C++学习笔记 之 基础篇
系列目录
基础概念
指针
指针的本质
编译器将指针的值翻译成一个地址。因此允许用*运算符（后面称为解引用）取用对应内存空间的值。但如果指向的内存空间是非法的，取值会失败。
指针的核心
编译器根据指针的类型确定指针的宽度（++或--后地址的跨度），获取相应宽度内存空间中保存的值。
因此，指针在声明时决定的指针类型并不重要，可以通过类型转换来进行任意地解释。类型转换之后，指针的宽度可能会有所不同，解引用的结果也发生变化。
关于delete关键字的注意事项
delete关键字会释放指针指向的那一片内存，但是指针本身依旧保存着那一块内存的地址。因此，将指针delete之后，需要将其置为空指针。否则，如果后续对该指针进行了误操作，就有可能会造成内存的非法访问，或者重复delete。
int* p = new int(3);
delete p;
p = nullptr; //置空，防止后续误操作
引用
引用的优势
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值传递：将对应内存空间的值拷贝一份传入函数，函数内部无法修改对应内存空间。对于类对象，值传递需要调用构造函数和析构函数。
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指针传递：将对应内存空间地址传入函数，函数内部可以随意修改内存空间。如果某个操作误修改了指针本身，可能会造成非法访问，不安全。
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引用传递：可以看做是安全的指针传递。因为引用类型只能初始化，不能重新赋值。
引用就是编译器维护的一个指针常量。当我们使用引用来访问变量的时候，编译器会自动帮我们进行内存访问（解引用）。
返回值为引用类型
不返回引用类型的情况下，编译器会生成一个临时变量来存储返回值，同时还要经过析构过程。使用引用类型则可以提高效率。一般而言，返回值为引用类型有两种情况：
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加const：返回值为右值，只能用来作为操作数。常用于返回类成员的引用。
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不加const：返回值为左值，可以被赋值。可用于操作符重载，如：下标操作符[]的重载，可以直接修改对应元素。
不能返回局部变量的引用，因为会被销毁！
不要返回new对象的引用，这种情况下请使用指针！
static关键字
含义是“静态”，即只初始化一次，具有覆盖整个程序的生命周期；其对应的概念是“非静态”，即动态创建，动态释放。
其作用域仅限于（全局）文件内部或者（局部）对应代码块内部。在作用域之外无法访问，但依旧存在。
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static用于修饰局部变量，其会在main函数执行前在数据段，而不是堆栈中分配内存，并在第一次声明时初始化。
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static用于修饰全局变量，会取消全局变量的外部性，其他文件将不能访问该全局变量。
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static用于修饰成员函数/成员变量，则这个函数/变量不再依赖于类实例，可以用类名来访问。
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类的静态成员变量需要在类外单独分配空间（初始化）。
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只有静态成员函数能修改静态成员变量。
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静态成员函数参数只能修改静态成员变量，因为不会传入this指针作为隐含的参数。
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STL容器
容器分类
顺序容器
Vector：可变长动态数组，底层实现是数组。支持随机查找，可以在尾部快速地添加或删除元素。
array：数组的上位替代，vector的劣化版。可以忽略
- 对于二维数组，vector每行可以不等长，但是array每行必须等长。
deque：双端队列，底层实现是数组。支持随机查找，可以在两端快速插入或删除元素。
list：双向链表。可以快速插入或删除元素，不支持随机查找。
关联容器
set：集合，底层实现是红黑树，元素按大小排列。查找、插入、删除的复杂度是log(n)。不允许重复元素。
- multiset：允许重复元素的set。
unordered_set：无序集合，底层实现是哈希表，元素不按照大小排列。查找、插入、删除的复杂度是log(1)。不允许重复元素。
map：映射，底层实现是红黑树。查找、插入、删除的复杂度是log(n)。不允许重复元素。
- multimap：允许重复元素的map。
unordered_map：无序映射，底层实现是哈希表，元素不按照大小排列。查找、插入、删除的复杂度是log(1)。不允许重复元素。
容器适配器
stack：栈，底层默认实现是deque。只实现了尾端的push、pop、top操作。
queue：队列，底层默认实现是deque。只实现了队尾push/emplace、队头pop和front操作。
priority_queue：优先队列，底层默认实现是vector和最小堆。实现了pop、push、top方法。
//声明，可以指定底层实现和比较方法
//比较方法默认是less<int>最大堆，greater<int>则是最小堆，也可以自定义
/*自定义比较器，其本质是仿函数
struct cmp {
//重载了()方法
bool operator()(int a, int b) {
return a > b;
}
};
*/
priority_queue<int, vector<int>, cmp> p;
其他容器
string：字符串。其实不是容器，但是支持许多容器操作。
如：append(string)追加操作、substr(string)子串操作、compare(string)比较操作
容器方法
构造函数
参数情况：无参数；int size；int size, T 元素；同类容器引用；begin, end迭代器。
增加函数
void push_back(const T& x);
void push_front(const T& x);
void emplace_back(const T& x);
iterator insert(iterator it,const T& x);
iterator insert(iterator it,const_iterator first,const_iterator last);//将后两个指针指向的范围的值赋值给前一个指针
删除函数
void pop_back();
void pop_front();
iterator erase(iterator it);
iterator erase(iterator first,iterator last);
void clear();//清空
查找和遍历
T& at(int pos);//需要支持下标的随机访问
T& front();
T& back();
iterator begin();
iterator end();
reverse_iterator rbegin();
reverse_iterator rend();
iterator find(T& x);//查找对应值，没找到返回end()
元素数量
bool empty();
int size();
int count(const_iterator first, const_iterator last, T x);//计算x数量
修改元素
replace(const_iterator first, const_iterator last, T old, T new);//在特定范围内进行替换
void assign(int num, T x);
其他常用操作
void sort(const_iterator first, const_iterator last);
void reverse();//倒序排列
int accumulate(iterator first,iterator last, int sum);//累加
iterator unique(iterator first,iterator last);//去重，实现方法是将后面的元素赋值给前面，尾部的元素仍然保留
其他笔记
如何在main()函数之前执行一条语句？
利用全局变量和构造函数的特性，通过全局变量的构造函数执行。
在main函数前面定义一个全局变量，全局变量会在main函数执行之前初始化，初始化的时候会自动执行构造函数。
如何在main()函数之后执行一条语句？
同理，全局对象的析构函数会在main函数之后执行。
单例模式
详见本博客中《设计模式》一文。
class CSingleton {
// 其它成员
public:
//提供一个public的静态函数，用这个函数获取实例
static CSingleton * GetInstance() {
if (m_pInstance == NULL)//如果没有实例化，进行实例化
m_pInstance = new CSingleton();
return m_pInstance;
}
private:
CSingleton(){};//将构造函数标记为private
static CSingleton * m_pInstance;//提供一个成员指针
}
new/delete 与 malloc/free
malloc/free
malloc/free为C的标准库函数
void* malloc(size_t size)//参数代表字节个数
void free(void* pointer)//参数代表内存地址
-
malloc 开辟空间类型大小需手动计算
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malloc 返回类型是 void*，必须强制类型转换对应类型指针
-
malloc/free 函数只是开辟空间并释放，不会调用构造和析构函数
new/delete
new
- 调用malloc分配内存空间指针
- 将指针强制转换为对应类型的指针
- 调用构造函数
delete
- 调用析构函数
- 调用free释放内存
构造函数的初始化列表
对于一般的基本类型成员变量来说，使用初始化列表和在函数体里面赋值并没有区别，但下列三种情况有所差异：
-
常量成员变量必须用初始化列表，因为无法在函数体里赋值。
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引用类型成员变量必须使用初始化列表，因为无法在函数体里赋值（引用本质上是指针常量）。
-
类类型成员变量，如果在函数体中赋值，需要先调用默认构造函数产生一个空的类实例，再通过拷贝构造函数传给成员变量；而使用初始化列表，可以跳过默认构造函数这一步。此外，没有默认构造函数的类必须使用初始化列表。
成员是按照他们在类中定义的顺序进行初始化的，而不是按照在初始化列表中的顺序初始化。这就要求，如果要使用一个成员变量给另一个成员变量初始化，就会出现问题。
class A {
public:
int i ;int j;
A(int x):j(x), i(j){}// 此处i值会先于j值初始化，此时j未定义，导致i未定义
};
一些好的编程习惯
逻辑：
- 用于被继承的基类的成员函数应当全部声明为虚函数
效率：
- 使用初始化列表，而不是在函数体内进行赋值
- 类类型参数传递尽量以常量引用(const &)的方式进行。如果是长度较短的基本类型则使用值传递。
- 类类型的返回值尽量以引用传递的方式进行
安全：
- 带有指针的类必须定义拷贝构造函数、赋值拷贝函数和析构函数
- 将所有的参数设定成private，同时提供setter和getter
- 用const修饰不会修改成员变量的函数：常量对象只能作为常函数的参数
- 用const修饰不希望被修改的指针/引用传递参数
其他
- 使用namespace划分测试程序，便于起变量名
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