大家好,这个专栏会分析 RapidJSON中文使用手册)中一些有趣的 C++ 代码,希望对读者有所裨益。

C++ 语法解说

我们先来看一行代码(document.h):

bool StartArray() {
new (stack_.template Push<ValueType>()) ValueType(kArrayType); // <--
return true;
}

或许你会问,这是什么C++语法?

这里其实用了两个可能较少接触的C++特性。第一个是 placement new,第二个是 template disambiguator

Placement new

简单来说,placement new 就是不分配内存,由使用者给予内存空间来构建对象。其形式是:

new (T*) T(...);

第一个括号中的是给定的指针,它指向足够放下 T 类型的内存空间。而 T(...) 则是一个构造函数调用。那么,上面 StartArary() 里的代码,分开来写就是:

bool StartArray() {
ValueType* v = stack_.template Push<ValueType>(); // (1)
new (v) ValueType(kArrayType); // (2)
return true;
}

这么分拆,(2)应该很容易理解吧。那么(1)是什么样的语法?为什么中间会有 template 这个关键字?

template disambiguator

(1)其实只是调用 Stack 类的模板成员函数 Push()。如果删去这个 template,代码就显得正常一点:

    ValueType* v = stack_.Push<ValueType>(); // (1)

这里 Push 是一个 dependent name,它依赖于 ValueType 的实际类型。这里编译器不能确认 < 为小于运算符,还是模板的 <。为了避免歧义,需要加入template 关键字。这是C++标准的规定,缺少这个 template 关键字 gcc 和 clang 都会报错,而 vc 则会通过(C++标准也容许实现这样的编译器)。和这个语法相近的还有 typename disambiguator。

理解这些语法之后,我们进入核心问题。

混合任意类型的堆栈

处理树状的数据结构时,我们经常需要用到堆栈(stack)这种数据结构。C++ 标准库也提供了 std::stack 这个容器。然而,这个模板类容器的实例,只能存放一种类型的对象。在 RapidJSON 的解析过程中,我们希望它能同时存放已解析的 Value 对象,以及 Member 对象(key-value对)。或者我们从另一个角度去想,程序堆栈(program stack)本身就是可储存各种类型数据的堆栈。在 RapidJSON 中的其它地方也有这种需求。

internal/stack.h 中的 Stack 类实现了这个构思,其声明是这样的:

class Stack {
Stack(Allocator* allocator, size_t stackCapacity);
~Stack(); void Clear();
void ShrinkToFit(); template<typename T> T* Push(size_t count = 1);
template<typename T> T* Pop(size_t count);
template<typename T> T* Top();
template<typename T> T* Bottom(); Allocator& GetAllocator();
bool Empty() const;
size_t GetSize();
size_t GetCapacity();
};

这个类比较特殊的地方,就是堆栈操作使用模板成员函数,可以压入或弹出不同类型的对象。另外,为了完全防止拷贝构造函数调用的可能性,这些函数都是返回指针。虽然引用也可以,但使用指针在一些应用情况下会更自然。

例如,要压入4个 int,再每次弹出两个:

Stack s;
*s.Push<int>() = 1;
*s.Push<int>() = 2;
*s.Push<int>() = 3;
*s.Push<int>() = 4;
for (int i = 0; i < 2; i++) {
int* a = s.Pop<int>(2);
std::cout << a[0] << " " << a[1] << std::endl;
}
// 输出:
// 3 4
// 1 2

注意到,Pop() 返回弹出的最底端元素的指针,我们仍然可以通过这指针合法地访问这些弹出的元素。

重要事项(坑出没注意)

在 StartArray() 的例子里,我们看到使用 placement new 来构建对象。在普通的情况下,new 和 delete 应该是成双成对的,但使用了 placement new,就通常不能使用 delete,因为 delete 会调用析构函数释放内存。在这个例子里,stack_ 对象提供了内存空间,所以我们只需要调用 ValueType 的析构函数。例如,如果解析在中途终止了,我们要手动弹出已入栈的 ValueType 并调用其析构函数:

while (!stack_.Empty())
(stack_.template Pop<ValueType>(1))->~ValueType();

另一个问题是,如果压入不同的数据类型,可能会有内存对齐问题,例如:

Stack s;
*s.Push<char>() = 'f';
*s.Push<char>() = 'o';
*s.Push<char>() = 'o';
*s.Push<int >() = 123; // 对齐问题

123写入的地址不是4的倍数,在一些CPU下可能造成崩溃。如果真的要做紧凑的packing,可以用 std::memcpy:

int i = 123;
std::memcpy(s.Push<int>(), &i, sizeof(i)); int j;
std::memcpy(&j, s.Pop<int>(1), sizeof(j));

代码复用

由于 RapidJSON 不依赖于 STL,在实现一些功能时缺少一些容器的帮忙。后来想到,一些地方其实可以把 Stack 当作可动态缩放的缓冲区来使用。例如,我们想从DOM生成JSON的字符串,就实现了 GenericStringBuffer

template <typename Encoding, typename Allocator = CrtAllocator>
class GenericStringBuffer {
public:
typedef typename Encoding::Ch Ch; // ... void Put(Ch c) { *stack_.template Push<Ch>() = c; } const Ch* GetString() const {
// Push and pop a null terminator. This is safe.
*stack_.template Push<Ch>() = '\0';
stack_.template Pop<Ch>(1); return stack_.template Bottom<Ch>();
} size_t GetSize() const { return stack_.GetSize(); } // ... mutable internal::Stack<Allocator> stack_;
};

想在缓冲器末端加入字符,就使用 Stack::Push(),想把整个缓冲取出来,就简单地回传底端的指针。不过这里有个特别的地方,因为需要空字符作结尾,在 GetString() 时,会压入并立即弹出一个空字符。如前所述,弹出后、压入其他东西前,刚弹出的内容仍然是合法的。而由于我们希望GetString() 是 const 函数,所以这里让 stack_ 加上 mutable 修饰词。

结语

RapidJSON 为了一些内存及性能上的优化,萌生了一个混合任意类型的堆栈类 rapidjson::internal::Stack。但使用这个类要比 STL 提供的容器危险,必须清楚每个操作的具体情况、内存对齐等问题。而带来的好处是更自由的容器内容类型,可以达到高缓存一致性(用多个 std::stack 不利此因素),并且避免不必要内存分配、释放、对象拷贝构造等。从另一个角度看,这个类更像一种特殊的内存分配器。

RapidJSON 代码剖析(一):混合任意类型的堆栈的更多相关文章

  1. RapidJSON 代码剖析(四):优化 Grisu

    我曾经在知乎的一个答案里谈及到 V8 引擎里实现了 Grisu 算法,我先引用该文的内容简单介绍 Grisu.然后,再谈及 RapidJSON 对它做了的几个底层优化. (配图中的<Grisù& ...

  2. RapidJSON 代码剖析(三):Unicode 的编码与解码

    根据 RFC-7159: 8.1 Character Encoding JSON text SHALL be encoded in UTF-8, UTF-16, or UTF-32. The defa ...

  3. RapidJSON 代码剖析(二):使用 SSE4.2 优化字符串扫描

    现在的 CPU 都提供了单指令流多数据流(single instruction multiple data, SIMD)指令集.最常见的是用于大量的浮点数计算,但其实也可以用在文字处理方面. 其中,S ...

  4. (转载)Java Map中的Value值如何做到可以为任意类型的值

    转载地址:http://www.importnew.com/15556.html     如有侵权,请联系作者及时删除. 搬到我的博客来,有空细细品味,把玩. 本文由 ImportNew - shut ...

  5. Jquery UI 组合树 - ComboTree 集成Wabacus4.1 代码剖析

    Jquery UI 1.3 (组合树 - ComboTree ) 集成Wabacus4.1 集成Spring 代码剖析 使用时,请下载需要Jquery ui包进行配置 combotree.js 的代码 ...

  6. rapidjson代码封装类

    rapidjson代码封装类 以下代码封装了rapidjson增删改查等基本操作: /********************************************************* ...

  7. x264代码剖析(十三):核心算法之帧间预測函数x264_mb_analyse_inter_*()

    x264代码剖析(十三):核心算法之帧间预測函数x264_mb_analyse_inter_*() 帧间预測是指利用视频时间域相关性,使用临近已编码图像像素预測当前图像的像素,以达到有效去除视频时域冗 ...

  8. WPF:将Office文档、任意类型文件嵌入到EXE可执行文件中

    原文:WPF:将Office文档.任意类型文件嵌入到EXE可执行文件中 版权声明:本文为博主原创文章,未经博主允许可以随意转载 https://blog.csdn.net/songqingwei198 ...

  9. Golang 传递任意类型的切片

    肯定有这样的一种场景,写一个函数,该函数可以接收任意类型的切片,完成相应的功能. 就好比这种情况 intSlice := []int{1,2,3,4,5,6,7,8} strSlice := []st ...

随机推荐

  1. JQ基础之选择器

    JQ选择器与CSS/CSS3选择器非常类似,对于学过CSS/CSS3的朋友来说可以是快速上手,下面总结了比较常用的选择器. ID选择器 $('#one') ( '#'代表ID ) CLASS选择器 $ ...

  2. jquery简介和实例

    一.简介 定义 jQuery创始人是美国John Resig,是优秀的Javascript框架: jQuery是一个轻量级.快速简洁的javaScript库. 参考:http://www.php100 ...

  3. 关于arcgis engine的工作空间(IWorkspace)和选择集(FeatureSelection)

    1.通过某个WorkspaceFactoryClass(例如AccessWorkspaceFactoryClass)拿到工作空间工厂接口,这时的OpenFromFile方法可以直接打开mdb类型文件, ...

  4. IOS客户端实现RSA加密

    在IOS的app登陆模块,用户名和密码如果直接传给后台服务器,很容易被截获并伪造网络请求, 如果利用RSA算法在每个客户端利用公钥解密,服务器端进行私钥解密,即使截获了密码也是无法解密的 在这里只介绍 ...

  5. React Native知识3-TextInput组件

    TextInput是一个允许用户在应用中通过键盘输入文本的基本组件.本组件的属性提供了多种特性的配置,譬如自动完成.自动大小写.占位文字,以及多种不同的键盘类型(如纯数字键盘)等等.它的样式属性跟Te ...

  6. 【从零开始学习Hadoop】--1.Hadoop的安装

    第1章 Hadoop的安装1. 操作系统2. Hadoop的版本3. 下载Hadoop4. 安装Java JDK5. 安装hadoop6. 安装rsync和ssh7. 启动hadoop8. 测试had ...

  7. Ajax.ActionLink参数详解

    该语法会生成一个a标签,点击a标签会执行一个Ajax请求. 有12个方法重载,下面详解方法中的各项参数: 参数一:linkText string类型 说明:链接显示的文字内容 参数二:actionNa ...

  8. Linux系统安装Apache 2.4.6

    Apache简介         Apache HTTP Server(简称Apache)是Apache软件基金会的一个开放源码的网页服务器,可以在大多数计算机操作系统中运行,由于其多平台和安全性被广 ...

  9. SQL SERVER CHAR ( integer_expression )各版本返回值差异的案例

    我们都知道CHAR(integer_expression)将ASCII代码转换为字符.当integer_expression介于 0 和 255 之间的整数.如果该整数表达式不在此范围内,将返回 NU ...

  10. Mysql zip包在Windows上安装配置

    环境:Windows7 64位系统.mysql-5.7.16-winx64.zip 1.在mysql官网上下载所需的mysql zip包,如我下载的是mysql-5.7.16-winx64.zip: ...