[C++知识库]c++与c 的知识点

一、指针

1.1（顶层const)

指针常量：顾名思义它就是一个常量，但是是指针修饰的。 定义以后不能再指向其他对象，类似于引用，说明指针变量不允许修改。如同次指针指向一个地址该地址不能被修改，但是该地址里的内容可以被修改。

int * const p //指针常量

int a，b；

int * const p=&a //指针常量

//那么分为一下两种操作

*p=9;//操作成功 相当于a=9

p=&b;//操作错误

1.2 常量指针 (底层const)

常量指针：如果在定义指针变量的时候，数据类型前用const修饰，被定义的指针变量就是指向常量的指针变量，指向常量的指针变量称为常量指针，格式如下

常量指针本质是指针，并且这个指针是一个指向常量的指针，指针指向的变量的值不可通过该指针修改，但是指针指向的值可以改变。

const int *p = &a; //常量指针

int a，b；

const int *p=&a //常量指针

//那么分为一下两种操作

*p=9;//操作错误

p=&b;//操作成功

总结：

const在*左边，指针指向的对象的值不能改变，指针可以指向别的对象。

const在*右边，指针不能改变其指向的对象，其所指对象自身的值可以改变。

首先顶层const和底层const的说法和指针有很大的关系。指针本身是一个对象，但它又指向另一个对象，这就是指针的两种属性。

对于指针本身是一个常量，也就说不能改变指针的指向，称其为顶层const属性；

对于指针指向的对象是一个常量，即指针指向的地址的值是一个常量，也就是说不能改变指针指向内存的值，称其为底层 const属性。

在代码表现上是：

int* cosnt p1 = &a;//p1是顶层const

cosnt int* p2 = &a;//p2是底层const

区分很简单，看const修饰的是哪个。前者修饰的是p1，即指针本身，所以为顶层属性；后者修饰的*p2，即指针的指向地址的值，所以为底层属性。p1又称为常量指针，p2又称为指向常量的指针。

1.3 函数指针作为某个函数的参数

指针指向函数，传递指针，就是把回调函数传递过去了。

函数指针变量可以作为某个函数的参数来使用的，回调函数就是一个通过函数指针调用的函数。

简单讲：回调函数是由别人的函数执行时调用你实现的函数。

你到一个商店买东西，刚好你要的东西没有货，于是你在店员那里留下了你的电话，过了几天店里有货了，店员就打了你的电话，然后你接到电话后就到店里去取了货。在这个例子里，你的电话号码就叫回调函数，你把电话留给店员就叫登记回调函数，店里后来有货了叫做触发了回调关联的事件，店员给你打电话叫做调用回调函数，你到店里去取货叫做响应回调事件。

1.3 宏定义

宏定义只是简单的字符串替换，由预处理器来处理；而typedef 是在编译阶段由编译器处理的，它并不是简单的字符串替换，而给原有的数据类型起一个新的名字，将它作为一种新的数据类型。

指令 说明

# 空指令，无任何效果。

#include 包含一个源代码文件。

#define 定义宏。

#undef 取消已定义的宏。

#if 如果条件为真，就编译下面的代码。

#ifdef 如果宏定义了，就编译下面代码。

#ifndef 如果宏没有定义，就编译下面的代码。

#elif 如果前面的#if给定条件不为真，当前条件为真，则编译下面代码。 编译下面的代码

#endif 结束一个 #if…#else 条件编译块。结束一个编译块。

1.4 联合体（union）

结构体和联合体（共用体）的区别在于：结构体的各个成员会占用不同的内存，互相之间没有影响；而共用体的所有成员占用同一段内存，修改一个成员会影响其余所有成员。 成员共享一块内存，进行修改覆盖。

其实本质上，联合体就是对一块内存的多种解释，大小按最大的来。

而在函数之外定义的变量则称为外部变量，外部变量也就是我们所讲的全局变量。它的存储方式为静态存储，其生存周期为整个程序的生存周期。全局变量可以为本文件中的其他函数所共用，它的有效范围为从定义变量的位置开始到本源文件结束。 然而，如果全局变量不在文件的开头定义，有效的作用范围将只限于其定义处到文件结束。如果在定义点之前的函数想引用该全局变量，则应该在引用之前用关键字 extern 对该变量作“外部变量声明”，表示该变量是一个已经定义的外部变量。有了此声明，就可以从“声明”处起，合法地使用该外部变量。

二、智能指针

从比较简单的层面来看，智能指针是RAII(Resource Acquisition Is Initialization，资源获取即初始化)机制对普通指针进行的一层封装。这样使得智能指针的行为动作像一个指针，本质上却是一个对象，这样可以方便管理一个对象的生命周期。

在c++中，智能指针一共定义了4种：

auto_ptr、unique_ptr、shared_ptr 和 weak_ptr。其中，auto_ptr 在 C++11已被摒弃，在C++17中已经移除不可用。

2.原始指针的问题

原始指针的问题大家都懂，就是如果忘记删除，或者删除的情况没有考虑清楚，容易造成悬挂指针(dangling pointer)或者说野指针(wild pointer)。

unique_ptr

unique_ptr是独享被管理对象指针所有权(owership)的智能指针。unique_ptr对象封装一个原始指针，并负责其生命周期。当该对象被销毁时，会在其析构函数中删除关联的原始指针。

需要注意的是，unique_ptr没有复制构造函数，不支持普通的拷贝和赋值操作。因为unique_ptr独享被管理对象指针所有权

unique_ptr虽然不支持普通的拷贝和赋值操作，但却可以将所有权进行转移，使用std::move方法即可。

unique最常见的使用场景，就是替代原始指针，为动态申请的资源提供异常安全保证。

objtype *p = new objtype();

p -> func();

delete p

前面我们分析了这部分代码的问题，如果我们修改一下

unique_ptr<objtype> p(new objtype());

p -> func();

delete p

此时我们只要unique_ptr创建成功，unique_ptr对应的析构函数都能保证被调用，从而保证申请的动态资源能被释放掉。

shared_ptr

我们提到的智能指针，很大程度上就是指的shared_ptr，shared_ptr也在实际应用中广泛使用。它的原理是使用引用计数实现对同一块内存的多个引用。在最后一个引用被释放时，指向的内存才释放，这也是和 unique_ptr 最大的区别。当对象的所有权需要共享(share)时，share_ptr可以进行赋值拷贝。

shared_ptr使用引用计数，每一个shared_ptr的拷贝都指向相同的内存。每使用他一次，内部的引用计数加1，每析构一次，内部的引用计数减1，减为0时，删除所指向的堆内存。 shared_ptr<int> p = make_shared<int>(1); shared_ptr<int> p2(p); shared_ptr<int> p3 = p;

不能将一个原始指针初始化多个shared_ptr，否则会可能产生多次的析构。

weak_ptr 并不拥有其指向的对象，也就是说，让 weak_ptr 指向 shared_ptr 所指向对象，对象的引用计数并不会增加。

三、引用

C++ 引用 vs 指针 ， 这个引用需要区别于Java的引用名称，java的引用含义更像是c++ 的指针含义。

引用变量是一个别名，也就是说，它是某个已存在变量的另一个名字。一旦把引用初始化为某个变量，就可以使用该引用名称或变量名称来指向变量。引用很容易与指针混淆，它们之间有三个主要的不同：

• 不存在空引用。引用必须连接到一块合法的内存。

• 一旦引用被初始化为一个对象，就不能被指向到另一个对象。指针可以在任何时候指向到另一个对象。

• 引用必须在创建时被初始化。指针可以在任何时间被初始化。

四、c++ 语言特性

继承的语法：class 子类 : 继承方式 父类， 继承中 先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。成员类包含另一个对象的顺序也是这样。

1. 子类对象可以直接访问到子类中同名成员

1. 子类对象加作用域可以访问到父类同名成员

1. 当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中同名成员函数，加作用域可以访问到父类中同名函数。

C++程序在执行时，将内存大方向划分为4个区域

• 代码区：存放函数体的二进制代码，由操作系统进行管理的

• 全局区：存放全局变量和静态变量以及常量

• 栈区：由编译器自动分配释放, 存放函数的参数值,局部变量等

• 堆区：由程序员分配和释放,若程序员不释放,程序结束时由操作系统回收

对于构造函数。它不能被继承，仅仅能被调用。继承会破坏封装。父类实现细节暴露给子类

虚方法是依照其执行时类型而非编译时类型进行动态绑定调用的。

同一操作作用于不同的类的实例。将产生不同的运行结果。即不同类的对象收到相同的消息时。得到不同的结果。

在定义和实现一个类的时候。能够在一个已经存在的类的基础之上来进行。把这个已经存在的类所定义的内容作为自己的内容，并能够增加若干新的内容，或改动原来的方法使之更适合特殊的须要，这就是继承。

函数指针经常被用来作为回调（callback），c语言也会用包含函数指针成员的结构体模拟OOP，本质上是把C++编译器做的事情，转给程序员来做（C++为包含虚函数的类构建虚函数表，为包含虚函数的类对象附加虚函数表的指针）。 作者：C语言编程__Plus https://www.bilibili.com/read/cv6994053/ 出处：bilibili

4.1 常函数

• 成员函数后加const后我们称为这个函数为常函数

• 常函数内不可以修改成员属性

• 成员属性声明时加关键字mutable后，在常函数中依然可以修改

常对象：

• 声明对象前加const称该对象为常对象

• 常对象只能调用常函数

友元的目的就是让一个函数或者类 访问另一个类中私有成员：

友元的关键字为 friend

友元的三种实现

• 全局函数做友元

• 类做友元

• 成员函数做友元

4.2 auto

其目的也是解决泛型编程中有些类型由模板参数决定，而难以表示它的问题。

1. 模板函数依赖于模板参数的返回值

1. 定义模板参数时，用于声明依赖模板参数的变量

1. 这样list<int>::iterator i = l1.begin()的声明迭代器i看起来繁琐冗长，我们实际可以用auto代替：auto i = l1.begin();

4.3 struct

C++的结构体可以包含函数，这样，C++的结构体也具有类的功能，与class不同的是，结构体包含的函数默认为public，而class中默认是private。

(2)class继承默认是private继承，而从struct继承默认是public继承。

结构体也可以继承结构体或者类。

默认参数：

在C++中，定义函数时可以给形参指定一个默认的值，这样调用函数时如果没有给这个形参赋值（没有对应的实参），那么就使用这个默认的值。也就是说，调用函数时可以省略有默认值的参数。如果用户指定了参数的值，那么就使用用户指定的值，否则使用参数的默认值。

Namespace

1. 直接通过 namespace 作用域访问

2. using 声明指定某个符号在某个作用域下可见

3. using 编译指令指定名字空间中所有符号在在某个作用域下可见

4.4 函数参数

如果函数要使用参数，则必须声明接受参数值的变量。这些变量称为函数的形式参数。

形式参数就像函数内的其他局部变量，在进入函数时被创建，退出函数时被销毁。

当调用函数时，有三种向函数传递参数的方式：

默认情况下，C++ 使用传值调用来传递参数。一般来说，这意味着函数内的代码不能改变用于调用函数的参数。之前提到的实例，调用 max() 函数时，使用了相同的方法。

C++11 提供了对匿名函数的支持,称为 Lambda 函数(也叫 Lambda 表达式)。

Lambda 表达式把函数看作对象。Lambda 表达式可以像对象一样使用，比如可以将它们赋给变量和作为参数传递，还可以像函数一样对其求值。

Lambda 表达式本质上与函数声明非常类似。Lambda 表达式具体形式如下:

[capture](parameters)->return-type{body}

4.5 引用

引用变量是一个别名，也就是说，它是某个已存在变量的另一个名字。一旦把引用初始化为某个变量，就可以使用该引用名称或变量名称来指向变量。

引用很容易与指针混淆，它们之间有三个主要的不同：

• 不存在空引用。引用必须连接到一块合法的内存。

• 一旦引用被初始化为一个对象，就不能被指向到另一个对象。指针可以在任何时候指向另一个对象。

• 引用必须在创建时被初始化。指针可以在任何时间被初始化。

引用通常用于函数参数列表和函数返回值。下面列出了 C++ 程序员必须清楚的两个与 C++ 引用相关的重要概念：