C++进阶

需要预先了解： 类与对象 内存基础 多态 类的实例的内存占用 类的实例（对象）的内存占用，指的是 sizeof(类名) 的结果——它只统计数据成员和编译器为支持语言特性而插入的隐藏成员（如虚表指针），不包含静态成员变量和成员函数。先看一组真实测量（64 位平台）： #include <cstdio> class Empty {}; // 空类 class WithInt { public: int x; }; class WithVirt { public: virtual void f() {} int x; }; class WithStatic { public: static int s; // 静态成员变量 int x; }; int WithStatic::s = 0; int main() { prin...

需要预先了解： 变量与常量 函数 内存基础 extern、static、inline 修饰变量时的区别 三个关键字修饰变量时，本质都在操纵声明与定义的关系和链接属性（linkage）。要理解它们的区别，先要弄清楚链接是怎么回事。 翻译单元与链接 一个 C++ 程序通常由多个 .cpp 文件组成。每个 .cpp 文件连同它 #include 的所有头文件，构成一个翻译单元（translation unit）。编译器逐个翻译单元独立编译，产出目标文件（.o），链接器（linker）再把所有目标文件合并成可执行文件。 每个翻译单元中定义的全局变量和函数，都会在目标文件里生成一个符号（symbol）——它是链接器用来识别"哪个名字对应哪块地址"的索引。链接器需要回答一个关键问题：a.cpp 里用到了 global，该去哪里找它的定义？答案取决于符号的链接属性： 外部链接（external linkage）：符号对其他翻译单元可见，链接器可以在整个程序范围内解析它 内部链接（internal linkage）：符号只在本翻译单元内可见，...

需要预先了解： 变量与常量 指针 类与对象 多态 隐式类型转换 隐式类型转换（implicit conversion）由编译器自动完成，不需要程序员写出任何转换语法。它发生在赋值、传参、表达式求值等场景中，正确使用时十分自然，但某些情况下会悄悄引入错误。 数值转换与整型提升 小整型参与算术运算时，会先提升为 int，这叫整型提升（integral promotion）： char c = 'A'; int n = c; // char 提升为 int，n = 65 short s = 100; int sum = s + 1; // s 先提升为 int 再参与加法 从窄到宽的数值转换是安全的：int 转 long、float 转 double 都不丢失信息。但从宽到窄的转换会截断或丢失精度，比如 double 转 int 直接丢掉小数部分： double d = 3.99; int x = d; // x = 3，小数部分被丢弃 浮点转整数的截断方向是向零取整（truncation），不是四舍五...

需要预先了解： 函数 lambda 表达式 通过使用lambda表达式可以在代码中就地定义短小的函数逻辑，同时能捕获外层作用域的变量作为内部状态，其核心语法如下： [捕获列表](参数列表) { 函数体 } 例如： []() { std::cout << "this is lambda!" << std::endl; } 1. 无参数时，括号可以省略 [] { std::cout << "this is lambda!" << std::endl; } 2. 可以在函数体后紧跟一个括号，表示直接调用该匿名函数 [] { std::cout << "this is lambda!" << std::endl; }(); lambda 表达式的捕获方式 值捕获 值捕获：捕获变量的副本，在lambda定义时完成拷贝。 显式捕获：写法为[变量名1, 变量名2, ...]，用于显式捕获外界的变量 隐式捕获：写法为[=...

需要预先了解： 函数 指针 函数指针 函数的地址 函数的机器指令存储在内存的.text段里，每个函数对应.text段中的一段连续的机器指令序列，其起始地址（即函数第一条指令所在的内存地址）就是这个函数的地址。 函数指针 函数指针是指向函数的指针类型，它存储函数的入口地址，通过这个地址可以间接调用对应的函数。 其声明语法为返回值类型 (*函数指针名)(参数列表)： int add(int a, int b); int (*p)(int, int); // p 是类型为 int (*)(int, int)的函数的指针 函数名也可以隐式转换为函数的入口地址 因此有以下两种等价的写法： int (*p)(int, int) = add; int (*p)(int, int) = &add; 调用函数指针也有等价的两种写法： std::cout << p(1, 2) << std::endl; std::cout << (*p)(1, 2) << std::endl; std::function std:...

需要预先了解： 指针 原始指针的缺点 原始指针/裸指针：如int* p，需要手动管理内存，容易造成以下问题： 1. 忘记delete/free会导致内存泄露: // 局部变量 ptr 指向的堆内存未释放，造成内存泄露 void func { Type* ptr = new Type(); ptr->do_something(); } 2.使用释放后的悬挂指针，导致未定义行为： Type* ptr = new Type(); delete ptr; ptr->do_something(); 3. 重复释放同一块内存，导致未定义行为或程序崩溃 Type* ptr = new Type(); delete ptr; delete ptr; // 重复释放同一块内存 RAII（Resource Acquisition Is Initialization） RAII（直译为“资源获取即初始化”）：在 对象构造阶段获取资源，在 对象析构阶段释放资源；依靠 C++ 对象自动生命周期管理（离开作用域自动调用析构），保证资源一定会被释...

需要预先学习： 引用与左右值 移动语义 移动语义（Move Semantics）是 C++11 引入的一项重要特性，它的核心思想是：当你把一个对象的资源"转移"到另一个对象时，不需要做深拷贝，而是直接把指针/句柄"偷"过来，让原对象变成一个空壳。这样可以避免大量不必要的拷贝开销，大幅提升性能。 拷贝的缺点 在传统 C++ 中，对象的传递依赖拷贝。对于管理堆内存的类（如 std::string、std::vector），拷贝意味着： 分配新的堆内存 逐字节复制原对象的数据 原对象和目标对象各自拥有独立的内存 #include <cstring> #include <iostream> class MyString { public: MyString(const char* str) { _size = std::strlen(str); _data = new char[_size + 1]; std::strcpy(_da...

需要预先了解： 内存基础 变量与常量 联合（Union） 联合（union） 是一种特殊的数据类型，它允许在同一块内存空间中存储不同类型的数据，但同一时刻只能有一个成员是有效的。定义语法与 struct 类似，只是把关键字换为 union： union Data { int i; double d; char c; }; 使用时像结构体一样访问成员，但所有成员共享同一块内存： #include <iostream> int main() { Data u; u.i = 42; // 写入 int std::cout << u.i << std::endl; // 输出: 42 u.d = 3.14; // 写入 double——覆盖了原来的 int std::cout << u.d << std::endl; /...

需要预先学习： 函数 函数模版 函数模版（function template）是一份"函数蓝图"——你只需要写一次逻辑，编译器就能为不同的类型自动生成对应的函数版本。 基础语法 函数模版的声明以 template <typename T> 开头，其中 T 是一个模版参数（template parameter），代表一个待定的类型。使用时，编译器会根据你传入的实参类型推导出 T 的具体类型。 #include <iostream> template <typename T> T max(T a, T b) { return (a > b) ? a : b; } int main() { std::cout << max(3, 7) << '\n'; // T 推导为 int，输出 7 std::cout << max(3.14, 2.71) << '\n'; // T 推导为 double，输出 3.1...

需要预先学习： 模版基础 可变长参数模版 普通模版的参数数量是固定的——template <typename T1, typename T2> 只能接受两个类型。而可变长参数模版（variadic template）打破了这一限制：可以写出接受任意数量、任意类型参数的模版。 这是 C++11 引入的特性，std::tuple、std::make_shared、std::thread 的构造函数等大量标准库组件都是基于它实现的。 基础语法 可变长参数模版的核心是参数包（parameter pack）。用 typename... Args 声明一个类型参数包，用 Args... args 声明一个函数参数包： template <typename... Args> void print(Args... args) { // args 是一个参数包，包含调用时传入的全部实参 } Args 是一个类型参数包（type parameter pack），代表零个或多个类型；args 是一个函数参数包（function parame...