1、C/C++程序设计

C和C++关系

1、C++程序中调用C编译后的函数，为什么要加external “C”？

C++支持函数重载而C语言不支持函数重载，故函数被C++编译后和被C编译之后的名字不同；

引入external C用来解决函数名字匹配问题；

2、头文件ifdef/define/endif有什么用？

防止该头文件被重复引用

3、C和C++各自特点？

C是一种结构化语言，重点在于算法和数据结构。考虑如何通过一个过程（函数），对输入进行运算处理得到输出；

C++考虑如何构造一个对象模型，让模型能够契合与之对应的问题域，通过获取对象的状态信息得到输出或实现过程控制；

C/C++程序编译过程[1]

当我们进行编译的时候，要使用一系列的工具，我们称之为工具链，其中包括:
预处理器cpp
编译器gcc/g++
汇编器as
链接器ld


一个C/C++程序编译过程包括下面几个阶段：


预处理    预处理器cpp将对源文件中的宏进行展开。
编译     gcc将c文件编译成汇编文件。
汇编     汇编器as将汇编文件编译成机器码。
链接     链接器ld将目标文件和外部符号进行连接，得到一个可执行二进制文件。

下面以一个很简单的 hello.c 来探讨这个过程
 

#include 
#define BUFSIZE 1024


int main(int argc, char *argv[])
{
    char hello[BUFSIZE] = "Hello my friend!";
    printf("%s\n", hello);
    return 0;
}

### 预处理(预处理器 cpp)


[butbueatiful@xt myhello]$ gcc -E hello.c -o hello.i
或
[butbueatiful@xt myhello]$ cpp hello.c -o hello.i


我们用vi打开 hello.i 可以看到有如下内容：
......
int main(int argc, char *argv[])
{
    char hello[1024] = "Hello my friend!";
    printf("%s\n", hello);
    return 0;
}
......
我们可以看到，文件中宏定义 BUFSIZE 出现的位置被 1024 替换掉了，其它的内容保持不变。


### 编译器将 .i 文件编译成汇编文件


[butbueatiful@xt myhello]$ gcc -S hello.i # 得到汇编文件hello.s


### 汇编器将汇编文件编译成机器码(汇编器 as)
[butbueatiful@xt myhello]$ gcc -c hello.s -o hello.o
或
[butbueatiful@xt myhello]$ as hello.s -o hello.o


hello.o中为目标机器上的二进制文件


用 nm 查看文件中的符号：
[butbueatiful@xt myhello]$ nm -a hello.o
00000000 b .bss
00000000 n .comment
00000000 d .data
00000000 n .note.GNU-stack
00000000 t .text
00000000 a hello.c
00000000 T main
U puts
既然已经是二进制目标文件了，能不能执行呢？
[butbueatiful@xt myhello]$ chmod +x hello.o
[butbueatiful@xt myhello]$ ./hello.o
-bash: ./hello.o: cannot execute binary file
其实这时 puts 前面的 U 表示这个符号的地址还没有定下来，T表示这个符号属于代码段。ld连接的时候会为这些带U的符号确定地址。


### 链接(链接器 ld)
链接需要指定库的位置。通常程序中会有很多的外部符号，因此需要指定的位置就会很多。
不过，我们只需要调用 gcc 即可，ld会自己去找这些库的位置。
[butbueatiful@xt myhello]$ gcc hello.o -o hello # 得到可执行文件hello

预处理、const与sizeof

const与#define相比有什么不同

const常量有数据类型，而宏常量没有数据类型。编译器可以对前者进行类型安全检查，而对后者只进行字符替换，没有类型安全检查，并且在字符替换中可能产生意料不到的错误；

有些集成化的调试工具可以对const常量进行调试，但是不能对宏常量进行调试。在C++程序中只能使用const常量而不使用宏常量，即const常量完全取代宏常量；

C++中const有什么作用

1. 定义常量；
2. 修饰函数形式参数；当输入参数为用户自定义类型和抽象数据类型时，应该将“值传递”改为“const &传递”，可以提高效率。
3. const修饰函数的返回值；如给“指针传递”的函数返回值加const，则返回值不能被直接修改，且该返回值只能被赋值给加const修饰的同类型指针。
4. const修饰类的成员函数；任何不会修改数据成员的函数都应用const修饰，这样，当不小心修改了数据成员或调用了非const成员函数时，编译器都会报错。int get（void）const；

sizeof和strlen之间的区别

1. sizeof操作符的结果类型是size_t，在头文件中的typedef为unsigned int类型。该类型保证能容纳实现所建立的最大对象的字节大小；
2. sizeof是运算符，strlen是函数；
3. sizeof可以用类型做参数，strlen只能用char*做参数，且必须是以“\0”结尾的。sizeof还可以用函数做参数；
4. 数组做sizeof的参数不退化，传递给strlen就退化为指针；
5. 大部分编译程序在编译的时候就把sizeof计算过了，是类型或是变量的长度；
6. strlen的结果要在运行的时候才能计算出来，用来计算字符串的长度，而不是类型占内存的大小；
7. sizeof后如果是类型必须加括号，如果是变量名可以不加括号。这是因为sizeof是个操作符而不是个函数；
8. 当使用了一个结构类型或变量时，sizeof返回实际的大小。当时用以静态的空间数组时，sizeof返回全部数组的尺寸。sizeof操作符不能返回被动态分配的数组或外部的数组的尺寸；
9. 数组作为参数传给函数时传的是指针而不是数组，传递的是数组的首地址。在C++中传递数组永远都是传递指向数组首元素的指针，编译器不知道数组的大小。如果想在函数内知道数组大小，进入函数后用memcpy将数组复制出来，长度由另一个形参穿进去；
10. 计算结构变量的大小就必须讨论数组对齐问题；
11. sizeof操作符不能用于函数类型、不完全类型或位字段；

一个空类占多少空间？多重继承的空类？

class A
{};
class B
{};
class B :public A
{};
class C :public virtual B
{};
class D :public A, public B
{};

空类占空间1，多重继承的空类占空间1；虚继承涉及虚表（虚指针），占空间4；

内联函数和宏定义

内联函数和普通函数相比可以加快程序运行的速度，因为不需要中断调用，在编译的时候内联函数可以直接被镶嵌到目标代码中。而宏只是一个简单的替换。

内联函数要进行参数类型检查，这是内联函数跟宏相比的优势。

inline是指嵌入代码，就是在调用函数的地方不做跳转，而是把代码直接写到那里去。

inline一般用于以下情况：

1. 一个函数不断被重复调用；
2. 函数只有简单的几行，且函数内不包含for、while、switch；

指针与引用

指针和引用的差别

1. 非空区别；引用不为空。
2. 合法性区别；指针需测试，防止其为空，引用不需要测试合法性。
3. 可修改区别；指针可以被重新赋值，引用指向初始化时被指定的对象，以后不能改变，但指向对象其内容可以改变。
4. 应用区别；

以下情况应该使用指针：一是考虑到存在不指向任何对象的可能；二是需要能够在不同的时刻只想不同的对象；如果总是指向一个对象并且一旦指向一个对象后就不会改变指向，那么应该用引用。

循环、递归与概率

STL模板与容器

STL有以下优点：

可以方便、容易地实现搜索数据或对数据排序等一系列算法；

调试程序时更加安全和方便；

STL一些概念定义：

模板类：正规名称叫泛型，一个类的模板叫做泛型类，而一个函数的模板叫泛型函数；

STL标准模板库：一些聪明人写的一些模板，现已成为每个人使用的标准C++语言中的一部分；

容器：可容纳一些数组的模板类，STL中有vector、set、map、multimap和deque等容器；

向量：基本数组模板；

游标（Iterator）：这是一个奇特的东西，是一个指针，用来指向STL容器中的元素，也可以指向其他的元素；

面向对象

class和struct有什么区别

C语言的struct与C++的class区别：struct只是作为一种复杂数据类型定义，不能用于面向对象编程；

C++中的struct和class的区别：对于成员访问权限以及继承方式，class中默认的是private的，而struct中则是public的。class还可以用于表示模板类型，struct则不行；

编写类String的构造函数、析构函数和赋值函数

类String的原型：

class String
{
  public：
    //普通构造函数
    String（const char *str=NULL）;
    //拷贝构造函数
    String(const String &other);
    //析构函数
    ~ String（void）;
    //赋值函数
    String & operate=(const String &other);
  private:
    //用于保存字符串
    char *m_data;
};

构造函数

String::String(ocnst cahr *str)
{
    if(str==NULL)
    {
       m_data=new char[1];
       *m_data='\0';
    }
    else
    {
       int length=strlen(str);
       m_data=new char[length+1];
       strcpy(m_data,str);
    }
}

析构函数

String::~String(void)
{
    delete[] m_data;
}

拷贝构造函数

String::String(const String &other)
{
       int length=strlen(other.m_data);
       m_data=new char[length+1];
       strcpy(m_data,other.m_data);
}

赋值函数

String & String::operate=(const String &other)
{
    //检查自赋值
    if(this==&other)
      return *this;
    //释放原有的内存资源
    delete[] m_data;
    //分配新的内存资源，并复制内容
    int length=strlen(other.m_data);
    m_data=new char[length+1];
    strcpy(m_data,other.m_data);
    //返回本对象的引用
    return *this;
}

什么是多态

多态性可以简单概括为“一个接口，多种方法”；

重载和覆盖的区别

虚函数总是在派生类中被改写，这种改写被称为“override”（覆盖）。

   override是指派生类重写基类的虚函数，重写的函数必须有一致的参数表和返回值；

overload约定成俗译为“重载”，是指编写一个与已有函数同名但是参数表不同的函数；

友元

友元函数是一种定义在类外部的普通函数，但需要在类体内进行说明，为与该类的成员函数加以区别，在说明前加以关键字friend。友元不是成员函数，但是可以访问类中的私有成员，其作用在于提高程序的运行效率，但是它破坏了类的封装性和隐藏性，使得非成员函数可以访问累的私有成员。

友元可以使一个函数，成为友元函数；也可以是一个类，称为友元类；

写一程序，设计一个点类Point，求两个点之间的距离

class Point
{
  provate:
  float x,y;
  public:
  point(float a=0.0f,float b=0.0f):x(a,b){};
  friend float distance(Point &leftm,Point &right);
}

float diatance(Point &left,Point &right)
{
  return ((left.x-right.x)^2+(left.y-right.y)^2)^0.5;
}

描述模板类的友元重载，代码实现

#include
using namespace std;
template 
class Test;
template 
ostream& operator<<(ostream& out, const Test &obj);
template 
class Test
{
private:
	int num;
public:
	Test(int n=0)
	{
		num = n;
	}
	Test(const Test ©)
	{
		num = copy.num;
	}
	friend ostream &poerator << <>(ostream &out, const Test &obj);
};

template
ostream &operator<<(ostream &out, const Test &obj)
{
	out << obj.num;
	return out;
}

int main()
{
	Test t(2);
	cout << t << endl;
	return 0;
}

继承与接口

位运算与嵌入式编程