2020 重学C++ 重构你的C++知识体系笔记

Alan

5 年前

VS Code 配置

在插件中搜索 C/C++安装

command+shift+p打开命令窗口，输入 edit选择C/Cpp: Edit Configurations生成c_cpp_properties.json

在命令行中输入gcc -v -E -x c++ -，将输出结果中的路径加到c_cpp_properties.json的includePath配置中，这样就不会出现再出现如下的报错

#include errors detected. Please update your includePath.

1	#include errors detected. Please update your includePath.

C++语言数据类型

类型	位	范围
char	1 个字节	-128 到 127 或者 0 到 255
unsigned char	1 个字节	0 到 255
signed char	1 个字节	-128 到 127
int	4 个字节	-2147483648 到 2147483647
unsigned int	4 个字节	0 到 4294967295
signed int	4 个字节	-2147483648 到 2147483647
short int	2 个字节	-32768 到 32767
unsigned short int	2 个字节	0 到 65,535
signed short int	2 个字节	-32768 到 32767
long int	4 个字节	-9,223,372,036,854,775,808 到 9,223,372,036,854,775,807
signed long int	8 个字节	-9,223,372,036,854,775,808 到 9,223,372,036,854,775,807
unsigned long int	8 个字节	0 到 18,446,744,073,709,551,615
float	4 个字节	精度型占4个字节（32位）内存空间，+/- 3.4e +/- 38 (~7 个数字)
double	8 个字节	双精度型占8 个字节（64位）内存空间，+/- 1.7e +/- 308 (~15 个数字)
long double	16 个字节	长双精度型 16 个字节（128位）内存空间，可提供18-19位有效数字。
wchar_t	2 或 4 个字节	1 个宽字符

常见数据类型的定义

char a[10] = "a";
short int s = 97;
int m = 97;
long int n = 97;
float f = 97.0f;
double d = 97.0;
long double k = 97.0;
bool b = true;
wchar_t w[10] = L"a";

char a[10] = "a";

short int s = 97;

int m = 97;

long int n = 97;

float f = 97.0f;

double d = 97.0;

long double k = 97.0;

bool b = true;

wchar_t w[10] = L"a";

C++关键字、保留字

asm	else	new	this
auto	enum	operator	throw
bool	explicit	private	true
break	export	protected	try
case	extern	public	typedef
catch	false	register	typeid
char	float	reinterpret_cast	typename
class	for	return	union
const	friend	short	unsigned
const_cast	goto	signed	using
continue	if	sizeof	virtual
default	inline	static	void
delete	int	static_cast	volatile
do	long	struct	wchar_t
double	mutable	switch	while
dynamic_cast	namespace	template

C++转义序列的编码

字符名称	ASCII 符号	C++代码	十进制 ASCII 码	十六进制 ASCII 码
换行符	NL(LF)	\n	10	0xA
水平制表符	HT	\t	9	0x9
垂直制表符	VT	\v	11	0xB
退格	BS	\b	8	0x8
回车	CR	\r	13	0xD
振铃	BEL	\a	7	0x7
反斜杠	\	\\	92	0x5C
问号	?	\?	63	0x3F
单引号	'	\'	39	0x27
双引号	"	\"	34	0x22

欧拉公式

$$e^{\pi i} + 1 = 0$$

无符号数的编码
用一个函数 B2U_w（Binary to Unsigned的缩写，长度为 w）来表示：

$$B2U_w(\vec{x})\doteq \sum_{i=0}^{w-1}{x_i2^i}$$

例：

$$B2U_4([0001]) = 0\cdot2^3 + 0\cdot2^2 + 0\cdot2^1 + 1\cdot2^0$$

有符号数的补码
用函数 B2T_w(Binary to Two’s-complement 的缩写，长度为 w)来表示：

$$B2T_w(\vec{x})\doteq -x_{w-1}2^{w-1} + \sum_{i=0}^{w-2}{x_i2^i}$$

例：

$$B2T_4([0001]) = -0\cdot2^3 + 0\cdot2^2 + 0\cdot2^1 + 1\cdot2^0$$

字节序

Big Endian
Little Endian

实际使用中应作用 strnlen_s, strcp_s, strncpy_s, strcat_s 这类安全 API，防止缓存区溢出等问题

C++的智能指针

auto_ptr（已弃用）
unique_ptr
shared_ptr
weak_ptr

结构体修改默认空间占用编译选项

// Visual C++
#pragma pack(n)

// g++ 
__attribute__ (aligned(n))
__attribute__ (__packed__)

// Visual C++

#pragma pack(n)

// g++

__attribute__ (aligned(n))

__attribute__ (__packed__)

C++11字符串字面值

wchar_t xxx[] = L"xxx";
char16_t xxx[] = u"xxx";
char32_t xxx[] = U"xxx";
R"(xxx)" // 原始字符串

wchar_t xxx[] = L"xxx";

char16_t xxx[] = u"xxx";

char32_t xxx[] = U"xxx";

R"(xxx)" // 原始字符串

设计模式 GoF（Gang of Four）

内存分区模型

代码区：存放函数体的二进制代码，由操作系统管理
全局区：存放全局变量、静态变量以及常量
栈区：由编译器自动分配释放，存放函数参数值、局部变量等
堆区：由程序员分配、翻译，若程序员不翻译，程序结束时由操作系统回收

推荐书籍：

入门：

《C++ Primer》 Stanley B.Lippman

最佳实践：

《C++高质量编程》林锐

《Effective C++》侯捷（译）

《More Effective C++》侯捷（译）

《Effective STL》潘爱民（译）

《The C++ Programming Language》 Bjarne Stroustrup

深入：

《STL 源码剖析》侯捷

《COM 本质论》Don Box

《Exeptional C++》Addsion. Wesley

《Inside the C++ Object Model》Stanley B.Lippman

《The Design and Evolution of C++》Bjarne Stroustrup

Source Insight

http://download.qt.io/official_releases/qt/

一段说明运算符重载、友元函数、类、构造函数、析构函数、指针、引用、浅拷贝、深拷贝等内容的示例代码：

#include <iostream>
using namespace std;

// 自定义整型类
class MyInteger{
    // 友元函数声明
    friend ostream& operator<<(ostream& cout, MyInteger myInt);
public:
    // 无参构造函数
    MyInteger(){
        mNum = 0;
    }
    // 有参构造函数
    MyInteger(int num) {
        mRefNum = new int(num);
    }
    // 析构函数，清空堆区空间
    ~MyInteger(){
        if(mRefNum !=NULL){
            delete mRefNum;
            mRefNum = NULL;
        }
    }
    // 重载前置运算符++，需返回引用，这样才能兼容++(++myInt)这样的形式
    MyInteger& operator++(){
        mNum++;
        return *this;
    }
    // 重载后置运算符++
    MyInteger operator++(int){
        MyInteger temp = *this;
        mNum++;
        return temp;
    }
    // 重载赋值运算符（默认为浅拷贝，重载为深拷贝，避免析构函数释放堆区空间导致的报错）
    MyInteger& operator=(MyInteger &m);
    int* mRefNum; // 公有成员变量，指针变量位于堆区，由程序员自行管理空间释放

private:
    int mNum; // 私有成员变量，普通变量位于栈区，程序运行结束释放空间

};

// 全局函数重置运算符<<
ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myInt){
    out << myInt.mNum;
    return out;
}
// 类内声明、类外定义
MyInteger& MyInteger::operator=(MyInteger &m){
    // 释放原有堆区空间
    if(mRefNum!=NULL){
        delete mRefNum;
        mRefNum = NULL;
    }
    mRefNum = new int(*m.mRefNum); // 新开辟一段堆区空间
    return *this;
}

void test(){
    MyInteger myInt;
    cout << myInt++ << endl;
    cout << myInt << endl;
    cout << ++(++myInt) << endl;
    cout << myInt << endl;
    MyInteger myInt2(20);
    MyInteger myInt3(30);
    MyInteger myInt4(40);
    myInt3 = myInt4 = myInt2;
    cout << "myInt3 mRefNum: " << *myInt3.mRefNum << endl;
}

int main() {
    test();
    system("read"); // macOS下无 system("pause")，使用它按Enter键后退出程序
    return 0;
}

#include <iostream>

using namespace std;

// 自定义整型类

class MyInteger{

// 友元函数声明

friend ostream& operator<<(ostream& cout, MyInteger myInt);

public:

// 无参构造函数

MyInteger(){

mNum = 0;

}

// 有参构造函数

MyInteger(int num) {

mRefNum = new int(num);

}

// 析构函数，清空堆区空间

~MyInteger(){

if(mRefNum !=NULL){

delete mRefNum;

mRefNum = NULL;

}

// 重载前置运算符++，需返回引用，这样才能兼容++(++myInt)这样的形式

MyInteger& operator++(){

mNum++;

return *this;

}

// 重载后置运算符++

MyInteger operator++(int){

MyInteger temp = *this;

mNum++;

return temp;

}

// 重载赋值运算符（默认为浅拷贝，重载为深拷贝，避免析构函数释放堆区空间导致的报错）

MyInteger& operator=(MyInteger &m);

int* mRefNum; // 公有成员变量，指针变量位于堆区，由程序员自行管理空间释放

private:

int mNum; // 私有成员变量，普通变量位于栈区，程序运行结束释放空间

};

// 全局函数重置运算符<<

ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myInt){

out << myInt.mNum;

return out;

}

// 类内声明、类外定义

MyInteger& MyInteger::operator=(MyInteger &m){

// 释放原有堆区空间

if(mRefNum!=NULL){

delete mRefNum;

mRefNum = NULL;

}

mRefNum = new int(*m.mRefNum); // 新开辟一段堆区空间

return *this;

}

void test(){

MyInteger myInt;

cout << myInt++ << endl;

cout << myInt << endl;

cout << ++(++myInt) << endl;

cout << myInt << endl;

MyInteger myInt2(20);

MyInteger myInt3(30);

MyInteger myInt4(40);

myInt3 = myInt4 = myInt2;

cout << "myInt3 mRefNum: " << *myInt3.mRefNum << endl;

}

int main() {

test();

system("read"); // macOS下无 system("pause")，使用它按Enter键后退出程序

return 0;

}

常见问题

1、 error: non-aggregate type ‘vector<int>’ cannot be initialized with an initializer list

安装C/C++ Clang Command Adapter，点击Code->Preferences->Settings，搜索code-runner.executorMap，加入如下配置：

"code-runner.executorMap": {
    "cpp": "cd $dir && g++ -std=c++11 $fileName -o $fileNameWithoutExt && $dir$fileNameWithoutExt",
}

"code-runner.executorMap": {

"cpp": "cd $dir && g++ -std=c++11 $fileName -o $fileNameWithoutExt && $dir$fileNameWithoutExt",

}

其它知识

编译：Tokenization -> Syntax analysis -> Semantic analysis -> Intermediate code generation -> Optimization -> Machine code generation

# 生成待编译源码，这一步骤不进行语法检查，对宏定义的内容进行简单替换
g++ -E main.cpp
# 编译为对象文件
g++ -c main.cpp
# 查看编译对象文件
nm -C main.o
g++ -std=c++11 main.cpp # 使用 C++ 11标准
g++ -I头文件
g++ -L链接文件
\033[xx;xxm # 设置颜色、背景
\033[0m # 重置

# 生成待编译源码，这一步骤不进行语法检查，对宏定义的内容进行简单替换

g++ -E main.cpp

# 编译为对象文件

g++ -c main.cpp

# 查看编译对象文件

nm -C main.o

g++ -std=c++11 main.cpp # 使用 C++ 11标准

g++ -I头文件

g++ -L链接文件

\033[xx;xxm # 设置颜色、背景

\033[0m # 重置

Google测试框架：https://github.com/google/googletest