C++primer知识点

Posted 2020-07-07 勇二郎

二十四：面向对象

（1）数据抽象：接口实现分离。

       继承：定义相似的类型

       多态：以统一的方式使用。（【父类】引用或指针调用虚函数 实现多态【动态绑定】）

       如果表达式也不是引用，也不是指针，则动态类型永远与静态类型一致。

       virtual 在基类函数中说明，子类的相同函数默认都是virtual

       子类参数列表（const/引用符后）后加上override，显示的注明改写基类的虚函数（帮助编译器检查）

（2）虚析构函数：使释放父类引用或指针对象时，即使实际是派生类的对象，也能正确的释放。析构函数的虚属性也会被继承。

       如果没有声明virtual则解析过程发生在编译时，而不是运行时。动态类型是内存中对象的类型，只有在运行时可知。

       virtual只出现在类内声明前，而不能放在类外定义处。

（3）初始化顺序  基类到派生类， 销毁顺序相反；派生类构造函数应该调用基类构造函数初始化基类的部分。（每个类负责定义各自的接口）

       基类的私有成员，派生类访问不了，但是派生类的基类部分是有的，即可以继承。

       对基类的访问权限由基类本身控制，即使对于派生类的基类部分也是如此。（如通过基类的友元可访问派生类对象中基类的部分）

       friend函数没有访问权限（private等）的限制，函数中通过对象调用私有成员也可以，但是static变量有限制。静态成员遵循通用的访问控制规则。

（4）防止被继承：在类名后加final

       派生类向基类的转换，只对指针和引用有效；基类不能向派生类转换，即使一个基类的指针或引用绑定在一个派生类对象上，也不行。

       Direved a;

BASE *pb = &a;

Direved *pa = pb;//错误需要dynamic_cast或者static_cast才行

       对象之间不存在类型转换，实际是调用构造函数或者赋值运算符。派生类赋给基类，部分被切掉。

（5）虚函数的默认实参，由本次调用的静态类型决定

       含纯虚函数的类是抽象基类。负责定义接口。纯虚函数也可以有定义，但是必须在类外部。

（6）派生类成员和友元（函数体中），只能通过派生类对象访问基类的保护成员，而不能通过基类对象访问基类保护成员。

派生类向基类的转换：

       D--->B：（1）D公有继承B ：用户代码可使用这种转换 （保护或私有继承，不行）

                     （2）无论什么方式继承：D的成员和友元都可以使用这种转换

                     （3）公有或保护继承：D的派生类的成员和友元可以使用D--->B的转换，（私有继承不行）

       struct和class唯一的区别是默认的成员访问说明符（public private），和默认派生访问说明符（public private）；

（7）派生类的作用域，嵌套在基类的作用域内。（正常，不能在作用域内定义函数）

       一个对对象、指针、引用的静态类型决定了该对象的哪些成员是可见的。

       派生类的函数不会重载基类中的函数，如果重名就是隐藏。如果virtual且完全相同，则是覆盖。避免隐藏，可以使用作用域运算符明确的指定。

函数名相同：

virtual                       同参	同	不同|重载（作用域区分）
有	覆盖1	隐藏2
无	隐藏3	隐藏4

3，4没virtual，是静态类型

2 如果通过父类的引用或指针调用子类不同参数的函数，访问不到。所以编译阶段可以发现，只能调用父类自己的函数，也是静态类型。

 

子类函数覆盖父类函数，必须完全相同（例外：返回类型可以是各自类的引用或指针）

       如果父类有许多重载的函数，子类覆盖一个就会隐藏其他。可以使用using声明语句，添加到子类作用域，然后子类就可以定义特定的覆盖了。

 

虚析构函数可以阻止合成的移动操作，即使是=default，要定义移动的操作，为避免拷贝操作遭抑制，可以都显示的定义=default出来。

 

（8）处于继承体系中，构造函数和析构函数的执行顺序，对于派生类对象构造时，先调用该基类构造函数，此时派生类对象处于未完成状态，同理，销毁时，最后销毁基类部分，此时对象也是未完成状态，这种未完成状态，编译器认为：对象的类型在构造或析构的过程中仿佛发生了改变一样（把对象的类和构造/析构函数的类看成同一个）。

 

 

（9）继承的构造函数：（c++11）派生类可以重用其直接基类定义的构造函数：并非常规的方式继承而来，姑且称继承。

       Direaved类中usingBase::Base;参数与基类的构造函数一样。

       和普通的using声明不一样，一个构造函数的using声明不会改变该构造函数的访问级别（基类中是私有，派生类中也会使私有）

       基类的构造函数的默认实参不会被继承，而是会分成多个函数：如

基类构造函数两个参数，第二个有默认实参，则派生类中会有两个构造函数，一个两个参数，一个一个参数（对应基类有默认实参的那个）。

       类不能继承默认/拷贝/移动构造函数。这些函数按正常的规则合成。

       继承的构造函数不会作为用户定义的构造函数使用，因此，如果一个类只有继承的构造函数，那么它也将拥有一个合成的默认构造函数。

 

 

 

二十五：模板

（1）

函数模板，类模板

template<typename T>......

类型参数，非类型参数（表示一个值，必须是常量表达式），绑定到指针或引用参数的实参必须具有静态的生存期。

非类型参数：

 ----常|static 指/引  （可以）

 ----局|动态对象|引用非类型模板参数  （不可以）

template<intN,int M>.......

 

inline 和 constexpr说明符放在模板参数列表之后，返回类型之前。

template<typenameT> inline T min();

 

（2）

当我们使用模板时，编译器才生成代码。

模板的定义通常放在头文件中。（包括类模板成员函数的定义）

       与函数模板不同，编译器不能为类模板推断模板参数类型。如vector<string> vec; 类模板的名字不是一个类型名，一个实例化的类型总是包含模板参数的。（在类自己的作用域内，可以把类名当类型名，不必指定模板实参）

       定义在模板类外的成员函数必须以template开头：

template <typenameT> int A<T>::max();

       如果一个成员函数没有被使用，则它不会被实例化。

 

       如果类模板包含一个非模板友元，则友元可以访问所有模板实参。

       如果包含一个模板友元，则类可以授权给所有友元模板实例，也可以只授权给特定实例。（类型参数一样或者不一样的区别）

       特例化版本作为友元（类或函数），要有前置声明，如果是所有的模板都作为友元，那么不用前置声明。

       用模板自己的类型参数成为友元：如

template<typenameT> class Bar{

friend T;

.....

};

       模板类型别名（也要传入类型）：template<typename T> using ta = pair<T,T>;

ta<string>authors;//authors是一个pair<string,string>;

       类的每个实例都有独有的static对象，所以static成员也定义为模板：（只有在使用时才实例化）template<typename T> int Foo<T>:: size = 0;

template<typenameT>TA<T>::ia="find"; 编译过程会实例化，如果类型不对，会检查到错误。

 

（3）

       默认情况下，C++假定通过作用域运算符访问的名字不是类型。所以我们要指定访问的名字是类型，要使用typename关键字。（不能使用class）

template<typenameT> typename T::type fun();

 

       成员模板不能是虚函数。

       函数模板，对于编译器不好推断的类型，可以使用显式实参（函数名后加类型参数），帮助编译器实例化模板参数。

       类模板的成员模板，在类外定义时，必须同时为类和成员提供模板参数列表。如：

template<typenameT>class Blob{

       template<typename It> Blob(It b,Ite);

}

定义时：

template<typenameT>

template<typenameIt>

       Blob<T>::Blob(It b,It,e){ ... }

实例化时，只需提供类模板的实参就行，函数模板的实参编译器会自动推断：

Blob<int>ab(vi.begin(),vi.end());

 

（4）显示实例化

       当两个或多个独立编译的源文件使用了相同的模板，并提供相同的模板参数，每个文件都会有该模板的一个实例。（开销比较严重）

       可以通过显式实例化避免这种开销。

       externtemplate declaration 实例化声明

       template declaration 实例化定义。当编译器遇到实例化定义是会为其生成代码。因为不了解程序会使用那些成员，所以会实例化所有成员。

如：

声明：  externtemplate class Blob<string>;

定义：  templateclass Blob<string>;

       编译时绑定删除器，unique_ptr避免了间接调用删除器的运行时开销。

       运行时绑定删除器，shared_ptr使用户重载删除器变得方便。

 

 

（5）

       实参传递给带模板类型的函数形参时，能够自动应用的类型转换只有const和数组到指针的转换。

类模板和函数模板可以使用默认实参。使用类模板，一定要跟尖括号<>，尤其是都提供了默认实参的情况下，<>不能丢。指定了显示模板实参的函数，可以应用正常的类型转换。如：

       long lng;

       fun(lng,1023);//错误，类型不匹配

       fun<long>(lng,1023);//正确，实例化为fun(long,long);

       指定显示模板实参（函数）：如返回类型与参数列表类型都不相同，没办法推断返回类型时。

       在尖括号中给出，函数名之后，实参列表之前。如：

template<typenameT1,typename T2,typename T3> T1 sum(T2,T3);

auto val =sum<long>(i,lng);

       模板实参按由左至右的顺序与模板参数匹配，只有最尾部的显示模板实参才可以忽略，为避免错误，尽量形参与实参的顺序要一致。（形参的声明与使用顺序要一致）

 

       尾置返回类型：当返回一个迭代器元素的引用时：如

template<typenameIt>

??? & fun(Itbeg,It end){ return *beg;}

//无法推断返回类型，这个时候需要用尾置返回类型

template<typenameIt>

auto fun(It beg,It end) -> decltype(*beg) {return *beg; }

//auto如果没有会提示：一个函数不能同时具有返回类型和后指定返回类型

       如果想返回的不是引用，而是一个值，可以使用标准库的“类型转换”模板，每个模板都有一个名为type的public成员，表示一个类型。在头文件type_traits中，remove_reference

template<typenameIt>

auto fun(It beg,Itend) -> typename remove_reference<decltype(*beg)>::type{ return *beg; }

 

 

（6）

       我们不能直接定义一个引用的引用，例外情况（间接）：

1：通过类型别名

2：通过模板类型参数间接定义

引用折叠只能应用于间接的这两种情况：

X& & 、X& &&、X&&&都折叠成类型 X& ：左左，左右，右左都折叠成 左

X&&&& 折叠成X&& 右右折叠成 右

 

template<typenameT>

typenameremove_reference<T>::type&& move(T&&t)

{

       return static_cast<typenameremove_reference<T>::type&&>(t);

}

 

转发：定义能保持类型信息的函数参数：

1：对于模板用右值引用传参

2：非模板用std::forward<T>（）（返回T&&）保持原始实参类型，传参。

如：

template<typename F,typename T1,typename T2>

void fun(F f,T1&&t1,T2 &&t2)

{

       f(std::forward<T2>(t2),std::forward<T1>(t1));

}

 

（7）

重载模板 最特例化的版本优先。

非模板版本优先模板版本。

 

可变参数模板：（允许将实参传递给构造函数）

模板参数包：表示0个或多个模板参数

函数参数包：表示0个或多个函数参数。

       用省略号指出一个参数表示一个包，class...   typename...表示类型列表。类型后面跟...表示非类型参数的列表。

如：typelate<typename T,typename... Args>void foo(const T&t,const Args&... rest);

       sizeof...运算符可以测包中有多少元素。如sizeof...(Args)

对于包：

1：可以用sizeof...测大小

2：可以后面加...扩展包（分解为扩展的元素）

如：

typelate<typenameT,typename... Args>

void foo(constArgs&... rest)

{

       foo(rest...);//扩展

}

扩展中的模式会独立的应用于包中的每个元素：

typelate<typenameT,typename... Args>

void foo(constArgs&... rest)

{

       foo(print(rest)...);//扩展,相当于foo(print(va1),print(va2)...);//注意print中没有。。。

//保持实参类型foo(std::forward<Args>(rest)...)

}

 

（8）模板特例化（对于特例化版本，自己可以重新定义函数体的实现，而不必按照模板的样式，比如compare对于char *的处理可以自己用特例化版本重新定义，因为编译器的默认特例化处理会有问题。）

       函数模板特例化：必须为每个模板参数提供实参。为指出我们正在实例化一个模板，应使用template后跟一个<>，空< > 指出我们将为原模板所有模板参数提供实参。如：

模板：

template<typenameT>int fun(const T&,const T&);

特例化：

template< >

int fun(constchar*const &p1,const char* const p2){.....}

       函数要求指向此类型const版本的引用，一个指针类型的const版本是一个常量指针，而不是指向const类型的指针。所以模板要求一个顶层指针，所以例子中我们的T为const char*（是底层const）

       特例化版本本质上是一个实例，而非函数名的重载版本，所以优先级低于非模板函数。

类模板部分特例化：

       类模板的特例化不必为所有模板参数提供实参。

如：（参数数目相同，类型不同）

原始版本：

template<typenameT>struct remove_reference{

       typedef T type;

}

//部分特例化版本：将用于左值引用和右值引用

template<typenameT>struct remove_reference<T &>{

       typedef T type;

}

template<typenameT>struct remove_reference<T &&>{

       typedef T type;

}

 

       特例化成员，而不是类：如：

template<typenameT> struct Foo{

       void Bar(){....}

       T mem;

}

template<>//我们正在特例化一个模板

voidFoo<int>::Bar(){//进行int的特例化处理}

       如果我们用int使用Foo时，Bar之外的成员像往常一样实例化，如果我们使用Foo<int>的成员Bar，则会使用我们定义的特例化版本。

 

       总的来说，对于特殊的处理，我觉得两种办法：

1：对特定的类型显式定义特例化版本

2：定义非模板版本的函数或类（对于类的成员就相当于重载了）

 

       标准库算法都是函数模板，标准库容器都是类模板。

 

 

 

 

二十六：四个标准库设施

bitset和新标准库设施（tuple，正则表达式，随机数）

（1）tuple类似pair，但是类型的个数和种类可以多个。快速而随意的数据结构

1）tuple的所有成员都是public的

tuple_size<tupleType>::value//表示给定tuple种类中成员的数量（tupleType可以通过decltype取得）

tuple_element(i,tupleType>::type//表示给定tuple类型中指定成员的类型

get<i>(t) //返回第i个数据成员的引用。

2）使用tuple返回多个值

 

（2）bitset是一个类模板，类似array，具有固定大小。

如：

bitset<12>bitTemp(0xbeef);

bitset<32>bitTemp(“1100”);//高—>低位

 

（3）正则表达式

#include<iostream>

#include<string>

#include<regex>

using namespacestd;

 

int main()

{

       //正常的正则表达式需要一个‘\’，‘\’在正则表达式中是特殊转移字符，但是放到c++的环境中，因为‘\’又是特殊字符，所以需要两个\\

       regexr("[[:alnum:]]+\\.(cpp|cxx|cc)$",regex::icase);

       smatch results;

       string filename;

       while(cin>>filename)

       {

              if(regex_search(filename,results,r))

                     cout<<results.str()<<endl;

       }

 

       return 0;

}

 

       正则表达式的语法是否正确，是在运行时解析的；

输入序列类型：

smatch：表示string输入序列

cmatch：表示字符数组序列

wsmatch：宽字符串输入

wcmatch：宽字符数组

 

       sregex_iterator可以获得所有匹配。prefix和suffix表示当前匹配之前和之后部分的ssub_match对象。

       cout<<results.str(1)//表示打印第一个子表达式

替换：regex_replace

       用一个符号$后跟子表达式索引号来表示一个特定的子表达式。

如：

string fmt = “$2.$5.$7”

regex r(phone);//用来寻找匹配模式的regex对象

string number = “[phone]”;

cout<<regex_replace(number,r,fmt)<<endl;

 

（4）随机数

随机数发生器：分布对象和引擎对象的组合；

引擎类：可以生成unsigned随机数序列。

分布类：使用一个引擎类生成指定类型的、给定范围的、服从特定概率分布的随机数。

uniform_int_distribution<unsigned>u(0,9);//生成0到9（包含）均匀分布的随机数

default_random_enginee;//生成无符号随机整数

for(size_t i =0;i<10;++i)

       cout<<u(e)<<” “;

我们传递的给分布对象的是引擎本身，因为某些分布可能需要调用引擎多次才能得到一个值。

 

       对于一个给定的发生器，每次运行程序都会返回相同的数值序列。（方便调试）

要想使每次序列不相同，可以设置随机数发生器种子seed()，或对于频繁调用的函数变量适当用static或全局变量。

       分布类：具有单一模板类型参数，表示分布生成的随机数的类型。

但bernoulli_distribution是一个普通类，而非模板，它没有模板参数。返回bool值，返回true的概率是0.5，也可以在定义的时候指定true概率值。

 

（5）

hex十六进制，oct八进制，dec十进制

showbase：显示进制 加前导字符：0x 0 

noshowbase

uppercasenouppercase

使用io对象的precision或者setprecision（iomanip文件中）操作符来改变精度。

       默认情况：精度指数字的总位数，既包括小数点之后，也包括小数点之前。

tellg()，tellp()

seekg(pos)，seekp();

g版本表示正在获取数据（操作输入流）

p版本表示正在放置数据（操作输出流）