}

}

5. Компиляция и запуск программы для двух разных сценариев дадут следующий результат. Если нужно открыть существующий файл, но получить из него целое число нельзя, то мы получим сообщение об ошибке iostream_category:

$ ./readable_error_msg

Caught error: ios_base::clear: unspecified iostream_category error

6. Если файл не существует, то мы увидим другое сообщение от strerror(errno):

$ ./readable_error_msg

Caught error: No such file or directory

Как это работает

Мы увидели, как можно добавить исключения для объекта потока s с помощью выражения s.exceptions(s.failbit | s.badbit). Таким образом, здесь мы никак не сможем применить для открытия файла, к примеру, конструктор экземпляра std::ifstream, если хотим получать исключение всякий раз, когда открыть этот файл окажется невозможно:

ifstream f {"non_existant.txt"};

f.exceptions(...); // слишком поздно для генерации исключения

И это плохо, поскольку именно благодаря исключениям обработка ошибок получается не столь громоздкой, по сравнению с кодом обработки ошибок для С, который обычно заполнен множеством условий if, обрабатывающих ошибки после каждого шага.

Если бы мы попробовали смоделировать разные причины сбоя потоков, то увидели бы, что генерируются одинаковые исключения. Таким образом, можно только понять, когда выдается ошибку, но не узнать о ее конкретном типе. (Это, конечно, неверно для обработки исключений в целом, только для потоковой библиотеки STL.) Именно поэтому мы дополнительно проверяем значение глобальной переменной errno. Она представляет собой древнюю конструкцию, которая использовалась в те времена, когда в языке С++ не было такого понятия, как исключения.

Если любая функция, связанная с системой, встречает ошибочное состояние, то может установить в качестве значения переменной errno нечто отличное от 0 (0 означает отсутствие ошибок), а затем вызывающая сторона сможет прочесть этот номер ошибки и определить, что он означает. Единственная проблема заключается в следующем: если наше приложение многопоточно и все потоки используют функции, которые могут устанавливать значение данной переменной, то мы не можем выяснить, кто именно установил ее значение. Если мы считаем значение 0, то это не значит, что ошибок нет, — какая-то другая системная функция, работающая в другом потоке, могла столкнуться с ошибкой. К счастью, этот недостаток был устранен в версии C++11, где каждый поток процесса видит собственную переменную errno.

Если не оценивать преимущества и недостатки этого древнего метода обнаружения ошибок, то можно получить полезную дополнительную информацию о том, когда было сгенерировано исключение для таких системных функций, как файловые потоки. Исключения говорят нам, когда они были сгенерированы, а errno может подсказать, что именно случилось, раз ошибка проявилась на системном уровне.

Глава 8

Вспомогательные классы

В этой главе:

□ преобразование единиц измерения времени с помощью std::ratio;

□ преобразование между абсолютными и относительными единицами измерения времени с использованием std::chrono;

□ безопасное извещение о сбое с помощью std::optional;

□ применение функций для кортежей;

□ быстрое создание структур данных с помощью std::tuple;

□ замена void* с использованием std::any для повышения безопасности типов;

□ хранение разных типов с применением std::variant;

□ автоматическое управление ресурсами с помощью std::unique_ptr;

□ автоматическое управление разделяемой памятью кучи с использованием std::shared_ptr;

□ работа со слабыми указателями на разделяемые объекты;

□ упрощение управления ресурсами устаревших API с применением умных указателей;

□ открытие доступа к разным переменным — членам одного объекта;

□ генерация случайных чисел и выбор правильного генератора случайных чисел;

□ генерация случайных чисел и создание конкретных распределений с помощью STL. 

Введение 

Эта глава посвящена вспомогательным классам, которые очень удобны для решения конкретных задач. Некоторые из них хороши настолько, что мы, вероятно, либо будем их очень часто встречать в любом фрагменте кода С++, либо уже видели в других главах книги.

Первые два примера посвящены измерению времени. Кроме того, мы увидим, как выполнять преобразования между разными единицами измерения времени и перепрыгивать с одного момента времени на другой.

В следующих пяти примерах мы рассмотрим типы optional, variant и any (они появились в C++14 и C++17), а также некоторые способы использования кортежей. Начиная с C++11, у нас появились сложные типы умных указателей, а именно unique_ptr, shared_ptr и weak_ptr, которые очень эффективны при управлении памятью, поэтому уделим им особое внимание.

Наконец, мы кратко рассмотрим те части библиотеки STL, которые связаны с генерацией случайных чисел. Помимо изучения самых важных характеристик генераторов случайных чисел STL мы также узнаем, как обрабатывать случайные числа, чтобы получить распределения, соответствующие нашим потребностям.

Преобразуем единицы измерения времени с помощью std::ratio

Начиная с С++11 STL включает новые типы и функции для получения, измерения и отображения времени. Эта часть библиотеки существует в пространстве имен std::chrono.

В этом примере мы сконцентрируемся на измерении промежутков времени и преобразовании результатов между единицами измерения времени, такими как секунды, миллисекунды и микросекунды. STL поддерживает функции, которые позволяют определять собственные единицы измерения времени и выполнять преобразования между ними.

Как это делается

В данном примере мы напишем небольшую игру, приглашающую пользователя ввести конкретное слово. Время, за которое он введет его с клавиатуры, будет измерено и выведено в нескольких единицах измерения.

1. Сначала включим все необходимые заголовочные файлы. Для удобства также объявим об использовании пространства имен std по умолчанию:

#include <iostream>

#include <chrono>

#include <ratio>

#include <cmath>

#include <iomanip>

#include <optional>

using namespace std;

2. Тип chrono::duration используется для выражения промежутков времени, сравнимых с долями секунд. Все единицы измерения времени, представленные в STL, ссылаются на целочисленные специализации. В этом примере мы будем конкретизировать их для типа double. В следующем больше сконцентрируемся на существующих определениях единиц времени, уже встроенных в STL.

using seconds = chrono::duration<double>;

3. Миллисекунда — доля секунды, поэтому определяем эту единицу измерения в виде секунд. Параметр шаблона ratio_multiply применяет заранее определенный в STL делитель milli к seconds::period, что дает нужную долю секунды. Шаблон ratio_multiply, по сути, представляет собой функцию метапрограммирования для умножения чисел на эти множители:

using milliseconds = chrono::duration<

double, ratio_multiply<seconds::period, milli>>;

4. То же верно и для микросекунд. Миллисекунда — миллидоля секунды, а микросекунда — микродоля секунды:

using microseconds = chrono::duration<

  double, ratio_multiply<seconds::period, micro>>;

5. Теперь реализуем функцию, которая