库，但不生成 .a 文件，只由 CMake 记住该库生成了哪些对象文件 改进： mylib 作为一个对象库 https://www.scivision.dev/cmake-object-libraries/ 对象库类似于静态库，但不生成 .a 记住该库生成了哪些对象文件 对象库是 CMake 自创的，绕开了编译器和操作系统的各种繁琐规则，保证了跨平台统一性 。 在自己的项目中，我推荐全部用对象库 (OBJECT) 替代静态库 (STATIC) 避免跨平台的麻烦 。 对象库仅仅作为组织代码的方式，而实际生成的可执行文件只有一个，减轻了部署的困难。 静态库的麻烦： GCC 编译器自作聪明，会自动剔除没有引用符号的那些对 象 对象库可以绕开编译 对象库可以绕开编译器的不统一：保证不会自动剔除没引用到的对象文件 虽然动态库也可以避免剔除没引用的对象文件，但引入了运行时链接的麻烦 add_library 无参数时，是静态库还是动态库 ? 会根据 BUILD_SHARED_LIBS 这个变量的值决定是动态库还是静态库。 ON 则相当于 SHARED ， OFF 则相当于 STATIC 。 如果未指定 BUILD_SHARED_LIBS 变量，则默认为 STATIC

com/zenustech/zeno/tree/zeno2 • Zeno 1.0 所在的分支： https://github.com/zenustech/zeno/ Zeno 中的基本类型 • IObject 一切对象的公共基类。 • INode 一切节点的公共基类。 多态的经典案例 • IObject 具有一个 eatFood 纯虚函数，而 CatObject 和 DogObject 继承自 IObject 接口。 小知识： shared_ptr 如何深拷贝？ 浅拷贝： 深拷贝： 思考：能不能把拷贝构造函数也作为虚函数？ • 现在我们的需求有变，不是去对同一个对象调用两次 eatTwice ，而是先把对象复制一份 拷贝，然后对对象本身和他的拷贝都调用一次 eatFood 虚函数。 • 代码如下，这要怎么个封装法呢？你可能会想，是不是可以把拷贝构造函数也声明为虚函 数，这样就能实现了拷贝的多态？不行，因为 数，这样就能实现了拷贝的多态？不行，因为 C++ 规定“构造函数不能是虚函数”。 模板函数？未免有些差强人意 • 索性把 eatTwice 声明为模板函数的确能解决问题，但模板函数不是面向对象的思路，并 且如果 cat 和 dog 是在一个 IObject 的指针里就会编译出错，例如右图的 vector （这是游戏引擎中很常见的用法）。 正确解法：额外定义一个 clone 作为纯虚函数，然后让猫和狗分别实现他

com/zenustech/zeno/blob/master/zenovis/src/Scene.cpp vector 容器：生命周期由主对象管理 • C++ 中哪个运算符是最强的？我觉得是 } • 因为 } 标志着一个语句块的结束，在这里，他 会调用所有身处其中的对象的解构函数。比如 这里的 vector ，他的解构函数会释放动态数组 的内存（即自动 delete ）。 • vector 会在退出作用域时释放内存，这时候所 语句块外就无法访问了。 • 可见 data() 指针是对 vector 的一种引用，实 际对象生命周期仍由 vector 类本身管理。 vector 容器：延续生命周期 • 如果需要在一个语句块外仍然保持 data() 对 数组的弱引用有效，可以把语句块内的 vector 对象移动到外面的一个 vector 对象 上。 vector 在移动时指针不会失效，例如： • a = move(b) 之后即使不直接使用外面的那个临时对象 a ， 也可以继续通过 data() 指针来访问数据。 vector 容器：延续生命周期 • 也可以移动到一个全局变量的 vector 对象。 • 这样数组就会一直等到 main 退出了才释放。 • 小彭老师曾经在 taichi 中就是用了一个全局 变量伺候了 unique_ptr 脱离作用域会释放的 麻烦，让 lambda 中仍可访问对象。 • 至于那个全局变量本身有没有被使用则无所谓