第6章 预处理、const与sizeof

1.用一个宏定义FIND求一个结构体struct里某个变量相对struc的编移量

如：struct student 
{ 
int a; 
char b; 
double c; 
} 
则： 
FIND(struct student,a); //等于0 
FIND(struct student,b）;//等于4

答案：#define FIND( struc, e ) (size_t)&(((struc*)0)- >e)

(struc*)0----------表示将常量0强制转化为struc *型指针所指向的地址
&(((struc*)0)- >e)--表示取结构体指针(struc*)0的成员e的地址,因为该结构体的首地址为0,所以其实就是得到了成员e距离结构体首地址的偏移量.
(size_t)-----------是一种数据类型,为了便于不同系统之间移植而定义的一种无符号型数据,一般为unsigned int

http://www.cnblogs.com/FengYan/default.html?page=1

不怎样的一本书，具体表现为：1）该详细讲解的地方，或者一笔带过或者讲得不全面或者讲些不相关内容；2）该略过的地方，反而详细起来；3）有一部分错误，如sizeof不计算static变量的大小之类的。虽说如此，收获还是有的——知道了在笔试中常见的知识点。这里的笔记就是对我不熟悉或者理解不全面的知识点去Google和查书而来的。

C++的关键字

1. 使用extern "C"的理由

函数被C编译器编译后不带参数信息，被C++编译器编译后会带上参数信息。这是因为C++支持函数重载。所以函数被C编译器编译和被C++编译器编译是不同的。例如：void Zero(int lin)，被C编译后，可能得到_Zero，被C++编译后，可能得到_Zero_int。那如果要在C++中使用被C编译过的库呢？使用extern "C"就可以！它会告诉C++编译器，被它修饰的函数是以C语言的编译方式编译的。

 

2. const的作用

a. 声明常量     
b. 声明函数形参     -> 提高自定义类型的调用效率。注意，如果是内部类型，如int，没必要写成const int&
c. 声明函数返回值
d. 修饰类成员函数     -> 防止成员函数对成员变量进行修改。注意，const成员函数内只能调用类的其他const成员函数

备注：如果要在const成员函数修改某个成员变量，那么可以给这个变量的声明加上mutable

 

3. static的作用

a. 用于函数内部的局部变量时，能保证函数退出作用域后不回收其空间（即其值保持不变）

b. 用于全局变量时，使变量的作用域限制在一个文件内

c. 用于函数时，使函数只在一个文件内可见

d. 用于类成员变量时，代表该变量属于类的（即所有对象共享这个变量）

e. 用于类成员函数时，代表该函数为整个类所有。注意，该函数不接收this指针，也意味着不能调用一般的成员函数或者变量

 

4. sizeof操作符

a. 作用：返回一个对象或者类型所占的内存

b. sizeof 不计算类/结构体的static成员 -> 因而可将a中提到所占的内存理解为存储某个类型的对象所需要空间

c. 对空类使用sizeof会返回1     -> 占用内存为0，无法实例化，所以编译器为了使空类也能实例化，就给其分配了1Byte

d. 如果类中有虚函数，那么最终结果要多加4Byte     -> 此时多出一个指针，指向虚函数表

e.g:

static int a;     //sizeof(a) = 4，因为这不是类内/结构体内的

 

class Zero {

int a;

static int b;

virtual void fun() {}

};    //sizeof(Zero) = 8

 

class Lin {

virtual void fun() {}

};     //sizeof(Lin) = 4，由d可知其为lin至少有4Byte，所以在这个例子中规则c不成立，因而最终结果为4Byte

 

class Child: public Zero {

     int a;

     virtual void fun() {}

};     //sizeof(Child) = 12

 

5. inline

a. inline只是一种建议，建议编译器将指定的函数在被调用点展开，因此编译器是可以忽略inline的（即不展开）

b. inline以代码膨胀（复制）为代价，省去了函数调用的开销，从而提高函数的执行效率
c. 每一处inline函数的调用都要复制代码，这将使得程序的总代码量增大，消耗更多的内存空间
d. inline必须与函数定义放在一起才能使函数成为内联，仅将inline 放在函数声明前面不起任何作用
e. 定义在类声明之中的成员函数将自动地成为内联函数

 

6. explicit

禁止单参数构造函数被用于隐式类型转换

class Zero {

public:

     Zero(int i): lin(i) {}

private:

     int lin;

};

int Fun(Zero z) {}     //如果不用explicit的话，可以这样调用Fun(1);

 

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C++的规则

1. 在声明赋值语句中，变量先声明，然后赋值

int i = 1;

int main() {

     int i = i;     //这里声明的i 覆盖了全局变量的i，之后的赋值就是局部变量的i 给自己赋值，因而其值是未定义的

     return 0;

}

 

2. 从右到左压参数

int main() {

     int i = 1;

     printf("%d, %d\n", i, ++i);     //VS2010输出2, 2

}

其它：

虽然压参数的顺序是固定的，但计算顺序是编译器相关的，因此最后的结果与编译器相关。

 

3. 写宏时要注意

a. 括号的使用

b. 不要使用分号

e.g: 写一个找出两者中较小的宏

#define MIN(a, b) ( (a) < (b) ? (a) : (b) )

 

4. 结构体对齐原则

 a. 数据成员对齐规则：结构(struct或union)的数据成员，第一个数据成员放在offset为0的地方，以后每个数据成员存储的起始位置要从该成员大小的整数倍开始（e.g: int在32位机为４字节，则要从4的整数倍地址开始存储)
b. 结构体作为成员：如果一个结构里有某些结构体成员，则结构体成员要从其内部最大元素大小的整数倍地址开始存(e.g: struct a里存有struct b，b里有char，int，double等元素，那b应该从8的整数倍开始存储)
c. 结构体的总大小，必须是内部最大成员的整数倍，不足的要补齐

备注：设计结构体，最好把占用空间小的类型排在前面，占用空间大的类型排在后面，这样可以相对节约一些对齐空间

struct Zero {

char b;

int a;     //a的起始位置要按4字节对齐，所以b之后要补3个字节

short c;

};     //sizeof(Zero) = 12

struct OreZ {

char b;

short c;     //c的起始位置要按2字节对齐，所以b之后要补1个字节

int a;

}     //sizeof(Orez) = 8

 

5. 结构体位制

a. 位段成员的类型仅能够为unsigned或者int, 并且指定的位数不能超过类型的长度

b. 存储规则：如果下一个位段能存放在之前的存储单元中(存储后长度不超过类型长度)，则存储，否则，存储到新的存储单元中。因为位段不能跨单元存储

struct Zero {

     unsigned short a : 4;
     unsigned short b : 5;
     unsigned short c : 7;     //刚好16，符合unsigned short的长度，所以存放在同一单元中
}zero;

int main() {

     zero.a = 2;

     zero.b = 3;

     int i = *((short*)&zero);

     printf("%d", i);     //输出50(VS2010测试结果)，这说明先声明的变量在低位

     return 0;

}

 

6. C++风格类型转换

a. const_cast<type>(varible): 去掉变量的const或volatile属性

b. static_cast<type>(varible): 类似C的强制转换，但功能上有所限制(如：不能去掉const属性)     -> 常用于基本类型转换，void指针与目标指针转换

c. dynamic_cast<type>(varible): 有条件转换，运行时进行类型安全检查(如果失败则返回NULL)     -> 用于基类与子类之间的类型转换(必须要有虚函数)

d. reinterpret_cast<type>(varible): 仅仅重新解释二进制内容    -> 常用于不同类型的指针转换

class Base {

public:

     virtual void fun() {}

};

class Zero: public Base {

public:

     virtual void fun() {}

};

int main() {

     Base *pb = new Base;

     (dynamic_cast<Zero*>(pb)) -> fun();     //由于实际指向的是基类，所以此转换失败，返回NULL，导致运行时错误

     delete pb;

     return 0;

}

 

7. 指针与引用的差异

a. 初始化：指针可以不初始化；引用必须在定义时初始化

b. 非空性：指针可以为NULL，因而指针可能是无效的；引用不能为空，因而引用总是有效的

c. 内存占用：指针要占用内存，引用不占     -> 引用只是一个逻辑概念，通常在编译时就优化掉了

d. 可修改性：指针可以重新指向其它变量；引用不可以

《Effective C＋＋》：在一般情况下，引用和指针是一样的，但是根据条款23：在返回一个对象时，尽量不要用引用，而是用指针

 

8. 指针与句柄(handle)

指针标记一个内存的地址

句柄是Windows用来标识被应用程序建立或使用的对象（窗口，菜单，内存等）的唯一整数。从构造上看，句柄是一个指针，但其不指向存储对象的内存位置，而是一个包含了对象所在的内存位置的结构（结构的复杂度由所指的对象决定）

 

9. 指针与浅拷贝

浅拷贝在复制指针时，只是单纯地将指针指向同一内存，并不对所指向的内容进行复制。因而，当成员变量有指针时，最好考虑是否要写深拷贝函数和赋值函数

class Zero {

public:

     Zero(): ptr(NULL) {}

     ~Zero() { if( ptr )     delete[] ptr; }

     char* ptr;

};

 

int main() {

     Zero z;

     z.ptr = new char[100];

     strcpy(z.ptr, "zero");

     vector<Zero> * vz = new vector<Zero>();

     vz->push_back(z);

     delete vz;

     return 0;

}　　 //退出main时会出现运行时错误

由于Zero没有定义拷贝函数，所以有一个默认的浅拷贝函数。在main函数中，delete vz已经释放过一次ptr指向的内存，然后在离开main的作用域时z的析构函数启动，再次释放该内存

 

10. 迭代器失效

在容器中增加/删除元素时，可能会使部分或者全部的迭代器失效

 

11. C++编译器默认产生的成员函数

构造函数，析构函数，拷贝函数，赋值函数

 

12. 类中静态成员变量与常量

a. 静态成员变量一定要在类外初始化

b. 成员常量一定要在初始化列表初始化

c. 静态成员常量一定要初始化，初始化时可以直接在声明时写上，也可以像一般的静态成员变量那样写

class Zero {

public:

     Zero():lin2(1) {}

private:

     static int lin;

     const int lin2;

     static const int lin3 = 1;

};

int Zero::lin = 0;

 

13. 初始化列表的初始化顺序根据成员变量的声明顺序执行

class Zero {     //不要写这样的代码

public:

     Zero(int i):lin2(i), lin1(lin2) {}     //此时先初始化lin1，再初始化lin2，因而最后的结果是lin1的值是随机数，lin2的值是i

private:

     int lin1;

     int lin2;

};

 

14. 构造函数不可以为virtual，析造函数有时必须为virtual

虚函数在运行时动态绑定，动态绑定需要知道动态类型才能进行绑定。而一个类的对象在没有运行构造函数前，其动态类型不完整，因而无法进行动态绑定

delete指向子类对象的基类指针时，如果析构函数不是virtual，则只会调用基类的析构函数，从而造成内存泄漏

 

15. C++编译的程序占用的内存
a. stack(栈区): 由OS自动分配释放空间，主要用来存放函数的参数，局部变量等
b. heap(堆区): 一般由程序员分配释放空间， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收
c. static(全局/静态区): 存放全局变量和静态变量。值得注意的是，初始化和未初始化的这两种变量是分开存放的。
d. 文字常量区: 存放常量字符串
e. 程序代码区: 存放函数的二进制代码

 

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杂项

1. 不用循环，判断一个数X是否为2的N的次方(N >= 0)

X & (X - 1)     //最后结果为0，则是2的N次方

分析：2，4，8的二进制式为10, 100, 1000，当其与1, 3, 7的二进制式相与时，其结果为0

 

2. 不用判断语句，找出两个数中的最大值

((a + b) + abs(a - b)) / 2

 

3. 不用中间变量，交换两者的值

a = a ^ b;     //得到a与b的哪些位不相同（即一共有多少位不同）

b = a ^ b;     //去掉b的不同位，换上a的不同位，从而得到a

a = a ^ b;

 

4. 写一个宏FIND，求结构体struc里某个变量相对struc的偏移量

#define FIND(struc, e) (size_t)&(((struc*)0)->e)

解析：(struc*)0将0强制转换为struc*的指针类型，然后再取(struc*)0的成员e的地址，从而得到e离结构体首地址的偏移量

 

5. 数组名再取地址

int a[] = {1, 2, 3};

int *ptr = (int*)(&a + 1);     //&a相当于得到二维数组指针，因而&a + 1相当于移动一行

printf("%d\n", *(ptr - 1));    //输出3

 

6. 指针的移动

int main() {

     int *pi = NULL;

     pi += 15;

     printf("%d\n", pi);     //输出60

     return 0;

}

 

7. 整数超范围

如果是有符号数，那么最大正整数 + 1 等于最小负整数

如果是无符号数，那么最大正整数 + 1 等于零

bool IsOdd(int i) {

     return (i & 1) == 1;    //不要写成(i % 2) == 1，因为这样写判断负数时会出问题

}

int main() {

     for(int i = 0xFFFFFFFF; i <= 0x7FFFFFFF; ++i) {     //这会陷入死循环，因为最大正整数 + 1 等于最小负数

          cout<<i<<" is "<<IsOdd(i) ? "odd" : "even"<<endl;

     }

     return 0;

}

 

8. 基类指针与子类指针

class Base {

     int a;

};

class Zero: public Base {

     int b;

};

int main() {

     Zero *pz = new Zero();

     Base *pb = dynamic_cast<Base*>(pz);

     (pz == pb) ? (cout<<"Yes\n") : (cout<<"No\n");     //VS2010输出"Yes"

     (int(pz) == int(pb)) ? (cout<<"Yes\n") : (cout<<"No\n");     //VS2010输出"Yes"

     return 0;

}

 

9. strcpy的写法

char* strcpy(char* dst, const char* src) {     //返回char*是为了方便链式调用

     assert( (src != NULL) && (dst != NULL) );     //特别注意检查

     char* tmp = dst;

     while( *dst++ = *src++ );    //++和*的优先级一样，而双者均为右结合，所以*dst++相当于*(dst++)

     return tmp;

}

 

10. 概率题

int main() {

     int cnt = 0;

     for(int i = 0; i < 10000; ++i) {

          int x = rand();

          int y = rand();

          if( x * x + y * y < RAND_MAX * RAND_MAX )     ++cnt;     //实质上是1/4圆与正方形的面积的比较

     }

     printf("%d\n", cnt);     //结果约为PI/4 * 10000

}

 

11. 以下程序在编译时，哪句会出错

struct Zero {

     void Lin() {}

};

int main() {

     Zero z();     //这样写会被编译器认为是声明一个函数，而不是调用构造函数

     z.lin();     //这句会出错，因为此时的z被认为是未声明的变量

     return 0;

} 

 

12. 各种排序总结

算法稳定性时间复杂度空间复杂度备注选择排序FO(n^2)O(1) 插入排序TO(n^2)O(1)当序列有序时，时间复杂度为O(n)冒泡排序TO(n^2)O(1)当序列有序时，时间复杂度为O(n)希尔排序FO(nlogn)O(1)具体的时间复杂度与所选的增量序列有关归并排序TO(nlogn)O(n) 堆排序FO(nlogn)O(1) 快速排序FO(nlogn)O(logn)当序列有序时，时间复杂度恶化为O(n^2)桶排序TO(n)O(k)