C++ 总结

来源：互联网发布：官网淘宝店铺装修模板编辑：程序博客网时间：2024/05/07 22:16

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OOP: 封装继承多态

C++对C语言的增强

register关键字。请求将变量储存在寄存器中。C语言中register关键字修饰的变量不能取地址。C++中支持register关键字，当需要取register修饰的变量的地址时，register对变量的声明变得无效。另外不使用该关键字也可以对代码进行优化。
C语言中同名的全局变量最终会被链接到全局数据区的同一个地址。C++不允许重定义全局变量。
C语言中struct定义了一组变量的集合，编译器不认为是一种新的数据类型。C++中的struct是一种新类型的声明。与class关键字的区别
三目运算符。 C语言中返回的是一个值，不能做左值；C++中返回的是变量自身，可以作为左值。C语言中可以返回地址，通过间接赋值来实现

C/C++ 中的 const

C中的const，只读变量，有自己的存储空间，但可通过指针间接修改！
C++中的const，不一定分配存储空间。当遇到const声明时，以键值对的形式将变量和值储存在符号表中。
- 当对变量取地址时，会为变量开辟存储空间，与符号表中的变量无关。
- 当const常量为全局，并且需要在其它文件中使用时，也会分配存储空间。

#include<iostream>using namespace std;int main(){    const int a = 10;    int *p = (int *)&a;    *p = 20;    cout << a << endl;    cout << *p << endl;    return 0;}

与#define的区别
- const：编译器处理。提供类型检查和作用域检查。
- #define：预处理器处理，单纯的文本替换。（#undef 卸载宏定义）
const修饰成员函数
- 修饰的是this指针所指的对象, this指针本身是const

int fun() const // int fun(const ClassName *const pThis, ...){    ...}

引用

变量名的本质是一段连续存储空间的别名，引用即为一段连续的存储空间取其他别名。普通引用必须要初始化。
引用的本质：常量指针。 type &name <–> type *const name
函数返回值是引用（static或全局变量，不要返回局部变量的引用）
- 用变量接，相当于按值传递
- 函数当左值
指针的引用 type * & name

常引用让变量拥有只读属性

用变量初始化

int x = 1;const int &y = x;// y只读，不能通过y修改x

用字面量初始化

int &x = 1; // 错 字面量没有内存地址const int &x = 1; //可以（const和&）分配一个存储空间，存放字面量的一个副本，引用作为这段空间的别名。

成员函数返回引用（返回对象自身） return *this;

C++对C的函数扩展

内联函数关键字：inline；替代宏代码片段(#define…)
- inline必须和函数实现写在一起
- 内联函数没有普通函数调用时的额外开销，如：入栈、出栈、返回
- 内联函数是对编译器的一种请求。内联函数由编译器处理，宏代码替换由预处理器处理。
默认参数
- 默认参数必须全在形参列表的右边
- 仅出现在函数声明中
占位参数
函数重载
- 函数的返回值不是判断函数重载的标准。
- 函数重载遇到默认参数 二义性，编译不能通过

类的封装 & 访问控制

类是一种数据类型（固定大小内存块的别名），定义类时不分配内存。通过类定义变量时才分配内存。
关键字
- private 修饰的成员变量和函数，只能在该类的内部访问（是类的默认属性）
- protected 修饰的成员变量和函数，只能在该类及其子类的内部访问，用在继承中，将访问的范围扩展至子类的内部
- public 修饰的成员变量和函数，可以在类的内部和外部访问
与struct的区别
- struct 默认属性是public
C++中类的实现
- 成员变量和成员函数分开存储
  - 非静态成员变量：存储在对象中同struct
  - 静态成员变量：存储在全局区中
- 成员函数
  - 存储在代码段中
- 成员函数如何识别具体对象？ this指针
  - 非静态成员函数 隐式包含一个指向当前对象的this指针
    
    eg: int fun(int val) –> int fun(ClassName *const pThis, int val)
  - 静态成员函数 不包含指向具体对象的this指针
    
    eg: static int fun() –> int fun()
友元函数 & 友元类
- 友元函数是全局函数，不是类的成员函数。可以修改类的私有成员。破坏了类的封装。
- B是A的友元类，则B的所有成员函数都是A的友元函数，可以修改A类的私有成员。

静态成员 & 静态成员函数 static

静态成员提供了一种同类对象的共享机制。静态成员局部于类，不是对象成员。对象所占的内存空间不包括静态成员。
静态成员的初始化：在外部进行初始化。静态成员不属于类的任何一个对象，不是在创建对象时被定义，因此不是由类的构造函数初始化的。（例外：const整数类型的初始值，可以在类内初始化。P₂₇₀）
静态成员函数
- 调用方法
  - ObjectName.FunctionName();
  - ClassName::FunctionName();
- 静态成员函数中不能使用非静态成员，不能调用非静态成员函数。非静态成员属于具体的一个对象。

构造函数 & 析构函数

构造函数（仅用于初始化对象，在’=’号右边出现的构造函数是初始化临时变量然后进行赋值。）
- 语法相关
  - 函数名与类名相同
  - 可以含参数，无任何返回类型的声明
  - 自动调用或显示调用。
  - 构造函数私有，单例
- 构造函数的分类
  - 无参构造函数（只有当未定义任何一个构造函数时，编译器才提供默认的无参构造函数）
    - 应用场景： ClassName ObjectName;
  - 有参构造函数
    - 普通构造函数
    - 拷贝构造函数（若未定义，编译器提供默认的拷贝构造函数，浅拷贝。）
      - 第一个参数是自身类类型的引用(通常为const引用，临时对象不能赋给非const引用)，且任何额外参数都有默认值。
      - 实参初始化形参（按值传递），会调用拷贝构造函数创建临时对象。
      - 函数返回对象时，也会调用拷贝构造函数创建临时对象，原返回对象被析构掉。
- 临时对象的去留问题（在构造函数中调用其它构造函数是个危险的行为）
  - 临时对象不使用，自动被析构。
  - 用临时对象初始化对象时，临时对象直接转成要初始化的对象，不会被析构，在这个过程中不调用拷贝构造函数。（赋值不调用拷贝构造函数，只有初始化对象才调用构造函数，只有通过一个对象初始化另一个对象时才调用拷贝构造函数）
  - 通过构造函数进行赋值而非初始化时，临时对象会被析构。
- 构造函数的调用方法
  - 无参：
    - 隐式调用： ClassName ObjectName; 不能这样用： ClassName ObjectName();函数声明
    - 显式调用： ClassName ObjectName = ClassName();
  - 有参
    - 隐式调用： ClassName ObjectName(参数列表);
    - 显示调用： ClassName ObjectName = ClassName(参数列表)
    - 拷贝构造函数还可以: ClassName ObjectName = ObjectName2; ObjectName2为已初始化的对象。
- 构造函数的初始化列表
  - 必须使用初始化列表的场景
    - 场景1：类成员本身是一个类或结构，但它没有无参构造函数。
    - 场景2：类中包含const成员，const成员必须通过初始化列表的方式进行初始化。
浅拷贝
- 编译器提供的默认拷贝构造函数
- 编译器提供的默认’=’操作
- 使用memcpy()函数，当拷贝的数据中包含指针时，隐含着浅拷贝！！！
  - 场景：定义一个容器，当其中存放自定义的类对象时，若对象中包含着指针，存在动态内存分配。此时在拷贝构造函数或重载’=’操作符函数中使用memcpy()函数，造成浅拷贝。最好通过for循环，显式的通过自定义类中重载的’=’操作符进行拷贝赋值。参见自定义的myVector类。
析构函数释放对象
- 语法相关
  - ~ClassName();
  - 不含参数，也没有任何返回类型的声明
  - 对象销毁时自动被调用

内存的动态分配 & 释放

malloc()、free() 函数
new、delete 操作符 （C++建议）

基础类型/类对象
type *p = new type(表达式)；表达式结果为初始化值， (表达式)可缺省
delete p;
数组
type *p = new type[表达式];
delete [] p;
new/delete与malloc/free的区别: 分配类对象时,new可以自动调用构造函数，delete可以自动调用析构函数
- 自定义类型的数据结构 (struct, class），在使用new时， new 后跟构造函数

运算符重载 operator

实现方法：写出函数实现，将函数名替换为 operator* (*代表要重载的运算符）
- 友元函数重载
  - 二元操作符：左操作数为第一个形参，右操作数为第二个形参。
  - 一元操作符：操作数由形参提供。
- 成员函数重载
  - 二元操作符：左操作数是调用对象（通过this指针传递），右操作数由形参提供。
  - 一元操作符：操作数由对象通过this指针传递。
一元运算符区分前置和后置
- 后置，形参列表中加一个int占位参数
运算符重载的本质是函数调用。
重载方法的选择
- 优先选择通过成员函数重载。（不要滥用友元函数）
- 友元函数重载通常用于左右操作数类型不一样的场景。
- 不能通过友元函数重载的运算符： = () [] ->
尽量不要重载 && 和 ||
- &&、||内置短路规则，而操作符重载是通过函数重载实现的， 不能实现短路规则。
不能重载的操作符： ‘.’, ‘::’, ‘.*’, ‘?:’, ‘sizeof’

继承

类和类之间的关系
- has-a: 包含关系
- use-a: 一个类部分的使用另一个类
- is-a: 继承
  - 基类：父类；派生类：子类
  - 单继承、多继承
派生类的定义

class 派生类名: 基类名表
{

};
基类名表的构成：
访问控制基类名1，访问控制基类名2， …
继承的特性
- 子类拥有父类的成员变量和成员函数（除了构造和析构），还拥有父类没有的方法和属性。
- 子类是一种特殊的父类，子类对象可以当父类对象使用。
派生类的访问控制
- 影响因素
  - 父类的访问控制
  - 子类的继承方式
  - 语句写在子类的内部还是外部
- 在子类的内部能否访问成员取决于父类中成员的访问控制属性，与继承方式无关。
- 在子类的外部（通过子类对象）能否访问成员取决于父类的访问控制和子类的继承方式
  - public继承，不改变成员的访问控制属性。
  - projected继承，父类中的public和projected在子类中是projected.父类的private在子类中仍是private.
  - private继承，子类中继承的成员全为private。
类型兼容性原则
- 对象
  - 子类对象可以当作父类对象使用
  - 子类对象可以直接赋值给父类对象。
  - 子类对象可以直接初始化父类对象。
- 指针 & 引用
  - 父类指针可以指向子类对象。
  - 父类引用可以直接引用子类对象。
继承中的对象模型
- 构造
  - 创建子类对象时，先调用父类构造函数对继承的成员进行初始化，再调用子类构造函数。
    - 当父类的构造函数有参数时，需要在子类的初始化列表中显式调用。
- 析构
  - 析构子类对象时，先调用子类析构函数，再调用父类析构函数对继承的成员进行清理。
继承和组合混合（子类中包含其他类对象）
- 构造
  - 先构造父类，再构造成员变量（子类中的其他类对象），最后构造自己
- 析构
  - 先析构自己，再析构成员变量（子类中的其他类对象），最后析构父类
继承中同名变量、同名成员函数的处理方法
- 基类成员的作用域延伸到所有派生类。
- 派生类的重名成员屏蔽基类的同名成员。（若要使用基类同名成员，通过作用于解析操作符::处理。）
派生类中的static关键字
- 基类定义的静态成员，将被所有派生类共享。
- 访问控制遵循一般规则。
多继承（摒弃）
- 一个类继承自多个基类。
- 虚继承（关键字：virtual）
  - 场景：一个类继承自多个基类，而多个基类继承自同一个类A。派生类在访问A中的成员时，存在二义性。

多态

根据对象的类型来决定同名函数的调用
父类中函数声明virtual，子类中同名函数无论写不写virtual，均默认为virtual。
- virtual关键字的作用
  - 无virtual: 静态联编
  - 写virtual: 动态联编（迟绑定），在运行的时候，根据具体的对象类型，执行不同的函数。
实现多态的三个条件
- 继承
- 虚函数重写
- 父类指针或引用
虚析构函数
- 场景：通过父类指针，调用子类对象的析构函数，释放子类资源。
重载、重写、重定义
- 重载
  - 同一个类中的函数
  - 子类无法重载父类的函数，父类中的同名函数被覆盖
- 重写
  - 发生在父类和子类之间
  - 加virtual关键字，多态。
  - 不加virtual,重定义
多态原理 vptr指针、虚函数表
- 含有virtual函数的类中自动生成和维护一张虚函数表，存储虚函数的入口地址。由该类创建的对象拥有一个vptr指针，在调用虚函数时，根据对象的vptr指针（编译器不需要区分是子类对象还是父类对象），在所指的虚函数表中查找函数并调用（查找和调用在运行时完成，动态联编。非虚函数，编译器直接确定被调用的函数，静态联编）。
- vptr指针的分步初始化
  - 问题：构造函数中调用虚函数，能发生多态吗？
  - 不能。创建子类对象时，调用父类构造函数，vptr指针指向父类的虚函数表，会调用父类的虚函数，当父类构造函数执行完毕后，vptr指针指向子类的虚函数表。
可否将类中成员函数都声明为虚函数？
- 构造函数不能被声明为虚函数。其它函数可以，但效率低。虚函数在运行时通过寻址确定要调用的函数。
纯虚函数 & 抽象类
- 形式 virtual 类型函数名（参数列表） = 0；
- 具有纯虚函数的基类称为抽象类。
  - 抽象类不能创建对象，但可以声明抽象类的指针。
  - 抽象类不能作为返回类型，不能作为参数类型，但可以声明抽象类的引用。
- 面向抽象类编程：面向一套预定义好的接口编程。
- 抽象类中多继承的应用

面向接口编程和C多态

函数指针基本语法

int add(int a, int b){    return a + b;}typedef int (Add) (int, int); //定义函数类型typedef int (*pAdd) (int, int); //定义函数指针类型int (*p) (int, int); //定义函数指针，是个变量

函数指针做函数参数
- 实现了任务的实现者和调用者的分离，解耦和。
- 正向调用
- 反向调用

避免头文件重复包含

方法1

#ifndef _XXX_H_#define _XXX_H_...#endif

方法2
#pragma once

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1 0