#jostik

Обзор жостиков C++ 😱 (номер sizeof(char))

(Предисловие)
Эту картинку я сделал месяц назад, и хотел отправить в WG21 (Working Group 21, он же Комитет C++) как предложение для логотипа 🎨 Это буква "С" и два плюса.

Но вспомнив комитетские приколы, решил не делать 🦆
Какой-нибудь товарищ комиссар Рабочей Группы по многообразию не принял бы ее, аргументировав что для репрезентации нужна широкая цветовая палитра, а вместо одного из крестов, например, символ зороастризма 🤲 Зачем это делать, если он сам не живет так, как говорил Заратустра - непонятно. Слишком многим людям форма важнее содержания.

Поэтому это будет новая ава 😐

1️⃣ Strong-типы 🙂

Теория о них тут, реализация на гитхабе.
Strong-типы это обертки над базовыми типами (int, double и пр.), которые не могут конвертироваться в другие типы. Это полезно, чтобы не путать аргументы и понимать цель значения из имени типа.

Например, вместо такого конструктора:

Rectangle(double width, double height);

Можно сделать такой:

Rectangle(Width width, Height height);

Где Width и Height - обертки над double, и их нельзя перепутать ✋

Strong-типам можно придавать разные "скиллы" - например Addable, Comparable, Hashable и прочие, чтобы соответственно работали операции сложения, сравнения или можно было положить тип в хэшмапу.

Эти типы "бесплатные" для рантайма - компилятор выбрасывает шелуху и работает с базовым типом 🕶

Раньше я их не принимал (если ты путаешься в параметрах, то вместо 15 параметров нужен builder pattern 🛑), но сейчас наоборот, без них жить сложнее - это неплохая вещь.

2️⃣ Упакованные типы 📦

Как известно, у типов есть выравнивание:

struct Biba {
    uint16_t a; /* 2 bytes */
    /* padding 6 bytes */
    uint64_t b; /* 8 bytes */
};
static_assert(sizeof(Biba) == 16);
static_assert(alignof(Biba) == 8);

Но во время парсинга пакетов всяких протоколов это может мешать, потому что никаких padding'ов между полями не предусмотрено. Также во время работы с сетью супер важно оптимизировать память. Тогда надо убирать выравнивание (alignment) 🎩

Это можно сделать разными способами, самый удобный такой:

#pragma pack(push, 1)
struct Boba {
    uint16_t a; /* 2 bytes */
    uint64_t b; /* 8 bytes */
};
#pragma pack(pop)
static_assert(sizeof(Boba) == 10);
static_assert(alignof(Boba) == 1);

(Этот pragma pack выглядит странно, потому что у него есть типа внутренний стек)
Команда pack(push, N) значит что все типы будут иметь alignment максимум N байт, а pack(pop) убирает это.

Менее удобный способ (потому что надо ставить каждому классу вручную) это вешать на структуру __attribute__((packed)).
Это немного по-другому работает внутри компилятора, но итог один - alignment равный единице.

Способ, который не работает - спецификатор alignas, он может только увеличить дефолтный alignment. Оно используется для подгона структуры под кэш-линию (64 байта) или SIMD-инструкции (16/32/64 байта).

А как это работает на уровне ассемблера? 🤔 Компилятор не будет генерировать дичь с переносами байтов (как для bitfield), там формируется честный unaligned access.
Как оказывается, на x86 никаких сюрпризов нет. Оно всегда поддерживало unaligned access (работающий медленнее чем aligned).
А на других архитектурах может произойти треш - надо беречься 🤔

ПРОДОЛЖЕНИЕ В КОММЕНТАРИЯХ 👀