C++面向对象编程思想与C++11新特性
文章目录
- 类与类之间都有什么关系？
- 复合（`has-a的关系`）：
- 委托：
- 继承（is-a的关系）：
- 继承+虚函数（从函数的调用权理解）
- 虚函数的分类：
- 虚函数的实现机制：
- 虚函数表
- 一般继承（无虚函数覆盖）
- 一般继承（有虚函数覆盖）
- 多重继承（无虚函数覆盖）
- 多重继承（有虚函数覆盖）
- 关于继承 Effective C++ 中需要遵守的规则：
- C++11新特性
- 语言方面
- 1.`初始化列表`，explicit(显式构造)，范围 for 循环，=default，=delete，nonexcept，decltype，override，final ，auto关键字，nullptr，模板别名（alias template），Static assertion（编译时期的断言）
- 2.lambda 表达式
- 3.智能指针
- 4.可变参数模板
- 5.左值，右值，右值引用，std::move ，深浅拷贝，std::forward(完美转发)
- 标准库方面
- 1.线程库std::thread
- 2.std::function，std::bind 等等
- 3.正则表达式库，字符串类字新增与其他类型互换的方法，如to_string()，stoi()，stol等，基于hash表的无序关联容器（unordered_map以及unordered_set），array，tuple，forward_list等等。
- 其他面试考点总结
- 1.static与const 的区别
- static关键字至少有下列n个作用：
- const关键字至少有下列n个作用：
- 限定指针规则: **记法：左定值，右定向。**
- 2.override,overload,overwrite 的区别
众所周知，面向对象程序设计思想有三大基本特性：
封装，继承，多态。
-
封装
封装最好理解。封装是面向对象的特征之一，是对象和类概念的主要特性。
封装，也就是把客观事物封装成抽象的类，并且类可以把自己的数据和方法只让可信的类或者对象操作，对不可信的进行信息隐藏。 -
继承
面向对象编程 (OOP) 语言的一个主要功能就是“继承”。继承是指这样一种能力：它可以使用现有类的所有功能，并在无需重新编写原来的类的情况下对这些功能进行扩展。 -
多态
所谓多态就是指一个类实例的相同方法在不同情形有不同表现形式。多态机制使具有不同内部结构的对象可以共享相同的外部接口。这意味着，虽然针对不同对象的具体操作不同，但通过一个公共的类，它们（那些操作）可以通过相同的方式予以调用。
类与类之间都有什么关系？
主要有三种： 复合，委托，继承
复合（has-a的关系）：
构造由内而外，析构由外而内。
委托：
继承（is-a的关系）：
继承+虚函数（从函数的调用权理解）
虚函数的分类：
- non-virtual：不希望子类重新定义该函数
- virtual：希望子类重新定义该函数，已有默认定义
- pure virtual：希望子类一定要重新定义该函数，没有默认定义（java中的抽象类，无法实例化）
class Shape
{
virtual drow() const = 0; //纯虚函数
virtual printError(); //虚函数
int fun(); //普通函数
};
注意看：myDoc.Onfileopen->CDocument::onffileopen()
seriailze() -> this->seriailze()而在他的类中是有定义该函数的
虚函数的实现机制：
虚函数表
在这个表中，主要是一个类的虚函数的地址表（所以就是只要类中有virtual函数，就会有一张虚函数表），这张表解决了继承、覆盖的问题，保证其能真实反应实际的函数。（一个类的虚函数表是静态 static 的，也就是说对这个类的每个实例，他的虚函数表的是固定的，不会为每个实例生成一个相应的虚函数表。只会在每个示例中添加一个指向虚函数表的指针），所以，当我们用父类的指针来操作一个子类实例的时候，这张虚函数表就显得由为重要了，它就像一个地图一样，指明了实际所应该调用的函数。
这里我们着重看一下这张虚函数表。C++的编译器保证虚函数表的指针存在于对象实例中最前面的位置（这是为了保证取到虚函数表的有最高的性能——如果有多层继承或是多重继承的情况下）。 这意味着我们通过对象实例的地址可以得到这张虚函数表，然后就可以遍历其中函数指针，并调用相应的函数。
class Base
{
public:
virtual void f() { cout << "Base::f" << endl; }
virtual void g() { cout << "Base::g" << endl; }
virtual void h() { cout << "Base::h" << endl; }
};
所以用图来表示就是这样子：
注意：在上面这个图中，虚函数表的最后多加了一个结点，这是虚函数表的结束结点，就像字符串的结束符“/0”一样，其标志了虚函数表的结束。这个结束标志的值在不同的编译器下是不同的。
-
在WinXP+VS2003下，这个值是NULL。
-
而在Ubuntu 7.10 + Linux 2.6.22 + GCC 4.1.3下，这个值是如果1，表示还有下一个虚函数表，如果值是0，表示是最后一个虚函数表。
接下来，通过对于各种继承的情况来学习一下虚函数实现的本质。
一般继承（无虚函数覆盖）
在这个继承关系中，子类没有重写任何父类的函数。那么，在子类实例的虚函数表如下所示：
我们可以看到下面几点：
-
虚函数按照其声明顺序放于表中。
-
父类的虚函数在子类的虚函数前面。( 父 —>> 子)
一般继承（有虚函数覆盖）
在这个类的设计中，只覆盖了父类的一个函数：f()。那么，对于派生类的实例的虚函数表会是下面的样子：
-
覆盖的f()函数被放到子类虚函数表中原来父类虚函数的位置。
-
没有被覆盖的函数依旧。
这样，我们就可以看到对于下面这样的程序，
Base *b = new Derive();
b->f();
由b所指的内存中的虚函数表（子类的虚函数表）的f()的位置已经被Derive::f()函数地址所取代，于是在实际调用发生时，是Derive::f()被调用了。这就实现了多态。
多重继承（无虚函数覆盖）
对于子类实例中的虚函数表，是下面这个样子：
我们可以看到：
- 每个父类都有自己的虚表。
- 子类的成员函数被放到了第一个父类的表中。（所谓的第一个父类是按照声明顺序来判断的）
这样做就是为了解决不同的父类类型的指针指向同一个子类实例，而能够调用到实际的函数。
多重继承（有虚函数覆盖）
我们可以看见，三个父类虚函数表中的f()的位置被替换成了子类的函数指针。
Derive d;
Base1 *b1 = &d;
Base2 *b2 = &d;
Base3 *b3 = &d;
b1->f(); //Derive::f()
b2->f(); //Derive::f()
b3->f(); //Derive::f()
b1->g(); //Base1::g()
b2->g(); //Base2::g()
b3->g(); //Base3::g()
关于继承 Effective C++ 中需要遵守的规则：
确定 public 继承一定能够塑造出 is-a 的关系。适用于base class身上的每一件事情一定也适用于derived class 身上。因为每一个derived class 就是一个 base class 对象。- 绝不重新定义继承而来的非虚（non-virtual）函数。理所当然。
- 绝不重新定义继承而来的缺省参数值。
- 明智而谨慎的使用private，多重继承。
解释：绝不重新定义继承而来的缺省参数值和非虚（non-virtual）函数
主要原因：静态绑定与动态绑定
先来看一个发生的案例：
class A
{
public:
virtual void func(int val = 0)
{
cout << "A-> val== " << val << endl;
}
virtual void test()
{
func();
}
};
//A的虚表是：A::func A::test
class B : public A
{
public:
virtual void func(int val = 666)
{
cout << "B-> val== " << val << endl;
}
};
//A的虚表是：B::func A::test
int main()
{
B *p = new B;
p->test();
}
p->test()执行过程理解：
(1) 由于B类中没有覆盖（重写）基类中的虚函数test()，因此会调用基类A中的test()；
(2) A中test()函数中继续调用虚函数 fun()，因为虚函数执行动态绑定，p此时的动态类型（即目前所指对象的类型）为B*，因此此时调用虚函数fun()时，执行的是B类中的fun()；所以先输出“B->”；
(3) 缺省参数值是静态绑定，即此时val的值使用的是基类A中的缺省参数值，其值在编译阶段已经绑定，值为0，所以输出“0”；
最终输出“B->0”。所以大家还是记住上述结论：绝不重新定义继承而来的缺省参数值！
绝不定义重新定义继承而来的非虚（non-virtual）函数也是这个原因。因为non-virtual是静态绑定的，在编译器编译阶段就已经定型了，而virtual 是动态绑定的。在具体执行调用时，才进行把函数调用与响应调用所需要的代码相结合的动作。
更多设计与规划见：Effective C++
C++11新特性
语言方面
1.初始化列表，explicit(显式构造)，范围 for 循环，=default，=delete，nonexcept，decltype，override，final ，auto关键字，nullptr，模板别名（alias template），Static assertion（编译时期的断言）
2.lambda 表达式
[capture list] (parameter list) ->return type { function body }
外部变量
[=] 传值
[&] 传引用
匿名函数，相当于一个匿名函数对象。
class Test
{
public:
Test(int tt) : i(tt), j(0) {}
int i;
int j;
};
int main()
{
sort(vv.begin(), vv.end(), [](const Test &lhs, const Test &rhs) {
return lhs.i < rhs.i;
});
for (auto i : vv)
cout << " i== " << i.i << " j == " << i.j << endl;
return 0;
}
3.智能指针
五：关于智能指针
4.可变参数模板
//要有一个拆解包输出的终点函数调用
void print()
{
cout << "OKOKOKOK " << endl;
}
template <typename T, typename... Types>
void print(const T &fristArg, const Types &... args) //就是规定的这种写法
{
cout << "1+n-1" << endl;
cout << fristArg << endl;
print(args...);
}
template <typename... Types>
void print(const Types &... args)
{
cout << "nnnnnnn" << endl;
//cout << fristArg << endl;
print(args...);
}
int main()
{
print(7.5, bitset<16>(377), 42);
}
5.左值，右值，右值引用，std::move ，深浅拷贝，std::forward(完美转发)
- 左值 (lvalue, locator value) 表示了
一个占据内存中某个可识别的位置（也就是一个地址）的对象。（可变的变量，能够 取地址& ，非临时对象） - 右值 (rvalue) 则使用排除法来定义。一个表达式不是 左值 就是 右值 。 那么，
右值是一个 不 表示内存中某个可识别位置的对象的表达式。（临时对象）
举例：
在 C++11 之前右值是不能够被修改的，但是之后在一些特殊的情况下，右值被变得可修改，既然可以被修改，那么就会有引用存在，就存在右值的引用。
右值引用是用来支持转移语义的。转移语义（steal）可以将资源 ( 堆，系统对象等 ) 从一个对象转移到另一个对象，这样能够减少不必要的临时对象的创建、拷贝以及销毁，能够大幅度提高 C++ 应用程序的性能。临时对象的维护 ( 创建和销毁 ) 对性能有严重影响。
std::move 就是将一个左值转为右值。需要注意的就是转右值后，原来的对象是一定不能够被是使用了！！！
template<typename T>
decltype(auto) move(T&& param)
{
using ReturnType = remove_reference_t<T>&&;
return static_cast<ReturnType>(param); //四种类型转换要清楚
}
- std::forward ()
#include 
根据运行结果，可见这个玩意儿真的不能够将右值完美转发。So，std::forward就有用了。
void Forward(int &&i)
{
cout << "Forward(int &&i) " << i << endl;
Process(std::forward<int&&>(i));
}
标准库方面
1.线程库std::thread
- 两线程交打印奇偶数。使用 std::thread
#include 
- 线程池的实现见：
使用C++11实现线程池的两种方法
2.std::function，std::bind 等等
3.正则表达式库，字符串类字新增与其他类型互换的方法，如to_string()，stoi()，stol等，基于hash表的无序关联容器（unordered_map以及unordered_set），array，tuple，forward_list等等。
其他面试考点总结
C++ 常考面试点总结
1.static与const 的区别
static关键字至少有下列n个作用：
- static 变量（全局变量）存在于静态存储区，随进程的消亡而消亡。
- 在类中的static成员变量，函数属于整个类所拥有，对类的所有对象只有一份拷贝，但函数不接收this指针，因而只能访问类的static成员变量。
- 限定访问权限。（限定在当前文件下，防止命名污染）
const关键字至少有下列n个作用：
- 用来定义常量。
- 保护。欲阻止一个变量被改变，可以使用const关键字。在定义该const变量时，通常需要对它进行初始化，因为以后就没有机会再去改变它了；
- 限定指针规则。
- 从汇编角度理解，只有一份拷贝。节省内存(#define 只是简单替换，多分拷贝)
限定指针规则: 记法：左定值，右定向。
解释：
const 在（*变量）的左边，即：const int *p .就不能通过（*p）来改变它的值。
const 在（*变量）的右边，即: int *const p .就不能改变指针的指向。