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<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="utf-8"/>
<title>Smart-Pointers</title>
<meta name="author" content="(Guillaume Roguez )"/>
<style type="text/css">
.underline { text-decoration: underline; }
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</head>
<body>
<div class="reveal">
<div class="slides">
<section id="sec-title-slide"><h1 class="title">Smart-Pointers</h1><h2 class="author">Guillaume Roguez </h2><p class="date">Created: 2017-11-16 jeu 15:06</p>
</section>
<section>
<section id="slide-org6432c1d">
<h2 id="org6432c1d">Le problème</h2>
<div class="outline-text-2" id="text-org6432c1d">
</div>
</section>
<section id="slide-org2c8cb3c" data-background="https://media.giphy.com/media/2RiU1RUjyh4C4/giphy.gif" data-background-transition="slide">
<h3 id="org2c8cb3c">Les pointeurs</h3>
</section>
<section id="slide-org4887c8b">
<h3 id="org4887c8b">Les pointeurs sont</h3>
<ul>
<li class="fragment">géniaux</li>
<li class="fragment">puissants</li>
<li class="fragment">et pourtant…</li>
</ul>
<p class="fragment (t)">
la 1ère source de bugs!
</p>
</section>
<section id="slide-org170eb7b">
<h3 id="org170eb7b">Pointeurs et C++</h3>
<p class="fragment (t)">
<code>new</code> et <code>delete</code> sont sur un bateau…
</p>
<div class="org-src-container">
<pre class="fragment (t)"><code class="c++" >MyType* mytype_pointer = new MyType;
...
delete mytype_pointer;
</code></pre>
</div>
<p class="fragment (t)">
… <code>delete</code> tombe à l'eau!
</p>
<p class="fragment (t)">
Qu'est-ce qui reste?
</p>
</section>
<section id="slide-org6e1a7f8">
<h3 id="org6e1a7f8">Des bugs!</h3>
<ul>
<li class="fragment">Oublier 'delete' = perte mémoire<br />
<i>(catastrophe sur un système avec peu de ressources)</i></li>
<li class="fragment"><code>delete</code> sur un nullptr = crash</li>
<li class="fragment"><code>delete</code> sur un pointeur invalide = crash</li>
<li class="fragment"><code>delete</code> de trop = crash</li>
<li class="fragment"><code>delete</code> sur le mauvais objet = c'est la 4ième dimension!</li>
</ul>
</section>
<section id="slide-orgbebc82d" data-background="https://media.giphy.com/media/rW6pMWrNZ2cPm/giphy.gif" data-background-transition="slide">
<h3 id="orgbebc82d">Allocation et destruction</h3>
<p class="fragment grow">
Une paire indissociable
</p>
</section>
</section>
<section>
<section id="slide-org5e37e30">
<h2 id="org5e37e30">Solution?</h2>
<p>
(adapté au C++)
</p>
</section>
</section>
<section>
<section id="slide-org554e87e">
<h2 id="org554e87e"><b>R. A. I. I.</b></h2>
</section>
<section >
<p>
Ressource Acquisition Is Initialization
</p>
<p class="fragment shrink">
TL;DR: Associer la vie d'une ressource à celle d'un objet
</p>
<div class="org-src-container">
<pre class="fragment appear"><code class="c++" >class MyType_RAII {
public:
MyType_RAII() {
// Acquisition des ressources
...
}
~MyType_RAII() {
// Libération des ressources
...
}
};
{
MyType_RAII my_var; // allocation sur la pile
do_something(my_var);
} // ~MyType_RAII() appelé ici => libération des ressources
</code></pre>
</div>
</section>
<section id="slide-org2a10797">
<h3 id="org2a10797">Bénéfices</h3>
<ul>
<li class="fragment">éviter l'oublis de l'associativité (bug!)</li>
<li class="fragment">simplifier la maintenance du code</li>
<li class="fragment">simplifier la gestion des "cas de sortie" d'une routine</li>
</ul>
<p class="fragment (t)">
<b>surtout avec les exceptions!</b>
</p>
<div class="org-src-container">
<pre class="fragment (t)"><code class="c++" >{
do_bad_things(new MyType); // perte si exception
MyType* ptr = new MyType; // alloué sur la stack
if (isError())
throw std::runtime_error("Error!"); // perte!
do_something_that_throw(); // perte!
} // perte!
</code></pre>
</div>
</section>
</section>
<section>
<section id="slide-orge972972">
<h2 id="orge972972">RAII et pointeurs</h2>
<div class="org-src-container">
<pre><code class="c++" >class MyTypeSafePtr {
public:
MyTypeSafePtr() : ptr {new MyType} {}
~MyTypeSafePtr() { delete ptr; }
MyTypeSafePtr* ptr;
};
</code></pre>
</div>
</section>
<section >
<p>
Utilisation
</p>
<div class="org-src-container">
<pre><code class="c++" >// Bon vieux C++98...
MyTypeSafePtr* my_ptr = MyTypeSafePtr();
// ...C++11
auto my_ptr = MyTypeSafePtr();
do_something(my_ptr.ptr);
my_ptr.ptr->do_something_else();
</code></pre>
</div>
<p>
323
</p>
</section>
</section>
<section>
<section id="slide-org0466938">
<h2 id="org0466938">Et c'est tout?</h2>
<div class="outline-text-2" id="text-org0466938">
</div>
</section>
<section id="slide-orgb8270f2">
<h3 id="orgb8270f2">Amélioration #1</h3>
<p>
concept de <i>propriété</i>
</p>
<ul>
<li class="fragment">Posséder c'est décider de la durée de vie de l'objet</li>
<li class="fragment">J'utilise la ressource et je peux la prêter</li>
<li class="fragment">Je peux céder ma ressource à un autre propriétaire</li>
</ul>
</section>
<section >
<p>
Unicité
</p>
<div class="org-src-container">
<pre><code class="c++" >class MyTypeSafePtr {
private:
MyType* ptr_; // plus d'accès direct
public:
MyTypeSafePtr() ptr_ { new MyType } {}
~MyTypeSafePtr() { if (ptr_) delete ptr_; }
// accès au pointeur (/!\ pointeur nu = non-propriétaire)
MyType* get() const { return ptr_; }
// transfert de la propriété
MyType* release() noexcept {
auto t = ptr_;
ptr_ = nullptr;
return t;
}
};
</code></pre>
</div>
</section>
<section >
<p>
Utilisation
</p>
<div class="org-src-container">
<pre><code class="c++" >auto my_ptr = MyTypeSafePtr();
// do_something(MyType* p)
do_something(my_ptr.get());
// take_ownership(MyType* p)
take_ownership(my_ptr.release());
// indirection
my_ptr.get().mytype_method();
</code></pre>
</div>
</section>
<section id="slide-orgb714b6e">
<h3 id="orgb714b6e">Amélioration #2</h3>
<p>
Oublier l'effet <i>conteneur</i>
</p>
<ul>
<li class="fragment"><code>my_ptr.get()</code> => pas très élégant</li>
<li class="fragment">Mimer l'utilisation des pointeurs <i>bruts</i></li>
</ul>
<div class="org-src-container">
<pre class="fragment (t)"><code class="c++" >class MyTypeSafePtr {
...
// Déréférencement : *instance
MyType& operator* () const {
assert(get() != nullptr);
return *ptr_;
}
// Indirection: instance->xxx
MyTypr* operator-> () const noexcept { return ptr_; }
};
</code></pre>
</div>
</section>
<section >
<div class="org-src-container">
<pre><code class="c++" >auto my_ptr = MyTypeSafePtr();
my_ptr->do_something(); // par indirection
foo(*my_ptr); // par réference
</code></pre>
</div>
<p>
(Beaucoup mieux)
</p>
</section>
<section id="slide-org28776d0">
<h3 id="org28776d0">Amélioration #3</h3>
<p>
Programmation générique => <b>template</b>
</p>
<div class="org-src-container">
<pre><code class="c++" >template< typename T >
class MyUniquePtr {
public:
using pointer = T*;
MyUniquePtr(pointer p) : p_ {p} {}
~MyUniquePtr() { if (p_) delete _p; }
T& operator*() const { ... }
T* operator->() const noexcept { ... }
...
private:
pointer p_ {nullptr};
};
</code></pre>
</div>
</section>
<section >
<p>
Utilisation
</p>
<div class="org-src-container">
<pre><code class="c++" >auto my_ptr = MyUniquePtr< MyType >(new MyType);
</code></pre>
</div>
</section>
</section>
<section>
<section id="slide-orgd0fac8c">
<h2 id="orgd0fac8c">Trop de code pour vous?</h2>
<ul>
<li><memory> de la STL (Standard Template Library)</li>
<li>Depuis C++11</li>
</ul>
</section>
<section id="slide-orgc7f53b5">
<h3 id="orgc7f53b5"><code>std::unique_ptr<></code></h3>
<ul>
<li class="fragment">Propriété unique sur un pointeur</li>
<li class="fragment">Comme notre exemple précédent mais en mieux
<ul>
<li>Copie impossible (vérification à la compilation)</li>
<li>Supporte la sémantique <i>moveable</i> du C++11</li>
<li>C++14 => <code>std::make_unique()</code></li>
</ul></li>
<li class="fragment">Exemples d'utilisations:
<ul>
<li>A la place d'un <code>new</code> <b>nu</b> (protection des fuites mémoire)</li>
<li>Comme membre de classe pour garder une ressource</li>
<li>Parfait pour l'idiome <i>pimpl</i></li>
</ul></li>
</ul>
</section>
<section id="slide-orgbc367f0">
<h3 id="orgbc367f0"><code>std::shared_ptr<></code></h3>
<ul>
<li class="fragment">A utiliser quand on ne sais pas qui est le responsable</li>
<li class="fragment">Plus complexe qu'un <code>std::unique_ptr</code>
<ul>
<li>besoin d'un <b>compteur de référence</b>
<ul>
<li>la copie incrémente le compteur</li>
<li>le dtor décrémente le compteur</li>
<li>compteur à 0 => l'objet pointé est détruit (delete)</li>
</ul></li>
</ul></li>
</ul>
</section>
<section id="slide-orgd376cdf">
<h3 id="orgd376cdf"><code>std::weak_ptr<></code></h3>
<ul>
<li class="fragment">Avoir l'accès à un <code>shared_ptr</code> sans augmenter le compteur de référence</li>
<li class="fragment">Concept de "vue"</li>
<li class="fragment">Exemple: implémenter un <b>cache</b></li>
<li class="fragment">On utilise la méthode <code>lock()</code> pour obtenir un <code>shared_ptr</code></li>
</ul>
<div class="org-src-container">
<pre class="fragment (t)"><code class="c++" >if (auto shared = weak.lock()) {
// shared bloque la destruction de la mémoire pointée
// et le scope de ce shared_ptr n'est valable qu'ici
}
</code></pre>
</div>
</section>
</section>
<section>
<section id="slide-org405b1d3">
<h2 id="org405b1d3">Performances</h2>
<div class="outline-text-2" id="text-org405b1d3">
</div>
</section>
<section id="slide-org72551a8">
<h3 id="org72551a8"><code>std::unique_ptr<></code></h3>
<p>
<b>Almost Zero-Overhead</b>
</p>
<ul>
<li class="fragment">Aussi performant qu'un pointeur <i>brut</i></li>
<li class="fragment">Son seul membre est un simple pointer</li>
<li class="fragment">Le compilateur ne gardera que la sémantique d'un pointeur simple</li>
<li class="fragment">… et il rajoute le <code>delete</code> là où vous l'auriez <del>oublié</del> mis</li>
</ul>
</section>
<section id="slide-org2ec6df7">
<h3 id="org2ec6df7"><code>std::shared_ptr<></code></h3>
<ul>
<li class="fragment">Beaucoup moins performant que <code>std::unique_ptr</code></li>
<li class="fragment">Contient un compteur et un <i>mutex</i></li>
<li class="fragment">Le mutex gére l'accès conccurentiel au compteur</li>
<li class="fragment">/!\ seul ce compteur est protégé, pas l'objet pointé!</li>
</ul>
</section>
<section id="slide-org7943940">
<h3 id="org7943940"><code>std::weak_ptr<></code></h3>
<ul>
<li class="fragment">Référence sur la mémoire partagée</li>
<li class="fragment">Accéde aussi au mutex partagé entre les shared<sub>ptr</sub><></li>
</ul>
</section>
</section>
<section>
<section id="slide-org4ef3c08">
<h2 id="org4ef3c08">La fin du pointeur brut?</h2>
<p class="fragment (t)">
Non! Tout comme la référence (&) il transporte une information utile
</p>
<p class="fragment (t)">
Il indique clairement que vous n'êtes pas le propriétaire<br />
(pas de <code>delete</code> dessus)
</p>
</section>
<section id="slide-org2407380">
<h3 id="org2407380">Règles avec le passage en arguments</h3>
<ol>
<li class="fragment">Préférez &, ou * (pour indiquer une possible valeur à nullptr)</li>
<li class="fragment">Pas de <i>smart pointer</i> sauf si vous utilisez/modifiez ce dernier</li>
</ol>
</section>
</section>
<section>
<section id="slide-orgb55939b">
<h2 id="orgb55939b">Pièges</h2>
<p>
Quelques exemples à ne pas suivre…
</p>
</section>
<section id="slide-orgae723f2">
<h3 id="orgae723f2">Vol de pointeur</h3>
<div class="org-src-container">
<pre><code class="c++" >void method(const Widget& widget)
{
privateMember_ = std::unique_ptr< Widget >(&widget);
}
</code></pre>
</div>
</section>
<section id="slide-org92aa666">
<h3 id="org92aa666">Solution miracle</h3>
<div class="outline-text-3" id="text-org92aa666">
</div>
</section>
<section id="slide-orgcf53482">
<h4 id="orgcf53482">Quel est/sont le/les problème(s)?</h4>
<div class="org-src-container">
<pre><code class="c++" >void foo(std::unique_ptr< Widget > w1,
std::unique_ptr< Widget > w2);
foo(new Widget1, new Widget2);
</code></pre>
</div>
</section>
<section id="slide-orgd6bdc6d">
<h4 id="orgd6bdc6d">Est-ce mieux?</h4>
<div class="org-src-container">
<pre><code class="c++" >void foo(std::unique_ptr< Widget > w1,
std::unique_ptr< Widget > w2);
foo(std::unique_ptr< Widget >(new Widget),
std::unique_ptr< Widget >(new Widget));
</code></pre>
</div>
</section>
<section id="slide-orgd0fab4c">
<h4 id="orgd0fab4c">La bonne solution…</h4>
<div class="org-src-container">
<pre><code class="c++" >void foo(std::unique_ptr< Widget > w1,
std::unique_ptr< Widget > w2);
foo(std::make_unique< Widget >(),
std::make_unique< Widget >());
</code></pre>
</div>
</section>
</section>
<section>
<section id="slide-org0154660">
<h2 id="org0154660">A retenir</h2>
<p>
Ordre d'utilisation des trois <i>smart-pointers</i>
</p>
<table border="2" cellspacing="0" cellpadding="6" rules="groups" frame="hsides">
<colgroup>
<col class="org-left" />
</colgroup>
<colgroup>
<col class="org-left" />
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th scope="col" class="org-left">type</th>
<th scope="col" class="org-left">quand?</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td class="org-left"><code>unique_ptr</code></td>
<td class="org-left">souvent, plus de <code>new</code> dit <b>nu</b></td>
</tr>
<tr>
<td class="org-left"><code>shared_ptr</code></td>
<td class="org-left">partage de la propriété, avec précaution (1)</td>
</tr>
<tr>
<td class="org-left"><code>weak_ptr</code></td>
<td class="org-left">pour les cas particuliers (1), ex: cache</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<p>
<i>(1) Le mutex est coûteux!</i>
</p>
</section>
</section>
<section>
<section id="slide-orgdc17f15">
<h2 id="orgdc17f15">Plus de détails</h2>
<p>
La référence<br />
<a href="http://en.cppreference.com/w/cpp/memory">http://en.cppreference.com/w/cpp/memory</a>
</p>
<p>
Ma source sur le sujet<br />
<a href="https://herbsutter.com/gotw/">https://herbsutter.com/gotw/</a>
</p>
</section>
</section>
<section>
<section id="slide-org03dfaad" data-background="https://media.giphy.com/media/aZKNik5nLC8Mw/giphy-downsized-large.gif" data-background-transition="slide">
<h2 id="org03dfaad">Questions</h2>
</section>
</section>
<section>
<section id="slide-orgfc1f208">
<h2 id="orgfc1f208">merci</h2>
<p>
Source Images: giphy.com
</p>
<p>
Edité avec Emacs 25.2.1
</p>
<p>
Présentation: Org + reveal.js
</p>
</section>
</section>
</div>
</div>
<script src="https://cdn.jsdelivr.net/reveal.js/3.0.0/lib/js/head.min.js"></script>
<script src="https://cdn.jsdelivr.net/reveal.js/3.0.0/js/reveal.js"></script>
<script>
// Full list of configuration options available here:
// https://github.com/hakimel/reveal.js#configuration
Reveal.initialize({
controls: true,
progress: true,
history: false,
center: true,
slideNumber: 'c',
rollingLinks: false,
keyboard: true,
overview: true,
theme: Reveal.getQueryHash().theme, // available themes are in /css/theme
transition: Reveal.getQueryHash().transition || 'default', // default/cube/page/concave/zoom/linear/fade/none
transitionSpeed: 'default',
multiplex: {
secret: '', // null if client
id: '', // id, obtained from socket.io server
url: '' // Location of socket.io server
},
// Optional libraries used to extend on reveal.js
dependencies: [
{ src: 'https://cdn.jsdelivr.net/reveal.js/3.0.0/plugin/highlight/highlight.js', async: true, callback: function() { hljs.initHighlightingOnLoad(); } }]
});
</script>
</body>
</html>