NPU (NeuralNetworks Process Units)神经网络处理单元。其针对于矩阵运算进行了专门的优化设计,解决了传统芯片在神经网络运算时效率低下的问题。NPU工作原理是在电路层模拟人类神经元和突触,并且用深度学习指令集直接处理大规模的神经元和突触,一条指令完成一组神经元的处理。相比于CPU和GPU,NPU通过突出权重实现存储和计算一体化,从而提高运行效率。
简短地了解了 VS Code 的历史后,如果你也认同它的设计哲学和使命,你肯定还想知道该如何把 VS Code 的这一套转化为自己的内力。我在第一讲 “学编辑器,到底应该‘学’什么?” 里讲过编辑器学习的通用办法,在 VS Code 身上也是适用的。你可以按照以下三个步骤来逐步掌握 VS Code。
核心编辑器的使用。VS Code 有一套自己的快捷键,你可以通过快捷键的学习了解核心编辑器所支持的功能。同时, VS Code 允许自定义快捷键的映射,如果你有自己熟悉的一套快捷键操作,也可以无缝地在 VS Code 上使用。除了快捷键,VS Code 对鼠标操作、多光标、搜索都有完备的支持;在编程语言的支持上面,VS Code 也向 IDE 看齐,自动补全、代码片段等一应俱全。掌握了核心编辑器,VS Code 就能够胜任你的日常通用编辑器。
工作台、工作区的使用。VS Code 中除了编辑器区域,还有很多其他的功能,像是资源管理器、跨文件搜索、插件管理等,它们一起组成了统一的界面,我们称之为工作台。这个工作台的设计,代表了 VS Code 对工作流的选择。内置的软件版本管理,终端模拟器,调试器等,掌握这些 VS Code “钦定”的工具,进一步提升工作效率。
VS Code 定制和插件开发。作为一个百万级别用户量的工具,很多功能的默认设置不可能满足每个人或者每个工作场景,你可以学习如何定制 VS Code 的各个部件,不能永远按部就班;对于 VS Code 没有实现的功能,还可以学习一下如何使用 JavaScript 书写插件,把自己的想法,变成工具的一部分。
通过这三个步骤,你在使用 VS Code 时就能够“随心所欲”了。除此之外,我也建议你关注 VS Code 每月的发布更新日志,官方团队会详细讲解每个版本新增的功能。VS Code 的官方博客也非常值得订阅,团队成员会经常分享开发过程的心得感悟,算得上是最前沿的技术分享。
VSCode入门
主要讲一下“学习”区域的三个功能:命令面板、界面概览和交互式演习场
命令面板
首先来看命令面板,它是 VS Code 快捷键的主要交互界面,你可以通过 F1 或者“Cmd+Shift+P ”(Windows 上是 “Ctrl+Shift+P”) 打开。这里提醒一下,如无特殊说明,我在这个专栏里默认基于macOS平台进行讲解,但也会本着为你提供方便的原则,同时给出Windows或Linux平台下的操作说明。通过编辑器来实现高效编程的思路是一致的,这和具体的使用平台无关,所以你大可不必为此担心。
你可以在命令面板中快速搜索命令并且执行。如果你的 VS Code 是简体中文版,那么你可以在命令面板里使用中文或者英文来搜索命令。VS Code 的绝大多数命令都可以在命令面板里搜到,所以熟练使用命令面板,你就可以摆脱鼠标,完全通过键盘操作来完成全部编码工作。
界面概览
第二个是界面概览,它展示了 VS Code 默认界面里的不同部件的位置、名称和快捷键。VS Code 强调无鼠标操作,但是对于初学者而言快捷键的记忆是个麻烦,这个界面恰好可以帮助你渡过最初的不适应阶段。
交互式演习场
第三个是交互式演习场,打开这个界面,你会看到一个全英文的初学者教程,其中通过各种交互示例给出了 VS Code 的核心功能,展示了一些高级代码编辑功能的使用,每个功能都会有一个代码片段和编辑器供你实时使用。
命令行的使用
如果你是 Windows用户,安装并重启系统后,你就可以在命令行中使用 code 或者 code-insiders了,如果你希望立刻而不是等待重启后使用,可以将 VS Code 的安装目录添加到系统环境变量 PATH中, Windows 64 位下的 VS Code 安装路径是 C:\Program FIles\Microsoft VS Code下。
比如你想把当前行中光标之前的文本全部删除,就可以先选中这段文本(Windows/Linux: Home + Shift,macOS: Cmd + Left + Shift ),然后再按删除键。不过对于频繁使用的删除操作,你肯定希望单次操作就可以完成任务,而不是重复地选择文本然后删除,那么你需要记住下面几个命令。
VS Code符号跳转,文件跳转和行跳转,是代码跳转的基本操作,也是日常编码中的高频操作。不过有的时候,你可能会希望能够立刻跳转到文件里的类定义,或者函数定义的位置。为了支持这种跳转,VS Code 提供了一套 API 给语言服务插件,它们可以分析代码,告诉 VS Code 项目或者文件里有哪些类、哪些函数或者标识符(我们把这些统称为符号)。
在图2中你能够在不少代码行前面看到灰色的“点”,这每一个“点”都代表着一个空格符。你可以通过设置 editor.renderWhitespace: all 让编辑器将所有的空格符、制表符等全部都渲染出来。这样你就能够一眼看出这个文件中使用的究竟是制表符还是空格符,以及有没有在哪里不小心多打了一个空格等。
VS Code是如何管理文件和文件夹,首先需要说明的是,VS Code 的各个功能,都是基于当前打开的文件或者文件夹的。
该怎么去理解这个概念呢?
如果你使用过 IDE 的话, 你应该记得在第一次打开 IDE 的时候,它们往往需要你创建一个工程,这个工程会生成一个特殊的工程文件。这个工程文件记载了这个项目有哪些相关的文件、项目的配置、构建脚本等等。这个文件记录着 IDE 管理工程的元信息,开发团队也能够通过共享这个工程文件保证成员工作环境的一致性。但是工程文件对用户体验就不太友好了,比如说项目文件可能对 IDE 的版本有所要求,项目文件损坏了 IDE 读取不了但是我们也不知道如何修复,等等。
当你第一次打开 VS Code 的时候,工作台中还没有打开任何文件夹。这时候在欢迎界面的左上方,你能够看到:“新建文件”和“打开文件夹”等这样的快捷键。
未打开文件夹,状态栏为紫色
这时候请注意工作台最下方的状态栏,当 VS Code 没有打开任何文件夹的时候,它的颜色是紫色的。而如果在工作台中打开了某个文件夹,状态栏的颜色就会变成蓝色。
VSCode 多文件夹工作区
VS Code 多文件夹工作区,多文件夹工作区(multi-root workspace)。老实说呢,这个概念是有一定的理解难度的。
上面我们提到的基于文件夹的这种项目管理方式,从 VS Code 第一天开始就存在了。也几乎从第一天开始,我们就收到了用户对于这一个设计不满的反馈。对于这些不满的用户而言,他们的痛点在于他们经常需要同时对多个文件夹下的代码进行操作。但是 VS Code 关于单个文件夹的这种操作模式,要求了他们必须同时打开多个窗口,并不停地在它们之间切换。
我们在工作台的部分,介绍过 VS Code支持多文件夹工作区(multi-root workspace),以及如何通过快捷键在不同的项目之间来回切换。如果你不喜欢 VS Code默认的方式,那么你也可以试试 Project Manager。Project Manager 甚至还有一个专门的视图来展示所有的项目,非常方便。
编辑器
VIM
编辑器相关的插件中最厉害的应该就是 Vim 相关的插件了,VS Code提供了一个 API 保证了 Vim 插件能够被正确地实现。不过 Vim 插件并不只有一个,下载量最大的,也是我参与的就是 VSCodeVim,它对 Vim keybings 的覆盖程度非常高。另一个非常受大家欢迎的就是amVim,它的性能也非常不错。
Live Share是微软官方出品的非常强大的服务,通过 Live Share service,你可以将你本地的工作区,直接分享给你的同伴,然后你的同伴就可以直接编辑你的代码,与你共享代码调试、集成终端等等,而无需安装任何环境。Atom 也有类似的服务叫做 Teletype。我工作中每次要和同事 Pair Programming 的时候,就会使用 Live Share。 同时 Live Share 服务还支持语音通讯,不过需要安装另一个插件 Live Share Audio。
日志点是断点的变体,它不会“中断”到调试器中,而是将消息记录到控制台。日志点对于再调试无法暂停或停止的生产服务器时注入日志记录特别有用。(A Logpoint is a variant of a breakpoint that does not “break” into the debugger but instead logs a message to the console. Logpoints are especially useful for injecting logging while debugging production servers that cannot be paused or stopped)
如果其中一个参数是另一个参数的负值,则调用abort()函数。Abort()的函数原型位于头文件cstdlib中,其典型实现是向标准错误流(即cerr使用的错误流)发送消息abnormal program termination(程序异常终止),然后终止程序。它还返回一个随实现而异的值,告诉操作系统(如果程序是由另一个程序调用的,则告诉父进程)处理失败。
多数计算机语言的输入和输出是以语言本身为基础实现的。但是C和C++都没有将输入和输出建立在语言中。这两种语言的关键字包括for和if,但不包括与I/O有关的内容。C语言最初把I/O留给了编译器实现人员。这样做的一个原因是为了让实现人员能够自由的设计I/O函数,使之最适合于目标计算机的硬件要求。实际上,多数实现人员都把I/O建立在最初为UNIX环境开发的库函数的基础之上。ANSI C 正式承认这个I/O软件包时,将其称为标准输入/输出包,并将其作为标准C库不可或缺的组成部分。C++也认可这个软件包,因此如果熟悉stdio.h文件中声明的C函数系列,则可以在C++程序中使用它们,较新的实现使用头文件cstdio来支持这些函数。
C++ 是一个用户群体相当大的语言。从 C++98 的出现到 C++11 的正式定稿经历了长达十年多之久的积累。
C++14/17 则是作为对 C++11 的重要补充和优化,C++20 则将这门语言领进了现代化的大门,所有这些新标准中扩充的特性,给 C++ 这门语言注入了新的活力。
那些还在坚持使用传统 C++ (本书把 C++98 及其之前的 C++ 特性均称之为传统 C++)而未接触过现代 C++ 的 C++ 程序员在见到诸如 Lambda 表达式这类全新特性时,甚至会流露出『学的不是同一门语言』的惊叹之情
现代 C++ (本书中均指 C++11/14/17/20) 为传统 C++ 注入的大量特性使得整个 C++ 变得更加像一门现代化的语言。现代 C++ 不仅仅增强了 C++ 语言自身的可用性,auto 关键字语义的修改使得我们更加有信心来操控极度复杂的模板类型。同时还对语言运行期进行了大量的强化,Lambda 表达式的出现让 C++ 具有了『匿名函数』的『闭包』特性,而这一特性几乎在现代的编程语言(诸如 Python/Swift/… )中已经司空见惯,右值引用的出现解决了 C++ 长期以来被人诟病的临时对象效率问题等等
C++17 则是近三年依赖 C++ 社区一致推进的方向,也指出了 现代C++ 编程的一个重要发展方向。尽管它的出现并不如 C++11 的分量之重,但它包含了大量小而美的语言与特性(例如结构化绑定),这些特性的出现再一次修正了我们在 C++ 中的编程范式。
现代 C++ 还为自身的标准库增加了非常多的工具和方法,诸如在语言自身标准的层面上制定了 std::thread,从而支持了并发编程,在不同平台上不再依赖于系统底层的 API,实现了语言层面的跨平台支持;std::regex 提供了完整的正则表达式支持等等。C++98 已经被实践证明了是一种非常成功的『范型』,而现代 C++ 的出现,则进一步推动这种范型,让 C++ 成为系统程序设计和库开发更好的语言。Concept 提供了对模板参数编译期的检查,进一步增强了语言整体的可用性。
出于一些不可抗力、历史原因,我们不得不在 C++ 中使用一些 C 语言代码(甚至古老的 C 语言代码),例如 Linux 系统调用。在现代 C++ 出现之前,大部分人当谈及『C 与 C++ 的区别是什么』时,普遍除了回答面向对象的类特性、泛型编程的模板特性外,就没有其他的看法了,甚至直接回答『差不多』,也是大有人在
从现在开始,你的脑子里应该树立『C++ 不是 C 的一个超集』这个观念(而且从一开始就不是,后面的进一步阅读的参考文献中给出了 C++98 和 C99 之间的区别)。
在编写 C++ 时,也应该尽可能的避免使用诸如 void* 之类的程序风格。而在不得不使用 C 时,应该注意使用 extern "C" 这种特性,将 C 语言的代码与 C++代码进行分离编译,再统一链接这种做法
// 将临时变量放到 if 语句内 if (const std::vector<int>::iterator itr = std::find(vec.begin(), vec.end(), 3); itr != vec.end()) { *itr = 4; }
初始化列表
初始化是一个非常重要的语言特性,最常见的就是在对象进行初始化时进行使用。
在传统 C++ 中,不同的对象有着不同的初始化方法,例如普通数组、 POD (Plain Old Data,即没有构造、析构和虚函数的类或结构体) 类型都可以使用 {} 进行初始化,也就是我们所说的初始化列表。 而对于类对象的初始化,要么需要通过拷贝构造、要么就需要使用 () 进行。 这些不同方法都针对各自对象,不能通用。
int main() { auto [x, y, z] = f(); std::cout << x << ", " << y << ", " << z << std::endl; return 0; }
2.3 类型推导
在传统 C 和 C++ 中,参数的类型都必须明确定义,这其实对我们快速进行编码没有任何帮助,尤其是当我们面对一大堆复杂的模板类型时,必须明确的指出变量的类型才能进行后续的编码,这不仅拖慢我们的开发效率,也让代码变得又臭又长
C++11 引入了 auto 和 decltype 这两个关键字实现了类型推导,让编译器来操心变量的类型。这使得 C++ 也具有了和其他现代编程语言一样,某种意义上提供了无需操心变量类型的使用习惯
auto
auto 在很早以前就已经进入了 C++,但是他始终作为一个存储类型的指示符存在,与 register 并存。在传统 C++ 中,如果一个变量没有声明为 register 变量,将自动被视为一个 auto 变量。而随着 register 被弃用(在 C++17 中作为保留关键字,以后使用,目前不具备实际意义),对 auto 的语义变更也就非常自然了
使用 auto 进行类型推导的一个最为常见而且显著的例子就是迭代器。你应该在前面的小节里看到了传统 C++ 中冗长的迭代写法:
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// 在 C++11 之前 // 由于 cbegin() 将返回 vector<int>::const_iterator // 所以 it 也应该是 vector<int>::const_iterator 类型 for(vector<int>::const_iterator it = vec.cbegin(); it != vec.cend(); ++it)
class MagicFoo { public: std::vector<int> vec; MagicFoo(std::initializer_list<int> list) { // 从 C++11 起, 使用 auto 关键字进行类型推导 for (auto it = list.begin(); it != list.end(); ++it) { vec.push_back(*it); } } }; int main() { MagicFoo magicFoo = {1, 2, 3, 4, 5}; std::cout << "magicFoo: "; for (auto it = magicFoo.vec.begin(); it != magicFoo.vec.end(); ++it) { std::cout << *it << ", "; } std::cout << std::endl; return 0; }
一些其他的常见用法:
auto i = 5; // i 被推导为 int
auto arr = new auto(10); // arr 被推导为 int *
从 C++ 20 起,auto 甚至能用于函数传参,考虑下面的例子:
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int add(auto x, auto y) { return x+y; }
auto i = 5; // 被推导为 int auto j = 6; // 被推导为 int std::cout << add(i, j) << std::endl;
注意:auto 还不能用于推导数组类型:
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auto auto_arr2[10] = {arr}; // 错误, 无法推导数组元素类型
2.6.auto.cpp:30:19: error: 'auto_arr2' declared as array of 'auto' auto auto_arr2[10] = {arr};
decltype
decltype 关键字是为了解决 auto 关键字只能对变量进行类型推导的缺陷而出现的。它的用法和 typeof 很相似:decltype(表达式)
有时候,我们可能需要计算某个表达式的类型,例如:
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auto x = 1; auto y = 2; decltype(x+y) z;
你已经在前面的例子中看到 decltype 用于推断类型的用法,下面这个例子就是判断上面的变量 x, y, z 是否是同一类型:
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if (std::is_same<decltype(x), int>::value) std::cout << "type x == int" << std::endl; if (std::is_same<decltype(x), float>::value) std::cout << "type x == float" << std::endl; if (std::is_same<decltype(x), decltype(z)>::value) std::cout << "type z == type x" << std::endl;
其中,std::is_same<T, U> 用于判断 T 和 U 这两个类型是否相等。输出结果为:
type x == int
type z == type x
尾返回类型推导
你可能会思考,在介绍 auto 时,我们已经提过 auto 不能用于函数形参进行类型推导,那么 auto 能不能用于推导函数的返回类型呢?还是考虑一个加法函数的例子,在传统 C++ 中我们必须这么写:
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template<typename R, typename T, typename U> R add(T x, U y) { return x+y; }
注意:typename 和 class 在模板参数列表中没有区别,在 typename 这个关键字出现之前,都是使用 class 来定义模板参数的。但在模板中定义有嵌套依赖类型的变量时,需要用 typename 消除歧义
在 C++11 中这个问题得到解决。虽然你可能马上会反应出来使用 decltype 推导 x+y 的类型,写出这样的代码:decltype(x + y) add( T x, U y)
但事实上这样的写法并不能通过编译。这是因为在编译器读到 decltype(x+y) 时,x 和 y 尚未被定义。为了解决这个问题,C++11 还引入了一个叫做尾返回类型(trailing return type),利用 auto 关键字将返回类型后置:
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template<typename T, typename U> auto add2(T x, U y) -> decltype(x+y){ return x + y; }
令人欣慰的是从 C++14 开始是可以直接让普通函数具备返回值推导,因此下面的写法变得合法:
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template<typename T, typename U> auto add3(T x, U y){ return x + y; }
可以检查一下类型推导是否正确:
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// after c++11 auto w = add2<int, double>(1, 2.0); if (std::is_same<decltype(w), double>::value) { std::cout << "w is double: "; } std::cout << w << std::endl;
// after c++14 auto q = add3<double, int>(1.0, 2); std::cout << "q: " << q << std::endl;
decltype(auto)
decltype(auto) 是 C++14 开始提供的一个略微复杂的用法。要理解它你需要知道 C++ 中参数转发的概念,我们会在语言运行时强化一章中详细介绍,你可以到时再回来看这一小节的内容。
#include #include void foo(std::shared_ptr i) { (*i)++; } int main() { // auto pointer = new int(10); // illegal, no direct assignment // Constructed a std::shared_ptr auto pointer = std::make_shared(10); foo(pointer); std::cout << *pointer << std::endl; // 11 // The shared_ptr will be destructed before leaving the scope return 0; }