c++中比较好用的“黑科技”

当提到“黑科技”时，通常指的是一些比较高级的、难以理解或者鲜为人知的技巧和方法。C++ 作为一门非常强大和复杂的编程语言，有很多这样的“黑科技”可以挖掘。下面我会详细讲解一些在 C++ 中比较好用的“黑科技”。

一、代码优化

1.1 利用符号位进行快速计算

由于在计算机中，数值的正负关系是以符号位的形式存储的。因此在某些情况下，我们可以利用符号位来进行快速计算。例如，对一个整数取绝对值可以通过把符号位取反再加 1 来实现，这比使用 if 语句或者三目运算符要更快速。

示例代码：

int abs(int x) {
    int sign = x >> 31;   // 获取符号位的值（0或1）
    return (x ^ sign) - sign;  // 将符号位取反加1再异或
}

1.2 使用位运算代替乘除运算

在 C++ 中，使用位运算代替乘除运算可以有效地提高代码的执行速度。因为位运算在计算机中的底层执行速度更快。

示例代码：

int mul2(int x) {
    return x << 1;   // 左移 1 位等价于乘 2
}

int div2(int x) {
    return x >> 1;   // 右移 1 位等价于除 2
}

二、数据结构

2.1 使用 std::bitset 优化位运算操作

std::bitset 是 C++ 标准库提供的一个位运算类，它可以高效地进行二进制位的操作，如位取反、位移动、按位与、按位或等操作。它的好处在于占用空间较小、使用方便。

示例代码：

#include <bitset>

std::bitset<32> x(0b1010);  // 初始化一个位数为32的二进制数

x.flip();   // 按位取反
x <<= 1;    // 左移1位
x |= std::bitset<32>(0b0001);    // 按位或

2.2 使用 unordered_map 优化哈希表操作

哈希表作为一种高效的查找和插入数据的数据结构，常被用于实现字典等功能。在 C++ 中，可以使用 unordered_map 模板类来实现哈希表，其查找和插入操作的时间复杂度为 O(1)。

示例代码：

#include <unordered_map>

std::unordered_map<std::string, int> dict;   // 初始化一个哈希表

dict["key1"] = 123;   // 往哈希表中插入一个键值对
dict["key2"] = 456;

int value = dict["key1"];   // 从哈希表中查找一个键对应的值

三、多线程编程

3.1 使用 std::async 实现异步编程

std::async 是 C++11 提供的一个异步编程工具，可以方便地实现多线程并发计算。使用 std::async 可以将一个函数的执行放在一个新的线程中，并返回一个 std::future 对象，用来查询计算结果的状态以及获取结果。

示例代码：

#include <future>
#include <iostream>

int compute(int x) {
    return x * x;
}

int main() {
    std::future<int> result = std::async(std::launch::async, compute, 5);   // 异步计算 5 的平方
    // 做一些其他事情
    int res = result.get();   // 获取计算结果
    std::cout << res << std::endl;
    return 0;
}

3.2 使用 std::atomic 实现多线程同步

多线程编程中，同步操作是非常重要的，而 std::atomic 可以实现一些非常高效的同步操作。std::atomic 可以让变量具有原子性操作，也就是说，在多线程环境下，某个变量被多个线程同时访问时，它的值不会出现混乱。

示例代码：

#include <atomic>
#include <iostream>
#include <thread>

std::atomic<int> counter(0);   // 原子计数器

void add() {
    for (int i = 0; i < 100000; ++i) {
        counter++;   // 原子加1操作
    }
}

int main() {
    std::thread t1(add);
    std::thread t2(add);
    t1.join();
    t2.join();
    std::cout << counter << std::endl;   // 输出结果为 200000
    return 0;
}

以上是我介绍的 C++ 中比较好用的“黑科技”，不同的应用场景需要不同的技巧，这里只是做了一些简单的示例。在实际开发中，还需要结合具体情况进行选择和应用。