[LIVE] – Jak stać się lepszym programistą C?

W poniedziałek (21.09) zapraszam Cię na pierwszy po wakacyjnej przerwie LIVE na YouTube. Tematem będzie “Jak stać się lepszym programistą C?”.

W trakcie tego live porozmawiamy sobie o umiejętnościach potrzebnych w pracy programisty C. Dowiesz się między innymi:

  • W jaki sposób te umiejętności podnosić i na czym szczególnie się skupić.
  • Czym się kierować przy wyborze dobrych praktyk i jak je weryfikować.

Pokażę również trochę fajnego kodu, który możesz wykorzystać w swoich projektach. Zejdziemy też sobie niżej do poziomu asemblera, żeby zobaczyć kod utworzony przez kompilator.

Pojawi się też więcej informacji o kursie “C dla Zaawansowanych” i jedno ważne ogłoszenie. Będzie też czas na pytania i odpowiedzi.

Krótko mówiąc – będzie ciekawie!

Czy tablica jest wskaźnikiem?

Często podczas nauki C słyszymy, że tablica tak naprawdę jest wskaźnikiem. Oczywiście takie uproszczenie pomaga na początku zrozumieć pewne rzeczy, ale w końcu warto poznać różnice.

Continue reading

Dlaczego w C const nie może być rozmiarem tablicy?

W C++ trwają starania, żeby praktycznie nigdy nie trzeba było korzystać z preprocesora. Jednym z typowych zastosowań define w C jest deklarowanie stałych będących rozmiarami tablic. W C++ od dawna możemy używać w tym celu const, a od jakiegoś czasu (dokładniej od C++11) również constexpr. Jednak kiedy zechcemy przenieść te praktyki do C czeka nas zawód.

Dlaczego nie chcemy używać preprocesora?

Zacznijmy od początku. Po co właściwie mielibyśmy zmieniać praktykę, która istnieje w C od dziesiątek lat? Dlaczego const miałby być lepszy? Otóż preprocesor wykonuje tylko prostą podmianę tekstu i w momencie kompilacji mamy już podmienioną wartość. Przez to z define gorzej radzą sobie sprzętowe debugery (dodatkowe linki na ten temat na końcu artykułu). Poza tym const zawiera informację o typie zmiennej, przez co możemy otrzymać dodatkowe warningi w przypadku podejrzanych operacji. No ale niestety w C nie działa to tak jak w C++.

Tablice globalne

Najczęściej tablice chcemy zadeklarować jako static, aby była zaalokowana na początku programu i widoczna w jednym pliku:

#include <stdint.h>
#include <stdlib.h>

static const size_t MAX_SIZE = 10;
static uint8_t array[MAX_SIZE] = {0};

Jednak podczas kompilacji spotka nas zawód:

<source>:5:16: error: variably modified 'array' at file scope

    5 | static uint8_t array[MAX_SIZE] = {0};

      |                ^~~~~

Błąd kompilacji występuje ponieważ w C const nie oznacza stałej, ale zmienną tylko do odczytu i deklaracja tablicy jest traktowana jak tablica o zmiennym rozmiarze (VLA – variable length array). Tak więc w przypadku tablic globalnych constów sobie nie użyjemy.

A co z tablicami wewnątrz funkcji?

Tutaj mamy dwie możliwości – tablice statyczne i alokowane na stosie. W pierwszym przypadku sytuacja jest identyczna jak z tablicą globalną:

#include <stdint.h>
#include <stdlib.h>

void fun(void)
{
    static const size_t MAX_SIZE = 10;
    static uint8_t array[MAX_SIZE];

    ...
}

I błąd kompilacji:

<source>: In function 'fun':

<source>:7:20: error: storage size of 'array' isn't constant

    7 |     static uint8_t array[MAX_SIZE];

      |                    ^~~~~

Nic dziwnego, w końcu zmienne statyczne wewnątrz funkcji są alokowane tak samo jak globalne, ale są widoczne tylko w jednej funkcji.

Przejdźmy teraz do tablic alokowanych na stosie:

#include <stdint.h>
#include <stdlib.h>

void fun(void)
{
    static const size_t MAX_SIZE = 10;
    uint8_t array[MAX_SIZE];
}

I tu niespodzianka – w końcu kompilacja się powiodła. Ale radość trwa krótko, bo okazuje się, że VLA to rozszerzenie z C99 i jeśli skompilujemy z flagami gcc -ansi -pedantic, znowu otrzymamy błąd:

<source>: In function 'fun':

<source>:7:5: warning: ISO C90 forbids variable length array 'array' [-Wvla]

    7 |     uint8_t array[MAX_SIZE];

      |     ^~~~~~~

Oznacza to, że nie mamy gwarancji, że nasz kod będzie portowalny. Poza tym samo deklarowanie tablic wewnątrz funkcji ma dosyć ograniczone zastosowanie ze względu na ograniczoną pojemność stosu.

Tak więc chyba już wystarczy tych prób – const nie nadaje się jako rozmiar tablicy w C.

Czy mamy jakąś alternatywę?

Jak widać const nie jest w stanie zastąpić define w C. Ale może jest jakaś inna alternatywa? Otóż możemy użyć enuma:

#include <stdint.h>
#include <stdlib.h>

enum
{
    MAX_SIZE = 10
};

static uint8_t array[MAX_SIZE];

Elementy enuma są stałymi liczbowymi, więc mogą być rozmiarami tablic. Dodatkowo są symbolami kompilatora, a nie preprocesora, więc debugery sobie z nimi lepiej poradzą. Natomiast użycie enuma w ten sposób jest dosyć zaskakujące, a zyski z tego niewielkie, więc nie ma sensu porzucać praktyki z define używanej od lat siedemdziesiątych.

Jeszcze parę słów o constach

Ogólnie const w C jest dosyć upośledzony względem C++. Tak jak mówiłem wcześniej const w C oznacza zmienną tylko do odczytu. Natomiast define i enum są traktowane jako stałe w czasie kompilacji. Po szczegóły odsyłam na cppreference:

W C++ constexpr i wartości liczbowe przypisane do const są również traktowane jako stałe w czasie kompilacji i dlatego możemy ich używać jako rozmiar tablicy.

Jest jeszcze jedna ważna właściwość const, która wyklucza używanie go do stałych. Może to wydać się dziwne, bo przecież sama nazwa sugeruje takie użycie. Otóż zmienne z modyfikatorem const są alokowane w pamięci, więc jeżeli w pliku zadeklarujemy długą listę stałych jako const możemy znacznie zwiększyć zużycie pamięci. Tutaj jeszcze wpływ ma poziom optymalizacji i czy deklarujemy zmienną z linkowaniem zewnętrznym (bez static), czy wewnętrznym (ze static). Ale nie zmienia to faktu, że define i enum nie mają tego problemu.

Skoro const nie spełnia swego podstawowego założenia – nasuwa się pytanie:

const w C? A komu to potrzebne?

Czasem chcemy zadeklarować stałą o typie złożonym – np. ciąg znaków, tablicę, strukturę. Robimy tak w przypadku lookup table, różnego rodzaju mapperów, maszyn stanów, configów i innych tego typu rzeczy. Wtedy define nam nie pomoże i musimy użyć const.

const jest również bardzo przydatny przy pracy z wskaźnikami. Możemy dzięki temu określić, że wartość pod wskaźnikiem się nie zmieni, albo adres wskaźnika się nie zmieni (opisywałem to kiedyś w tym artykule). Dzięki temu kompilator może dokonywać dodatkowych optymalizacji, a więcej na ten temat dowiesz się wyszukując hasło “const correctness”.

define i enum a debugowanie

Pisząc ten artykuł kierowałem się własnym doświadczeniem z debugowaniem enum i define. Wiele razy widziałem, że enumy są lepiej interpretowane. Nie powinno być w tym nic dziwnego – w końcu kompilator może zawszeć informacje o enumach w informacjach debugowych. Format DWARF przewiduje też sekcję debug_macro na informacje z preprocesora, ale widocznie nie jest to tak dobrze wspierane albo informacje nie są pełne.

Sam temat informacji debugowych jest ciekawy i znalazłem na ten temat kilka fajnych linków:

Jeżeli chcesz dowiedzieć się więcej o tym, jak pisać dobry kod w C – przygotowuję właśnie kurs online “C dla zaawansowanych”. Wejdź na https://cdlazaawansowanych.pl/ i zapisz się na mój newsletter. W ten sposób informacje o kursie na pewno Cię nie ominą.

30 devstories

Od jakiegoś czasu biorę udział w akcji #30devstories i publikuję nagrania na YouTube. Chodzi w skrócie o to, żeby nagrać 30 filmików związanych z różnymi aspektami programowania.

Na razie opublikowałem 6 odcinków:

Więcej o samej akcji mówię tutaj:

Kolejne odcinki znajdziecie na moim kanale YouTube.

Jeżeli również chcesz wziąć udział w akcji – weź kamerę i podziel się swoimi przemyśleniami z pracy jako programista!

Inicjalizacja struktur

Ostatnio było o inicjalizacji tablic, dzisiaj pora na struktury. Ostatnio zdarzył mi się projekt, gdzie kompilator nie wspierał inicjalizacji z podawaniem nazwy pól. Dlatego pomyślałem, że dobrze będzie zebrać w jednym miejscu opcje inicjalizacji, od jakich standardów są dostępne i co się dzieje, kiedy nie podamy wartości dla wszystkich pól.

Continue reading

Inicjalizacja tablic

Jakiś czas temu widziałem taki kod inicjalizujący tablicę:

int32_t values[SIZE] = {-1};

Celem autora było zainicjalizowanie wszystkich elementów tą samą wartością. Pewnie dla wielu z Was błąd w tej linijce wyda się oczywisty. Ale skoro

int32_t values[SIZE] = {0};

inicjalizuje wszystkie wartości na zero, to można pomyśleć, że analogiczny zapis inicjalizuje wszystko na -1. Niestety tylko indeks zerowy przyjmie wartość -1, natomiast cała reszta tablicy będzie mieć wartości zerowe.

Dlaczego tak się dzieje? Co zrobić, aby zainicjalizować tablicę na wartości inne niż 0? Odpowiedzi na te pytania znajdziecie poniżej.

Continue reading

Bool C99 jest lepszy niż Twój

W tym artykule pokażę pewne niuanse związane z typem bool w C. Wartości tego typu są wynikami operacji logicznych i warunkami w ifach i pętlach. Jednak bool nie jest do końca pełnoprawnym typem, a raczej intem w przebraniu. Sytuację próbowano poprawić w standardzie C99, ale teraz problem jest taki, że w różnych kontekstach bool może zachowywać się inaczej zależnie czy korzystamy z boola C99 czy własnego.

Continue reading

C dla zaawansowanych

Od jakiegoś czasu pracuję nad szkoleniem online C dla zaawansowanych. Ostatnio uruchomiłem stronę szkolenia: https://cdlazaawansowanych.pl/

Na razie możecie na niej przeczytać trochę jak będzie wyglądać ten program. Możecie także zapisać na mój newsletter i mieć pewność, że nie przegapicie żadnych informacji dotyczących szkolenia i otrzymacie najlepszą ofertę dołączenia. Przy okazji na listę mailową wrzucam różne materiały z prac nad kursem takie jak szkic agendy, czy przykładowe lekcje.

Moim celem jest stworzenie takiego kompendium dla programistów C zawierającego wiedzę potrzebną do codziennej pracy nad komercyjnymi projektami. Chcę pokazać nie tylko składnię i działanie kompilatora, ale przede wszystkim dobre praktyki i przydatne narzędzia.

Po więcej informacji odsyłam na stronę: https://cdlazaawansowanych.pl/

Stream o IDE i debugerach sprzętowych

Ostatnio na live omawiałem IDE i debugery sprzętowe w embedded. Nagranie jest dostępne tutaj:

Pod nagraniem są też timestampy i linki. Wyszło tego bardzo dużo więc lepiej to będzie zebrać we wpisie. Od razu zapraszam również na kolejny live w czwartek 28 maja o 20:00, gdzie tematem będą języki programowania w embedded.

Continue reading

Compiler explorer – Twój najlepszy przyjaciel w rozmowach o wydajności kodu

W artykułach o sprytnym kodzie i mikrooptymalizacjach postawiłem tezę, że często większa wydajność kodu, którą usprawiedliwiamy zmniejszenie czytelności, jest fikcją. Aby to stwierdzić potrzebujemy danych. Tymi danymi są czas wykonania aplikacji i kod asemblerowy generowany przez kompilator. Dzisiaj opiszę narzędzie przeglądarkowe pozwalające nam analizować właśnie kod asemblerowy. A jest nim Compiler Explorer.

Continue reading

© 2020 ucgosu.pl

Theme by Anders NorénUp ↑