Bài giảng Kỹ thuật lập trình hệ cơ điện tử: Chương 13 - TS. Đặng Thái Việt

Bài giảng Kỹ thuật lập trình hệ cơ điện tử: Chương 13 - C++ nâng cao được biên soạn bao gồm các nội dung chính sau: Xử lý ngoại lệ (Exception Handling; Bộ nhớ độn; Namespace; Template; Bộ tiền xử lý (Preprocessor); Xử lý tín hiệu (Signal Handling); Đa luồng (Multithread); Một số lớp quan trọng. Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng!

Trang 3

• Exception cung cấp một cách để truyền điều khiển từ một phần của một chương trình tới phần khác. Exception Handling (Xử lý ngoại lệ) trong C++ được xây dựng dựa

trên 3 từ khóa là: try, catch, và throw.

Trang 4

X lý ngo i l (Exception Handling) ử ạ ệ

Gi i thi u ớ ệ

§ throw: Một chương trình ném một Exception khi một vấn

đề xuất hiện. Việc này được thực hiện bởi sử dụng từ

khóa throw trong C++.

§ catch: Một chương trình bắt một Exception với một

Exception Handler tại vị trí trong một chương trình nơi

bạn muốn xử lý vấn đề đó. Từ khóa catch trong C++ chỉ

dẫn việc bắt một exception

Trang 5

và cú pháp để sử dụng try/catch trong C++ như sau:

Trang 6

Gi i thi u ớ ệ

Trang 8

B t Exception trong C++ ắ

• Khối catch theo sau khối try trong C++ sẽ bắt bất kỳ

exception nào. Bạn có thể xác định kiểu của exception bạn muốn bắt và điều này được xác định bởi khai báo exception mà xuất hiện trong các dấu ngoặc đơn theo sau từ khóa catch trong C++

Trang 10

Ví dụ

Trang 11

Ví dụ

Trang 12

Standard Exception trong C++

• C++ cung cấp một danh sách các Standard Exception

được định nghĩa trong <exception> mà chúng ta có thể

sử dụng trong các chương trình. Những exception này được sắp xếp theo cấu trúc thứ tự cha-con như sau:

Trang 13

Trang 14

• C++ cung cấp một danh sách các Standard Exception

được định nghĩa trong <exception> mà chúng ta có thể

sử dụng trong các chương trình. Những exception này được sắp xếp theo cấu trúc thứ tự cha-con như sau:

Trang 16

Trang 17

Đ nh nghĩa Exception m i trong C++ ị ớ

Trang 19

B nh đ ng ộ ớ ộ

Khái ni m ệ

• Bạn có thể cấp phát bộ nhớ tại run time bên trong Heap cho biến đó với một kiểu đã cho bởi sử dụng một toán tử đặc biệt trong C/C++ mà trả về địa chỉ của không gian đã

cấp phát. Toán tử này gọi là toán tử new trong C/C++.

• Nếu bạn không cần thiết bộ nhớ động đã cấp phát nữa,

bạn có thể sử dụng toán tử delete trong C/C++, sẽ giải

phóng bộ nhớ đã được cấp phát trước đó bởi toán tử new

Trang 20

Toán t new và delete trong C/C++ ử

• Đây là cú pháp chung để sử dụng toán tử new để cấp

phát bộ nhớ động cho bất kỳ kiểu dữ liệu nào trong C/C++:

• Ở đây, kieu_du_lieu có thể là bất kỳ kiểu dữ liệu có sẵn

nào ví dụ như mảng hoặc các kiểu dữ liệu tự định nghĩa như lớp hoặc cấu trúc

Trang 21

Ví dụ

Trang 22

Toán t new và delete trong C/C++ ử

• Tại bất kỳ thời điểm, khi bạn cảm thấy một biến đã được cấp phát động là không cần thiết nữa, bạn có thể giải phóng bộ nhớ mà nó đã chiếm giữ trong phần bộ nhớ rỗi

với toán tử delete trong C/C++, như sau:

Trang 23

Ví dụ

Trang 24

C p phát b nh đ ng cho M ng trong C/C++ ấ ộ ớ ộ ả

Trang 25

C p phát b nh đ ng cho Đ i t ấ ộ ớ ộ ố ượ ng

Trang 26

C p phát b nh đ ng cho Đ i t ấ ộ ớ ộ ố ượ ng

Trang 27

• Một namespace trong C++ giúp bạn vượt qua tình huống

này và được sử dụng như là thông tin bổ sung để phân biệt các hàm, lớp, biến, … cùng tên có sẵn trong các thư viện khác nhau. Sử dụng namespace trong C++, bạn có thể định nghĩa bối cảnh trong đó các tên được định nghĩa. Về bản chất, một namespace định nghĩa một phạm vi (scope) trong C++

Trang 28

Đ nh nghĩa m t Namespace ị ộ

• Một định nghĩa namespace bắt đầu với từ khóa namespace được theo sau bởi tên của namespace đó, như sau:

• Để gọi phiên bản namespace của hàm hoặc biến, bạn phụ thêm vào sau tên của namespace, như sau:

Trang 29

Namespace

Ví dụ

Trang 30

Ví dụ

Trang 31

compiler rằng dãy code ở sau đang sử dụng các tên được xác định trong namespace đã xác định đó. Bạn xét

ví dụ:

Trang 32

using namespace directive

Trang 33

Namespace

using namespace directive

Trang 34

Namespace không k nhau ề

• Một namespace có thể được định nghĩa thành một số phần và vì thế một namespace được tạo từ một tập hợp các phần được định nghĩa riêng biệt. Các phần riêng biệt này của một namespace có thể ở nhiều file khác nhau

• Vì thế, nếu một phần của namespace đó yêu cầu một tên được định nghĩa ở file khác, thì tên đó vẫn phải được khai báo. Định nghĩa namespace sau hoặc định nghĩa một namespace mới hoặc thêm các phần tử mới tới

Trang 36

Ví dụ

Trang 37

Namespace

Ví dụ

Trang 38

Khái ni m ệ

• Template là nền tảng của lập trình tổng quát (generic programming), tức là viết code theo các mà độc lập với bất kỳ kiểu cụ thể nào

• Một Template là một blueprint hoặc là phương thức để tạo một lớp hoặc một hàm tổng quát. Các Library Container như Iterator và các thuật toán là các ví dụ của lập trình tổng quát và đã được phát triển bởi sử dụng khái niệm Template

Trang 39

§ Function Template: là một khuôn mẫu hàm, cho phép định nghĩa các hàm tổng quát thao tác cho nhiều kiểu dữ liệu.

§ Class template: là một khuôn mẫu lớp, cho phép định nghĩa các lớp tổng quát cho nhiều kiểu dữ liệu

Trang 41

Template

Ví dụ

Trang 42

Class Template

• Ở đây, kieu_du_lieu là tên kiểu, mà sẽ được xác định khi

một lớp được khai báo. Bạn có thể định nghĩa nhiều hơn một kiểu dữ liệu tổng quát (generic) bởi sử dụng một danh sách phân biệt nhau bởi dấu phảy

Trang 43

Template

Ví dụ

Trang 44

Ví dụ

Trang 45

Template

Ví dụ

Trang 46

B ti n x lý (Preprocessor) ộ ề ử

Khái ni m ệ

• Bộ tiền xử lý (Preprocessor) là các directive (chỉ thị),

cung cấp chỉ lệnh tới bộ biên dịch để tiền xử lý thông tin trước khi bắt đầu biên dịch thực sự

• Tất cả chỉ thị tiền xử lý (Preprocessor directive) bắt đầu với #, và chỉ có các ký tự khoảng trống trắng (white-space) là có thể xuất hiện ở trước một chỉ thị tiền xử lý trên một dòng. Chỉ thị tiền xử lý không là các lệnh trong C++, vì thế chúng không kết thúc với một dấu chấm phảy

Trang 48

FunctionLike Macro

Trang 49

• Chỉ lệnh tiền xử lý có điều kiện khá giống với cấu trúc lựa chọn if. Bạn xét code sau:

Trang 50

Biên d ch có đi u ki n ị ề ệ

• Bạn có thể biên dịch một chương trình với mục đích

debug và có thể tắt hoặc bật việc debug này bởi sử dụng một macro trong C++, như sau:

• Lệnh cerr để được biên dịch trong chương trình nếu biểu

tượng hằng DEBUG đã được định nghĩa ở trước chỉ thị

Trang 51

Ví dụ

Trang 52

Các toán t # và ## ử

• Các toán tử tiền xử lý # và ## là có sẵn trong C++ và ANSI/ISO C. Toán tử # thông báo rằng đoạn văn bản thay thế sẽ được chuyển đổi sang một chuỗi bao quanh bởi dấu ngoặc kép

Trang 53

Các toán t # và ## ử

• Toán tử ## được sử dụng để nối chuỗi hai token. Ví dụ:

Trang 54

Macro ti n đ nh nghĩa ề ị

• C++ cung cấp một số macro được định nghĩa trước như liệt kê dưới đây:

LINE Chứa số dòng hiện tại của chương trình khi nó đang được biên dịch FILE Chứa tên file hiện tại của chương trình khi nó đang được biên dịch

Trang 55

Macro ti n đ nh nghĩa ề ị

Trang 56

X lý tín hi u (Signal Handling) ử ệ

Khái ni m ệ

• Tín hiệu (Signal) là các ngắt (interrupt) được phân phối

tới một tiến trình xử lý bởi hệ điều hành mà có thể kết thúc một chương trình. Bạn có thể tạo các ngắt bằng việc nhấn CTRL+C trên hệ thống UNIX, LINUX, Mac OS hoặc Windows

• Có các signal mà không thể bị bắt bởi chương trình,

nhưng cũng có signal mà bạn có thể bắt trong chương trình của bạn, và có thể thực hiện các hành động thích

Trang 57

X lý tín hi u ử ệ

Khái ni m ệ

Signal Miêu tả

SIGABRT Sự kết thúc bất thường của chương trình, ví dụ một lời gọi tới abort

SIGFPE Một hoạt động số học không đúng, ví dụ như chia cho số 0 hoặc một hoạt động làm tràn luồng (overflow)SIGILL Sự phát hiện một chỉ lệnh không hợp lệ

SIGINT Nhận một tín hiệu tương tác

SIGSEGV Một truy cập không hợp lệ tới storage

SIGTERM Một yêu cầu kết thúc được gửi tới chương trình

Trang 59

Ví dụ

Trang 60

Hàm raise() trong C++

• Bạn có thể tạo các tín hiệu bởi hàm raise() trong C++,

mà nhận một số integer biểu diễn signal number như một tham số và có cú pháp như sau:

• Ở đây, sig là signal number để gửi bất kỳ loại tín hiệu

Trang 61

Ví dụ

Trang 62

Ví dụ

Trang 63

• Đa nhiệm dựa trên tiến trình xử lý việc thực thi đồng thời của các chương trình. Đa nhiệm dựa trên luồng xử lý

việc thực thi đồng thời các phần của cùng một chương trình

Trang 64

Đa lu ng (Multithread) ồ

Khái ni m ệ

• Một chương trình đa luồng chứa hai hoặc nhiều phần mà có thể chạy đồng thời. Mỗi phần của chương trình đó được gọi là một thread, và mỗi thread định nghĩa một path riêng biệt của

sự thực thi.

• Trong các hệ thống đa lõi và đa xử lý thì đa luồng tức là các thread được thực hiện cùng lúc trên lõi hoặc bộ vi xử lý khác nhau.

• Đối với hệ thống lõi đơn thì đa luồng chia thời gian giữa các

Trang 66

How to create a thread?

Trang 67

Khái ni m ệ

• Bạn có thể thử chạy đoạn code trên, biên dịch không có vấn đề gì, tuy nhiên bạn sẽ lập tức đối mặt với 1 runtime error: WHYYYYYY?

• Thực tế thì câu trả lời khá đơn giản: Main thread tạo 1 thread mới là funcTest1 với paramaters threadFunc.

Main thread không đợi funcTes1 huỷ. Nó tiếp tục hoạt động và sẽ kết thúc, nhưng funcTest1 vẫn chạy. Nó sẽ dẫn đễn lỗi. TẤT CẢ CÁC THREAD PHẢI HUỶ TRƯỚC KHI MAIN THREAD HUỶ

• Vậy làm các nào khắc phục vấn đề này?????

Trang 68

Join threads

• Thread class cung cấp method join(), hàm này chỉ return khi tất cả các thread kết thúc, điều đó có nghĩa là main thread sẽ đợi đến khi tất cả các thread con hoàn thành công việc của nó

Add thêm đoạn call hàm joind vào sample trên và chạy lại

Trang 69

• Not joinable thread có thể huỷ 1 cách an toàn.

• Hàm joinable để checks thread có là joinable thread hay không

Trang 70

Joinable and not Joinable threads

• Nên sử dụng hàm này trước khi call hàm join();

• This function returns true if the thread is joinable and false otherwise. It’s better to check if the thread is joinable before join() function is called:

Trang 71

Detaching thread

• Như đã nhắc ở trên, thread trở thành not joinable sau khi hàm detach được gọi

• Hàm này tách 1 thread từ 1 thread cha, nó cho phép

thread cha và thread con được chạy ngay lập tức từ cái còn lại. Sau khi call detach functon, các thread sẽ không đồng bộ trong bất kỳ cách nào

Trang 72

Detaching thread

Trang 74

Initializing thread with an object

• Bây giờ bạn có thể khởi tạo thread bằng cách truyền

object của class myFunctor vào hàm khởi tạo của thread:

Trang 75

Initializing thread with an object

• Nếu bạn muốn khởi tạo thread với 1 public function của class, bạn phải định nghĩa function và truyền object của class định nghĩa function đó:

• Bây giờ có thể khởi tạo thread với hàm publicFunction của myFunctor class:

Trang 78

to the overloading version of operator ():

Trang 80

Passing arguments to thread

• Có thể sử dụng 1 hàm của class như params của thread. Add 1 public function vào myFunctorParam class:

Trang 81

Passing arguments to thread

• Truyền argument vào member function:

Trang 82

ThreadID

• Mọi thread đều có 1 unique identifier. Và trong class thread có 1 public function cho phép get ra giá trị của thread Id

giá trị trả về kiểu id được định nghĩa trong Thread

class

Trang 83

ThreadID

Tiêu đề	Chương 13 - TS. Đặng Thái Việt
Người hướng dẫn	TS. Đặng Thái Việt
Trường học	Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Kỹ thuật lập trình hệ cơ điện tử
Thể loại	Bài giảng
Năm xuất bản	2017
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	83
Dung lượng	1,16 MB