C++核心概念

C++ 是一种多范式编程语言，涵盖面向对象、泛型、过程式编程等特性。其核心概念如下：

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1. 基础语法与程序结构

• 编译模型：头文件（.h）与源文件（.cpp）分离，预处理、编译、链接过程。
• 变量与类型系统：静态类型、const 常量、auto 类型推导、引用（&）与指针（*）的区别。
• 作用域与生命周期：局部/全局变量、static 关键字、extern 链接性。
• 控制结构：条件（if/switch）、循环（for/while）、跳转（break/return）。

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2. 面向对象编程（OOP）

• 类与对象：成员变量、成员函数、访问控制（public/protected/private）。
• 构造函数与析构函数：初始化列表、默认/拷贝/移动构造函数、explicit 关键字。
• 继承：单继承、多重继承、虚继承、派生类与基类的关系。
• 多态与虚函数：虚函数表（vtable）、动态绑定、override 和 final 关键字。
• 抽象类与接口：纯虚函数（= 0）、抽象基类的设计。

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3. 内存管理

• 手动内存管理：new/delete 与 malloc/free 的区别，内存泄漏风险。
• RAII（资源获取即初始化）：通过对象生命周期管理资源（如文件句柄、内存）。
• 智能指针：std::unique_ptr（独占所有权）、std::shared_ptr（共享所有权）、std::weak_ptr（避免循环引用）。

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4. 模板与泛型编程

• 函数模板：通用算法实现（如 template <typename T> T max(T a, T b)）。
• 类模板：通用数据结构（如 std::vector<T>）。
• 模板特化与偏特化：针对特定类型的优化实现。
• 可变参数模板：支持任意数量和类型的参数（如 std::make_shared）。
• SFINAE（替换失败非错误）：模板元编程基础，用于条件编译。

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5. 标准模板库（STL）

• 容器：序列容器（vector, list）、关联容器（map, set）、无序容器（unordered_map）。
• 迭代器：泛型指针（begin(), end()），支持算法与容器的解耦。
• 算法：通用操作（sort, find, transform）通过迭代器操作容器。
• 函数对象与 Lambda：std::function、Lambda表达式（[capture](args) { ... }）。

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6. 高级语言特性

• 移动语义与右值引用：std::move 转移资源所有权，避免深拷贝开销。
• 异常处理：try/catch/throw 机制，异常安全保证（基本、强、无异常保证）。
• 运算符重载：自定义类型支持运算符（如 +, <<）。
• 友元（Friend）：允许非成员函数访问类私有成员。
• 类型转换：static_cast、dynamic_cast、const_cast、reinterpret_cast。

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7. 现代 C++（C++11 及后续版本）

• Lambda 表达式：匿名函数，支持闭包（捕获外部变量）。
• 右值引用与移动语义：优化临时对象处理。
• 并发支持：std::thread、std::async、原子操作（std::atomic）。
• 自动类型推导：auto 和 decltype。
• 范围 for 循环：for (auto& item : container)。
• 概念（Concepts）（C++20）：约束模板参数，增强泛型代码可读性。

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8. 关键设计思想

• 零开销抽象：不牺牲性能的高层抽象（如 STL）。
• 值语义：对象默认按值传递，强调独立性（与引用语义对比）。
• 资源管理：通过 RAII 和智能指针避免资源泄漏。
• 编译时多态（模板）与 运行时多态（虚函数）的权衡。

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9. 常见陷阱与最佳实践

• 悬空指针/引用：使用智能指针替代裸指针。
• 对象切片：传递派生类对象时避免按值传递基类。
• 异常安全：确保代码在异常时保持一致性。
• 规则三/五/零：正确处理拷贝构造、赋值运算符、析构函数（及移动语义）。

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掌握这些核心概念后，可进一步深入模板元编程、并发模型、性能优化等高级主题。C++ 的复杂性要求开发者既要理解底层机制，又要熟悉现代编程范式。