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msys2是什么

• Cygwin是运行于Windows平台的POSIX“子系统”，提供Windows下的类Unix环境，并提供将部分 Linux 应用“移植”到Windows平台的开发环境的一套软件。按照我经常开玩笑的话来讲，Cygwin 基本上就是传说中的 GNU/NT 系统（对照 GNU/Linux，GNU/BSD，GNU/HURD）。

• MinGW，Minimalist GNU for Windows，用于开发原生（32位） Windows 应用的开发环境。它主要提供了针对 win32 应用的 GCC、GNU binutils 等工具，以及对等于 Windows SDK（的子集）的头文件和用于 MinGW 版本 linker 的库文件（so、a等，而不是 VC 的 lib）

• MSYS2 （Minimal SYStem 2） 是一个MSYS的独立改写版本，主要用于 shell 命令行开发环境。同时它也是一个在Cygwin （POSIX 兼容性层） 和 MinGW-w64（从"MinGW-生成"）基础上产生的，追求更好的互操作性的 Windows 软件；

  MSYS2 是MSYS的一个升级版,是集成了pacman和Mingw-w64的Cygwin升级版, 提供了bash shell等linux环境、版本控制软件（git/hg）和MinGW-w64 工具链。与MSYS最大的区别是移植了 Arch Linux的软件包管理系统 Pacman(其实是与Cygwin的区别)。就是说MSYS2是Cygwin的升级版本

  它的一个优点就在于利用pacman包管理器，msys2可以使用pacman来安装软件包，我们可以比较轻松的使用Linux包管理器的方式来安装一整套可以在Windows上运行的Linux工具。显而易见，你可以在Msys shell执行Linux相关命令

1 Protobuf 概述

Protocol Buffer (简称Protobuf) 是Google出品的性能优异、跨语言、跨平台的序列化库。在网络通信和通用数据交换等应用场景中经常使用的技术是 JSON或 XML，在微服务架构中通常使用另外一个数据交换的协议的工具ProtoBuf。

ProtoBuf也是我们做微服务开发，进行Go进阶实战中，必知必会的知道点。

ProtoBuf全称：protocol buffers，直译过来是：“协议缓冲区”，是一种与语言无关、与平台无关的可扩展机制，用于序列化结构化数据。

• 和json\xml最大的区别是：json，ProtoBuf是二进制格式。
• ProtoBuf相比于json\XML，更小（3 ~ 10倍）、更快（20 ~ 100倍）、更为简单。
• 我们只需要定义一次数据结构，就可以使用ProtoBuf生成源代码，轻松搞定在各种数据流和各种语言中写入、读取结构化数据。

7 lambda表达式

我们可以向一个算法传递任何类别可调用对象，如果可以对其使用调用运算符()，则称它为可调用的。c++中可调用对象有函数、函数指针、重载函数调用运算符类、lambda表达式。

一个lambda表达式表示一个可调用的代码单元，可将其理解为一个未命名的内联函数。一个lambda具有一个返回类型、一个参数列表和一个函数体(同函数一样）。与函数不同的是，lambda可定义在函数内部，有捕获列表：

1

[capture list] (parameter list)->return type{	function body 	};

• captue list（捕获列表）是一个lambda所在函数中定义的局部变量列表（通常为空）
• return type为返回类型，
• parameter list为参数列表、
• function body为函数体

10.动态内存

10.1 生命周期

目前的我们接触到的对象或者静态static都有着严格的生命周期：

• 全局：程序启动时自动分配，程序结束时销毁
• 局部对象：进入其所定义的程序时被创建，离开块时销毁
• 静态：第一次使用前分配，程序结束时销毁

上述中的变量只使用了静态内存和栈内存。它们会自动创建和销毁。静态内存保存局部static、类static成员以及定义在任何函数之外的变量。栈内存保存定义在函数内的非static对象

除了上述的自动分配外，c++还支持动态分配对象。（其生命周期与它们在哪创建无关，只有显式的被释放时，这些对象才会被销毁）。它们被分配在内存池，称作自由空间或堆。程序用堆来存储动态分配。

1 condition_variable：同步

上面的互斥锁只是在共享数据处执行保护操作，但是数据的同步，即线程对数据的操作的先后次序并不确定，当我们还想对线程同步时，必须采取一定的同步操作。条件变量是达到这个目的方法。

C++标准库对条件变量有两套实现：

• std::condition_variable和 std::condition_variable_any 。这两个实现都包含在<condition_variable>头文件的声明中。两者都需要与一个互斥量一起才能工作(互斥量是 为了同步)
  • 前者仅限于与std::mutex一起工作，
  • 而后者可以和任何满足最低标准的互斥量一起工作，从而加上了_any的后缀，因此从体积、性能，以及系统资源的使用方面产生额外的开销.
  • 所以 std::condition_variable 一般作为首选的类型，当对灵活性有硬性要求时，我们才会去考虑 std::condition_variable_any

1 C++中的锁

1.1 C++中的锁机制

C++中的锁机制以下几种：

• 互斥锁：包括std::mutex、std::recursive_mutex、std::timed_mutex、std::recursive_timed_mutex等。互斥锁用于保护共享资源，可以保证同一时刻只有一个线程访问共享资源。

• 读写锁：包括std::shared_mutex、std::shared_timed_mutex等。读写锁允许多个线程同时读取共享资源，但只允许一个线程写入共享资源。

• 条件变量：包括std::condition_variable、std::condition_variable_any等。条件变量允许线程等待某个条件发生变化，只有当条件满足时才能继续执行。

• 原子操作：包括std::atomic、std::atomic_flag等。原子操作用于保证某个操作的执行不会被其他线程中断，从而避免了数据竞争的发生。

• 自旋锁：包括std::spin_lock、std::atomic_flag等。自旋锁在等待锁的过程中不断地循环检查锁是否可用，而不是放弃CPU，从而避免了线程上下文切换带来的开销。

• 信号量：包括std::binary_semaphore、std::counting_semaphore等。信号量用于控制同时访问某个资源的线程数量，可以实现线程的互斥和同步。

1.2 悲观锁和乐观锁

在C++中，锁通常被分为两种类型：悲观锁和乐观锁

• 其中悲观锁是指在访问共享资源时先获取锁，防止其他线程同时修改该资源，适用于写操作多的场景。C++中的互斥锁就是一种悲观锁。
• 而乐观锁则是在不加锁的情况下，尝试去读取和修改共享资源，如果遇到冲突，再使用重试等机制解决冲突，适用于读操作多于写操作的场景。
  • 在C++中，可以使用atomic类型来实现乐观锁。atomic类型提供了对基本类型的原子操作，包括读、写、比较交换等。在进行原子操作时，它使用硬件原语实现同步，避免了使用锁所带来的额外开销和死锁的问题。
  • 除了atomic类型，C++11还引入了一些使用乐观锁的算法，如无锁队列和无锁哈希表等。这些算法使用原子操作来实现线程安全，同时充分利用了乐观锁的优势，避免了使用锁所带来的开销。

2 Mutex：互斥

所有线程间共享数据的问题，都是修改数据导致的（竞争条件）。如果所有的共享数据都是只读的，就没问题，因为一个线程所读取的数据不受另一个线程是否正在读取相同的数据而影响

2.1 恶性条件竞争

恶性条件竞争通常发生于多线程对多于一个的数据块的修改时，产生了非预想的执行效果，即竞态条件是多个线程同时访问共享资源，导致结果依赖于线程执行的顺序和时间。

• 竞态条件（Race Condition）指的是多个线程访问共享变量时，最终的结果取决于多个线程的执行顺序。竞态条件不一定总是错误的，但它们可能导致非预期的结果。

• 数据竞争（Data Race）指的是多个线程同时访问同一个共享变量，并且至少有一个线程对该变量进行了写操作。数据竞争是一种错误，因为它可能导致未定义的行为。

在多线程编程中，竞态条件和数据竞争是常见的问题。解决这些问题的关键是使用同步机制。

避免恶性条件竞争：

• 要避免恶性的条件竞争，一种方法是就使用一定的手段，对线程共享的内存区域的数据结构采用某种保护机制，如使用锁
• 另一种就是选择对该区域的数据结构和不变量的设计进行修改，如保证该区域为原子操作，，修改完的结构必须能完成一系列不可分割的变化，但是这种无锁的方法很难一定保证线程安全
• 另一种处理条件竞争的方式是，使用事务(transacting)的方式去处理该数据共享区域

1 volatile

C/C++ 中的 volatile 关键字和 const 对应，用来修饰变量，通常用于建立语言级别的 memory barrier。这是 BS 在 "The C++ Programming Language" 对 volatile 修饰词的说明：

A volatile specifier is a hint to a compiler that an object may change its value in ways not specified by the language so that aggressive optimizations must be avoided.

• volatile 关键字是一种类型修饰符，用它声明的类型变量表示可以被某些编译器未知的因素更改，比如：操作系统、硬件或者其它线程等。

• 应对场景：遇到这个关键字声明的变量，编译器对访问该变量的代码就不再进行优化。这是因为volatile提醒编译器它后面所定义的变量随时都有可能改变，因此编译后的程序每次需要存储或读取这个变量的时候，都会直接从变量地址中读取数据。如果没有volatile关键字，则编译器可能优化读取和存储，就极有可能暂时使用寄存器中的值，此时这个变量由别的线程更新了的话，将出现不一致的现象

• 示例：int volatile vInt; 当要求使用volatile声明的变量的值的时候，系统总是重新从它所在的内存读取数据，即使它前面的指令刚刚从该处读取过数据。而且读取的数据立刻被保存。例如：

1 信息的存储

大多数的计算机使用8位的块，或者说是字节(byte)，作为最小的可寻址内存单位，而不是访问内存中单独的位。机器级程序将内存视为一个非常大的字节数组，我们称为虚拟内存，内存的每个字节都由一个唯一的数字来标识，即称为地址；所有可能的地址空间的集合就是虚拟地址空间。

顾名思义，虚拟地址空间只是一个展现给机器级程序的概念性映像。实际的实现(第九章：虚拟内存)是将DRAM、闪存、磁盘存储器、特殊硬件和操作系统软件结合起来，位程序提供一个看上去统一的字节数组。