【Linux】第四十二站：线程局部存储与线程分离

news2024/12/23 12:13:09

一、线程的局部存储

1.实现多线程

如果我们想创建多线程，我们可以用下面的代码类似去实现

#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <string>
#include <cstdlib>
#include <unistd.h>
#include <thread>
#include <vector>
using namespace std;
#define NUM 10

struct threadData
{
    string threadname;
};
string toHex(pthread_t tid)
{
    char buffer[128];
    snprintf(buffer, sizeof(buffer), "0x%x", tid);
    return buffer;
}
void* threadRoutine(void* args)
{
    threadData *td = static_cast<threadData*>(args);

    int i = 0;
    while(i < 10)
    {
        cout << "pid: " << getpid() << ", tid : " << toHex(pthread_self()) << ", threadname : " << td->threadname << endl;
        sleep(1);
        i++;
    }

    delete td;
    return nullptr;
}


void InitThreadData(threadData* td, int number)
{
    td->threadname = "thread-" + to_string(number); 
}

int main()
{
    vector<pthread_t> tids;
    for(int i = 0; i < NUM; i++)
    {
        //注意这种方式不可以，因为都在主线程的栈中定义的变量。一旦for循环每循环一次
        //td也要随之销毁掉。这里传入的全部都是野指针了。
        // threadData td;
        // td.threadname = "";
        // td.tid = "";
        pthread_t tid;
        threadData *td = new threadData;
        InitThreadData(td, i);
        pthread_create(&tid, nullptr, threadRoutine, td);
        tids.push_back(tid);
        sleep(1);
    }
    for(int i = 0; i < tids.size(); i++)
    {
        pthread_join(tids[i], nullptr);
    }

    return 0;
}

运行结果如下图所示

image-20240229203441892

在这里我们就发现了一个问题：

所有的线程，执行的都是这个函数

一旦一个线程修改了数据，其他线程看到这个数据都会被修改

2.线程有独立的栈结构

当代码如下的时候

#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <string>
#include <cstdlib>
#include <unistd.h>
#include <thread>
#include <vector>
using namespace std;
#define NUM 3

struct threadData
{
    string threadname;
};
string toHex(pthread_t tid)
{
    char buffer[128];
    snprintf(buffer, sizeof(buffer), "0x%x", tid);
    return buffer;
}
void* threadRoutine(void* args)
{
    int test_i = 0;
    threadData *td = static_cast<threadData*>(args);
    int i = 0;
    while(i < 10)
    {
        cout << "pid: " << getpid() << ", tid : " << toHex(pthread_self()) 
        << ", threadname : " << td->threadname 
        << ", test_i: " << test_i << ", &test_i: " << toHex((pthread_t)&test_i) << endl;

        sleep(1);
        i++;
        test_i++;
    }

    delete td;
    return nullptr;
}


void InitThreadData(threadData* td, int number)
{
    td->threadname = "thread-" + to_string(number); 
}

int main()
{
    vector<pthread_t> tids;
    for(int i = 0; i < NUM; i++)
    {
        //注意这种方式不可以，因为都在主线程的栈中定义的变量。一旦for循环每循环一次
        //td也要随之销毁掉。这里传入的全部都是野指针了。
        // threadData td;
        // td.threadname = "";
        // td.tid = "";
        pthread_t tid;
        threadData *td = new threadData;
        InitThreadData(td, i);
        pthread_create(&tid, nullptr, threadRoutine, td);
        tids.push_back(tid);
        sleep(1);
    }
    for(int i = 0; i < tids.size(); i++)
    {
        pthread_join(tids[i], nullptr);
    }

    return 0;
}

运行结果为：

image-20240229204957681

我们可以看到每一个线程的test_i都会独立的增长，并且每个test_i的地址都不一样

这是因为每一个线程都会有自己独立的栈结构。

3.线程之间没有秘密

那么如果我们主线程就想要访问上面线程1的变量，我们可以做到吗？当然可以做到，因为它也在同一个地址空间中。

就比如下面的代码就可以实现主线程访问线程2的变量

#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <string>
#include <cstdlib>
#include <unistd.h>
#include <thread>
#include <vector>
using namespace std;
#define NUM 3

int *p = NULL;

struct threadData
{
    string threadname;
};
string toHex(pthread_t tid)
{
    char buffer[128];
    snprintf(buffer, sizeof(buffer), "0x%x", tid);
    return buffer;
}
void* threadRoutine(void* args)
{
    int test_i = 0;
    threadData *td = static_cast<threadData*>(args);
    if(td->threadname == "thread-2")
    {
        p = &test_i;
    }
    int i = 0;
    while(i < 10)
    {
        cout << "pid: " << getpid() << ", tid : " << toHex(pthread_self()) 
        << ", threadname : " << td->threadname 
        << ", test_i: " << test_i << ", &test_i: " << &test_i << endl;

        sleep(1);
        i++;
        test_i++;
    }

    delete td;
    return nullptr;
}


void InitThreadData(threadData* td, int number)
{
    td->threadname = "thread-" + to_string(number); 
}

int main()
{
    vector<pthread_t> tids;
    for(int i = 0; i < NUM; i++)
    {
        //注意这种方式不可以，因为都在主线程的栈中定义的变量。一旦for循环每循环一次
        //td也要随之销毁掉。这里传入的全部都是野指针了。
        // threadData td;
        // td.threadname = "";
        // td.tid = "";
        pthread_t tid;
        threadData *td = new threadData;
        InitThreadData(td, i);
        pthread_create(&tid, nullptr, threadRoutine, td);
        tids.push_back(tid);
    }
    sleep(1); //确保复制成功
    cout << "main thread get a thread local value, val: " << *p << ", &val: " << p << endl;   

    for(int i = 0; i < tids.size(); i++)
    {
        pthread_join(tids[i], nullptr);
    }

    return 0;
}

运行结果为：

image-20240229211018969

所以其实在线程和线程当中没有秘密，只不过我们要求每一个线程有自己独立的栈，但是他们还在通一个地址空间中，线程的栈上的数据，也是可以被其他线程看到并且访问的。如果我们一个线程想要访问另一个线程的值，当然可以访问，只不过我们平时禁止这样做。

4.线程的局部存储

如下所示，代码是多线程访问同一个变量的代码

#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <string>
#include <cstdlib>
#include <unistd.h>
#include <thread>
#include <vector>
using namespace std;
#define NUM 3

//int *p = NULL;

int g_val = 100;

struct threadData
{
    string threadname;
};
string toHex(pthread_t tid)
{
    char buffer[128];
    snprintf(buffer, sizeof(buffer), "0x%x", tid);
    return buffer;
}
void* threadRoutine(void* args)
{
    //int test_i = 0;
    threadData *td = static_cast<threadData*>(args);
    // if(td->threadname == "thread-2")
    // {
    //     p = &test_i;
    // }
    int i = 0;
    while(i < 10)
    {
        cout << "pid: " << getpid() << ", tid : " << toHex(pthread_self()) 
        << ", threadname : " << td->threadname 
        << ", g_val: " << g_val << ", &g_val: " << &g_val << endl; 

       // << ", test_i: " << test_i << ", &test_i: " << &test_i << endl;

        sleep(1);
        i++;
        g_val++;
      //  test_i++;
    }

    delete td;
    return nullptr;
}


void InitThreadData(threadData* td, int number)
{
    td->threadname = "thread-" + to_string(number); 
}

int main()
{
    vector<pthread_t> tids;
    for(int i = 0; i < NUM; i++)
    {
        //注意这种方式不可以，因为都在主线程的栈中定义的变量。一旦for循环每循环一次
        //td也要随之销毁掉。这里传入的全部都是野指针了。
        // threadData td;
        // td.threadname = "";
        // td.tid = "";
        pthread_t tid;
        threadData *td = new threadData;
        InitThreadData(td, i);
        pthread_create(&tid, nullptr, threadRoutine, td);
        tids.push_back(tid);
    }
    sleep(1); //确保复制成功
   // cout << "main thread get a thread local value, val: " << *p << ", &val: " << p << endl;   

    for(int i = 0; i < tids.size(); i++)
    {
        pthread_join(tids[i], nullptr);
    }

    return 0;
}

运行结果为：

image-20240229212555074

所以全局变量是被所有的线程看到并同时访问的。

这个g_val就是共享资源。

但是如果一个线程想要一个私有的全局变量呢？

所以我们可以下面这样做：在全局变量之前加上**__thread**

#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <string>
#include <cstdlib>
#include <unistd.h>
#include <thread>
#include <vector>
using namespace std;
#define NUM 3

//int *p = NULL;

__thread int g_val = 100;

struct threadData
{
    string threadname;
};
string toHex(pthread_t tid)
{
    char buffer[128];
    snprintf(buffer, sizeof(buffer), "0x%x", tid);
    return buffer;
}
void* threadRoutine(void* args)
{
    //int test_i = 0;
    threadData *td = static_cast<threadData*>(args);
    // if(td->threadname == "thread-2")
    // {
    //     p = &test_i;
    // }
    int i = 0;
    while(i < 10)
    {
        cout << "pid: " << getpid() << ", tid : " << toHex(pthread_self()) 
        << ", threadname : " << td->threadname 
        << ", g_val: " << g_val << ", &g_val: " << &g_val << endl; 

       // << ", test_i: " << test_i << ", &test_i: " << &test_i << endl;

        sleep(1);
        i++;
        g_val++;
      //  test_i++;
    }

    delete td;
    return nullptr;
}


void InitThreadData(threadData* td, int number)
{
    td->threadname = "thread-" + to_string(number); 
}

int main()
{
    vector<pthread_t> tids;
    for(int i = 0; i < NUM; i++)
    {
        //注意这种方式不可以，因为都在主线程的栈中定义的变量。一旦for循环每循环一次
        //td也要随之销毁掉。这里传入的全部都是野指针了。
        // threadData td;
        // td.threadname = "";
        // td.tid = "";
        pthread_t tid;
        threadData *td = new threadData;
        InitThreadData(td, i);
        pthread_create(&tid, nullptr, threadRoutine, td);
        tids.push_back(tid);
    }
    sleep(1); //确保复制成功
   // cout << "main thread get a thread local value, val: " << *p << ", &val: " << p << endl;   

    for(int i = 0; i < tids.size(); i++)
    {
        pthread_join(tids[i], nullptr);
    }

    return 0;
}

运行结果为

image-20240229213247688

这样的对一个变量加上__thread的，我们将这个称作线程的局部存储

而我们前面正好就说了:在线程的tcb中，就有一个线程的局部存储

image-20240229213409277

所以我们可以明显看到，这个变量应该就在动态库中存储着。

这个__thread其实就是编译器编译时候的一个默认选项。

我们也可以直接从前面的两个图中的地址可以看出，没加这个选项的地址比较小（在静态区），加上这个选项地址比较大（处于堆栈之间的共享区）。

注意：这个__thread选项只能定义内置类型，不能用来修饰自定义类型

有了这个选项，对于某些只属于这个线程的变量，我们可以使用这个__thread来进行修饰，让它变为局部存储。这样的好处是可以不用频繁的去调用某些系统调用接口。

image-20240229214128231

这样就实现了线程级别的全局变量，和其他线程互不干扰。

二、分离线程

  • 默认情况下，新创建的线程是joinable的，线程退出后，需要对其进行pthread_join操作，否则无法释放资源，从而造成系统泄漏。
  • 如果不关心线程的返回值，join是一种负担，这个时候，我们可以告诉系统，当线程退出时，自动释放线程资源
#include <pthread.h>
int pthread_detach(pthread_t thread);
//Compile and link with -pthread.

这个分离接口既可以由主线程来做，也可以由其他新线程来做

我们可以先在join前先分离一下，看看是什么结果

#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <string>
#include <cstdlib>
#include <unistd.h>
#include <thread>
#include <vector>
#include <cstring>
#include <cstdio>
using namespace std;
#define NUM 3

//int *p = NULL;

__thread int g_val = 100;
__thread int number = 0;
struct threadData
{
    string threadname;
};
string toHex(pthread_t tid)
{
    char buffer[128];
    snprintf(buffer, sizeof(buffer), "0x%x", tid);
    return buffer;
}
void* threadRoutine(void* args)
{
    //int test_i = 0;
    threadData *td = static_cast<threadData*>(args);
    number = pthread_self();
    // if(td->threadname == "thread-2")
    // {
    //     p = &test_i;
    // }
    int i = 0;
    while(i < 10)
    {
        //cout << "number: " << number << ", pid: " << getpid() << endl;
        printf("number: 0x%x, pid: %d\n", number, getpid());
        //cout << "pid: " << getpid() << ", tid : " << toHex(number) << ", threadname : " << td->threadname << ", g_val: " << g_val << ", &g_val: " << &g_val << endl;         
        // << ", test_i: " << test_i << ", &test_i: " << &test_i << endl;
        sleep(1);
        i++;
        g_val++;
      //  test_i++;
    }

    delete td;
    return nullptr;
}


void InitThreadData(threadData* td, int number)
{
    td->threadname = "thread-" + to_string(number); 
}

int main()
{
    vector<pthread_t> tids;
    for(int i = 0; i < NUM; i++)
    {
        //注意这种方式不可以，因为都在主线程的栈中定义的变量。一旦for循环每循环一次
        //td也要随之销毁掉。这里传入的全部都是野指针了。
        // threadData td;
        // td.threadname = "";
        // td.tid = "";
        pthread_t tid;
        threadData *td = new threadData;
        InitThreadData(td, i);
        pthread_create(&tid, nullptr, threadRoutine, td);
        tids.push_back(tid);
    }
    usleep(100000); //确保复制成功
    // cout << "main thread get a thread local value, val: " << *p << ", &val: " << p << endl;   

    for(auto i : tids)
    {
        pthread_detach(i);
    }

    for(int i = 0; i < tids.size(); i++)
    {
        int n = pthread_join(tids[i], nullptr);
        printf("n = %d, who = 0x%x, why: %s\n", n , tids[i], strerror(n));
    }
 
    return 0;
}

运行结果为：

image-20240301162551454

可见我们将线程给detach以后，再去join就不会成功了

我们也可以线程自己把自己分离掉

#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <string>
#include <cstdlib>
#include <unistd.h>
#include <thread>
#include <vector>
#include <cstring>
#include <cstdio>
using namespace std;
#define NUM 3

//int *p = NULL;

__thread int g_val = 100;
__thread int number = 0;
struct threadData
{
    string threadname;
};
string toHex(pthread_t tid)
{
    char buffer[128];
    snprintf(buffer, sizeof(buffer), "0x%x", tid);
    return buffer;
}
void* threadRoutine(void* args)
{
    pthread_detach(pthread_self());
    //int test_i = 0;
    threadData *td = static_cast<threadData*>(args);
    number = pthread_self();
    // if(td->threadname == "thread-2")
    // {
    //     p = &test_i;
    // }
    int i = 0;
    while(i < 10)
    {
        //cout << "number: " << number << ", pid: " << getpid() << endl;
        printf("number: 0x%x, pid: %d\n", number, getpid());
        //cout << "pid: " << getpid() << ", tid : " << toHex(number) << ", threadname : " << td->threadname << ", g_val: " << g_val << ", &g_val: " << &g_val << endl;         
        // << ", test_i: " << test_i << ", &test_i: " << &test_i << endl;
        sleep(1);
        i++;
        g_val++;
      //  test_i++;
    }

    delete td;
    return nullptr;
}


void InitThreadData(threadData* td, int number)
{
    td->threadname = "thread-" + to_string(number); 
}

int main()
{
    vector<pthread_t> tids;
    for(int i = 0; i < NUM; i++)
    {
        //注意这种方式不可以，因为都在主线程的栈中定义的变量。一旦for循环每循环一次
        //td也要随之销毁掉。这里传入的全部都是野指针了。
        // threadData td;
        // td.threadname = "";
        // td.tid = "";
        pthread_t tid;
        threadData *td = new threadData;
        InitThreadData(td, i);
        pthread_create(&tid, nullptr, threadRoutine, td);
        tids.push_back(tid);
    }
    usleep(100000); //确保复制成功
    // cout << "main thread get a thread local value, val: " << *p << ", &val: " << p << endl;   

    // for(auto i : tids)
    // {
    //     pthread_detach(i);
    // }

    for(int i = 0; i < tids.size(); i++) 
    {
        int n = pthread_join(tids[i], nullptr);
        printf("n = %d, who = 0x%x, why: %s\n", n , tids[i], strerror(n));
    }
 
    return 0;
}

运行结果也是一样的

image-20240301162921478

当线程内部的函数结束之后，会自动释放掉线程的资源

我们上面两个例子会发现一个问题，那就是分离线程应该会在线程跑完之后进行回收的。但是为什么还没有跑完就被回收了呢。这是因为我们在下面就有一个join，去等待了线程了。它在等待的发现已经被分离了。就不是阻塞式的等了，立马就出错返回了。出错返回后，这个for循环立刻就跑完了，跑完之后，主线成结束了，所以进程就结束了。所以虽然上面的线程还没有跑完，但是进程已经结束了，这些资源也就被释放了。

这里也告诉我们，即便我们的主线程将线程分离了，不用等待了，但是我们还是要自己去确保主线程是最后退出的，否则会出现一些问题。

所以线程是否被分离其实就是一个属性状态。它一定是要被存储的。所以线程分离其实就是将这个属性进行了修改

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【框架学习 | 第五篇】SpringMVC（常用注解、获取请求参数、域对象共享数据、拦截器、异常处理、上传/下载文件）

【框架学习 | 第五篇】SpringMVC（常用注解、获取请求参数、域对象共享数据、拦截器、异常处理、上传/下载文件）

文章目录 1.SpringMVC简介1.1定义1.2主要组件1.3工作流程1.3.1简要流程1.3.2详细流程 1.4优缺点 2.常用注解3.获取请求参数3.1通过 HttpServletRequest 获取请求参数3.2通过控制器方法的形参获取请求参数3.2.1请求路径参数与方法形参一致3.2.2请求路径参数与方法形参不一致3.2.…
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笔记本电脑使用时需要一直插电吗？笔记本正确的充电方式

笔记本电脑使用时需要一直插电吗？笔记本正确的充电方式

随着科技的不断发展&#xff0c;笔记本电脑已经成为人们日常生活和工作中不可或缺的电子设备。而在使用笔记本电脑时&#xff0c;很多人会有一个疑问&#xff0c;那就是笔记本电脑使用时需要一直插电吗&#xff1f;本文将就此问题展开讨论。 不一定需要一直插电&#xff0c;如果…
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C++：2024/3/11

C++：2024/3/11

作业1&#xff1a;编程 要求&#xff1a;提示并输入一个字符串&#xff0c;统计该字符中大写、小写字母个数、数字个数、空格个数以及其他字符个数 代码&#xff1a; #include <iostream>using namespace std;int main() {string str;cout << "请输入一个字…
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sql-mysql可视化工具Workbench导入sql文件

sql-mysql可视化工具Workbench导入sql文件

mysql可视化工具Workbench导入sql文件 1、打开workbench2、导入sql文件3、第一行加上库名4、开始运行 1、打开workbench 2、导入sql文件 3、第一行加上库名 4、开始运行
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参与Penpad launch任务，实现Penpad与Scroll的双空投

参与Penpad launch任务，实现Penpad与Scroll的双空投

在比特币 ETF 、BTC 减半等利好消息的持续推动下&#xff0c;加密市场逐渐进入到新一轮牛市周期中。除了以太坊 Layer1 生态 TVL 不断飙升外&#xff0c;Layer2 赛道 TVL 也在不断飙升并且屡创新高。 而在牛市背景下&#xff0c;Layer2 空投所带来的财富效应预期正在被进一步拉…
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IAB视频广告标准《数字视频和有线电视广告格式指南》之 目录和概述及视频配套广告 - 我为什么要翻译介绍美国人工智能科技公司IAB系列（2）

IAB视频广告标准《数字视频和有线电视广告格式指南》之 目录和概述及视频配套广告 - 我为什么要翻译介绍美国人工智能科技公司IAB系列（2）

写在前面 谈及到中国企业走入国际市场&#xff0c;拓展海外营销渠道的时候&#xff0c;如果单纯依靠一个小公司去国外做广告&#xff0c;拉渠道&#xff0c;找代理公司&#xff0c;从售前到售后&#xff0c;都是非常不现实的。我们可以回想一下40年前&#xff0c;30年前&#x…
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Facebook商城号为什么被封？如何防封？

Facebook商城号为什么被封？如何防封？

由于Facebook商城的高利润空间&#xff0c;越来越多的跨境电商商家注意到它的存在。Facebook作为全球最大、用户量最大的社媒平台&#xff0c;同时也孕育了一个巨大的商业生态&#xff0c;包括广告投放、商城交易等。依托背后的大流量&#xff0c;Facebook商城起号较快&#xf…
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接口测试\接口测试脚本之Jsoup解析HTML

接口测试\接口测试脚本之Jsoup解析HTML

第一次接触jsoup还是在处理收货地址的时候&#xff0c;当时在写一个下单流程&#xff0c;需要省市区id以及详细门牌号等等&#xff0c;因此同事介绍了jsoup,闲来无事&#xff0c;在此闲扯一番&#xff01; 1.我们来看下&#xff0c;什么是jsoup,先来看看官方文档是怎么说的&am…
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【深度学习】换脸新科技，InstantID: Zero-shot Identity-Preserving Generation in Seconds

【深度学习】换脸新科技，InstantID: Zero-shot Identity-Preserving Generation in Seconds

论文&#xff1a;https://arxiv.org/abs/2401.07519 代码:https://github.com/InstantID/InstantID demo&#xff1a;https://huggingface.co/spaces/InstantX/InstantID 文章目录 1 引言2 相关工作2.1 文本到图像扩散模型2.2 主题驱动的图像生成2.3 保持ID的图像生成 3 方法3.…
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深入理解Vue.js中的nextTick：实现异步更新的奥秘

深入理解Vue.js中的nextTick：实现异步更新的奥秘

&#x1f90d; 前端开发工程师、技术日更博主、已过CET6 &#x1f368; 阿珊和她的猫_CSDN博客专家、23年度博客之星前端领域TOP1 &#x1f560; 牛客高级专题作者、打造专栏《前端面试必备》 、《2024面试高频手撕题》 &#x1f35a; 蓝桥云课签约作者、上架课程《Vue.js 和 E…
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【wps】wps与office办公函数储备使用(结合了使用案例 持续更新)

【wps】wps与office办公函数储备使用(结合了使用案例 持续更新)

【wps】wps与office办公函数储备使用(结合了使用案例 持续更新) 1、TODAY函数 返回当前电脑系统显示的日期 TODAY函数&#xff1a;表示返回当前电脑系统显示的日期。 公式用法&#xff1a;TODAY() 2、NOW函数 返回当前电脑系统显示的日期和时间 NOW函数&#xff1a;表示返…
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群晖NAS使用Docker安装WPS Office并结合内网穿透实现公网远程办公

群晖NAS使用Docker安装WPS Office并结合内网穿透实现公网远程办公

文章目录 推荐1. 拉取WPS Office镜像2. 运行WPS Office镜像容器3. 本地访问WPS Office4. 群晖安装Cpolar5. 配置WPS Office远程地址6. 远程访问WPS Office小结 7. 固定公网地址 推荐 前些天发现了一个巨牛的人工智能学习网站&#xff0c;通俗易懂&#xff0c;风趣幽默&#xff…
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美国国家安全局（NSA）和美国政府将Delphi/Object Pascal列为推荐政府机构和企业使用的内存安全编程语言

美国国家安全局（NSA）和美国政府将Delphi/Object Pascal列为推荐政府机构和企业使用的内存安全编程语言

上周&#xff0c;美国政府发布了《回到构建块&#xff1a;通往安全和可衡量软件的道路》的报告。本报告是美国网络安全战略的一部分&#xff0c;重点关注多个领域&#xff0c;包括内存安全漏洞和质量指标。 许多在线杂志都对这份报告发表了评论&#xff0c;这些杂志强调了对 C…
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OpenCV学习笔记（五）——图片的缩放、旋转、平移、裁剪以及翻转操作

OpenCV学习笔记（五）——图片的缩放、旋转、平移、裁剪以及翻转操作

目录 图像的缩放 图像的平移 图像的旋转 图像的裁剪 图像的翻转 图像的缩放 OpenCV中使用cv2.resize()函数进行缩放&#xff0c;格式为&#xff1a; resize_imagecv2.resize(image,(new_w,new_h),插值选项) 其中image代表的是需要缩放的对象&#xff0c;(new_w,new_h)表…
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