原文来自Our Machinery:
minimalist-container-library-in-c-part-1
minimalist-container-library-in-c-part-2
极简主义
“The more code you have in a project, the more you have to worry about.”
“More code, more problems!”
越多的代码意味着你需要担忧的也越多。你的代码将会更难理解。除此之外,你还要更多地考虑优化、重构、文档、调试等等。
“We also try to minimize the use of external libraries.”
尽量减少使用外部库。理由如下:
1. 你没法对外部库的表现做出任何保证,如软件大小、性能、编译时间、平台支持等。只有当开发者的目标非常明确,且正好与外部库的目标完全吻合时,才能避免陷入各种问题(罕见情况)。如果你不只是想让你的软件“仅仅能工作”,那么请慎重使用外部库。
2. 外部库会为你的项目引入大量代码(源码或二进制形式)。而更多的代码,意味着你更难弄明白这些代码究竟在做什么。控制代码量的最终目的是使代码易于修改。显然,外部库的代码是很难修改的。
我们也不能因噎废食。原作者鼓励使用single-file source libraries。因为这些文件都是简洁的,且有很明确的目的。不推荐使用类似boost这样的“怀有巨大野心”的big sprawling libraries.
容器类型
容器通常指如队列、列表、栈、数组等用来容纳和索引对象的数据结构。它们通常也被称为Abstract data type(ADT),即抽象数据类型。
容器类型作为项目的基石会给剩余的代码带来巨大的影响,如算法的选择。改变容器类型通常需要重写大部分代码,对于大型项目来说就是一场灾难。因此,我们有必要仔细思考如何选择容器类型。
在原作者以前的项目中,存在着大量的特化容器类型。它们通常只出现一到两次,而且大多情况并没有带来多少益处,完全可以使用更通用的容器来替代来减少代码量。
因此,依极简主义精神,他们只定义了两种容器类型:
- Arrays( or "stretchy buffers")
- Hash tables
No lists, no trees, no strings, no queues, no sets, etc
使用Arrays数组进行通用数据存储,Hash Table哈希表实现快速查找。使用这两种基础类型,我们可以处理平常我们使用的如string,lis等类型。
Array("stretchy buffers")
数组的实现基于Sean Barrett的stretchy_buffer。
由于C不支持模板方法,所以我们必须借助宏。
基本思想是使用普通的C指针来表示数组。
my_type_t* a = NULL;
与C原生数组不同的是,我们在数组头指针前存储额外的信息来记录数组的大小和容量。
Memory layout of a stretchy buffer
struct array_header_t
{
uint32_t size;
uint32_t capacity;
};
利用内存偏移,我们可以容易得到这个结构体:
#define array_header(a) \
((array_header_t *)((char *)(a) - sizeof(array_header_t)))
其他细节可以参考stretchy buffer implementation。
缺点:许多函数需要宏实现,不易于debug。无法区别普通指针和stretchy buffer指针。
Hashes
STL的hash表实现为std::unordered_map<K,T>
。在C中我们可以借用上面实现的strechy buffer:
key_t *keys;
value_t *values;
但这样会遇到一些问题。如果key类型本身是变长的,如字符串,那么会涉及到大量的内存分配和指针跟踪。为解决这个问题,我们可以事先将key做一次哈希:hash(key)->k,然后用k值做索引。同样的,value值也不一定要存在hash表中,我们可以用stretchy buffer来存储,再将数组索引放到hash表中作为值即可。
使用这种方案,我们就不再需要处理通用类型的问题了。哈希表即可定义为:
struct hash_t
{
uint32_t num_buckets; //没弄明白其作用,有可能是指key buffer的容量
uint64_t *keys;
uint64_t *values;
};
注意:我们仍需要考虑hash函数的碰撞问题。如果要根据值得到键值,则还要再建一张索引表。
更多内容请阅读原文和原作者的其他博文。
由于涉及太底层的东西,我暂时就没有深入学习了。对Engine programming感兴趣的同学一定不要错过。
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