Функция SWAP в языке С: что это и как работает
Функция SWAP в С
Для простой реализации функции SWAP в Си из стандартной библиотеки можно воспользоваться следующим шаблоном:
// после выполнения программы результат будет таким: x = 9, y = 8
Функция SWAP в С может применяться и в более сложных конструкциях, например:
int a=100, b=200; //присваиваем значения переменным: a=100, b=200
std::swap(a,b); // функция swap меняет значения переменных: a=200, b=100
std::vector foo (2,a), bar (3,b) //проводим операции: foo:2×200 bar:3×100
std::swap(foo, bar); //swap меняет значения операций: foo:3×100 bar:2×200
for (std::vector ::iterator it=foo.begin(); it!=foo.end(); ++it)
После выполнени я э та программ а нам выдаст следующий результат:
foo содержит: 100 100 100
Функция SWAP в С работает не только с числами, но и с другими типами данных, например со строками:
using namespace std;
string b = “Программирование“;
Результат выполнения такой программы будет следующий:
Значение переменной «а» до применения функции SWAP: Функция
Значение переменной «b» до применения функции SWAP: Программирование
Значение переменной «а» после применения функции SWAP: Программирование
Значение переменной «b» после применения функции SWAP: Функция
Заключение
Функция SWAP в С работает с любыми типами данных. Чтобы она сработала, у переменных обязательно должно быть какое-то значение. Она ничего не возвращает, а просто меняет местами значения переменных.
Мы будем очень благодарны
если под понравившемся материалом Вы нажмёте одну из кнопок социальных сетей и поделитесь с друзьями.
9.2.5. Присвоение и функция swap()
Связанные с присвоением операторы, перечисленные в табл. 9.4, воздействуют на весь контейнер. Оператор присвоения заменяет весь диапазон элементов в левом контейнере копиями элементов из правого:
c1 = c2; // заменяет содержимое контейнера c1 копией
// элементов контейнера c2
c1 =
После первого присвоения контейнеры слева и справа равны. Если контейнеры имели неравный размер, после присвоения у обоих будет размер контейнера из правого операнда. После второго присвоения размер контейнера c1 составит 3, что соответствует количеству значений, представленных в списке.
Таблица 9.4. Операторы присвоения контейнеров
c1 = c2 Заменяет элементы контейнера c1 копиями элементов контейнера c2. Контейнеры c1 и c2 должны иметь тот же тип с =
В отличие от встроенных массивов, библиотечный тип array поддерживает присвоение. У левых и правых операндов должен быть одинаковый тип:
array а2 = <0>; // все элементы со значением 0
a1 = а2; // замена элементов в a1
а2 = <0>; // ошибка: нельзя присвоить массиву значения из списка
Поскольку размер правого операнда может отличаться от размера левого операнда, тип array не поддерживает функцию assign() и это не позволяет присваивать значения из списка.
Связанные с присвоением операторы делают недопустимыми итераторы, ссылки и указатели на контейнер слева.
Применение функции assign() (только последовательные контейнеры)
Оператор присвоения требует совпадения типов левых и правых операндов. Он копирует все элементы правого операнда в левый. Последовательные контейнеры (кроме array) определяют также функцию-член assign(), обеспечивающую присвоение разных, но совместимых типов, или присвоение контейнерам последовательностей. Функция assign() заменяет все элементы в левом контейнере копиями элементов, указанных в ее аргументе. Например, функцию assign() можно использовать для присвоения диапазона значений char* из вектора в список строк:
names = oldstyle; // ошибка: типы контейнеров не совпадают
// ok: преобразование из const char* в string возможно
Вызов функции assign() заменяет элементы в контейнере names копиями элементов из диапазона, обозначенного итераторами. Аргументы функции assign() определяют количество элементов контейнера и их значения.
Поскольку существующие элементы заменяются, итераторы, переданные функции assign(), не должны относиться к контейнеру, для которого вызвана функция assign().
Вторая версия функции assign() получает целочисленное значение и значение элемента. Она заменяет указанное количество элементов контейнера заданным значением:
// сопровождается slist1.insert(slist1.begin(), 10, «Hiya!»);
list slist1(1); // один элемент; пустая строка
slist1.assign(10, «Hiya!»); // десять элементов; со значением «Hiya!»
Применение функции swap()
Функция swap() меняет местами значения двух контейнеров того же типа. Типы контейнеров и их элементов должны совпадать. После обращения к функции swap() элементы правого операнда оказываются в левом, и наоборот:
vector svec1(10); // вектор из 10 элементов
vector svec2(24); // вектор из 24 элементов
После выполнения функции swap() вектор svec1 содержит 24 строки, а вектор svec2 — 10. За исключением массивов смена двух контейнеров осуществляется очень быстро — сами элементы не меняются; меняются лишь внутренние структуры данных.
За исключением массивов функция swap() не копирует, не удаляет и не вставляет элементы, поэтому она гарантированно выполняется за постоянное время.
Благодаря тому факту, что элементы не перемещаются, итераторы, ссылки и указатели в контейнере, за исключением контейнера string, остаются допустимыми. Они продолжают указывать на те же элементы, что и перед перестановкой. Однако после вызова функции swap() эти элементы находятся в другом контейнере. Предположим, например, что итератор iter обозначал в векторе строк позицию svec1[3]. После вызова функции swap() он обозначит элемент в позиции svec2[3]. В отличие от других контейнеров, вызов функции swap() для строки делает некорректными итераторы, ссылки и указатели.
В отличие от поведения функции swap() с другими контейнерами, когда дело доходит до массивов, элементы действительно обмениваются. Обмен двух массивов потребует времени, пропорционального количеству их элементов.
После выполнения функции swap(), указатели, ссылки и итераторы остаются связанными с тем же элементом, который они обозначили ранее. Конечно, значение самого элемента заменено значением соответствующего элемента другого массива.
Новая библиотека предоставляет функцию swap() в версии члена класса контейнера и в версии, не являющейся членом какого-либо класса. Прежние версии библиотеки определили только версию функции-члена swap(). Функция swap() не являющаяся членом класса контейнера, имеет большое значение в обобщенных программах. Как правило, лучше использовать именно эту версию.
Упражнения раздела 9.2.5
Упражнение 9.14. Напишите программу, присваивающую значения элементов списка указателей на символьные строки в стиле С (тип char*) элементам вектора строк.
_winnie
_winnie Журнал Пушыстого
Журнал Пушыстого
1) Предположим, мы пишем некий абстрактный алгоритм, шаблонной функцией. Сортировку, например. И нам надо в нем поменять значения пары переменных(например, из сортируемого массива). Неизветсного типа. Как это сделать, причём желательно использовать специализированный и оптимизированный для данного типа swap?
2) Как нам безопасней всего определить функцию swap для для своего класса?
Теперь будет работать, выглядит более читабельно (хе-хе-хе! А вы заметили, что я нарочно допустил багу в первом куске кода? 😉 ).
И для сложных типов, вроде std::string будет работать быстро.
Например, boost::foo_bar или MyNamespace::FooBar.
И оптимизированный swap из MyNamespace не позовётся
‘
И при этом всё тихо скомпилируется 🙁
Но работать будет хренова, с кучей переприсваиваний через tmp, с кучей перевыделений памяти.
И у меня вот такой вот Guideline. Может и не идеальный, оставляйте свои комменты, как можно сделать лучше.
1)
Размещать саму функцию swap в своём namespace, и так же делать перегруженную функцию swap в namespace std
(в namespace std можно определять свои типы, вроде это кошерно. Нельзя делать специализации и перегрузки для встроенных и std* типов, а так всё ok).
Зачем нужно размещать имя swap ещё и в namespace std?
потому что в коде какого-то индуса будет явно квалифицированный вызов std::swap (А шо, они же любят Visual Assist, им нравиццо всё время писать std::)
Вот на каком коде видна разница:
Зачем делать using std::swap в алгоритме?
А иначе для встроенных типов не будет компилироваться. Компилятор скажет, не найдена функция swap(int, int). А явно вызывать как std::swap нельзя, выше сказано почему.
Ну и это ещё демонстрация compile-time полиморфности C++ и de-facto compile-time интерфейсе.
Когда разные библиотеки не знающие друг о друге вызывают swap и это оказывается именно нужный swap.
А также о том, что иногда такая полиморфность может быть злом, так как непонятно, какая функция вызывается для абстрактного типа T. Может, я тут и не все тонкости учёл. А может, библиотека перегрузила функцию swap вообще совсем не ожидаемым алгоритмом способом :]
The intrusive_ptr class template stores a pointer to an object with an embedded reference count. Every new intrusive_ptr instance increments the reference count by using an unqualified call to the function intrusive_ptr_add_ref, passing it the pointer as an argument. Similarly, when an intrusive_ptr is destroyed, it calls intrusive_ptr_release; this function is responsible for destroying the object when its reference count drops to zero. The user is expected to provide suitable definitions of these two functions. On compilers that support argument-dependent lookup, intrusive_ptr_add_ref and intrusive_ptr_release should be defined in the namespace that corresponds to their parameter; otherwise, the definitions need to go in namespace boost.
2) ‘Koenig Lookup’ / ‘ADL'(‘Argument Dependent Lookup’)
Тема неоднократно раскрыта на RSDN, можно посмотреть поиском.
Можно посмотреть в стандарте, в пункте 3.4.2, но мне кажется там слишком подробно ^_^
NOTE: ADL не работает в MSVC6.
PS. Сейчас нахожусь просто в никаком состоянии после бессонной ночи, так что возможно тут опечатки. А может, вообще это всё полный бред.
И я не тестировал на всех комбинациях (STLPort/DinkumWare/GNU STL) * (компилятор с ADL/компилятор без ADL) * (разные способы вызова swap).
И, кстати, в MSVC6.0 всё вышесказанное неверно.
Реализация метода обмена значениями (Swap)
Функция swap для обмена данных между переменными
Всем здравствуйте, начал писать на java недавно, для удобства решил написать функцию, чтоб меня.
Существует ли в Лазарусе процедура Swap для обмена объектов местами?
Есть ли процедура как в делфи (procedure Swap) для lazarus? Требуется вспомогательная процедура.
Реализация функции swap
Здравствуйте. Как реализовать функцию swap в python? Пишу вот такой код: def swap(list, i.
Решение
Потому что int является значимым типом, следовательно переменные этого типа копируются по значению: при передаче в метод и присваивании другой переменной создается копия.
Передавая в метод элементы массива array[i] и array[i+1], вы передаете их копии и все, что происходит с ними внутри метода, не затрагивает оригиналы.
Решение предложено выше: при использовании модификатора ref переменные будут передаваться по ссылке.
Потому что в предложенном варианте
Нет, т.к. аргументом не всегда является переменная.
Собственно, именно в тех случаях, когда нельзя через ref.
Может и можно что-то придумать через лямбды/захваты или рефлексию, но тогда уж лучше писать длинные имена параметров.
Составление метода выбора и метода обмена
Расположить в порядке убывания четные элементы левого нижнего треугольника матрицы.
Процедура обмена значениями
У меня проблема: не работает процедура, если использую массив. Что делаю не так? procedure.
Составить программу обмена значениями
Помогите написать программу на, pascal полностью
Программа обмена значениями двух переменных a и b
3.8 Составить программу обмена значениями двух переменных a и b. Разработать два варианта решения.
Составить программу обмена значениями 2-х переменных
Составить программу обмена значениями 2-х переменных.
В защиту swap’а [в Linux]: распространенные заблуждения
Прим. перев.: Эта увлекательная статья, в подробностях раскрывающая предназначение swap в Linux и отвечающая на распространённое заблуждение на этот счёт, написана Chris Down — SRE из Facebook, который, в частности, занимается разработкой новых метрик в ядре, помогающих анализировать нагрузку на оперативную память. И начинает он своё повествование с лаконичного TL;DR…
Предисловие
Работая над улучшением и использованием cgroup v2, я успел поговорить со многими инженерами об их отношении к управлению памяти, особенно о поведении приложения под нагрузкой и об эвристическом алгоритме операционной системы, используемым «под капотом» для управления памятью.
Повторяющейся темой этих обсуждений стал swap. Тема swap активно оспаривается и плохо понимается даже теми, кто проработал с Linux долгие годы. Многие воспринимают его как нечто бесполезное или очень вредное — мол, это пережиток прошлого, когда памяти было мало и диски являлись необходимым злом, предоставляющим столь нужное пространство для подкачки. И до сих пор, все последние годы, я достаточно часто наблюдаю споры вокруг этого утверждения: немало дискуссий провёл и я сам с коллегами, друзьями, собратьями по индустрии, помогая им понять, почему swap — это по-прежнему полезная концепция на современных компьютерах, имеющих гораздо больше физической памяти, чем в былые времена.
Широкое недопонимание существует и насчёт предназначения swap’а: многие люди видят в нём лишь «медленную дополнительную память» для использования в критических ситуациях, но не понимают его вклад в адекватное функционирование операционной системы в целом при нормальной нагрузке.
Многие из нас слышали такие распространённые фразы о памяти: «Linux использует слишком много памяти», «swap должен быть вдвое больше размера физической памяти» и т.п. Эти заблуждения легко развеять и их обсуждения стали более точными в последние годы, однако миф о «бесполезном» swap гораздо больше завязан на эвристику и таинство, которые не поддаются объяснению с простой аналогией, — для его обсуждения требуется более глубокое понимание управления памятью.
Введение
Сложно говорить, почему наличие swap’а и перемещение в него страниц памяти — хорошо при нормальной работе, не разделяя понимание некоторых базовых нижележащих механизмов в управлении памятью в Linux, поэтому давайте убедимся, что говорим на одном языке.
Типы памяти
В Linux существует множество различных типов памяти, и у каждого из этих типов есть свои свойства. Понимание их особенностей — ключ к пониманию, почему swap важен.
Например, есть страницы («блоки» памяти, обычно по 4k), ответственные за хранение кода для каждого процесса, запущенного на компьютере. Есть также страницы, ответственные за кэширование данных и метаданных, относящихся к файлам, к которым обращаются эти программы для ускорения своих обращений в будущем. Они являются частью страничного кэша [page cache], и далее я буду на них ссылаться как на файловую [file] память.
Есть и другие типы памяти: разделяемая память, slab-память, память стека ядра, буферы и иные, — но анонимная память и файловая память известны лучше других и просты для понимания, поэтому именно они будут использоваться в примерах, которые, впрочем, равносильно применимы и к другим типам.
Память с высвобождением и без
В размышлениях о конкретном типе памяти одним из главных вопросов становится возможность её высвобождения. «Высвобождение» [reclaim] означает, что система может, без потери данных, удалить страницы этого типа из физической памяти.
Для некоторых типов страниц это сделать весьма просто. Например, в случае чистой [clean], т.е. немодифицированной, памяти страничного кэша мы просто кэшируем для лучшей производительности то, что уже есть на диске, поэтому можем сбросить страницу без необходимости в каких-либо специальных операциях.
Для некоторых типов страниц это возможно, но непросто. Например, в случае грязной [dirty], т.е. модифицированной, памяти страничного кэша мы не можем просто сбросить страницу, потому что на диске ещё нет произведённых модификаций. Поэтому необходимо или отказаться от высвобождения [reclamation], или перенести наши изменения обратно на диск перед тем, как сбрасывать эту память.
Для некоторых типов страниц это невозможно. Например, упомянутые раньше анонимные страницы могут существовать только в памяти и никаком ином резервном хранилище, поэтому их необходимо хранить здесь (т.е. в самой памяти).
О природе swap’а
Если поискать объяснения, зачем нужен swap в Linux, неизбежно находятся многочисленные обсуждения его предназначения просто как расширения физической RAM для критических случаев. Вот, например, случайный пост, который я вытащил из первых результатов в Google по запросу «what is swap»:
«По своей сути swap — это экстренная память; запасное пространство для случаев, когда система на какое-то время нуждается в большем количестве физической памяти, чем доступно в RAM. Она считается «плохой» в том смысле, что медленная и неэффективная, и если системе постоянно требуется использовать swap, очевидно, ей не хватает памяти. [..] Если у вас достаточно RAM для удовлетворения всех потребностей и вы не ожидаете её превышения, вы можете прекрасно работать и без swap-пространства».
Поясню, что я вовсе не обвиняю автора этого комментария за содержимое его поста — это «общеизвестный факт», признаваемый многими системными администраторами Linux и являющийся, пожалуй, одним из наиболее вероятных ответов на вопрос о swap’е. К сожалению, это вдобавок и неправильное представление о предназначении и использовании swap’а, особенно на современных системах.
Как я уже писал выше, высвобождение анонимных страниц «невозможно», поскольку анонимные страницы по своей природе не имеют резервного хранилища, к которому можно обратиться при удалении данных из памяти, — таким образом, их высвобождение приведёт к полной утере данных из соответствующих страниц. Однако… что будет, если мы смогли бы создать такое хранилище для этих страниц?
Вот именно для этого и существует swap. Swap — область хранения для этих, кажущихся «невысвобождаемыми» [unreclaimable], страниц, позволяющая отправлять их на устройство хранения по запросу. Это означает, что их можно начинать считать такими же доступными для высвобождения, как и их более простые в этом смысле друзья (вроде чистых файловых страниц), что позволяет эффективнее использовать свободную физическую память.
Swap — это преимущественно механизм для равного высвобождения, а не для срочной «дополнительной памяти». Не swap замедляет работу вашего приложения — замедление происходит из-за начала совокупной конкуренции за память.
Итак, в каких же ситуациях это «равное высвобождение» будет оправданно выбирать высвобождение анонимных страниц? Вот абстрактные примеры некоторых не самых редких сценариев:
Что происходит с использованием swap и без него
Давайте посмотрим на типовые ситуации и к чему они приводят при наличии и отсутствии swap. О метриках «конкуренции за память» я рассказываю в докладе про cgroup v2.
Без конкуренции или с малой конкуренцией за память
С умеренной или высокой конкуренцией за память
При временных всплесках в потреблении памяти
Окей, я хочу системный swap, но как его настроить для конкретных приложений?
Вы же не думали, что в этой статье не будет упоминаний использования cgroup v2?
И в этом вопросе нельзя просто положиться на OOM killer. Потому что OOM killer вызывается только в самых критичных ситуациях, когда система уже оказалась в значительно нездоровом состоянии и, возможно, находилась в нём некоторое время. Необходимо самостоятельно и оппортунистически разрешить ситуацию ещё до того, как задумываться об OOM killer’е.
Тем не менее, выявить давление на память достаточно трудно с помощью традиционных счётчиков памяти в Linux. Нам доступно нечто, что каким-то образом относится к проблеме, однако скорее по касательной: потребление памяти, количество операций сканирования страниц и т.п. — и по одним этим метрикам очень трудно отличить эффективную конфигурацию памяти от той, что приводит к конкуренции за память. У нас есть группа в Facebook, возглавляемая Johannes’ом и работающая над новыми метриками, упрощающими демонстрацию давления на память, — это должно помочь нам в будущем. Больше информации об этом можно получить из моего доклада про cgroup v2, где я начинаю подробнее рассказывать об одной из метрик.
Тюнинг
Сколько же swap’а мне тогда нужно?
В общем случае минимальное количество swap-пространства, требуемого для оптимального управления памятью, зависит от количества анонимных страниц, которые привязаны к пространству памяти и к которым редко обращается приложение, а также от стоимости высвобождения этих анонимных страниц. Последнее — это в большей степени вопрос о том, какие страницы больше не должны удаляться, чтобы уступить место тем анонимным страницам, к которым редко обращаются.
Если у вас достаточно дискового пространства и свежее (4.0+) ядро, большее количество swap’а почти всегда лучше, чем меньшее. В более старых ядрах kswapd — один из процессов ядра, что отвечает за управление swap’ом, — исторически слишком усердствовал в перемещении памяти в swap, делая это тем активнее, чем больше swap’а было доступно. В последнее время поведение swapping’а при наличии большого swap-пространства значительно улучшили. Так что, если вы работаете с ядром 4.0+, большой swap не приведёт к чрезмерному swapping’у. В общем, на современных ядрах нормально иметь swap размером в несколько гигабайт, если такое пространство у вас есть.
Если же дисковое пространство ограничено, ответ в действительности зависит от компромисса, на который вы готовы пойти, и особенностей окружения. В идеале у вас должно быть достаточно swap’а, чтобы система оптимально функционировала при нормальной и пиковой (по памяти) нагрузке. Рекомендую настроить несколько тестовых систем с 2-3 Гб swap’а или более и понаблюдать, что происходит на протяжении недели или около того в разных условиях нагрузки (на память). Если на протяжении этой недели не случалось ситуаций резкой нехватки памяти, что означает недостаточную пользу такого теста, всё закончится занятостью swap’а небольшим количеством мегабайт. В таком случае, пожалуй, разумно будет иметь swap хотя бы такого размера с добавлением небольшого буфера для меняющихся нагрузок. Также atop в режиме логирования в столбце SWAPSZ может показать, страницы каких приложений попадают в swap. Если вы ещё не используете эту утилиту на своих серверах для логирования истории состояний сервера — возможно, в эксперимент стоит добавить её настройку на тестовых машинах (в режиме логирования). Заодно вы узнаете, когда приложение начало перемещать страницы в swap, что можно привязать к событиям из логов или другим важным показателям.
Ещё стоит задуматься о типе носителя для swap’а. Чтение из swap имеет тенденцию быть очень случайным, поскольку нельзя уверенно предсказать, у каких страниц будет отказ и когда. Для SSD это не имеет особого значения, а вот для вращающихся дисков случайный ввод/вывод может оказаться очень дорогим, поскольку требует физических движений. С другой стороны, отказы у файловых страниц обычно менее случайны, поскольку файлы, относящиеся к работе одного запущенного приложения, обычно менее фрагментированы. Это может означать, что для вращающегося диска вы можете захотеть сместиться в сторону высвобождения файловых страниц вместо swapping’а анонимных страниц, но, опять же, необходимо протестировать и оценить, как будет соблюдаться баланс для вашей рабочей нагрузки.
Для пользователей ноутбуков/десктопов, желающих использовать swap для перехода в спящий режим [hibernate], этот факт также необходимо учитывать, поскольку swap-файл тогда должен как минимум соответствовать размеру физической оперативной памяти.
Какой должна быть настройка swappiness?
Это означает, что vm.swappiness — это по существу просто соотношение дорогой анонимной памяти, которую можно высвобождать и приводить к отказам, в сравнении с файловой памятью для вашего железа и рабочей нагрузки. Чем ниже значение, тем активнее вы сообщаете ядру, что редкие обращения к анонимным страницам дороги для перемещения в swap и обратно на вашем оборудовании. Чем выше это значение, тем вы больше говорите ядру, что стоимость swapping’а анонимных и файловых страниц одинакова на вашем оборудовании. Подсистема управления памятью будет по-прежнему пытаться решить, помещать в swap файловые или анонимные страницы, руководствуясь тем, насколько «горяча» память, однако swappiness склоняет подсчёт стоимости в пользу большего swapping’а или большего пропуска кэшей файловой системы, когда доступны оба способа. На SSD-дисках эти подходы практически равны по стоимости, поэтому установка vm.swappiness = 100 (т.е. полное равенство) может работать хорошо. На вращающихся дисках swapping может быть значительно дороже, т.к. в целом он требует случайного чтения, поэтому вы скорее всего захотите сместиться в сторону меньшего значения.
Реальность же в том, что большинство людей не имеют представления о том, чего требует их железо, поэтому настроить это значение, основываясь лишь на инстинкте, затруднительно — это вопрос, требующий личного тестирования с разными значениями. Можно также заняться анализом состава памяти вашей системы, основных приложений и их поведения в условиях небольшого высвобождения памяти.
