C++21天学会

21天学会C++

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第一章 C++程序组成部分

一. Hello World程序的组成部分

  1. C++中的helli-world

    #include <iostream>
int main(){
    std::cout << ”HELLO WORLD“ << std::endl;
}

  2. 预处理器编译指令#include：
    预处理器是编译前运行的工具，#include<filename>让处理器获取指定文件的内容，并将这些代码放在编译指令所处的位置

  3. 返回值：
    很多情况下，一个应用程序被另一个程序启动，而父应用程序想知道子应用程序是否成功完成了任务，程序员可通过使用main的返回值向父应用程序传递成功或错误状态

  4. 名称空间：
    （1）代码中使用std::out而不是cout，原因在于cout位于标准名称空间中(std)。假设调用cout时没有使用空间限定符，且编译器知道cout位于两个地方，那编译器应该调用哪个呢，这显然会让编译器混乱。
    （2）代码中频繁添加std限定符很繁琐，为避免添加限定符，可以使用声明using namespace

    using namespace std;
cout << "hello world" << endl

（3）using不只可以用于限定命名空间这么大的范围，还可以限定到使用的元素
c using std::cout； using std::endl； cout << "hello world" << endl;

二. 使用typedef替换变量类型

  1. typedef关键字
    （1）C++允许将变量类型替换为您认为方便的名称
    （2）格式为： typedef origionType desType

    typedef unsigned int STRICTLY_OSITIVE_INTEGER
STRICTLY_OSITIVE_INTEGER postNumber = 4532

三. C风格字符串与C++风格字符串

  1. C风格字符串
    （1）C风格的字符串用字符数组来声明，而数组都是需要提前计算好元素个数。
    （2）字符数组的元素个事应该为字符串中字符个数+1，因为编译器会在双引号引起的内容后面加上\0

    char HELLOWORLD2[] = {'h','e','l','l','o','w','o','r','l','d','\0'};

  2. C++风格字符串
    （1）C风格字符串带来的威胁：C语言程序中的strcpy,strcat,strlen等函数，都会寻找终止空字符，如果程序员没有在字符数组末尾添加空字符，这些函数将产生字符数组越界。
    （2）C++提供std::string，这是一种强大而安全的字符串操作方式，他能动态扩展存储大小。

    #include <iostream>
int main(){
    std::string HELLOWORLD2 = "hello world";
    std::cout << HELLOWORLD2 << std::endl;
}

第二章 指针和引用

C++程序可以在字节和比特级调整应用程序的性能，要编写高质量的程序利用系统资源，理解指针和引用就必不可少。

一. 指针

  1. 声明指针
    （1）指针通常声明为指向特定类型，如int，表示指针所示的内存单元存储了一个整数
    （2）也可让指针声明为指向一个内存块，这种指针被称为void指针
    （3）只声明指针，而不去初始化指针，是给指针赋予了一个垃圾值。因为指针包含的值被视为地址，所以未初始化的指针会导致程序访问非法内存，进而导致程序崩溃

    int *pInteger = NULL;

  2. &符号获取变量地址
    所有变量都在内存的一个地址上，可以通过&varialbe来获取变量所处地址。

    #include <iostream>
int main(){
    int Age = 30;
    int* addr = &Age;
    std::cout << "Integer is at: 0x" << std::hex << &Age << std::endl; // Integer is at: 0x0x7fff1422250c
    std::cout << "Addr is: 0x" << std::hex << addr << std::endl;       // Addr is: 0x0x7fff1422250c

}

  3. 使用解除引用运算符*访问指针指向的数据

    int Age = 30;
int* addr = &Age;
cout << dec << *addr << endl;

二. 动态内存分配

  1. new动态分配内存，delete动态释放内存
    （1）使用new来分配新的内存块，需要指定为哪种数据类型分配内存
    （2）语法：TypeName* p = new TypeName，delete p
    （3）分配连续内存：TypeName* p = new TypeName[length]，delete[] p

    using namespace std;
int main(){
    cout << "Enter your name:";
    string name;
    cin >> name;

    int charAllocate = name.length() + 1;   // 字符串结尾的\0
    char* copyName = new char[charAllocate];

    strcpy(copyName,name.c_str());          // 将字符串转换为c类型字符串再拷贝给字符数组
    cout << "Alloacated buffer contains：" << copyName << endl;
    delete[] copyName;
}
/**
Enter your name:lj
Alloacated buffer contains：lj
*/

  2. const关键字用于指针的三种形式
    （1）const TypeName* p：当前指针变量指向的内存地址上的数据为常量，不可修改。但指针指向的地址可以改变。

    int Age=30;
const int* p = &Age;
//*p = 40;  // 编译报错，这样已经改变了指针所指向内存的数据
int num2 = 35;
p = &num2;  // 改变指针指向的地址可以，编译通过
cout << dec << *p;

（2）TypeName* const p：指针指向的地址为常量，不可修改，但可修改指向地址上的数据值
c int Age=30; int* const p = &Age; *p = 40; // 改变地址上的值，编译通过 //int num2 = 35; //p = &num2; // 改变指针指向的地址，编译不通过 cout << dec << *p;
（3）const TypeName* const p：指针包含的地址，和改地址指向的值都不能修改
c int Age=30; const int* const p = &Age; // *p = 40; // 不能改变地址上的值 //int num2 = 35; //p = &num2; // 不能改变指针指向的地址 cout << dec << *p;

  1. 当指针变量拷贝到另一个指针变量时，只需对其中一个指针进行delete，多次delete会导致程序崩溃

    int* p = new int;
*p = 30;
int* p1 = p;
delete p;  
delete p1;  // 程序崩溃

  2. 检查new发出的请求分配是否得到满足
    （1）默认情况下，C++在请求分配内存失败的情况下，抛出std::bad_alloc异常

    try{
    int* p = new int[9999999999];
    delete[] p;
} catch(bad_alloc){
    cout << "Bad allocation" << endl;
}

（2）使用new(nothrow)在内存分配失败的情况下返回NULL
c int* p = new(nothrow) int[9999999999]; if(p) delete[] p; else cout << "allocate fail"<<endl;

三. 引用

  1. 引用是什么
    （1）引用是一个变量的别名，应用初始化时，应让它指向一个变量
    （2）语法格式
    TypeName original = value
    TypeName& ref = original
    int original = 30;
cout << hex << &original<<endl; // 0x7ffd02a9593c

int& ref = original;  //引用变量的值是内存上的数据值
cout << hex << &ref << endl;    // 0x7ffd02a9593c，引用和original变量的地址相同
  2. 引用的用处
    （1）因为C++函数的参数传递是值拷贝，当参数所占内存很大时，值复制会消耗大量时间。可以把函数的形参设为引用变量，这样在值传递时，引用指向实参地址，不会发生内存拷贝。
    using namespace std;

void square(int& number){
    number = number * number;
}

int main(){
    int number = 10;
    cin >> number;   // 输入5

    square(number);
    cout << number <<endl;  // 25

}
  3. const用于引用
    （1）const TypeName& ref = origion：禁止通过引用修改原先变量的值
    （2）把函数形参设置为const引用，既可以避免内存拷贝，又可以避免实参得治在函数体中被修改
    int square(const int& number){
    // number = number * number; 编译错误，禁止通过引用修改变量值
    return number*number;
}

int main(){
    int number = 10;
    cin >> number;

    int result = square(number);
    cout << result <<endl;
}

第三章 类

一. 造函数与析构函数

  1. 构造函数与setter,getter
    （1）构造方法写在public代码块内
    （2）Person::name：表示在Person类中生命的name属性。::符号又被称为作用域解析运算符
    using namespace std;

class Person{
private:
    string name;
    int age;
public:
    Person(int age,string name){     // 写在public内的构造函数
        this->name = name;
        this->age = age;
    }

    const string &getName() const {  // setter与getter
        return name;
    }

    void setName(const string &name) {
        Person::name = name;
    }

    int getAge() const {
        return age;
    }

    void setAge(int age) {
        Person::age = age;
    }
    void introduceInfo(){  // 表示在Person类中生命的name属性。::符号又被称为作用域解析运算符
        cout << "My name is："<< Person::name << " , age is："<< Person::age << endl;
    }
};
int main(){
    Person* p = new Person(23, "zhangsan");
    p->introduceInfo();
}
  2. 构造函数的简写形式
    （1）使用Person(int gae,string name):name(name),age(age){}的空函数体形式
    class Person{
private:
    string name;
    int age;
public:
    Person(int gae,string name):name(name),age(age){}  // 构造函数简写形式

    void introduceInfo(){
        cout << "My name is："<<Person::name<<" , age is："<<Person::age << endl;
    }
};
int main(){
    Person* p = new Person(23, "zhangsan");            // new返回开辟的内存空间地址起始
    p->introduceInfo();
}
  3. 析构函数
    （1）析构函数调用时机：当对象不再在作用域内或被delete删除时，对象被销毁，进而调用析构函数
    （2）析构函数不能重载，每个类只有一个析构函数，如果没有自定义析构函数，编译器会自动加上一个空的析构函数，这样的话，类中动态申请的内存将无法被释放
    class MyString{
private:
    char* buffer;
public:
    MyString(const char* input){
        if (input!= NULL){
            this->buffer = new char[strlen(input)+1];
            strcpy(buffer,input);   // 拷贝input到buffer
        }else{
            buffer = NULL;
        }
    }

    ~MyString(){
        cout<< "mystring clearn up!" <<endl;
        delete[] this->buffer;
    }
};

int main(){
    MyString* ms = new MyString("helloworld");
    delete ms;    // 对象被销毁，自动调用析构函数
}

二. 对象的深浅复制

  1. 对象浅复制
    （1）当一个对象作为函数参数进行传递时，C++的值拷贝只是对象的浅拷贝：只复制其指针成员，不复制指针指向的缓冲区。使得在方法退出时，对象被delete同时也把包含的指针成员指向的缓冲区delete了。当手动delete原函数时，原先的缓冲区已经被delete。会出现错误。
    （2）这种错误一般在ms visual stdio模式下会报错

  2. 复制构造函数
    （1）当程序员手动增加了复制构造函数后，编译器在函数调用时，会使用复制构造函数来创建对象，进行对象值传递。
    （2）形式：

    class ClassName{
public:
    ClassName(const ClassName& origion){ ... }
}

  3. 移动构造函数
    （1）因为C++严格按照复制构造函数进行参数传递，在对象的指针成员指向的缓冲区很大时，深复制会造成效率降低
    （2）所以在提供复制构造函数的同时，需要提供移动构造函数。形式如下：

    ClassName(ClassName&& src)

  4. 构造函数举例

    class MyString{
private:
    char* buffer;
public:
    // 构造函数
    MyString(const char* input){
        if (input!= NULL){
            this->buffer = new char[strlen(input)+1];
            strcpy(buffer,input);   // 拷贝input到buffer
        }else{
            buffer = NULL;
        }
    }

    // 复制构造函数
    MyString(const MyString& origion){
        cout << "copy constructor runing.." << endl;
        if(origion.buffer != NULL){
            buffer = new char[strlen(origion.buffer) + 1];
            strcpy(buffer,origion.buffer);
            cout << "buffer points to:0x" << hex << (unsigned int*)buffer << endl;
        }
        else
            buffer = NULL;
    }

    // 移动构造函数
    MyString(MyString&& origion){
        cout << "move constructor running" << endl;
        if(origion.buffer != NULL){
            buffer = origion.buffer;   // 移动后的对象指向原先的缓冲区
            origion.buffer = NULL;     // 对象已移动，原先指针废弃
        }
    }

    char* getbuffer(){
        return buffer;
    }
};

void useMyString(MyString input){   //此时参数传递自调用复制构造函数进行对象生成
    cout << "input is"  << endl;
}

int main(){
    MyString ms("hello world");
    useMyString(ms);
}
/**
    copy constructor runing..
    buffer points to:0x0xe78050
    input is
*/

三. 构造函数与析构函数的其它用途

  1. 单例类

    using namespace std;

class President{
private:
    President(){};    // 私有化所有造方法
    President(const President&); // 私有化复制构造方法
    const President& operator = (const President&);
    string name;

public:
    static President& instant(){        // 暴露一个static的返回引用的方法
        static President onlyInstance;  // 初始化一个静态对象
        return onlyInstance;
    }
    string getName(){
        return name;
    }
    void setName(string inputName){
        name = inputName;
    }
};

int main(){
    President& onlyInstance = President::instant();
    onlyInstance.setName("lj");
    cout << "President's name：" << onlyInstance.getName() << endl;         // President's name：lj
    cout << "President's name：" << President::instant().getName() << endl; // President's name：lj
}

  2. 不允许在栈中创建的类
    （1）方法中没有用new产生的类就会在栈里面，要想不让栈中产生类，需要私有化析构函数。
    （2）私有化析构函数后，在函数退出时，不能调用析构方法来销毁对象，所以这样的代码就不能通过编译。

    class MonsterDB{
private:
    ~MonsterDB();   // 私有化析构函数
};

int main(){
    MonsterDB myDB;   // 编译报错，方法中不能再使用类名创建对象
    return 0;
}

  3. this指针
    表示当前对象的内存地址

  4. C++中结构体与类
    （1）关键字struct来自于C语言，在C++编译器看来，它与类相似，差别仅在于struct中的属性默认全部是public的，除非显式指定，否则struct以公有类方式继承。
    （2）代码示例

    struct Human{
    // 构造函数
    Human(const string& inputname,int inputage):name(inputname),age(inputage){};
private:
    int age;
    string name;
};

int main(){
    Human fistMan("lj",26);
}

第四章 模板

一. 使用#define定义宏函数

  1. 宏函数定义
    （1）宏函数通常用于非常简单的计算
    （2）宏不考虑数据类型，因此使用宏函数编程很危险

    using namespace std;
#define MAX(a,b) (a>b?a:b)
int main(){
    cout << MAX(3,8) << endl;  // 8
}

  2. 使用assert宏函数验证表达式
    （1）引入assert函数先导入assert.h文件

    #include <assert.h>
int main(){
    char* sayHello = new char[25];
    // sayHello不是空，报错：int main(): Assertion `sayHello == NULL' failed.
    assert(sayHello == NULL);  
    delete[] sayHello;
}

  3. 宏函数的优缺点：
    （1）优点：宏函数将在编译前就地展开，因此简单宏的性能优于函数调用。因为它避免了创建函数栈，传递参数等高开销cpu
    （2）缺点：宏函数不支持任何形式的类型检查。

二. 模板

  1. 模板声明
    （1）模板让程序员可以定义一种适用于不同类型对象的行为
    （2）模板方法声明：

    template <tyoename T1,typename T2>     // template参数声明
bool fun1(const T1& p1,const T2& p2);

（3）模板类声明：
c template <typename T1,typename T2> // template参数声明 class Test{ private: T1 obj1; T2 obj2; public: T1 getObj1(){ return obj1; } };

  1. 模板举例
    （1）模板函数
    using namespace std;
// 模板函数
template <typename T>
const T& getMax(const T& v1,const T& v2){
    if (v1 > v2)
        return v1;
    else
        return v2;
}
int main(){
    int v1 = 25;
    int v2 = 35;
    int max = getMax(v1,v2);   // 模板函数调用编译器可自行推断参数类型
    int max2 = getMax<int>(v1,v2); // 模板函数调用也可自行指定参数类型
    cout << max2 << endl;
}

（2）模板类
```c
template
class Person{
private:
T1 name;
T2 age;
public:
Person(const T1& name,const T2& age){
this->name = name;
this->age = age;
}
const T1& getName() const{
return name;
}
const T2& getAge() const{
return age;
}
};

int main(){
    Person <char*,int> p ("zhangsan",23); // 具体化模板类可以手动指定类型
    cout << p.getName() << endl;
    cout << p.getAge() << endl;

    Person <> p1 ("lj",26);  // 由于模板参数中给出了默认类型，所以p1的具体化可以使用空类型
    cout << p1.getName() << endl;
    cout << p1.getAge() << endl;
```
posted @ 2017-06-12 09:53  moon_lord  阅读(1112)  评论(0)  编辑  收藏  举报