Autor: Andreas Fertig, Philips Medizin Systeme B\u00f6blingen<\/p>\n
Mit dem Standard C++ 11 und seinen Nachfolgern k\u00f6nnen C++-Entwickler von spannenden neuen Eigenschaften der Sprache profitieren. Features sind stets mit Kosten verbunden, entweder Geschwindigkeit oder Code-Gr\u00f6\u00dfe. Um die Sprache C++ mit dem Motto „you pay only for what you use“ effektiv nutzen zu k\u00f6nnen, ist es f\u00fcr Entwickler wichtig zu wissen, was die jeweiligen Kosten eines Features sind.<\/strong><\/p>\n Die Programmiersprache C++ ist daf\u00fcr bekannt, sowohl objektorientiert als auch effizient zu sein. Es gilt das Motto „you pay only for what you use“. Wir k\u00f6nnen Sprach-Features in unserem Code verwenden und zahlen damit f\u00fcr ihren Einsatz. Gleichzeitig profitieren wir von m\u00f6glichen Vorteilen. Verwenden wir bestimmte Features nicht, entfallen die Kosten daf\u00fcr. Wir k\u00f6nnen somit in Ma\u00dfen die Kosten steuern. Kosten bedeutet erh\u00f6hter Speicherverbrauch (RAM oder ROM) oder Laufzeit. Eine Kombination aus beidem ist ebenfalls m\u00f6glich.<\/p>\n Tempor\u00e4re Objekte sind ein Beispiel. Die Sprache hilft uns an dieser Stelle Konvertierungen von einem Typ in einen anderen vorzunehmen. Eine Konvertierung l\u00e4sst sich auch klarer Ausdr\u00fccken, dann entfallen die Kosten f\u00fcr die Erstellung und Zerst\u00f6rung des tempor\u00e4ren Objekts.<\/p>\n Wir hatten viele Jahre Zeit, von 1999 bis 2011, uns Wissen \u00fcber die Kosten von Sprach-Features anzueignen. Mit dem neuen Standard C++11 und seinen Nachfolgern sind der Sprache eine Vielzahl von Neuerung widerfahren. Mit diesen Neuerungen von Kosten sind Vorteile verbunden, die f\u00fcr den Einsatz eines Features wissenswert sind.<\/p>\n Schauen wir auf\u00a0auto<\/span>. Mit diesem Schl\u00fcsselwort \u00fcberlassen wir dem Compiler die Bestimmung des Datentyps einer Variablen. Hier zapfen wir schlicht das schon immer existierende interne Wissen des Compilers an. Wir bitten ihn, den Typen des Ausdrucks auf der rechten Seite auf die Linke zu \u00fcbertragen. Da C++ keine dynamische Sprache ist, steht das Wissen um den Typ zur Compile-Zeit fest. Es ergibt sich kein Laufzeitnachteil. Mit\u00a0auto<\/span>\u00a0k\u00f6nnen wir l\u00e4ngliche Template-Ausdr\u00fccke reduzieren und Schreibarbeit dem Compiler \u00fcberlassen. In einigen F\u00e4llen hilft uns\u00a0auto<\/span>, da es garantiert, dass links und rechts der gleiche Typ steht. So lassen sich Fl\u00fcchtigkeitsfehler wie\u00a0const<\/span>\u00a0rechts aber nicht links, was zu einem tempor\u00e4ren Objekt f\u00fchren kann, vermeiden.<\/p>\n Neben\u00a0auto<\/span>\u00a0wurde C++ um sog. range-based for-Schleifen, in anderen Sprachen auch als foreach-Schleifen bezeichnet, erweitert. Sie dienen uns dazu, klareren und reduzierten Code zu schreiben. Eine Schleife, um \u00fcber einen Vektor zu iterieren, l\u00e4sst sich vor C++11 so formulieren:<\/p>\n std::vector<int> numbers{1, 2, 3, 5};<\/p>\n for(auto it = numbers.begin(); it != numbers.end(); ++it)<\/p>\n {<\/p>\n \u00a0 printf(„%d „, *it);<\/p>\n }<\/p>\n Hier ist es notwendig, Details des Typen wie\u00a0begin<\/span>\u00a0und\u00a0end<\/span>\u00a0zu kennen. Davon abgesehen ist der Code im Kopf der for-Schleife wenig \u00fcberraschend oder fordernd f\u00fcr selbst wenig erfahrene EntwicklerInnen. Der Code ist eher l\u00e4stig zu schreiben und zu lesen. Mit C++11-Mitteln \u00fcberlassen wir auch hier wieder das Ausf\u00fcllen dem Compiler und reduzieren unsere Schreibarbeit auf das Wesentliche. In Verbindung mit\u00a0auto<\/span>\u00a0k\u00f6nnen wir dieses Wesentliche noch weiter reduzieren. Die gleiche Schleife sieht in C++11 dann so aus:<\/p>\n std::vector<int> numbers{1, 2, 3, 5};<\/p>\n for(auto it : numbers)<\/p>\n {<\/p>\n \u00a0 printf(„%d „, it);<\/p>\n }<\/p>\n Wesentlich kompakter zu schreiben und zu lesen. Was jedoch geschieht im Hintergrund, um den gleichen Effekt wie zuvor zu erzielen? Und wie effizient ist das, was der Compiler f\u00fcr uns an dieser Stelle tut?<\/p>\n Es handelt sich um C++, und das Standardisierungskomitee ist stets bem\u00fcht, auch die neusten Features effizient zu gestalten. So auch in diesem Fall. Im Standard [1] ist unter [stmt.ranged] festgelegt, wie eine range-based for-Schleife aussieht:<\/p>\n auto && __range = range-init;<\/p>\n for ( auto __begin = begin-expr,<\/p>\n \u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 __end\u00a0\u00a0 = end-expr;<\/p>\n \u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 __begin != __end;<\/p>\n \u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 ++__begin ) {<\/p>\n \u00a0 for-range-declaration = *__begin;<\/p>\n \u00a0 statement<\/p>\n }<\/p>\n An dieser Stelle nutzt der Standard intern\u00a0auto<\/span>\u00a0zur Ermittlung des Range-Typs. Ansonsten baut eine range-based for-Schleife darauf, dass es entweder drei Funktionen in einer Klassen gibt, die den Beginn und das Ende liefern, sowie einen Operator zum Vergleich auf Ungleichheit. Der Rest ist eine altbekannte for-Schleife.<\/p>\n Eine range-based for-Schleife bietet noch ein wenig mehr als die simple Schreibvereinfachung. Zum einen verwendet der Standard den Pre-Inkrement anstelle des ebenfalls m\u00f6glichen Post-Inkrements. Dies vermeidet das tempor\u00e4re Objekt, das bei einem Post-Inkrement vorkommt. Weiter wird mit der Variable\u00a0__end<\/span>\u00a0ein harter Cache der Schleifenendbedigung aufgebaut. Damit kann sich ein Geschwindigkeitsvorteil ergeben, da nicht in jedem Schleifendurchlauf erneut\u00a0end()<\/span>\u00a0aufgerufen wird. Selbstverst\u00e4ndlich lassen sich damit keine etwaigen Tricks innerhalb von\u00a0end()<\/span>\u00a0mehr umsetzen.<\/p>\n Insgesamt l\u00e4sst sich sagen, dass auch mit den neuen Standards C++ seiner Linie treu bleibt. Nur Features, die verwendet werden, schlagen mit Kosten zu buche. Der Standard achtet darauf, mit jedem Feature auch einen wirklichen Gewinn zu bringen. Dies gilt auch f\u00fcr hier nicht betrachtete Features wie Lambdas oder structured bindings. Ungeachtet dessen lohnt es sich, in Sachen Kosten auf dem neuesten Stand zu bleiben.<\/p>\n [1]\u00a0 Working Draft, Standard for Programming Language C++ (N4687)<\/p>\n Beitrag als PDF downloaden<\/strong><\/a><\/p>\n Wollen Sie sich auf den aktuellen Stand der Technik bringen?<\/strong><\/p>\n Dann informieren Sie sich\u00a0hier<\/strong>\u00a0<\/a>zu Schulungen\/ Seminaren\/ Trainings\/ Workshops und individuellen Coachings von MircoConsult zum Thema Implementierung \/Embedded- und Echtzeit-Softwareentwicklung.<\/p>\n Training & Coaching zu den weiteren Themen unseren Portfolios finden Sie\u00a0hier<\/a>.<\/strong><\/p>\n Wertvolles Fachwissen zum Thema Implementierung\/\u00a0Embedded- und Echtzeit-Softwareentwicklung steht\u00a0hier\u00a0<\/strong><\/a>f\u00fcr Sie zum kostenfreien Download bereit.<\/p>\nLiteratur- und Quellenverzeichnis<\/h2>\n
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