C++程序设计语言学习笔记（二）

C++程序设计语言

该书主要介绍C++语言的基础以及如何利用它进行程序设计。学习任何一本语言如果只沉浸在语言本身特征，你的收获会比较小，关键是程序设计思想。里面提到的一句话很重要“对于程序语言设计和设计技术的理解远比细节的理解更重要，而这种理解的根本是时间和实践”。一般程序设计都会有三个过程：分析、设计、编码。一般程序员开始的时候花在分析和设计上的时间较少，开发之初就上手编程，容易照成后期维护修改比较困难，这种程序员一般用10%分析，20%设计，30%编码，40%找bug加维护；对于一个高级程序员来说会花40%分析，40%设计，20%编码加维护。

第二部分：抽象机制

运算符重载

• 不能被重载的运算符
  • 作用域解析（：：）、成员选择符（.）、通过到成员的指针做成员选择（.*）
  • 不能重新定义新的操作符来表达某种含义
• 二元操作符可以解析为:a@b可以理解为a.operator@(b)或者operator@（a、b）
  • 需要选择其中一个进行解析
  • 如果两者均有定义，按照一定的重载规则进行选择
• 运算符重载的选择
  • 成员函数：像[]\=()\->一般均定义为非静态成员函数，来保证第一个参数为左值
  • 非成员函数：如果某个运算符想接受内部类型为第一个参数，一般定义为非成员函数
• 转换运算符
  • 功能：提供两种类型之间的转换
  • 方式：x::operator T()，可以将类型x转换为T，无显式返回类型，需要返回转换后的结构
  • 一般不建议使用，通过有意义的函数可以完成相应功能，如果感觉不美观时，考虑它
• 友元
  • 可以定义某个函数、某个类的成员函数、某个类为类X的友元，友元作用域内均可以访问到X的私有成员
  • 友元函数VS成员函数的选择：哪种方便用哪种。
• 基本运算符
  • 复制构造函数-如果没有显示定义，则编译器会自动生成
• 下标运算符
  • 其重载必须是成员函数
• 函数调用
  • 函数对象：一种可以像函数一样使用的对象。其实是一个对象，不过是重载了（）方法
  • 操作符（）的重载必须是成员函数。
• 间接运算符
  • ->返回内部对象的指针
  • 其重载必须是成员函数
• 增量和减量运算符
  • 该类运算符是唯一一个能够作用于变量的前后
  • 通过参数中添加形参int来表明后置运算符

派生类

• 成员函数，同名成员函数会被覆盖，不会被重载。
• 构造函数和析构函数
  • 如果无参数构造函数时，子类必须通过初始化列表显示调用基类构造函数
  • 对象构造的顺序：基类、本类成员、派生类本身。析构的顺序严格相反。
  • 构造函数不被继承，如果没有默认会构造一个
• 复制
  • 复制构造函数和赋值运算符，默认会构造不会被继承。
• 虚函数
  • 函数参数必须保持相同，返回值可以略为不同
  • 实现多态：必须通过基类指针或者引用的方式
• 抽象类
  • 类中定义了一个或者多个纯虚函数（=0），即为抽象类。
  • 不能定义抽象类的对象
  • 常用于实现界面，即抽象接口

模版

• 模版定义：通过template<class C> 进行定义模版函数或者模版类，C的作用域直到区域结束，所以成员函数在不同文件定义时需要带上模版
• 模版实例化和专门化
  • 实例化：通过一个模板类和模版参数得到类声明的过程
  • 专门化：针对一个模版参数的模版版本
• 模版参数：
  • 可以为多个
  • 模版参数也可以有默认值
  • 可以为常见类型，如int template<class T, int i>此时的i必须为一个常量值。
• 函数模版
  • 提供更通用的方法或者算法
  • 定义：template<class T> void f()
  • 使用：f<char>()
  • 当存在多个参数，后面的参数可以不给出，但必须能推断出
  • 当存在多个同名的模版函数时，调用规则
    • 尽量选择更加专门的模版进行解析。
• 专门化
  • 定义用户特需模版，例如定义 template<class T> class vector的一个专门化 template<>class vector<void*>
  • 完全专门化template<> class vector<void*>
  • 部分专门化template<class T> class vector<T*> : private vector<void*>
  • 函数专门化

异常处理

• 能不用异常处理则不用

类层次结构

• 多重继承
  • 继承自多个基类的派生，可以同时继承两个基类的成员
  • 基类中相同的成员，通过限定符进行调用，例如AB均有成员函数f(),使用时A::f()，不能通过参数类型进行区分
  • 重复基类：可以通过类名进行限定，也可以通过虚基类的方式解决
  • 虚基类：可以使得共享基类有一个备份，实现方式class A : public virtual B--砖石继承
  • 总之：如果需要基类不应该重复应该使用虚基类，否则使用正常基类。
• 访问控制
  • private：只能被类成员和友元函数使用
  • protected：能被类成员、友元以及派生类的成员和友元使用
  • public：可以被任何成员使用
  • 对于基类的保护 class A :{private\protected\public} B
    • public：使得A是B派生出来的一种类型，B中的public变量可以有任何函数调用。B中的protected可以有A中的成员以及友元函数调用。任何函数均可以将A*转换为B*
    • protected：B中的public和protected成员仅可以被A中的成员函数以及友元使用，只有成员或者友元函数可以将A*转换为B*
    • private：B中的public和protected成员仅可以被A中的成员函数以及友元使用（A的派生类型不能使用），只有成员或者友元函数可以将A*转换为B*
  • 多重继承的访问控制：
    • 某成员只有有一种途径可以访问到，则其就可以被访问
• 运行时类型
  • dynamic_cast<T*>(p)：如果p是类型T或者是T的某派生类指针，可以正常转换，否则返回0
  • 其中要求p为一个 到多态类型的指针，即包含虚函数
  • 如果是引用类型，转换失败时抛出bad_cast异常
• 类对象的构造和析构
  • 在构造和析构函数中尽量不调用虚函数，不会产生多态行为--类本身还没有构造完成
• 指向成员的指针
  • 能够间接引用类成员
  • typedef void (A::*pf)()
  • pf = &A::f()
  • A a; a.*f()
• 自由存储
  • 用户可以自定义operator new(size_t)和operator delete（size_t）运算符来分配空间

o  构造函数不能为虚函数，构造时必须知道确切的类型