commom

common library only include header files.

It has only been tested on Windows.

Tree

│  code.snippet     //文件代码模板(vs->工具->代码片段管理中导入)
│  common.hpp       //主头文件(使用时include本文件)
│  common_all.hpp   //统一的主头文件(暂未生成)
├─common            //分头文件目录
│  │  cmdline.hpp       //命令行解析
│  │  codecvt.hpp       //字符编码转换
│  │  cuda.hpp          //cuda辅助(包含与opencv和directx的互操作)
│  │  debuglog.hpp      //windows调试日志
│  │  opencl.hpp        //opencl辅助
│  │  opencv.hpp        //opencv辅助(包含cuda重载版本)
│  │  precomm.hpp       //公共辅助
│  │  windows.hpp       //windows辅助(包含directx辅助)
│  └─cuda           //cuda设备函数目录
│     │  texture_reference.hpp //纹理参考系相关
│     │  texture_reference.cu
│     │  fisheye_remap.hpp     //鱼眼校正相关
│     └─ fisheye_remap.cu
├─docs              //文档目录
│  │  Doxyfile          //doxygen生成配置文件
│  └─html               //文档网页根目录
│     └─ index.html        //文档入口
├─samples           //使用样例目录
│  └─data               //测试数据
└─tests             //单元测试目录
   └─ tests_main.cpp    //单元测试入口

Macro

默认关闭库/宏支持

HAVE_OPENCL //基于OpenCL 1.2
HAVE_OPENCV //基于OpenCV 4.0 with contrib
HAVE_DIRECTX //基于Microsoft DirectX SDK (June 2010)
HAVE_CUDA //基于CUDA 10.0
HAVE_CUDA_KERNEL // 本项目cuda目录下的.cu文件添加到工程后可以开启本宏,宏详细说明见common/cuda/README.md
LINK_LIB_OPENCV_WORLD //指定OpenCV链接到opencv_world***.lib

Code style and code specification

同一文件内应统一风格.

命名

缩进应使用4空格而非制表符,语句后不应尾随空格.
简化匈牙利命名法:

前缀类型

g_ 全局变量

m_ 类成员变量

s_ 静态变量

c_ 常量

p_ 指针变量
所有前缀或后缀应该写在一起用一个下划线隔开:

前后缀类型

mp_ 成员指针变量

mcp_ 成员常量指针

mpc_ 成员指针常量

_t 结构体类型

_fn 函数指针类型

_e 枚举类型
临时或局部变量可以加个下划线前缀.
文件/变量/命名空间等命名全小写+下划线.
命名空间/宏结束需要注释.
接口类以I开头或者Interface结尾.

文件

在common.hpp中进行分头文件的条件编译,而不是在头文件内部. 头文件在显式调用时不需要另外定义HAVE_ 形式的宏来开启整个头文件的功能.
源文件内的头文件包含顺序应从最特殊到一般,如：

#include "通用头文件"
#include "源文件同名头文件"
#include "本模块其他头文件"
#include "自定义工具头文件"
#include "第三方头文件"
#include "平台相关头文件"
#include "C++库头文件"
#include "C库头文件"

头文件中只用了指针/引用则使用前向声明而非引入头文件.
模块应使用命名空间namespace{}包含.
上下少空行,每屏代码越多越好.
如果需要设置编译警告,应将范围限制在本文件内

#ifdef _MSC_VER
#pragma warning( push ) //保存当前的编译状态
#pragma warning( disable: 4127 )
#endif

#ifdef _MSC_VER
#pragma warning( pop ) //恢复原先的状态
#endif

编译提示

错误提示
```
#error error 错误 123
```

链接库文件时可以编译提示

#pragma message("link opencv libs in opencv.hpp.")
#pragma comment(lib,"opencv_core410.lib")

HPP文件要注意的问题

所有HPP文件使用宏避免重复包含.

#ifndef _COMMON_PRECOMM_HPP_
#define _COMMON_PRECOMM_HPP_
#endif

HPP文件中可以使用using引用依赖,不应该使用using namespace污染命名空间.

函数的重定义问题:

将全局函数封装为类的静态方法.
通过冗余的模板参数变成模板函数.

template<bool flag=false>

static修饰.
仿函数

Doxygen文档

http://www.doxygen.nl/manual/index.html

注释

/**
 *  多行注释
 */

/**单行注释*/ 或 /// 或 //! (Doxygen认为注释是修饰接下来的程序代码的)

/**<同行注释 */ 或 ///<

文件信息

@file      文件名
@author    作者名
@version   版本号
@todo      待办事项
@date      日期时间
@section   章节标题 e.g. [@section LICENSE 版权许可] [@section DESCRIPTION 描述]

模块信息

@defgroup   定义模块                         模块名(英文) 显示名    @{ 类/函数/变量/宏/... @}
@ingroup    作为指定名的模块的子模块          模块名(英文) [显示名]
@addtogroup 作为指定名的模块的成员            模块名(英文) [显示名]
@name       按用途分,以便理解全局变量/宏的用途 显示名(中文)           @{ 变量/宏 @}

函数信息

@brief     摘要
@overload  重载标识
@param     参数说明
@param[in]      输入参数
@param[out]     输出参数
@param[in,out]  输入输出参数
@return    返回值说明
@retval    特定返回值说明 [eg:@retval NULL 空字符串][@retval !NULL 非空字符串]
@exception 可能产生的异常描述
@enum      引用了某个枚举,Doxygen会在引用处生成链接
@var       引用了某个变量
@class     引用某个类 [eg: @class CTest "inc/class.h"]
@see       参考链接,函数重载的情况下,要带上参数列表以及返回值
@todo      todo注解
@pre       前置条件说明
@par       [段落标题] 开创新段落,一般与示例代码联用
@code      示例代码开始 e.g. [code{.cpp}]
@ endcode  示例代码结束

提醒信息

@note      注解
@attention 注意
@warning   警告
@bug       问题
@def       宏定义说明

生成

文档目录下执行doxygen Doxyfile

类/函数

应尽可能多的使用模板函数.
构造函数只进行没有实际意义的初始化,通过Init(),Setup()等函数进行具体构造.
Switch中若default永不执行可以使用assert(false).
不使用class类型全局对象,除非单例模式或者使用unique_ptr.
explicit修饰单参数构造函数,防止隐式类型转换误用
尽可能使用const
函数缺省参数,声明处缺省,定义处应该在形参列表使用注释标明缺省值/**/

使用自动字符数组autobuffer

std::vector<char> buffer(10);
std::unique_ptr<char[]> buffer(new char[10]);

Summary of experience

编译期可以确定的常量应该使用constexpr修饰.

assert 断言

调试阶段函数开始前进行参数检查.发布版可关闭断言.

#define NDEBUG /  /关闭断言
#include <assert.h> // #include <cassert>
assert(p!=0) //若错误则终止程序执行

volatile 易变修饰
- 声明变量可能被系统,硬件或其他线程更改,而编译器不应该优化.(不可优化的)
- 每次取值必须从内存中取 (防止编译器优化从寄存器中取值).(易变的)
- C/C++ Volatile变量间的操作,编译器不会进行乱序优化.(顺序的)
- const 可以是volatile(如只读状态的寄存器).
- 指针可以是volatile.
inline 内联修饰
- 相当于宏,比宏多了类型检查,运行时可调试(宏定义不能).
- 一般代码行数不多的函数(5行以内)可以建议编译器内联.
- 类内自动隐式内联.类外可以显式内联.
- 如果关闭优化,编译器可能会无视内联修饰符.
explicit 显式调用
- 修饰构造函数防止隐式转换和复制初始化.
- 修饰转换函数防止隐式转换(按语境转换除外).

后置返回类型(trailing return type)

将返回类型移到参数声明后面. ->double被称为后置返回类型. auto相当于占位符.后置返回类型有利于进行模板返回类型推导.
```
double h(int x, float y);
// ==
auto h(int x, float y) -> double;//C++14 开始可以推导返回类型
```

decltype返回操作数的类型

template <typename T>
auto fun(T beg)->decltype(*beg){
    return *beg;//返回引用
}

template <typename T>
auto fun2(T beg)->typename std::remove_reference<decltype(*beg)>::type//移除引用,为了使用模板,参数成员必须使用typename
{
 return *beg;//返回拷贝
}

sizeof()
- 对数组可得数组大小.
- 对指针可得指针本身所占空间大小.
- 对有静态变量的结构体.静态变量的存放位置与结构体实例的存储地址无关,是单独存放在静态数据区的,因此用siezof计算其大小时没有将静态成员所占的空间计算进来.
- 对于可变长参数包可得参数的数目,sizeof…(Args).
- 基本数据类型所占内存大小
  
  类型 32bit 64bit
  
  char , bool 1 1
  
  short 2 2
  
  int , unsigned int , float 4 4
  
  long , void* 4 8
  
  double , long long 8 8

using 声明

引用命名空间
```
using namespace name::name
```

引用命名空间的一个成员

using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;

构造函数的using声明

//c++11中派生类能重用其直接基类定义的构造函数
class B:A{
public:
    using A::A;
};
//如上using声明
//对于基类的每个构造函数,编译器都生成一个与之对应(形参列表完全相同)的派生类构造函数
B(param):A(args){}

extern "C"{}
- 按照C语言方式编译链接,避免因C++符号修饰导致代码不能和C语言库中的符号进行链接.如果都是cpp项目就不必要了.
```
#ifdef __cplusplus
extern"C"{
#endif

#ifdef __cplusplus
}
#endif
```

std::initializer_list 列表初始化

std::vector<T> V;
S(std::initializer_list<T> v):V(v){}

S({1,2,3});

std::move
- 将对象的状态或者所有权从一个对象转移到另一个对象,只是转移,没有内存的搬迁或者内存拷贝.
- string类在赋值或者拷贝构造函数中会声明char数组来存放数据,然后原string中的char数组会被析构函数释放,如果x是一个临时变量,则上面的拷贝,析构就是多余的,完全可以把临时变量x中的数据直接"转移"到新的变量下面.
```
std::string str = "Hello";
std::vector<std::string> v;
//调用常规的拷贝构造函数,新建字符数组,拷贝数据
v.push_back(str);
//调用移动构造函数,移动str,移动后不能使用str,因为转移后的值是未定义的.
v.push_back(std::move(str));
```
- 对外接口谨慎使用,需确保入参不会被再次调用.内部自己可控的可以使用move,因为move会移交控制权,外部可能会不知情.
- 编译器存在返回值优化,大部分时候直接return就行.除非return表达式是左值并且没有资格进行复制省略.
```
T bar(bool k)
{
    T a, b;
    return k ? a : b;            // 左值表达式,复制
    return std::move(k ? a : b); // 移动
    if (k)
        return a;                // 移动,可能复制省略
    else
        return b;                // 移动,可能复制省略
}
```
  当x是局部变量时,返回x更好,因为编译器会将x视为返回值中的右值, 因为它知道x是本地变量.当x是引用时,编译器不会给它特殊处理.
- std::unique_ptr不能进行普通的拷贝和赋值操作但是可以使用std::move.
```
unique_ptr<int> pInt(new int(5));
unique_ptr<int> pInt2 = std::move(pInt);//转移所有权
```
std::forward
- 完美转发实现了参数在传递过程中保持其值属性的功能,即若是左值,则传递之后仍然是左值,若是右值,则传递之后仍然是右值.
- std::move和std::forward本质都是转换.std::move执行到右值的无条件转换.std::forward只有在它的参数绑定到一个右值上的时候,才转换它的参数到一个右值.
- std::move没有move任何东西,std::forward没有转发任何东西.在运行期,它们没有做任何事情.它们没有产生1byte需要执行的代码.
- std::forward<T>()不仅可以保持左值或者右值不变,同时还可以保持const、Lreference、Rreference、validate等属性不变.

deprecated 弃用

声明时未被弃用的名字可被重声明为deprecated,而声明为deprecated的名字不能通过重声明变为未弃用.

下列名字或实体的声明中允许使用这个属性:

class/struct/union：struct [[deprecated("Replaced by bar, which has an improved interface")]] S;
typedef名,也包括别名声明：[[deprecated]] typedef S* PS;using PS [[deprecated]] = S*;
变量,包括静态数据成员：[[deprecated]] int x;
非静态数据成员：union U { [[deprecated]] int n; };
函数：[[deprecated]] void f();
命名空间：namespace [[deprecated]] NS { int x; }
枚举：enum [[deprecated]] E {};
枚举项：enum { A [[deprecated]], B [[deprecated]] = 42 };
模板特化：template<> struct [[deprecated]] X<int> {};

noexcept
- 编译器编译期间不会检查noexcept.
- 声明了noexcept却抛出异常时会直接调用terminal终止程序(外部将无法捕获异常).
- 就算没修饰noexcept,编译器也会自动推断有些函数不会抛出异常,除非编译器不能确定的情况, 例如重载移动赋值构造函数时(需要声明不会抛出异常).
- 编译器会对noexcept修饰的函数做优化.
- 若函数内部处理了异常,可以声明noexcept.
- 会抛出异常的函数应该声明为noexcept(false).
- noexcept(noexcept(!x.empty()))可以进行条件判断(e.g.对形参进行断言),如果满足条件则承诺不会抛出异常.
- 编译器会自动为析构函数隐式加上noexcept.
- noexcept支持推导,而容器元素在支持右值引用的情况下这类推导是很重要的.右值引用可以减少深拷贝的需求,但是在某些情况下会破坏强异常安全保证.利用noexcept推导来决定一个复杂类型作为容器元素的时候到底适合用移动还是适合用普通的拷贝策略来保证强异常安全.比如一个类型如果不支持无异常的移动(自身或任一基类或者数据成员的移动构造函数声明了noexcept(false)),则推导这个类型不适合移动而只能使用拷贝实现异常安全.

2次幂枚举量

enum Days
{
    None = 0,
    Sunday = 1,
    Monday = 2,
    Tuesday = 4,
    Wednesday = 8,
    Thursday = 16,
    Friday = 32,
    Saturday = 64
};

Days flag = Days::Monday;
//添加条件: |
flag = Days(flag | Days::Wednesday);
//删除条件: &~
flag = Days(flag & ~ Wednesday);
// "flag" 为 "Monday"
if ((flag & Monday) == Monday) {cout << "Monday" << endl;}
// "flag"  为"Monday 与 Wednesday"
if ((flag & (Monday | Wednesday)) == (Monday | Wednesday)){cout << "Monday & Wednesday" << endl;}
// "flag" 为 "Monday 或者 Wednesday"
if ((flag & (Monday | Wednesday)) != 0) {cout << "Monday | Wednesday" << endl;}

不定长参数模板

//用于结束递归的同名模板函数
template<typename T>
inline void delete_s(T& p)
{
    if (p != nullptr) { delete(p); p = nullptr; }
}

//用于递归不定长参数的同名模板函数
template<typename T, typename...Args>
inline void delete_s(T& p, Args&... args)
{
    if (p != nullptr) { delete(p); p = nullptr; }
    delete_s(args...);
}

函数缓存

为了优化程序性能我们经常使用缓存,比如某个函数非常耗时,频繁调用的时候性能会很低,这时我们可以通过缓存来提高性能.

 namespace detail {
     //函数入参及结果缓存,缓存入参和函数的执行结果,若入参存在则从缓存返回结果
     template <typename R, typename... Args>
     std::function<R(Args...)> cache_fn(R(*func)(Args...))
     {
         auto result_map = std::make_shared<std::map<std::tuple<Args...>, R>>();
         return ([=](Args... args) {//延迟执行
             std::tuple<Args...> _args(args...);
             if (result_map->find(_args) == result_map->end()) {
                 (*result_map)[_args] = func(args...);//未找到相同入参,执行函数刷新缓存
             }
             return (*result_map)[_args];//返回缓存
         });
     }
 }

 //函数对象缓存,若存在相同类型函数指针,则调用相应缓存函数获取缓存结果
 template <typename R, typename...  Args>
 std::function<R(Args...)> cache_fn(R(*func)(Args...), bool flush = false)
 {
     using function_type = std::function<R(Args...)>;
     static std::unordered_map<decltype(func), function_type> functor_map;
     if (flush) {//明确要求刷新缓存
         return functor_map[func] = detail::cache_fn(func);
     }
     if (functor_map.find(func) == functor_map.end()) {
         functor_map[func] = detail::cache_fn(func);//未找到相同函数,执行函数刷新缓存
     }
     return functor_map[func];//返回缓存
 }

函数缓存可以大幅提高递归类函数的性能

size_t fibonacci_1(size_t n) {
    return (n < 2) ? n : fibonacci_1(n - 1) + fibonacci_1(n - 2);
}
size_t fibonacci_2(size_t n) {
    return (n < 2) ? n : cache_fn(fibonacci_2)(n - 1) + cache_fn(fibonacci_2)(n - 2);
}

auto t1 = getFnDuration(fibonacci_1)(35);//47ms (为45时,为5000ms)
auto t2 = getFnDuration(fibonacci_2)(35);//0ms  (为1000时,为2ms)

自动推断数组大小

//(unsigned需要放在前面)
template<unsigned n,typename T>
void arr(const T (&m)[n]) {
    std::cout << m;
}

最简洁也是效率最高的单例模式的C++11实现

widget& widget::get_instance() {
    static widget instance;
    return instance;
}

std::numeric_limits 查询算术类型的各种特性

#include<limits>
std::numeric_limits<double>::infinity();//返回正无穷大
std::numeric_limits<double>::epsilon(); //返回DBL_EPSILON 可用于浮点数精度比较1.0+DBL_EPSILON!=1.0
std::numeric_limits<double>::max();     //返回类型最大值
std::numeric_limits<double>::min();     //返回最小归一化正值
std::numeric_limits<double>::lowest();  //返回类型最小值(-max)
std::numeric_limits<double>::round_error(); //返回类型最大舍入误差

type_traits

SFINAE (Substitution failure is not an error). 当调用模板函数时编译器会根据传入参数推导最合适的模板函数.

//条件对象类型,若TI为std::string或char,则选择第一个类型.
typename std::conditional_t<
         std::is_same_v<TI, std::string> || std::is_same_v<TI, char>, 
         std::istringstream, std::wistringstream> iss(arg);

//校验模板参数类型,若T为char或std::string则返回TA类型的值(特化)
template<typename T, typename TA, typename TW>
typename std::enable_if<std::is_same_v<T, char> || std::is_same_v<T, std::string>, TA>::type tvalue(TA a, TW) { return a; };

//除了模板参数列表,也可以将条件控制放在形参列表
template<typename T, typename TA, typename TW>
TA tvalue(typename std::enable_if<std::is_same_v<T, std::string>, T>::type t, TA a, TW) { return a; };

关于directx

CopyResource之后需要刷新否则容易导致黑屏(未成功获取数据)
```
ctx->CopyResource();
ctx->Flush();
```
不同device之间的texture通过SharedHandle进行共享/拷贝.

DX11调试,检查D3D对象是否释放,以及内存是否泄漏.

把d3d的device定义为debug模式: D3D11_CREATE_DEVICE_DEBUG

为初始化了的D3D对象设置别名.

#include <d3dcommon.h>
#pragma comment(lib, "dxguid.lib")
D3D_SET_OBJECT_NAME_A(device.Get(), "in_device");

调用 ReportLiveDeviceObjects().

Microsoft::WRL::ComPtr<ID3D11Debug> d3dDebug;
HRESULT hr = pDevice->QueryInterface(__uuidof(ID3D11Debug), reinterpret_cast<void**>(d3dDebug.GetAddressOf()));
if (SUCCEEDED(hr)) {
    hr = d3dDebug->ReportLiveDeviceObjects(D3D11_RLDO_DETAIL);
}

IntRef是d3d内部的对象引用,Refcount是用户引用数量,只需要注意Refcount不为0的对象就可以了(除了ID3D11Device).

D3D11 WARNING: 	Live ID3D11Texture2D at 0x000001F8C837ABB0, Name: in_left, Refcount: 1, IntRef: 0 [ STATE_CREATION WARNING #425: LIVE_TEXTURE2D]

关于opencv
- 建议不要分配静态或全局GpuMat变量,即依赖于它的析构函数.此类变量和CUDA上下文的销毁顺序未定义.如果之前已销毁CUDA上下文.则GPU内存释放函数将返回错误.
- cv::cuda 多线程调用此命名空间内的函数时需要显示指定异步流,否则是非线程安全的.
- cv::cuda::Stream 此类是默认构造的,多线程环境下,异步流要在子线程内创建,否则可能invalid resource handle,多线程下使用cudaStream_t创建流,然后使用cv::cuda::StreamAccessor::wrapStream()包装为cv::cuda::Stream
- cv::UMat , cv::cuda::GpuMat 有些时候需要手动release.
- cv::Mat_, 继承自cv::Mat,使用cv::Mat_类可以在变量声明时确定元素的类型,访问元素时,不再需要指定元素类型,使得代码更简洁清晰,减少出错可能.
  
  模板类型原类型
  
  Mat_<uchar> CV_8U
  
  Mat_<char> CV_8S
  
  Mat_<short> CV_16S
  
  Mat_<ushort> CV_16U
  
  Mat_<int> CV_32S
  
  Mat_<float> CV_32F
  
  Mat_<double> CV_64F
关于cuda
- __syncthreads等提示未定义标识符,并不会影响编译.原因可能是先创建的cpp工程而后添加的cuda生成自定义文件,而非直接创建cuda工程.可以通过在依赖的头文件前#define __CUDACC__(.cu源文件编译时会定义这个宏).
- <<<>>>内核函数启动参数显示应输入表达式,只是因为VS2017无法正确识别cuda内核启动符号,代码实际是由NVCC编译器编译的,所以也是不影响编译.
- 在.cuh(.hpp)或.cu文件内可以分别独立声明/定义/特化模板函数,但是在.cuh(.hpp)中声明的模板函数,无法链接到.cu文件内的定义(除非完全特化),因为代码是由不同编译器编译的.
- 所有CUDA方法调用需要检查返回值,使用cuda.hpp中checkCudaRet(expression).若失败重置CUDA并中断程序.

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common.vcxproj		common.vcxproj
common.vcxproj.filters		common.vcxproj.filters
common.vcxproj.user		common.vcxproj.user
common_all.hpp		common_all.hpp

前缀	类型
g_	全局变量
m_	类成员变量
s_	静态变量
c_	常量
p_	指针变量

前后缀	类型
mp_	成员指针变量
mcp_	成员常量指针
mpc_	成员指针常量
_t	结构体类型
_fn	函数指针类型
_e	枚举类型

类型	32bit	64bit
char , bool	1	1
short	2	2
int , unsigned int , float	4	4
long , void*	4	8
double , long long	8	8

模板类型	原类型
`Mat_<uchar>`	CV_8U
`Mat_<char>`	CV_8S
`Mat_<short>`	CV_16S
`Mat_<ushort>`	CV_16U
`Mat_<int>`	CV_32S
`Mat_<float>`	CV_32F
`Mat_<double>`	CV_64F

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