Discussion :

[Pointer2000]

Bonjour à tous,

J'essaye de simuler un réseau de neurones, et pour ça j'ai un objet Axon qui contient une liste de Receiver à activer. Mon problème c'est que la classe Axon implémente des itérateurs pour se ballader dans la liste de receiver. Or, quand je parcours l'ensemble des données à l'aide de begin() et end() (Par exemple dans la fonction disconnect()), je vais toujours "une case trop loin", et tout plante. Je n'arrive pas à comprendre pourquoi je ne détecte pas la fin du tableau, donc si quelqu'un avait l'explication...

Merci pour votre attention

PS : Si vous avez des remarques sur des choses que j'aurais mal faites dans le code je prends aussi, je ne suis entre autre pas sûr à 300% de mon système d'allocations dynamiques...

Code :

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#include <vector>
#include <iostream>
 
class Neuron
{
 
};
 
class Receiver
{
public:
    Neuron& n;
    Receiver(Neuron &nm) : n(nm) {  }
 
    Neuron& getNeuron(void) {
        return n;
    }
 
    void receive(void) {}
};
 
template<typename _Alloc = std::allocator<Receiver *>>
class Axon
{
private:
	typedef std::allocator_traits<_Alloc> _Alloc_traits;
    _Alloc m_allocator;
 
public:
	typedef typename _Alloc_traits::allocator_type allocator_type;
	typedef typename _Alloc_traits::value_type value_type;
	typedef typename _Alloc_traits::pointer pointer;
	typedef typename _Alloc_traits::const_pointer const_pointer;
	typedef typename _Alloc_traits::value_type& reference;
	typedef typename const _Alloc_traits::value_type& const_reference;
	typedef typename _Alloc_traits::size_type size_type;
 
    /*! Axon iterator. */
	class iterator
	{
	public:
		typedef typename _Alloc_traits::allocator_type allocator_type;
		typedef typename _Alloc_traits::value_type value_type;
		typedef typename _Alloc_traits::pointer pointer;
		typedef typename _Alloc_traits::const_pointer const_pointer;
        typedef typename _Alloc_traits::value_type& reference;
        typedef typename const _Alloc_traits::value_type& const_reference;
		typedef typename _Alloc_traits::size_type size_type;
		typedef std::random_access_iterator_tag iterator_category;
 
        iterator(pointer ptr) : m_ptr(ptr) { }
        iterator(const iterator& it) = default;
        ~iterator(void) = default;
 
        iterator& operator=(const iterator& it) = default;
        bool operator==(const iterator& it) const {
            return (m_ptr == it.m_ptr);
        }
        bool operator!=(const iterator& it) const {
            return (m_ptr != it.m_ptr);
        }
 
        iterator& operator++() {
            ++m_ptr;
            return *this;
        }
		iterator& operator++(int) {
            iterator tmp = *this;
            ++(*this);
            return tmp;
		}
		iterator& operator--() {
			--m_ptr;
			return *this;
		}
		iterator& operator--(int) {
			iterator tmp = *this;
			--(*this);
			return tmp;
		}
 
        reference operator*() const {
            return *m_ptr;
        }
        pointer operator->() const {
            return m_ptr;
        }
 
	private:
        pointer m_ptr;
	};
 
	/*! Axon const iterator. */
	class const_iterator
	{
	public:
		typedef typename _Alloc_traits::allocator_type allocator_type;
		typedef typename _Alloc_traits::value_type value_type;
		typedef typename _Alloc_traits::pointer pointer;
		typedef typename _Alloc_traits::const_pointer const_pointer;
		typedef typename _Alloc_traits::value_type& reference;
		typedef typename const _Alloc_traits::value_type& const_reference;
		typedef typename _Alloc_traits::size_type size_type;
		typedef std::random_access_iterator_tag iterator_category;
 
		const_iterator(const_pointer ptr) : m_ptr(ptr) { }
		const_iterator(const const_iterator& it) = default;
        const_iterator(const iterator& it) {
            m_ptr = &(*it);
        }
		~const_iterator(void) = default;
 
        const_iterator& operator=(const const_iterator& it) = default;
        bool operator==(const const_iterator& it) const {
            return (m_ptr == it.m_ptr);
        }
        bool operator!=(const const_iterator& it) const {
            return (m_ptr != it.m_ptr);
        }
 
        const_iterator& operator++() {
			++m_ptr;
			return *this;
        }
        const_iterator operator++(int) {
			const_iterator tmp = *this;
			++(*this);
			return tmp;
        }
        const_iterator& operator--() {
			--m_ptr;
			return *this;
        }
        const_iterator operator--(int) {
			const_iterator tmp = *this;
			--(*this);
			return tmp;
        }
 
        const_reference operator*() const {
            return *m_ptr;
        }
        const_pointer operator->() const {
            return m_ptr;
        }
 
	private:
		const_pointer m_ptr;
	};
 
 
 
 
 
 
 
 
 
    /*!
     * \brief Construct a new Axon object.
     * 
     * \param parent A reference to the 
     *      neuron we are belonging to.
     */
	Axon(Neuron& parent) : m_parent(parent), m_receivers{ 0x0, 0x0, nullptr } {
	}
 
    ~Axon() {
        for (iterator it = begin(); it != end(); ++it) {
            disconnect(it, true);
        }
 
        _Alloc_traits::deallocate(m_allocator, m_receivers.receivers, m_receivers.capacity);
    }
 
    /*!
     * \brief Propagates a nervous influx.
     */
    void propagate(void) const {
        for (const_iterator it = begin(); it != end(); ++it) {
            (*it)->receive();
        }
    }
 
    /*!
     * \brief Binds to a remote receiver.
     *
     * \param receiver The remote receiver to bind to.
     *
     * \return True on success, false on failure.
     */
    bool connect(Receiver& receiver) {
#if defined(__V_CFG_NT_SUPPORT__)
        assert(receiver.getNt() == m_parent.getNt());
#endif /* defined(__V_CFG_NT_SUPPORT__) */
 
        if (m_receivers.capacity <= m_receivers.size) {
            if (!reallocate(m_receivers.size + 1)) {
				return false;
			}
        }
 
        _Alloc_traits::construct(m_allocator, &(*(end())), &receiver);
        ++(m_receivers.size);
 
        return true;
    }
 
    /*!
     * \brief Breaks all connections with the specified neuron.
     *
     * \param neuron The neuron to break with.
     * \param rr Do we have to destruct remote receivers ?
     */
    void disconnect(Neuron& neuron, bool rr = true) {
        for (const_iterator it = begin(); it != end(); ++it) {
            std::cout << &(*it) << " - " << &(*end()) << std::endl;
            if (&((*it)->getNeuron()) == &neuron) {
                (void)(disconnect(it, rr)); /* Overloaded call */
            }
        }
    }
 
 
    iterator disconnect(const_iterator position, bool rr = true) {
        size_type index = -(&(*(begin())) - &(*position));
 
        _Alloc_traits::destroy(m_allocator, &(m_receivers.receivers[index]));
        for (size_type i = index; i < ((m_receivers.size) - 1); ++i) {
            _Alloc_traits::construct(m_allocator, &(m_receivers.receivers[i]), m_receivers.receivers[i + 1]);
            _Alloc_traits::destroy(m_allocator, &(m_receivers.receivers[i + 1]));
        }
 
        --(m_receivers.size);
 
        iterator it = &(m_receivers.receivers[index]);
        return it;
    }
 
    /*
    iterator disconnect(const_iterator first, const_iterator last, bool rr = true) {
 
    }
    */
 
#if defined(__V_CFG_NT_SUPPORT__)
    /*!
     * \brief Retrieves the neurotransmitter associated
     *      with the parent neuron.
     *
     * \return A reference to a neurotransmitter object.
     */
    Neurotransmitter& getNt(void) const {
        return m_parent.getNt();
    }
#endif /* defined(__V_CFG_NT_SUPPORT__) */
 
    /*!
     * \brief Gets the parent neuron.
     *
     * \return A reference to the parent neuron.
     */
    Neuron& getNeuron(void) const {
        return m_parent;
    }
 
    /*!
     * \brief Requests that the capacity
     *      be at least enough to contain n receivers.
     *
     * \param n Minimum capacity for the receivers array.
     *      If n is greater than the current capacity, the
     *      function causes the container to reallocate its
     *      storage increasing its capacity to n (Or greater).
     *      In all other cases, the function call does not
     *      cause a reallocation and the capacity is not
     *      affected.
     *
     * \return True on success, false on failure.
     */
    bool reserve(size_type n) {
        if (n > m_receivers.capacity) {
            if (!reallocate(n)) return false;
        }
 
        m_receivers.capacity = n;
        return true;
    }
 
    /*!
     * \brief Returns the size of the storage space currently
     *      allocated for receivers, expressed in terms
     *      of elements.
     *
     * \return The storage space currently
     *      allocated for receivers.
     */
    size_type capacity(void) const {
        return m_receivers.capacity;
    }
 
    /*!
     * \brief Returns the number of receivers
     *      connected to the axon.
     */
    size_type size(void) const {
        return m_receivers.size;
    }
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
    iterator begin(void) {
        return iterator(m_receivers.receivers);
    }
 
    const_iterator begin(void) const {
        return const_iterator(m_receivers.receivers);
    }
 
    const_iterator cbegin(void) const {
        return const_iterator(m_receivers.receivers);
    }
 
    iterator end(void) {
        return iterator(m_receivers.receivers + m_receivers.size);
    }
 
    const_iterator end(void) const {
        return const_iterator(m_receivers.receivers + m_receivers.size);
    }
 
    const_iterator cend(void) const {
        return const_iterator(m_receivers.receivers + m_receivers.size);
    }
 
 
 
 
 
private:
    /*!
     * \brief Modify receivers array size.
     *
     * \param new_capacity The new size of the storage array.
     *
     * \return True on success, false on failure.
     */
    bool reallocate(size_type new_capacity) {
        pointer new_array = nullptr;
        try {
            new_array = _Alloc_traits::allocate(m_allocator, new_capacity);
        }
        catch (...) {
            return false;
        }
 
        for (size_type i = 0; i < m_receivers.size; i++) {
            _Alloc_traits::construct(m_allocator, &new_array[i], std::move(m_receivers.receivers[i]));
            _Alloc_traits::destroy(m_allocator, &(m_receivers.receivers[i]));
        }
        _Alloc_traits::deallocate(m_allocator, m_receivers.receivers, m_receivers.capacity);
 
        m_receivers.receivers = new_array;
        m_receivers.capacity = new_capacity;
 
        return true;
    }
 
    /*! The neuron we are belonging to. */
    Neuron& m_parent;
    /*! The receivers array (And its properties). */
    struct {
        size_type size, capacity;
        pointer receivers;
    } m_receivers;
};
 
#include <iostream>
 
int main()
{
    Neuron n;
    Receiver x(n);
	Axon s(n);
    s.connect(x);
    s.connect(x);
    s.connect(x);
    s.connect(x);
    s.connect(x);
 
    s.disconnect(n, true);
 
    /*
    for (Axon<std::allocator<Receiver*>>::iterator it = s.begin(); it != s.end(); ++it) {
        // std::cout << -(&(*(s.begin())) - &(*it)) << std::endl;
    }
    */
 
 
 
    //s.disconnect(n, true);
 
	return 0;
}

[Astraya]

Pour simplifier ton problème et debugger facilement, tu peux voir si tu as le problème avec 0 éléments puis juste 1 élément.

[Pointer2000]

Salut,
Et bien ça fonctionne avec 0 éléments et pas avec 1, mais c'est le même problème, je "rate" la valeur de end() lors de la dernière incrémentation, donc je suis pas beaucoup plus avancé...

[jo_link_noir]

En itérant sur une séquence qui change de taille, tu invalides les itérateurs. Par exemple dans le destructeur qui utilise disconnect() et avec 1 élément:

- it sur indice 0 et end() sur indice 1.
- suppression de *it, incrémentation de it.
- it vaut maintenant 1 et end() 0 -> dépassement, la condition it != end() ne peut pas être vraie

Aussi, -(&(*(begin())) - &(*position)) pourrait être simplement position - begin() si l'itérateur implémentait difference_type operator-(iterator const& other) (ce qui devrait être le cas pour un random_access).

Sinon, pourquoi ne pas utiliser std::vector puisque c'est grossièrement ce que fait ta classe ?

[Pointer2000]

Salut et merci de la réponse,
Si les iterateurs ne fonctionnent pas lorsque les données changent de tailles, comment sont implémentés les méthodes comme clear() ou erase() de std::Vector ? En utilisant un simplement size_t pour parcourir le tableau ?

Concernant l’implémentation du - sur un random_access, je t’avouerais que j’ai mis random_access au hasard, parce que j’ai eu vraiment du mal à trouver des infos sur l’implémentation des iterateurs (D’ailleurs si quelqu’un sur ce forum voulez faire un tuto je penses que ça aiderait quelques personnes), et que juste le fait que ça compile et que ça tourne sans planter ça m’allais bien.

En fait à la base je pensais hériter de std::vector, mais je me suis rendu compte que il y avait beaucoup de méthodes que je ne voulais pas, ou que je voulais voir réagir différemment. J’ai aussi lu qu’hériter d’un conteneur de la stl était une mauvaise idée, et pour être franc je savais pas trop comment faire pour hériter de ce genre de «*boîte noire*». Maintenant si vous pensez que c’est mieux … Sachant que j’ai aussi des contraintes de taille, car comme je vais créer beaucoup de neurones, chaque objet doit être le plus petit possible. Ah, et je vais avoir besoin d’un mécanisme de stockage/accès similaire pour l’objet Neuron, qui lui stockera une liste de Receiver …

PS : Tant que je suis là j’en profite pour demander, comment prévenir le fragmentation de la mémoire ? Je réseau va tourner pendant plusieurs heures, et durant cette période, il va créer et détruire des connections, allouant et desallouant de petites quantités de mémoire … comment faire pour ne pas saturé la mémoire et rester efficace ? Le mieux aurait était de n’utiliser aucune allocution dynamique, mais malheureusement je ne vois pas comment garder cette flexibilité sans cela …

[Bousk]

Pourquoi directement parler d'héritage et pas utiliser une composition ? Ou un héritage privé ?
Quitte à vouloir savoir comment std::vector::erase fonctionne, tu peux toujours... lire sa doc ?
Et tu verras qu'il retourne l'itérateur suivant valide justement.
Mais que modifier un vector invalide (peut invalider) tous les ou certains itérateurs. Les détails sont présents dans chaque méthode de la doc.

[jo_link_noir]

Si les iterateurs ne fonctionnent pas lorsque les données changent de tailles, comment sont implémentés les méthodes comme clear() ou erase() de std::Vector ? En utilisant un simplement size_t pour parcourir le tableau ?

clear() fait un tour pour appelé les destructeurs puis llibère ensuite toute la mémoire. Il n'y a pas de changement de déplacement des données. erase() déplace les données ou les copies (selont la présence d'un constructeur de déplacement ou non) puis appel les destructeurs sur les éléments de fin. Comme erase() invalide l'itérateur, la fonction retourne un nouvel itérateur. Une boucle avec erase() ne devrait donc pas incrémenter systématique l'itérateur, mais récupérer le retour de erase().

En vrai, dans le cas d'un std::vector et de n'importe quelle séquence continue, une boucle avec erase() est contre performant. Il vaut mieux utiliser std::remove/remove_if suivit d'un seul erase (https://en.wikipedia.org/wiki/Erase-remove_idiom) ou std::erase/erase_if en C++20.

Concernant l’implémentation du - sur un random_access, je t’avouerais que j’ai mis random_access au hasard, parce que j’ai eu vraiment du mal à trouver des infos sur l’implémentation des iterateurs (D’ailleurs si quelqu’un sur ce forum voulez faire un tuto je penses que ça aiderait quelques personnes), et que juste le fait que ça compile et que ça tourne sans planter ça m’allais bien.

Le problème d'une implémentation partielle d'itérateur est qu'il y a de forte change qu'il ne fonctionne pas avec les algorithmes. Sur le principe, les itérateurs ont un tag qui représente leur catégorie (random, bidirectionnal, forward, ouput, input) ce qui permet de savoir les fonctions et membres disponible sur chacun: https://en.cppreference.com/w/cpp/named_req#Iterator

Ce n'est finalement que quelques opérateurs à implémenter. Pour random_access: ++, --, +, -, +=, -=, * et les comparaisons.

En fait à la base je pensais hériter de std::vector, mais je me suis rendu compte que il y avait beaucoup de méthodes que je ne voulais pas, ou que je voulais voir réagir différemment. J’ai aussi lu qu’hériter d’un conteneur de la stl était une mauvaise idée, et pour être franc je savais pas trop comment faire pour hériter de ce genre de «*boîte noire*».

Hériter des containers de la SL n'est effectivement pas une bonne idée. Mais rien ne t'empêche de faire une classe qui utilise un std::vector et qui n'expose que ce qui est nécessaire et des fonctions spécialisées.

comment prévenir la fragmentation de la mémoire ?

En limitant les allocations dynamiques. Un std::vector<T> alloue tout un bloc mémoire contenant l'ensemble des T, il y a très peu de fragmentation puisque l'allocation/désallocation se fait uniquement quand la capacité augmente. Et comme la capacité augmente toujours si on ne demande pas explicitement de la réduire (std::vector::shrink_to_fit()), les allocations se font de plus en plus rares. La capacité de std::vector est multiplié par 2 pour libstdc++ et libc++ et par 1.5 pour msvc.

Après, le problème d'un std::vector<T> est qu'en cas de changement de capacité, toutes les références sur une des valeurs devient invalide. Je ne sais pas si dans ton cas c'est gênant, mais on peut contourner la chose en forçant la capacité du container (std::vector::reserve()/resize()). Avec un vector de pointeur alloué dynamiquement (std::vector<std::unique_ptr<T>>) qui malheureusement va fragmenter la mémoire et ajouter beaucoup d'indirection. Ou avec un container hybride du genre std::vector<std::unique_ptr<T[]>> où la sous-liste aurait une taille prédéfinit qui ne devrait jamais changer (mais on se retrouve avec des trous dans le cas suppression au milieu). En gros, ça va dépendre du besoin et ce qui est fait avec.

[Pointer2000]

Comme erase() invalide l'itérateur, la fonction retourne un nouvel itérateur. Une boucle avec erase() ne devrait donc pas incrémenter systématique l'itérateur, mais récupérer le retour de erase().

Ok, donc pour que mon code fonctionne il suffit que je récupère l'itérateur renvoyé par disconnect() au lieu d'incrémenter, n'est-ce pas ?

La capacité de std::vector est multiplié par 2 pour libstdc++ et libc++ et par 1.5 pour msvc.

Tu vois, c'est exactement pour ça que std::vector je le sens pas trop. Quand tu as plusieurs milliers de neurones interconnectés, il faut pas que chaque liaison prennent deux fois plus de place que nécessaire... Tu maintiens qu'utiliser std::vector est la bonne façon de faire dans ce cas ?

Après, le problème d'un std::vector<T> est qu'en cas de changement de capacité, toutes les références sur une des valeurs devient invalide.

Et en fait je suis plutôt dans l'optique où un vecteur stocke des pointeurs sur des références que l'inverse, donc à priori il devrait pas y avoir de soucis...

PS :

Quitte à vouloir savoir comment std::vector::erase fonctionne, tu peux toujours... lire sa doc ?

Je l'ai fait à peu près... 7/8 fois ? Ca veut pas dire que j'ai tout compris...

[jo_link_noir]

Ok, donc pour que mon code fonctionne il suffit que je récupère l'itérateur renvoyé par disconnect() au lieu d'incrémenter, n'est-ce pas ?

Pas regarder en détail, mais probablement que oui.

Tu vois, c'est exactement pour ça que std::vector je le sens pas trop. Quand tu as plusieurs milliers de neurones interconnectés, il faut pas que chaque liaison prennent deux fois plus de place que nécessaire... Tu maintiens qu'utiliser std::vector est la bonne façon de faire dans ce cas ?

Oui ! Tu crois vraiment que réallouer le tableau à chaque ajout est plus efficace que réserver un peu plus à chaque fois pour éliminer allocatation/déallocation et copie ? Clairement pas. En multipliant la capacité par 2 à chaque fois, il n'y aura que 11 réallocations pour une capacité de 1024 éléments. Et ce sont des milliers de copies qui disparaissent.

[Pointer2000]

En fait je penser que c'était plus efficace parce que les ajouts / suppressions sont très rares. En faits les ajouts sont carrément aléatoires, alors que les suppressions nécessitent que le poids d'une synapse passe en dessous d'un certain seuil... Mais très bien, je vais réécrire tout ça en utilisant std::vector. Tu me diras ça va être plus simple... Par contre comment je peux wrapper les itérateurs de std::vecteur pour qu'il puisse être utilisés directement sur un objet Axon qui contiendra un objet vecteur (Je sais pas si c'est clair) ?

EDIT : J'ai trouver tout seul comme un grand (https://softwareengineering.stackexc...implementation)
Merci à tous pour vos réponses !

[koala01]

Salut,

Tu vois, c'est exactement pour ça que std::vector je le sens pas trop. Quand tu as plusieurs milliers de neurones interconnectés, il faut pas que chaque liaison prennent deux fois plus de place que nécessaire... Tu maintiens qu'utiliser std::vector est la bonne façon de faire dans ce cas ?

Hé bien, ca va dépendre de pas mal de choses, à vrai dire, comme:

1. le nombre de connexion "maximum" que tu envisage d'avoir par neurone
2. les données représentées pour les différents neurones: si elles peuvent se limiter à quelque entiers ou si elles sont beaucoup plus complexes
3. le fait que tu vas passer plus de temps à créer et / ou à supprimer des connexions entre les neurones qu'à parcourir les neurones (ou l'inverse)
4. de la manière dont les neurones et les connexions entre eux est envisagée

Et, surtout, peut-être tes neurones sont ils déjà mal conçus à la base, peut-être aurais tu intérêt à faire en sorte que chaque neurone ne soit que "l'utilisateur" des neurones auxquels il est connecté; que tu devrait t'organiser au final pour avoir une liste (std::vector serait pas mal) de neurones et, dans chaque neurone, un liste de "références" (pointeur ou index équivalent dans la liste de neurones) vers les neurones auxquels il est connecté

De cette manière, même si tu te retrouves avec un espace mémoire suffisant pour représenter 20 connexions "en trop" par rapport au nombre de connexion effectif, tout ce que tu vas "gaspiller" de mémoire, ce ne serait que l'équivalent de ... 20 size_t par neurone au maxium (et rien ne t'empêche de faire en sorte de perdre bien moins que cela).

Mais, du coup, même en "gaspillant" 160 bytes par neurone, avant que cela ne commence à poser des problèmes en terme de quantité de mémoire utilisée, tu pourras parler en ... millions (ou en tout cas, en centaine de milliers) de neurones