Д. Стефенс - C++. Сборник рецептов

Пример 11.40. Представление вещественных чисел, используя формат с фиксированной точкой

#include

using namespace std;

template

struct BasicFixedReal {

typedef BasicFixedReal self;

static const int factor = 1 << (E - 1);

BasicFixedReal() : m(0) {}

BasicFixedReal(double d) : m(static_cast(d * factor)) {}

self& operator+=(const self& x) { m += x.m; return *this; }

self& operator-=(const self& x) { m -= x.m; return *this; }

self& operator*=(const self& x) { m *= x.m; m >>=E; return *this; }

self& operator/=(const self& x) { m /= x.m; m *= factor; return *this; }

self& operator*=(int x) { m *= x; return *this; }

self& operator/=(int x) { m /= x; return *this; }

self operator-() { return self(-m); }

double toDouble() const { return double(m) / factor; }

// дружественные функции

friend self operator+(self x, const self& v) { return x += y; }

friend self operator-(self x, const self& y) { return x -= y; }

friend self operator-(self x, const self& y) { return x *= y; }

friend self operator/(self x, const self& y) { return x /= y; }

// операторы сравнения

friend bool operator==(const self& x, const self& y) { return x.m == y.m; }

friend bool operator!=(const self& x, const self& y) { return x.m != y.m; }

friend bool operator>(const self& x, const self& y) { return x.m > y.m; }

friend bool operator<(const self& x, const self& y) { return x.m < y.m; }

friend bool operator>=(const self& x, const self& y) { return x.m >= y.m; }

friend bool operator<=(const self& x, const self& y) { return x.m <= y.m; }

private:

int m;

};

typedef BasicFixedReal<10> FixedReal;

int main() {

FixedReal x(0);

for (int i=0; i < 100; ++i) {

x += FixedReal(0.0625);

}

cout << x.toDouble() << endl;

}

Программа примера 11.40 выдает следующий результат.

6.25

Число с фиксированной точкой, как и число с плавающей точкой, является приблизительным представлением вещественного числа. Число с плавающей точкой имеет мантиссу ( m ) и экспоненту ( е ), обеспечивая значение, вычисляемое по формуле m*b е , где b — некоторая константа.

Число с фиксированной точкой имеет почти такой же формат, но здесь экспонента также фиксирована. Эта константа в примере 11.40 передается шаблону basic_fixed_realв качестве его параметра.

Представление экспоненты е в виде константы позволяет реализовать числа с фиксированной точкой с помощью целых типов и выполнять арифметические операции с ними, используя целочисленную арифметику. Во многих случаях это может повысить скорость выполнения основных арифметических операций, особенно сложения и вычитания.

Представление с фиксированной точкой менее гибко, чем представление чисел с плавающей точкой, так как оно обеспечивает только узкий диапазон значений. Приведенный в примере 11.40 тип fixed_realпозволяет представлять значения только в диапазоне от -2 097 151 до +2 097 151 с точностью 1/1024.

Сложение и вычитание чисел с фиксированной точкой реализуется достаточно естественно: я просто складываю или вычитаю их целочисленные представления. Для выполнения деления и умножения требуется дополнительная операция сдвига мантиссы влево или вправо, чтобы двоичная точка заняла правильную позицию.

В данной главе даются рецепты написания многопоточных программ на C++ с использованием библиотеки Boost Threads, автором которой является Вильям Кемпф (William Kempf). Boost — это набор переносимых, высокопроизводительных библиотек с открытым исходным кодом, неоднократно проверенным программистами, и с широким спектром сложности: от простых структур данных до сложного фреймворка синтаксического анализа. Библиотека Boost Threads обеспечивает фреймворк для многопоточной обработки. Дополнительную информацию по проекту Boost можно найти на сайте www.boost.org .

Стандартом C++ не предусматривается встроенная поддержка многопоточной обработки, поэтому нельзя написать переносимый программный код с многопоточной обработкой, подобно тому как создается переносимый код, использующий такие классы стандартной библиотеки, как string, vector, listи т.д. Однако в библиотеке Boost Threads пройден значительный путь к созданию стандартной, переносимой библиотеки многопоточной обработки, и использование этой библиотеки позволяет свести к минимуму головную боль, вызываемую многими обычными проблемами, связанными с многопоточной обработкой.

Все же в отличие от стандартной библиотеки и библиотек независимых разработчиков применение библиотеки многопоточной обработки нельзя свести к распаковке ее архива, включению операторов #include и написанию программного кода, не требующего особых усилий. Во всех приложениях многопоточной обработки (кроме самых простых) необходимо тщательно подойти к разработке проекта, используя проверенные шаблоны и известные тактические приемы, позволяющие избегать ошибок, неизбежно возникающих в противном случае. В типичном однопоточном приложении обычные ошибки программирования находятся легко: циклы с пропуском одного шага, разыменование нулевого или удаленного указателя, потеря точности при преобразованиях чисел с плавающей точкой и т.д. В программах с многопоточной обработкой ситуация другая. Мало того, что задача отслеживания с помощью отладчика действий нескольких потоков становится очень трудоемкой, многопоточные программы работают недетерминировано, т.е. ошибки могут проявляться только в редких или сложных ситуациях.