C++17 - The next generation · C++17 ARCOS@uc3m ARCOS: Investigación aplicada. Líneas: HPC, Big...

C++17

C++17The next generation

J. Daniel Garcia

Grupo ARCOSUniversidad Carlos III de Madrid

Noviembre 2017

cbed – J. Daniel Garcia – ARCOS@UC3M ([email protected]) – Twitter: @jdgarciauc3m 1/126

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C++17

Aviso

c Esta obra está bajo una Licencia Creative CommonsAtribución-NoComercial-SinDerivar 4.0 Internacional.

b Debes dar crédito en la obra en la forma especificadapor el autor o licenciante.

e El licenciante permite copiar, distribuir y comunicar pú-blicamente la obra. A cambio, esta obra no puede serutilizada con fines comerciales — a menos que se ob-tenga el permiso expreso del licenciante.

d El licenciante permite copiar, distribuir, transmitir y co-municar públicamente solamente copias inalteradas dela obra – no obras derivadas basadas en ella.


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ARCOS@uc3m

ARCOS: Investigación aplicada.Líneas: HPC, Big data, Sistemas ciberfísicos, Modelos deprogramación para la mejora de aplicaciones.

Mejora de aplicaciones:REPARA: Reengineering and Enabling Performance andpoweR of Applications. Financiado por Comisión Europea(FP7). 2013–2016RePhrase: REfactoring Parallel Heterogeneous ResourceAware Applications. Financiado por Comisión Europea(H2020). 2015–2018

Normalización:ISO/IEC JTC/SC22/WG21. ISO C++ standards committe.

C++11, C++14, C++17, C++20, . . .


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C++ un lenguaje en evolución


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Evolución


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C++14


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Pequeños cambios

1 Pequeños cambios

2 Aclaraciones

3 Programación genérica

4 Atributos

5 Simplificaciones

6 Algoritmos paralelos

7 Acceso al sistema de ficheros

8 Nuevos tipos en la bibliotecacbed – J. Daniel Garcia – ARCOS@UC3M ([email protected]) – Twitter: @jdgarciauc3m 8/126

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Pequeños cambios

Trigrafos

1 Pequeños cambiosTrigrafosKeyword registerIncremento de booleanosEspecificaciones dinámicas de excepcionesClase auto_ptrReglas para iniciaciónstatic_assert


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Pequeños cambios

Trigrafos

Adios a los trigrafos

Un trigrafo es una secuencia de caracteres que permitesimular otro carácter.

Ejemplos:??= ⇒ #.??- ⇒ ˜.. . .

En C++17 los trigrafos dejan de ser estándar.Limitada utilidad hoy en día.Simplifica el análisis de código.


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Pequeños cambios

Trigrafos

Adios a los trigrafos

Un trigrafo es una secuencia de caracteres que permitesimular otro carácter.

Ejemplos:??= ⇒ #.??- ⇒ ˜.. . .

En C++17 los trigrafos dejan de ser estándar.Limitada utilidad hoy en día.Simplifica el análisis de código.


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Pequeños cambios

Keyword register



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Pequeños cambios

Keyword register

¡Hasta luego register!

La palabra reservada register está despreciada desdeC++11.

Uso legado de register

for (register int i=0; i<10; ++i) {v[ i ] = w[i ];

}

Eliminado en C++17.

La palabra register se mantiene reservada para usofuturo.


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Pequeños cambios

Incremento de booleanos



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Pequeños cambios

Incremento de booleanos

Eliminando operator++(bool)

El operador ++ sobre valores bool ha estadodespreciado desde C++98.

Usando el operador ++

bool x = false;x++; // x == truex++; // x == trueif (x++) do_whatever();if (std :: exchange(x,true)) do_whatever();

Se elimina de C++17


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Pequeños cambios

Especificaciones dinámicas de excepciones



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Pequeños cambios


Especifando excepciones

Las especificaciones dinámicas de excepciones estándespreciadas desde C++11.

Especificaciones de excepciones

void f () throw (std:: logic_error ) ;void g() throw();

Se eliminan en C++17


void f () ;void g() noexcept;


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Pequeños cambios


Especifando excepciones

Las especificaciones dinámicas de excepciones estándespreciadas desde C++11.


void f () throw (std:: logic_error ) ;void g() throw();

Se eliminan en C++17


void f () ;void g() noexcept;


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Pequeños cambios

Clase auto_ptr



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Pequeños cambios

Clase auto_ptr

Punteros inteligentes

C++11 incorporó nuevos punteros inteligentes:unique_ptr.shared_ptr.weak_ptr.

C++11 despreció un puntero inteligente:auto_ptr.

C++17 elimina auto_ptr.


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Clase auto_ptr

Punteros inteligentes

C++11 incorporó nuevos punteros inteligentes:unique_ptr.shared_ptr.weak_ptr.

C++11 despreció un puntero inteligente:auto_ptr.

C++17 elimina auto_ptr.


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Pequeños cambios

Reglas para iniciación



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Pequeños cambios


Iniciación de lista

C++11 introdujo la iniciación a partir de llaves.Podía ser de dos tipos:

Iniciación de copia:

T x = {a, b, c }; // T es initializer_list <decltype(a)>U y = {a}; // U es initializer_list <decltype(a)>

Iniciación directa:

T x {a, b, c }; // T es initializer_list <decltype(a)>U y {a}; // U es initializer_list <decltype(a)>, pero confuso

C++17 resuelve la confusiónT x {a, b, c }; // T es initializer_list <decltype(a)>U y {a}; // U es decltype(a)


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Iniciación de lista

C++11 introdujo la iniciación a partir de llaves.Podía ser de dos tipos:

Iniciación de copia:

T x = {a, b, c }; // T es initializer_list <decltype(a)>U y = {a}; // U es initializer_list <decltype(a)>

Iniciación directa:

T x {a, b, c }; // T es initializer_list <decltype(a)>U y {a}; // U es initializer_list <decltype(a)>, pero confuso

C++17 resuelve la confusiónT x {a, b, c }; // T es initializer_list <decltype(a)>U y {a}; // U es decltype(a)


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Pequeños cambios

static_assert



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Pequeños cambios

static_assert

Aserciones en tiempo de compiación

C++11 introdujo las aserciones en tiempo de compilación.template <typename T>void f (T & x) {

static_assert (std :: is_integral_v<T>,"T debe ser un tipo numérico integral" ) ;

// ...}

void g() {f (5) ; // OKf (1.0) ; // Error de compilación// ...

}

C++17 hace el mensaje opcional.En muchos casos el mensaje por defecto es suficiente.Evita tener que replicar el texto dos veces.


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Pequeños cambios

static_assert

Aserciones en tiempo de compiación

C++11 introdujo las aserciones en tiempo de compilación.template <typename T>void f (T & x) {

static_assert (std :: is_integral_v<T>,"T debe ser un tipo numérico integral" ) ;

// ...}

void g() {f (5) ; // OKf (1.0) ; // Error de compilación// ...

}

C++17 hace el mensaje opcional.En muchos casos el mensaje por defecto es suficiente.Evita tener que replicar el texto dos veces.


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Aclaraciones

1 Pequeños cambios

2 Aclaraciones


4 Atributos

5 Simplificaciones




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Aclaraciones

Orden de evaluación

2 AclaracionesOrden de evaluaciónElusión de copiaExcepciones y punteros a funciónMemoria dinámica sobre-alineada


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Aclaraciones



Orden de evaluación de operandos en C++11:void f () {

std :: string s = "but I have heard it works even if you don’t believe in it " ;s.replace(0, 4, "" ) .replace(s. find ("even"), 4, "only") .replace(

s. find (" don’t" ) , 6, "" ) ;assert(s == "I have heard it works only if you believe in it " ) ;// ...

}

Problema:Encadenamiento de llamadas a funciones miembro.Orden ejecución no definido en C++11.Error en “The C++ Programming Language. 4 Ed.”.


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Aclaraciones



Orden de evaluación de operandos en C++11:void f () {

std :: string s = "but I have heard it works even if you don’t believe in it " ;s.replace(0, 4, "" ) .replace(s. find ("even"), 4, "only") .replace(

s. find (" don’t" ) , 6, "" ) ;assert(s == "I have heard it works only if you believe in it " ) ;// ...

}

Problema:Encadenamiento de llamadas a funciones miembro.Orden ejecución no definido en C++11.Error en “The C++ Programming Language. 4 Ed.”.


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Aclaraciones



Otro ejemplo en C++11:void f () {

std :: map<int,int> v;v[0] = v.size () ;// ...

}

Resultado:{0,0}.{0,1}.


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C++17

Aclaraciones


Fijando el orden en C++17

Se fija el orden de evaluación en:a.ba->ba->*ba(b1,b2,b3)b op= aa[b]a « ba » b

Pero:No se define el orden de evaluación de argumentos defunción.


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Aclaraciones


Fijando el orden en C++17

Se fija el orden de evaluación en:a.ba->ba->*ba(b1,b2,b3)b op= aa[b]a « ba » b

Pero:No se define el orden de evaluación de argumentos defunción.


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Aclaraciones

Elusión de copia



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Aclaraciones

Elusión de copia

Eludiendo copias temporales

El estándar permite evitar copias intermedias en algunsocasos:

Cuando se inicia un objeto con otro objeto temporal.Cuando se devuelve una variable local.Cuando se captura una excepción por valor.

Pero:Es una optimización opcional.Hace falta definir constructores de copia por si elcompilador no optimiza.


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Aclaraciones

Elusión de copia

Eludiendo copias temporales

El estándar permite evitar copias intermedias en algunsocasos:

Cuando se inicia un objeto con otro objeto temporal.Cuando se devuelve una variable local.Cuando se captura una excepción por valor.

Pero:Es una optimización opcional.Hace falta definir constructores de copia por si elcompilador no optimiza.


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Aclaraciones

Elusión de copia

Ejemplo de elusión

class X {public:

X(int n);X(const X &) = delete;X(X &&) = delete;// ...

};

X make_x(int z) { return X{z}; }

void f () {auto a = make_x(10); // Sin copias

}


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Aclaraciones

Excepciones y punteros a función



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Aclaraciones


Especificaciones de excepción

Las especificaciones de excepciones pasana a formarparte del tipo de la función.

// p1_t y p2_t son dos tipos distintosusing p1_t = int(∗) (char) noexcept;using p2_t = int(∗) (char);

Se puede convertir un valor de tipo puntero a excepciónnoexcept, a un tipo punter a excepción.

int f (char);int g(char) noexcept;// ...p1_t p1f = f ; // Errorp1_t p1g = g; // OKp2_t p2f = f ; // OKp2_t p2g = g; // Conversión


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Aclaraciones


Especificaciones de excepción

Las especificaciones de excepciones pasana a formarparte del tipo de la función.

// p1_t y p2_t son dos tipos distintosusing p1_t = int(∗) (char) noexcept;using p2_t = int(∗) (char);

Se puede convertir un valor de tipo puntero a excepciónnoexcept, a un tipo punter a excepción.

int f (char);int g(char) noexcept;// ...p1_t p1f = f ; // Errorp1_t p1g = g; // OKp2_t p2f = f ; // OKp2_t p2g = g; // Conversión


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Aclaraciones

Memoria dinámica sobre-alineada



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Aclaraciones


new y alineamiento

En C++11/14 no hay garantías de alineamiento con new.struct alignas(16) vec {

float val [4];};

float ∗ v = new vec[100];

C++17 tiene en cuenta el alineamiento.void∗ operator new(size_t, align_val_t);void∗ operator new[](size_t, align_val_t ) ;void operator delete(void∗, align_val_t);void operator delete[](void∗, align_val_t ) ;void operator delete(void∗, size_t, align_val_t ) ;void operator delete[](void∗, size_t , align_val_t ) ;


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Aclaraciones


new y alineamiento

En C++11/14 no hay garantías de alineamiento con new.struct alignas(16) vec {

float val [4];};

float ∗ v = new vec[100];

C++17 tiene en cuenta el alineamiento.void∗ operator new(size_t, align_val_t);void∗ operator new[](size_t, align_val_t ) ;void operator delete(void∗, align_val_t);void operator delete[](void∗, align_val_t ) ;void operator delete(void∗, size_t, align_val_t ) ;void operator delete[](void∗, size_t , align_val_t ) ;


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Programación genérica

1 Pequeños cambios

2 Aclaraciones


4 Atributos

5 Simplificaciones




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Deducción de argumentos de plantilla de clase

3 Programación genéricaDeducción de argumentos de plantilla de claseDeducción de valores en plantillasPlegamiento de expresionesif en tiempo de compilaciónOtros cambios en programación genérica


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Deducción de argumentos de función

En C++ siempre se deducen argumentos de plantillaimplícitamente.template <typename T>void f (T & x);

void g() {f (2) ; // f<int>(2)f (1.0) ; // f<double>(1.0)

complex<float> z;f (z) ; // f<complex<float>>(z);

vector<map<int,string>> v;f (v) ; // f<vector<map<int,string>>>

}


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Deduccion de argumentos de clase

Sin embargo, para clases . . .void g() {

std :: pair<int, string> p{1969, "Daniel" };

auto q = std :: make_pair(1950, "Bjarne");

std :: pair r{1955, "James"}; // Error faltan argumentos de plantilla}

No se pueden deducir los argumentos de plantilla enconstructor.


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Deducción de argumentos

En C++17 se pueden deducir los argumentos de plantillade clase.std :: pair p{1969, "Daniel"s}; // std :: pair<int ,std :: string>

std :: map<int,double> create_dic();// std :: tuple<int , double, std :: map<int,double>>std :: tuple q{1, 2.5, create_dic() };


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Simplificación de código

Sin deducción:std :: mutex m1;std :: recursive_mutex m2;std :: shared_lock<std::recursive_mutex> sl{m2};std :: lock_guard<std::mutex, std::shared_lock<std::recursive_mutex>> l{m1,s1};

Con deducción en C++17:std :: mutex m1;std :: recursive_mutex m2;std :: shared_lock sl{m2};std :: lock_guard l{m1,s1};


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Simplificación de código

Sin deducción:std :: mutex m1;std :: recursive_mutex m2;std :: shared_lock<std::recursive_mutex> sl{m2};std :: lock_guard<std::mutex, std::shared_lock<std::recursive_mutex>> l{m1,s1};

Con deducción en C++17:std :: mutex m1;std :: recursive_mutex m2;std :: shared_lock sl{m2};std :: lock_guard l{m1,s1};


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Deducción de valores en plantillas



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Valores como argumentos de plantilla

Un argumento de plantilla puede ser un valor.template <int n>class table;

table<10> t1; // n==10table<100> t2; // n==100

Se puede generalizar el tipo del valortemplate <typename T, T n>class table;

table<10> t1; // table<int,10>table<100UL> t2; // table<unsigned long, 100UL>


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Valores como argumentos de plantilla

Un argumento de plantilla puede ser un valor.template <int n>class table;

table<10> t1; // n==10table<100> t2; // n==100

Se puede generalizar el tipo del valortemplate <typename T, T n>class table;

table<10> t1; // table<int,10>table<100UL> t2; // table<unsigned long, 100UL>


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Simplificando argumentos valor

Se puede usar auto:template <auto n>class table;

table<10> t1; // decltype(n)=int , n=10table<100UL> t2; // decletype(n)=unsigned long, n=100UL


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Plegamiento de expresiones



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Sumando varios valores

Una función genérica de suma:auto suma() { return 0; }

template <typename T1>auto suma(T1 v1) { return v1; }

template <typename T1, typename T2>auto suma(T1 v1, T2 v2) { return v1+v2; }

template <typename T1, typename T2, typename T3>auto suma(T1 v1, T2 v2, T3 v3) { return v1+v2+v3; }

// ...

void f () {auto x = suma(1, 2.0);auto y = suma(1L, 1.5f, 2LL);// ...

}cbed – J. Daniel Garcia – ARCOS@UC3M ([email protected]) – Twitter: @jdgarciauc3m 45/126

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Suma variádica

Una función genérica de suma en C++11:auto suma() { return 0; }

template <typename T1, typename ... Ts>auto suma(T1 x1, Ts ... xs) {

return x1 + suma(xs...);}

void f () {auto x = suma(1, 2.0);auto y = suma(1L, 1.5f, 2LL);// ...

}


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C++17



Plegando expresiones

En C++17 se puede aplicar plegamiento para algunosoperadores.template <typename ... Ts>auto suma(Ts ... xs) { return (xs + ... + 0); }

o bien:template <typename ... Ts>auto suma(Ts ... xs) { return (... + xs); }

Expresiones válidas:(...⊗ args) → (. . . ((a1 ⊗ a2)⊗ a3)⊗ . . .)⊗ an(x ⊗ ...⊗ args) → (. . . ((x ⊗ a1)⊗ a2)⊗ . . .)⊗ an(args ⊗ ...) → a1 ⊗ (. . .⊗ (an−1 ⊗ an))(args ⊗ ...⊗ x) → a1 ⊗ (. . .⊗ (an−1 ⊗ (an ⊗ x)))


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C++17



Plegando expresiones

En C++17 se puede aplicar plegamiento para algunosoperadores.template <typename ... Ts>auto suma(Ts ... xs) { return (xs + ... + 0); }

o bien:template <typename ... Ts>auto suma(Ts ... xs) { return (... + xs); }

Expresiones válidas:(...⊗ args) → (. . . ((a1 ⊗ a2)⊗ a3)⊗ . . .)⊗ an(x ⊗ ...⊗ args) → (. . . ((x ⊗ a1)⊗ a2)⊗ . . .)⊗ an(args ⊗ ...) → a1 ⊗ (. . .⊗ (an−1 ⊗ an))(args ⊗ ...⊗ x) → a1 ⊗ (. . .⊗ (an−1 ⊗ (an ⊗ x)))


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if en tiempo de compilación



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SFINAE

Dos versiones de una función con SFINAE.template <typename T,

std :: enable_if_t<std :: is_pointer<T>::value> ∗ = nullptr >auto get(T v) { return ∗v; }

template <typename T,std :: enable_if_t<!std :: is_pointer<T>::value> ∗ = nullptr >

auto get(T v) { return v; }

void f () {int x;int ∗ p = x;

auto z1 = get(x) ;auto z2 = get(p);

}


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Tag dispatching

Dos versiones con tag dispatching.template <typename T>auto get(T v, std :: true_type) { return ∗ v; }

template <typename T>auto get(T v, std :: false_type) { return v; }

template <typename T>auto get(T v) { return get( t , std :: is_pointer<T>::value); }



}


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Selección en tiempo de compilación

Se pueden usar sentencias if que se evalúan en tiempode compilación.template <typename T>auto get(T v) {

if constexpr (std :: is_pointer_v<T>) { return ∗v; }else { return v; }

}



}


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Otros cambios en programación genérica



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Otros cambios en programación genérica

Más sobre plantillas

Uso de typename en vez de class en parámetrosplantilla de plantilla (template template parameters).Mejora de compatibilidad plantilla de plantillas conparámetros por defecto.Menos restricciones para parámetros de plantilla que noson tipos.

Punteros, referencias, y punteros a miembro.

Posibilidad de definir expresiones lambda que sonconstexpr.


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Atributos

1 Pequeños cambios

2 Aclaraciones


4 Atributos

5 Simplificaciones




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Atributos

Atributos en C++11/14

4 AtributosAtributos en C++11/14Nuevos atributosOtras modificaciones sobre atributos


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Atributos


Atributos

Una manera portable de introducir anotaciones.Mejor que __attribute__, __declspec, . . .No pueden tener efecto semántico.

Atributos existentes en C++11:[[noreturn]].[[carries_dependency]].alignas(num).

Atributos añadidos en C++14:[[deprecated]].[[deprecated("mensaje")]].


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Atributos


Atributos





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Atributos


Atributos





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Atributos

Nuevos atributos



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Atributos

Nuevos atributos

Sentencias switch

Errores típicos en sentencias switch:switch (estado) {

case modo::inicio:procesa_inicio() ; // ¿Paso intencionado a siguiente caso?

case modo::intermedio:procesa_intermedio();break;

case modo::fin:procesa_fin(); // ¿Paso intencionado a siguiente caso?

default:procesa_defecto();

}


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Atributos

Nuevos atributos

Mejorando switch

Fuerza a ser explícito sobre la intención con atributo[[fallthrough]].switch (estado) {

case modo::inicio:procesa_inicio() ; // Warning: fallthrough implí cito

case modo::intermedio:procesa_intermedio();break;

case modo::fin:procesa_fin(); // OK: falltrhough explí cito[[ fallthrough ]];

default:procesa_defecto();

}


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Atributos

Nuevos atributos

Ignorando resultados

C++ permite ignorar el resultado de una función:int lee_bytes(std :: ifstream & f , int n);// ...void f (std :: ifstream & fs) {

lee_bytes(fs, 100); // resultado ignorado// ...

}

Se pude forzar que no se pueda ignorar con[[nodiscard]]:[[ nodiscard]] int lee_bytes(std :: ifstream & f , int n);// ...void f (std :: ifstream & fs) {

lee_bytes(fs, 100); // warning: resultado ignoradoint r = lee_bytes(fs, 50); // OK// ...

}


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Atributos

Nuevos atributos

Ignorando resultados

C++ permite ignorar el resultado de una función:int lee_bytes(std :: ifstream & f , int n);// ...void f (std :: ifstream & fs) {

lee_bytes(fs, 100); // resultado ignorado// ...

}

Se pude forzar que no se pueda ignorar con[[nodiscard]]:[[ nodiscard]] int lee_bytes(std :: ifstream & f , int n);// ...void f (std :: ifstream & fs) {

lee_bytes(fs, 100); // warning: resultado ignoradoint r = lee_bytes(fs, 50); // OK// ...

}


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Atributos

Nuevos atributos

Tipos no descartables

Se puede marcar un tipo como no descartable:[[ nodiscard]] struct resultado {

int resultado;string mensaje;

};

resultado haz_algo();

void f () {haz_algo(); // warning: resultado descartadoauto r = haz_algo(); // OK// ...

}


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Atributos

Nuevos atributos

Variables no usadas

La mayoría de los compiladores emiten una advertencia sino se usa una variable.void f ( int a, int b) { // warning: b no usado

int z = 0; // warning: z no usadoreturn a ∗2;

}

Se puede expresar la intención con [[maybe_unused]]:void f ( int a, [[ maybe_unused]] int b) { // OK: b no usado

[[ maybe_unused]] int z = 0; // OK: z no usadoreturn a ∗2;

}


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Atributos

Nuevos atributos

Variables no usadas

La mayoría de los compiladores emiten una advertencia sino se usa una variable.void f ( int a, int b) { // warning: b no usado

int z = 0; // warning: z no usadoreturn a ∗2;

}

Se puede expresar la intención con [[maybe_unused]]:void f ( int a, [[ maybe_unused]] int b) { // OK: b no usado

[[ maybe_unused]] int z = 0; // OK: z no usadoreturn a ∗2;

}


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Atributos

Otras modificaciones sobre atributos



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Atributos


Atributos en nuevos lugares

Se añaden atributos a nuevos elementos:Espacios de nombre:namespace [[deprecated]] mi_lib_anterior {

void f1 () ;// ...

}

void g() {mi_lib_anterior :: f1 () ; // Warning: deprecated// ...

}

Enumeradores de un enumerado:enum modo {

apagado,enciendiendo [[deprecated]],encendido

};


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Atributos


Atributos desconocidos ignorados

Antes de C++17 un compilador podía dar un error para unatributo que no reconocía (p.ej. de otro compilador):void f (void ∗ p) {

[[ gsl :: supress("type") ]] // Solamente reconocido por clang−tidyint ∗ q = reinterpret_cast<int∗>(p);// ...

}

Ahora no puede dar un error.Aunque si un warning.


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Atributos


Espacios de nombre y atributos

En C++11/14 los espacios de nombre de atributos debencualificar explícitamente cada atributo.void f (X x, Y y) {

[[ rpr :: kernel, rpr :: target (cpu,gpu,fpga), rpr :: in (x) , rpr :: out(y) ]]do_f(x,y) ;// ...

}

En C++17 se puede evitar la repetición:void f (X x, Y y) {

[[ using rpr: kernel, target (cpu,gpu,fpga), in (x) , out(y) ]]do_f(x,y) ;// ...

}


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Atributos


Espacios de nombre y atributos

En C++11/14 los espacios de nombre de atributos debencualificar explícitamente cada atributo.void f (X x, Y y) {

[[ rpr :: kernel, rpr :: target (cpu,gpu,fpga), rpr :: in (x) , rpr :: out(y) ]]do_f(x,y) ;// ...

}

En C++17 se puede evitar la repetición:void f (X x, Y y) {

[[ using rpr: kernel, target (cpu,gpu,fpga), in (x) , out(y) ]]do_f(x,y) ;// ...

}


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Simplificaciones

1 Pequeños cambios

2 Aclaraciones


4 Atributos

5 Simplificaciones




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Simplificaciones

Vinculación estructurada

5 SimplificacionesVinculación estructuradaIniciación en if y switchVariables inline


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Simplificaciones


Múltiples valores de retorno

En C++14, se pueden gestionar múltiples valores deretorno con std::tuple y std::tie.std :: tuple<int, string , bool> f() {

return make_tuple(1, "hola", false) ;}

void g() {int n;std :: string msg;bool result ;

std :: tie (n, msg, result) = f () ;// ...

}


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Simplificaciones



En C++17, se introducen las vinculacionesestructuradas:std :: tuple<int, string , bool> f() {

return make_tuple(1, "hola", false) ;}

void g() {auto [n, msg, result ] = f () ;// ...

}


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Simplificaciones


Otras vinculaciones estructuradas

Las vinculaciones estructuradas no están limitadas atuplas.

Arrays:double v[] = {1, 2, 3};auto [a,b,c] = v;

Para cualquier tipo que soporte tuple_size<> yget<N>() (p. ej. std::pair).pair<int, string> f () ;

auto [x,y] = f () ;

Estructuras sin datos miembro estáticos.struct X { int a; double b; char c; };X f () ;const auto [x,y,z] = f () ;


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Simplificaciones






auto [x,y] = f () ;



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Simplificaciones






auto [x,y] = f () ;



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Simplificaciones


Combinando vinculaciones estructuradas y bucles derango

Se pueden combinar las vinculaciones estructuradas conel uso de bucles for basados en rango.std :: map<int, std:: string> dic ;// ...for (auto & [id , nombre] : dic) {

cout << "Id : " << id << "\n";cout << "Nombre: " << nombre << "\n";

}


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Simplificaciones

Iniciación en if y switch



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Simplificaciones


Iniciación en if

Se extiende la sintaxis de if para introducir declaracionesde variable.if ( init ; cond) statement;

Antes

{auto val = get_value();if (val>0) {

f (val ) ;}else throw invalid {};

}

Después

if (auto val = get_value(); val>0) {f (val ) ;

}else throw invalid {};


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Simplificaciones


Iniciación en if


Antes



}

Después




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Simplificaciones


Iniciación en if


Antes



}

Después




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Simplificaciones


Buscando en cadenas

Antes

{const auto it = texto . find ("hola") ;if ( it != string :: npos) {

cout << "Encontrado en posición "<< distance(text .begin() , it ) << "\n"

}}

Después

if (const auto it = texto . find ("hola") ; ( it != string :: npos) {cout << "Encontrado en posición "

<< distance(text .begin() , it ) << "\n"}


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Simplificaciones


Buscando en cadenas

Antes

{const auto it = texto . find ("hola") ;if ( it != string :: npos) {

cout << "Encontrado en posición "<< distance(text .begin() , it ) << "\n"

}}

Después

if (const auto it = texto . find ("hola") ; ( it != string :: npos) {cout << "Encontrado en posición "

<< distance(text .begin() , it ) << "\n"}


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Simplificaciones


Buscando en un mapa

Se puede combinar con vinculaciones estructuradas.

std :: map<int,std::string> m;// ...if (auto & [ it , encontrado] : m.insert(valor ) ; encontrado) {

f ( it ) ;}


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Simplificaciones


Iniciación en switch

Funcionalidad extendida también a switch:

switch (auto x = get_value(); x.status () ) {case abierto:

procesa_abierto(x);break;

case cerrado:procesa_cerrado(x);break;

}


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Simplificaciones

Variables inline



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Simplificaciones

Variables inline

Variables inline

Una variable marcada como inline:Puede aparecer en varias unidades de traducción si tienela misma definición.

Permite poner la definición en un archivo de cabecera.

Debe estar definida en cada unidad de traducción en la quese usa.Hay una única instancia.

Los datos miembro que sean constexpr y static sonimplícitamente inline.


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Simplificaciones

Variables inline

Variables inline






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Simplificaciones

Variables inline

Variables inline



Debe estar definida en cada unidad de traducción en la quese usa.

Hay una única instancia.



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Simplificaciones

Variables inline

Variables inline






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Simplificaciones

Variables inline

Variables inline






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Simplificaciones

Variables inline

Constantes en C++14

tabla.h

static constexpr max_elem = 4096;

class tabla {// ...

private:static constexpr max_valor = 1000000;// ...

};

tabla.cpp

static constexpr max_elem;static constexpr tabla :: max_valor;


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Simplificaciones

Variables inline

Constantes en C++17

tabla.h

inline static constexpr max_elem = 4096;

class tabla {// ...

private:// Implícitament einlinestatic constexpr max_valor = 1000000;// ...

};

tabla.cpp

// Sin definiciones de constantes// ...


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Algoritmos paralelos

1 Pequeños cambios

2 Aclaraciones


4 Atributos

5 Simplificaciones




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Políticas de ejecución

6 Algoritmos paralelosPolíticas de ejecuciónVisión generalAlgoritmos no numéricosAlgortimos numéricos


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Introducción

Una Política de ejecución indica el tipo de paralelismoque se permite en la ejecución de un algoritmo.

Secuencial: Sin paralelizar.Tipo: std::execution::sequenced_policyObjeto global: std::execution::seq.

Paralelo: Paralelizado.Tipo: std::execution::parallel_policy.Objeto global: std::execution::par.

Paralelo + Vector: Paralelizado y vectorizado.Tipo:std::execution::parallel_unsequenced_policy.Objeto global: std::execution::par_unseq.


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Versiones de algoritmos

Todos los algoritmos paralelos toman como primerparámetro una política de ejecución.

Ejemplo: ordenando un vector

using namespace std;vector<double> v = read_values();sort (v.begin() , v.end()) ;

using namespace std::execution;

sort (seq, v.begin() , v.end()) ; // Secuencialsort (par, v.begin() , v.end()) ; // Paralelosort (par_unseq, v.begin(), v.end()) ; // Paralelo+Vect


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Visión general



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Visión general

¿Qué algoritmos se incluyen?

La biblioteca de algoritmos paralelos incluye la mayorparte de los algoritmos de la STL.En todos los casos se añade un parámetro adicional paraindicar la política de ejecución.

Este parámetro se coloca el primero.Hay algoritmos de la STL que pueden no estar.

Ejemplo accumulate.Hay algoritmos que no provienen de la STL.

Ejemplo: exclusive_scan


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Visión general

Buscando en una secuencia

Ejemplos

vector<int> v = get_values_vector();count_if (par, begin(v), end(v),

[]( int x) { return x>0; }) ;auto p = find (par, begin(v), end(v), 0);auto q = find_if (par, begin(v), end(v),

[]( int x) { return (x>0) && (x<10); }


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Algoritmos no numéricos



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Son algoritmos que no requieren que los valoresaccedidos por los iteradores sean de un tipo numérico.

Más generales que los algoritmos numéricos.Ejemplos:

for_each().for_each_n().


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For Each

template <class ExecutionPolicy, class InputIterator, class Function>void for_each(ExecutionPolicy && ep,

InputIterator first , InputIterator last ,Function f ) ;

Aplica f al resultado de desreferenciar cada iterador en elrango [first,last).

Ejemplo

long cuenta_primos(const vector<int> & v) {std :: atomic<long> count;for_each(par, begin(v), end(v), [&]( int x) {

if (esprimo(x)) { count++; }}) ;return count;

}


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For Each

template <class ExecutionPolicy, class InputIterator, class Size, class Function>void for_each_n(ExecutionPolicy && ep,

InputIterator first , Size n,Function f ) ;

Aplica f al resultado de desreferenciar cada iterador en elrango [first, first+n).

Ejemplo

long cuenta_primos(const vector<int> & v, int k) {std :: atomic<long> count;for_each_(par, begin(v), k, [&]( int x) {

if (esprimo(x)) { count++; }}) ;return count;

}


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Algortimos numéricos



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Algoritmos numéricos

Algoritmos orientados a secuencias numéricas.reduce.exclusive_scan.inclusive_scan.transform_reduce.transform_exclusive_scan.transform_inclusive_scan.

También se añaden las versiones sin parámetro depolítica.


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Operaciones básicas

Operaciones usadas en la definición de la semántica dealgoritmos.GENERALIZED_SUM yGENERALIZED_NONCOMMUTATIVE_SUM.

Conceptualmente suma (aunque aplicable a cualquieroperador).

GENERALIZED_SUM(op, a1, ..., aN):Concepto de suma commutativa.Puede aplicar la operación en cualquier orden.

Concepto de suma no commutativa.Restricciones sobre el orden.


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GENERALIZED_SUM

GENERALIZED_SUM(op, a1, ..., aN):op(GENERALIZED_SUM(op,b1,..., bK),GENERALIZED_SUM(op,bL, ..., bN)).b1, ..., bK,bL, ..., bN es una permutación de a1,ldots, aN.

GENERALIZED_NONCOMMUTATIVE_SUM(op, a1, ...,aN):

op(GENERALIZED_SUM(op,a1,..., aK),GENERALIZED_SUM(op,aL, ..., bN)).


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reduce

template <class InputIterator, class T, class BinaryOperation>T reduce( InputIterator first , InputIterator last , T init , BinaryOperation op);

GENERALIZED_SUM(op, init, *first, ...)

op no puede invalidar iteradores en el rango tratado.op no puede modificar valores almacenados en el rango.reduce puede no ser determinista cuando op es noasociativo o no conmutativo.

Ejemplo

reduce(begin(v), end(v), 0, []( int a, int b) {return a+b; }) ;


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Variantes de reduce

template <class InputIterator, class T, class BinaryOperation>T reduce( InputIterator first , InputIterator last , T init ) ;

Utiliza como operación por defecto la suma.reduce(first,last,init,plus<>()).

template <class InputIterator, class T, class BinaryOperation>T reduce( InputIterator first , InputIterator last ) ;

Utiliza como operación por defecto la suma.Utiliza como valor por defecto el valor por defecto para eltipo usado para valores.reduce(first,last,x,plus<>()).

x es el valor por defecto para el tipo de valor.decltype(*first) x{};


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Variantes de reduce

template <class InputIterator, class T, class BinaryOperation>T reduce( InputIterator first , InputIterator last , T init ) ;

Utiliza como operación por defecto la suma.reduce(first,last,init,plus<>()).

template <class InputIterator, class T, class BinaryOperation>T reduce( InputIterator first , InputIterator last ) ;

Utiliza como operación por defecto la suma.Utiliza como valor por defecto el valor por defecto para eltipo usado para valores.reduce(first,last,x,plus<>()).

x es el valor por defecto para el tipo de valor.decltype(*first) x{};


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Transform reduce

template <class InputIterator, class T, class UnaryOp, class BinaryOp>T transform_reduce(InputIterator first , InputIterator last ,

UnaryOp unary_op, T init, BinaryOp binary_op);

Realiza una reducción con binary_op con el resultadode aplicar unary_op a los elementos.

unary_op no se aplica a init.Reducciones realizadas con GENERALIZED_SUM sobrebinary_op.

Ejemplo

auto suma_cuadrados = transform_reduce(begin(v), end(v),[]( double x) { return x ∗ x; },0,[]( double x, double y) { return x + y; }

) ;


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scan

Dos variantes:inclusive_scan: Realiza scan hasta i-ésimo elemento.exclusive_scan: Realiza scan hasta justo antes deli-ésimo elemento.

En ambos casos:Las operaciones se realizan en términos deGENERALIZED_NONCOMMUTATIVE_SUM.La operación no puede invalidar ni iteradores ni modificarelementos.

Ejemplo

auto fin = exclusive_scan(begin(v), end(v), begin(w));


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exclusive scan

template <class InputIterator, class OutputIterator , class T,class BinaryOp>

OutputIterator exclusive_scan( InputItertor first , InputIterator last ,OutputIterator out,T init , BinaryOp op);

Para cada i en el rango [out, out +(last-first)):

Le asigna el resultado deGENERALIZED_NONCOMMUTATIVE_SUM(op, init,*first, ..., *(first+(i-out)-1)).

Devuelve el fin del rango resultado.Si se omite op equivale a:

exclusive_scan(first, last, out, init,plus<>())

No se puede omitir init.


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inclusive scan

template <class InputIterator, class OutputIterator , class T,class BinaryOp>

OutputIterator inclusive_scan( InputItertor first , InputIterator last ,OutputIterator out,T init , BinaryOp op);

Para cada i en el rango [out, out +(last-first)):

Le asigna el resultado deGENERALIZED_NONCOMMUTATIVE_SUM(op, init,*first, ..., *(first+(i-out))).

Devuelve el fin del rango resultado.Si se omite op equivale a:

exclusive_scan(first, last, out, init,plus<>())

Si se omite init no se incorpora a la suma generalizada.


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Ejemplo

Calculando la CDF de un histograma

vector<int> histogram = compute_histogram();vector<int> cdf(histogram.size() , 0);inclusive_scan(par, begin(histogram), end(histogram),

begin(cdf)) ;


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transform scan

Una versión para transform_exclusive_scan

template <class InputIterator, class OutputIterator ,class UnaryOp, class T, class BinaryOp>

OutputIterator transform_exclusive_scan(InputItertor first , InputIterator last , OutputIterator out,UnaryOp unary_op, T init, BinaryOp binary_op);

Dos versiones para transform_inclusive_scan

template <class InputIterator, class OutputIterator ,class UnaryOp, class BinaryOp>

OutputIterator transform_inclusive_scan(InputItertor first , InputIterator last , OutputIterator out,UnaryOp unary_op, BinaryOp binary_op);

template <class InputIterator, class OutputIterator ,class UnaryOp, class BinaryOp, class T>

OutputIterator transform_exclusive_scan(InputItertor first , InputIterator last , OutputIterator out,UnaryOp unary_op, BinaryOp binary_op, T init);


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Ejemplo

Calculando la CDF de un histograma

vector<int> histogram = compute_histogram();vector<int> cdf(histogram.size() , 0);transform_inclusive_scan(par, begin(histogram), end(histogram),

begin(cdf)[]( int x) {

if (x<0) return 0;if (x>255) return 255;return x;

}[]( int x, int y) { return x+y; }) ;


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Acceso al sistema de ficheros

1 Pequeños cambios

2 Aclaraciones


4 Atributos

5 Simplificaciones




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Sistema de ficheros

Ofrece una biblioteca portable para acceder al sistema dearchivos.

Archivo de cabecera <filesystem>.Espacio de nombres std::fileystem.

Componentes:Gestión de paths.Gestion de directorios.Recorrido de directorios.Funciones de soporte.


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Sistema de ficheros

Ofrece una biblioteca portable para acceder al sistema dearchivos.

Archivo de cabecera <filesystem>.Espacio de nombres std::fileystem.

Componentes:Gestión de paths.Gestion de directorios.Recorrido de directorios.Funciones de soporte.


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Información de una ruta

void f (std :: string path_name) {using fs = std :: filesystem;

fs :: path mi_path{path_name};cout << "exists () = " << fs :: exists (mi_path) << "\n"

<< "root_name() = " << mi_path.root_name() << "\n"<< "root_path() = " << mi_path.root_path() << "\n"<< "relative_path () = " << mi_path.relative_path() << "\n"<< "parent_path() = " << mi_path.parent_path() << "\n"<< "filename() = " << mi_path.filename() << "\n"<< "stem() = " << mi_path.stem() << "\n"<< "extension() = " << mi_path.extension() << "\n";

}


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Componiendo un path

Operador /=:

using fs = namespace std::filesystem;fs :: path p{" /usr/include" };p /= "c++";p /= "7.2.0"p /= "iostream"

Operador +=:

using fs = namespace std::filesystem;fs :: path p{" /usr/include" };p += "c++";p += "7.2.0"p += "iostream"


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Componiendo un path

Operador /=:

using fs = namespace std::filesystem;fs :: path p{" /usr/include" };p /= "c++";p /= "7.2.0"p /= "iostream"

Operador +=:

using fs = namespace std::filesystem;fs :: path p{" /usr/include" };p += "c++";p += "7.2.0"p += "iostream"


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Recorriendo un path

void f (std :: filesystem :: path & p) {for (auto & x : p) {

cout << x << "\n";}

}

usrincludec++7.2.0iostream


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Nuevos tipos en la biblioteca

1 Pequeños cambios

2 Aclaraciones


4 Atributos

5 Simplificaciones




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Valores generalizados

8 Nuevos tipos en la bibliotecaValores generalizadosValores opcionalesRegistros con variantesVistas sobre cadenas


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Valores generalizados

Valores any

Nuevo tipo any para representar un valor de cualquier tipo.

Es como un void* seguro en tipos.

Usando optional

void agrega_elemento(std::vector<std::any> & v, int id) {if (es_valido_A(id)) v.push_back(elemento{id});else if (es_valido_B(id)) v.push_back(compuesto{id});else v.push_back(derivado{id});

}

void imprime_elementos(const std::vector<std::any> & v) {for (auto & x : v) {

if (x.type() == typeid(elemento)) {std :: cout << x << std :: endl;

}}

}cbed – J. Daniel Garcia – ARCOS@UC3M ([email protected]) – Twitter: @jdgarciauc3m 113/126

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Valores opcionales



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Valores opcionales

Nueva clase optional

Nuevo tipo optional para representar un valor quepuede estar o no presente.

Usando optional

std :: optional<elemento> obten_elemento(int id) {if (es_valido(id) ) return elemento{id};else return {};

}

void f ( int id ) {auto e = obten_elemento;if (e) cout << ∗e << endl;else cout << "vacio" << endl;

}


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Registros con variantes



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El tipo variant

Nuevo tipo variant valores de un número cerrado detipos

Es como un void* seguro en tipos.

Usando variant

void f () {std :: variant<int, std :: string , double> v;

v = 42;int x = get<int>(v);

try {auto d = get<double>(v);

}catch (std :: bad_variant_access&) {}

}


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struct mi_visitor {void operator()(const int & i) { std :: cout << " int : " << i << "\n"; }void operator()(const double & d) { std::cout << "double: " << d << "\n"; }

};

void f () {std :: variant<int, float> v;

v = 2.0;std :: visit ( mi_visitor {}, v) ;

v = 5;std :: visit ( mi_visitor {}, v) ;

}


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Vistas sobre cadenas



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string_view

Define un objeto que se refiere a una secuencia decaracteres constante.

Tiene una interfaz muy similar a std::string.

std :: string_view sv1 = "hola";auto sv2 = "adios"sv;

std :: string s = "Daniel"std :: string_view sv3 = s;

std :: cout << sv3 << std::endl;

auto sv4 = "C++ mola";sv4 = sv4.substr(3) ;


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¿Y después?

Ya estamos trabajando en C++20:Mejor programación genérica con conceptos B. Stroustrupet al.Mejor procesamiento asíncrono con corrutinas G.NishanovMejor estructuración con módulos G. Dos ReisMejor detección de defectos con contratos J. DanielGarcía. . .


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Resumen

Limpieza de características antiguas.

C++ es un lenguaje en constante evolución.Un lenguaje algo más predecible.Mejor soporte (ligeramente) de programación genérica.Mayor uso de atributos.Simplificaciones en el lenguaje para código más claro.Algoritmos paralelos y acceso al sistema de fichero.Algunos tipos nuevos en la biblioteca.


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Resumen

Limpieza de características antiguas.C++ es un lenguaje en constante evolución.

Un lenguaje algo más predecible.Mejor soporte (ligeramente) de programación genérica.Mayor uso de atributos.Simplificaciones en el lenguaje para código más claro.Algoritmos paralelos y acceso al sistema de fichero.Algunos tipos nuevos en la biblioteca.


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Resumen

Limpieza de características antiguas.C++ es un lenguaje en constante evolución.Un lenguaje algo más predecible.

Mejor soporte (ligeramente) de programación genérica.Mayor uso de atributos.Simplificaciones en el lenguaje para código más claro.Algoritmos paralelos y acceso al sistema de fichero.Algunos tipos nuevos en la biblioteca.


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Resumen

Limpieza de características antiguas.C++ es un lenguaje en constante evolución.Un lenguaje algo más predecible.Mejor soporte (ligeramente) de programación genérica.

Mayor uso de atributos.Simplificaciones en el lenguaje para código más claro.Algoritmos paralelos y acceso al sistema de fichero.Algunos tipos nuevos en la biblioteca.


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Resumen

Limpieza de características antiguas.C++ es un lenguaje en constante evolución.Un lenguaje algo más predecible.Mejor soporte (ligeramente) de programación genérica.Mayor uso de atributos.

Simplificaciones en el lenguaje para código más claro.Algoritmos paralelos y acceso al sistema de fichero.Algunos tipos nuevos en la biblioteca.


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Resumen

Limpieza de características antiguas.C++ es un lenguaje en constante evolución.Un lenguaje algo más predecible.Mejor soporte (ligeramente) de programación genérica.Mayor uso de atributos.Simplificaciones en el lenguaje para código más claro.

Algoritmos paralelos y acceso al sistema de fichero.Algunos tipos nuevos en la biblioteca.


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Resumen

Limpieza de características antiguas.C++ es un lenguaje en constante evolución.Un lenguaje algo más predecible.Mejor soporte (ligeramente) de programación genérica.Mayor uso de atributos.Simplificaciones en el lenguaje para código más claro.Algoritmos paralelos y acceso al sistema de fichero.

Algunos tipos nuevos en la biblioteca.


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C++17



Resumen

Limpieza de características antiguas.C++ es un lenguaje en constante evolución.Un lenguaje algo más predecible.Mejor soporte (ligeramente) de programación genérica.Mayor uso de atributos.Simplificaciones en el lenguaje para código más claro.Algoritmos paralelos y acceso al sistema de fichero.Algunos tipos nuevos en la biblioteca.


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C++17The next generation

J. Daniel Garcia

Grupo ARCOSUniversidad Carlos III de Madrid

Noviembre 2017


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