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C/C++知识点

const

作用

  1. 修饰变量,说明该变量不可以被改变;
  2. 修饰指针,分为指向常量的指针(pointer to const)和自身是常量的指针(常量指针,const pointer);
  3. 修饰引用,指向常量的引用(reference to const),用于形参类型,即避免了拷贝,又避免了函数对值的修改;
  4. 修饰成员函数,说明该成员函数内不能修改成员变量。

const的指针与引用

  • 指针
    • 指向常量的指针
    • 自身是常量的指针
  • 引用
    • 指向常量的引用

(为了方便记忆可以想成)被 const 修饰(在 const 后面)的值不可改变,如下文使用例子中的 p2、p3

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// 类
class A
{
private:
const int a; // 常对象成员,只能在初始化列表赋值

public:
// 构造函数
A() : a(0) { };
A(int x) : a(x) { }; // 初始化列表

// const可用于对重载函数的区分
int getValue(); // 普通成员函数
int getValue() const; // 常成员函数,不得修改类中的任何数据成员的值
};

void function()
{
// 对象
A b; // 普通对象,可以调用全部成员函数、更新常成员变量
const A a; // 常对象,只能调用常成员函数
const A *p = &a; // 指针变量,指向常对象
const A &q = a; // 指向常对象的引用

// 指针
char greeting[] = "Hello";
char* p1 = greeting; // 指针变量,指向字符数组变量
const char* p2 = greeting; // 指针变量,指向字符数组常量(const 后面是 char,说明指向的字符(char)不可改变)
char* const p3 = greeting; // 自身是常量的指针,指向字符数组变量(const 后面是 p3,说明 p3 指针自身不可改变)
const char* const p4 = greeting; // 自身是常量的指针,指向字符数组常量
}

// 函数
void function1(const int Var); // 传递过来的参数在函数内不可变
void function2(const char* Var); // 参数指针所指内容为常量
void function3(char* const Var); // 参数指针为常量
void function4(const int& Var); // 引用参数在函数内为常量

// 函数返回值
const int function5(); // 返回一个常数
const int* function6(); // 返回一个指向常量的指针变量,使用:const int *p = function6();
int* const function7(); // 返回一个指向变量的常指针,使用:int* const p = function7();

static

作用

  1. 修饰普通变量,修改变量的存储区域和生命周期,使变量存储在静态区,在 main 函数运行前就分配了空间,如果有初始值就用初始值初始化它,如果没有初始值系统用默认值初始化它。
  2. 修饰普通函数,表明函数的作用范围,仅在定义该函数的文件内才能使用。在多人开发项目时,为了防止与他人命名空间里的函数重名,可以将函数定位为 static。
  3. 修饰成员变量,修饰成员变量使所有的对象只保存一个该变量,而且不需要生成对象就可以访问该成员。
  4. 修饰成员函数,修饰成员函数使得不需要生成对象就可以访问该函数,但是在 static 函数内不能访问非静态成员

this指针

  1. this 指针是一个隐含于每一个非静态成员函数中的特殊指针。它指向调用该成员函数的那个对象。
  2. 当对一个对象调用成员函数时,编译程序先将对象的地址赋给 this 指针,然后调用成员函数,每次成员函数存取数据成员时,都隐式使用 this 指针。
  3. 当一个成员函数被调用时,自动向它传递一个隐含的参数,该参数是一个指向这个成员函数所在的对象的指针。
  4. this 指针被隐含地声明为: ClassName *const this,这意味着不能给 this 指针赋值;在 ClassName 类的 const 成员函数中,this 指针的类型为:const ClassName* const,这说明不能对 this 指针所指向的这种对象是不可修改的(即不能对这种对象的数据成员进行赋值操作);
  5. this 并不是一个常规变量,而是个右值,所以不能取得 this 的地址(不能 &this)
  6. 在以下场景中,经常需要显式引用 this 指针:
    • 为实现对象的链式引用;
    • 为避免对同一对象进行赋值操作;
    • 在实现一些数据结构时,如 list。

inline 内联函数

特征

  1. 相当于把内联函数里面的内容写在调用内联函数处;
  2. 相当于不用执行进入函数的步骤,直接执行函数体;
  3. 相当于宏,却比宏多了类型检查,真正具有函数特性;
  4. 编译器一般不内联包含循环、递归、switch 等复杂操作的内联函数;
  5. 在类声明中定义的函数,除了虚函数的其他函数都会自动隐式地当成内联函数。

    使用

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    // 声明1(加 inline,建议使用)
    inline int functionName(int first, int second,...);

    // 声明2(不加 inline)
    int functionName(int first, int second,...);

    // 定义
    inline int functionName(int first, int second,...) {/****/};

    // 类内定义,隐式内联
    class A {
    int doA() { return 0; } // 隐式内联
    }

    // 类外定义,需要显式内联
    class A {
    int doA();
    }
    inline int A::doA() { return 0; } // 需要显式内联

编译器对 inline 函数的处理步骤

  1. 将 inline 函数体复制到 inline 函数调用点处;
  2. 为所用 inline 函数中的局部变量分配内存空间;
  3. 将 inline 函数的的输入参数和返回值映射到调用方法的局部变量空间中;
  4. 如果 inline 函数有多个返回点,将其转变为 inline 函数代码块末尾的分支(使用 GOTO)。

    优缺点

    优点

  5. 内联函数同宏函数一样将在被调用处进行代码展开,省去了参数压栈、栈帧开辟与回收,结果返回等,从而提高程序运行速度
  6. 内联函数相比宏函数来说,在代码展开时,会做安全检查或自动类型转换(同普通函数),而宏定义则不会。
  7. 在类中声明同时定义的成员函数,自动转化为内联函数,因此内联函数可以访问类的成员变量,宏定义则不能。
  8. 内联函数在运行时可调试,而宏定义不可以。

    缺点

  9. 代码膨胀。内联是以代码膨胀(复制)为代价,消除函数调用带来的开销。如果执行函数体内代码的时间,相比于函数调用的开销较大,那么效率的收获会很少。另一方面,每一处内联函数的调用都要复制代码,将使程序的总代码量增大,消耗更多的内存空间。
  10. 内联函数无法随着函数库升级而升级。inline函数的改变需要重新编译,不像 non-inline 可以直接链接。
  11. 是否内联,程序员不可控。内联函数只是对编译器的建议,是否对函数内联,最终决定权在于编译器。

    虚函数(virtual)可以是内联函数(inline)吗?

    • 虚函数可以是内联函数,内联是可以修饰虚函数的,但是当虚函数表现多态性的时候不能内联。
    • 内联是在编译期间编译器内联,而虚函数的多态性在运行期,编译器无法知道运行期调用哪个代码,因此虚函数表现为多态性时(运行期)不可以内联。
    • inline virtual 唯一可以内联的时候是:编译器知道所调用的对象是哪个类(如 Base::who()),这只有在编译器具有实际对象而不是对象的指针或引用时才会发生。
  • 例子:虚函数内联使用
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    #include <iostream>  
    using namespace std;
    class Base
    {
    public:
    inline virtual void who()
    {
    cout << "I am Base\n";
    }
    virtual ~Base() {}
    };
    class Derived : public Base
    {
    public:
    inline void who() // 不写inline时隐式内联
    {
    cout << "I am Derived\n";
    }
    };

    int main()
    {
    // 此处的虚函数 who(),是通过类(Base)的具体对象(b)来调用的,编译期间就能确定了,所以它可以是内联的,但最终是否内联取决于编译器。
    Base b;
    b.who();

    // 此处的虚函数是通过指针调用的,呈现多态性,需要在运行时期间才能确定,所以不能为内联。
    Base *ptr = new Derived();
    ptr->who();

    // 因为Base有虚析构函数(virtual ~Base() {}),所以 delete 时,会先调用派生类(Derived)析构函数,再调用基类(Base)析构函数,防止内存泄漏。
    delete ptr;
    ptr = nullptr;

    system("pause");
    return 0;
    }

volatile

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volatile i = 10; 
volatile i = 13;

像上面的例子,没有volatile关键字,release版本的编译器会作优化,跳过前面的赋值。但如果有volatile关键字,则编译器每句都会执行。

  • volatile 关键字是一种类型修饰符,用它声明的类型变量表示可以被某些编译器未知的因素(操作系统、硬件、其它线程等)更改。所以使用 volatile 告诉编译器不应对这样的对象进行优化。
  • volatile 关键字声明的变量,每次访问时都必须从内存中取出值(没有被 volatile 修饰的变量,可能由于编译器的优化,从 CPU 寄存器中取值)
  • const 可以是 volatile (如只读的状态寄存器)
  • 指针可以是 volatile

assert()

断言,是宏,而非函数。assert 宏的原型定义在 <assert.h>(C)、<cassert>(C++)中,其作用是如果它的条件返回错误,则终止程序执行。assert只在DEBUG生效。可以通过定义 NDEBUG 来关闭 assert,但是需要在源代码的开头,include <assert.h> 之前。

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#define NDEBUG          // 加上这行,则 assert 不可用
#include <assert.h>

assert( p != NULL ); // assert 不可用

sizeof()

sizeof()是关键字,而不是函数!

  • sizeof 对数组,得到整个数组所占空间大小()。
  • sizeof 对指针,得到指针本身所占空间大小。

#pragma pack(n)

设定结构体、联合以及类成员变量以 n 字节方式对齐

#pragma pack(n) 使用

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#pragma pack(push)  // 保存对齐状态
#pragma pack(4) // 设定为 4 字节对齐

struct test
{
char m1;
double m4;
int m3;
};

#pragma pack(pop) // 恢复对齐状态

extern “C”

  • 被 extern 限定的函数或变量是 extern 类型的
  • 被 extern “C” 修饰的变量和函数是按照 C 语言方式编译和链接的

extern “C” 的作用是让 C++ 编译器将 extern “C” 声明的代码当作 C 语言代码处理,可以避免 C++ 因符号修饰导致代码不能和C语言库中的符号进行链接的问题。

extern “C” 使用

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#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

void *memset(void *, int, size_t);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

struct和class

struct 更适合看成是一个数据结构的实现体,class 更适合看成是一个对象的实现体。

区别

  • 默认访问权限不同:struct是public的,class是private的
  • 默认继承权限不同:struct是public的,class是private的
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本文标题:C/C++知识点

文章作者:Jeff

发布时间:2020年04月22日 - 18:43

最后更新:2020年04月22日 - 18:48

原始链接:http://JeffCheng95.github.io/2020/04/22/CPlusPlus知识点/

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