手把手写C++服务器(7)——给C语言程序员看的C++科普

前言：这一篇博客只能算是服务器编程专题的番外篇，在去年的时候，我打算写一个专题，名字就叫做给C语言程序员看的C++科普，这可以后来遇到很多事情耽搁了(全是借口)，写了一半的专题也没了恒心再写下去(太懒了难成大器)，但是放弃又难(冠冕堂皇)，所以才有了这个番外篇。这是去年的草稿：

目录

1、类与对象概念

2、struct和class

3、 设计class时将public放在前面

4、 接口与实现分离：一般设计架构

5、尽可能使用const代替#define

6、const的作用

7、static的作用

8、this指针

9、inline内联函数

10、extern "C"

11、C语言实现C++类

12、::范围解析运算符

13、右值引用

14、多态

15、智能指针

写在最后

参考：

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1、类与对象概念

• 类是创建对象的模板，一个类可以创建多个相同的对象；对象是类的实例，是按照类的规则创建的。
• 对象是类的一个变量，类是对象的模板。
• 类是抽象的，不占用存储空间；对象是具体的，占用存储空间。

2、struct和class

• struct中的成员默认的访问权限是public，class中成员的默认访问权限是private。
• 在C语言中，struct不能定义成员函数；在C++当中，struct能够定义成员函数。

3、 设计class时将public放在前面

public的受保护程度最低，是最需要其他class使用者关注的部分，所以将public放在最前面。

接着是protected，最后是private。

class Demo{
public:
    ……
protected:
    ……
private:
    ……
};

4、 接口与实现分离：一般设计架构

将类的声明放在指定的头文件中，将类的成员函数定义放在另一个文件中，实现隐蔽信息的效果。

比如要实现一个Student类，文件结构如下：

student.h

#include 
using namespace std;

class Student{
public:
    void display();
private:
    int num;
    int name;
};

student.cpp

#include "student.h"
#include 

using namespace std;

void Student::display() {
    cout << "num: "<< num << endl;
    cout << "name: " << name <

main.cpp

#include 
#include "student.h"
using namespace std;

int main () {

    Student student;
    student.display();

    return 0;
}

5、尽可能使用const代替#define

#define用了实现宏(macros)，看起来像函数，不会带来函数调用开销；#define不被视为语言的一部分，对于编译器不会带来额外的开销，但是如果出现了任何错误，都不会被检查出！使用const代替，将预处理器承担的风险转接给编译器，是一种合理的做法。

6、const的作用

1. 修饰变量，说明该变量不可以被改变；

2. 修饰指针，分为指向常量的指针（pointer to const）和自身是常量的指针（常量指针，const pointer）；

3. 修饰引用，指向常量的引用（reference to const），用于形参类型，即避免了拷贝，又避免了函数对值的修改；

4. 修饰成员函数，说明该成员函数内不能修改成员变量。

7、static的作用

这个是C和C++共有的，非常重要。

1. 修饰普通变量，修改变量的存储区域和生命周期，使变量存储在静态区，在 main 函数运行前就分配了空间，如果有初始值就用初始值初始化它，如果没有初始值系统用默认值初始化它。

2. 修饰普通函数，表明函数的作用范围，仅在定义该函数的文件内才能使用。在多人开发项目时，为了防止与他人命名空间里的函数重名，可以将函数定位为 static。

3. 修饰成员变量，修饰成员变量使所有的对象只保存一个该变量，而且不需要生成对象就可以访问该成员。

4. 修饰成员函数，修饰成员函数使得不需要生成对象就可以访问该函数，但是在 static 函数内不能访问非静态成员。

8、this指针

1. this 指针是一个隐含于每一个非静态成员函数中的特殊指针。它指向调用该成员函数的那个对象。

2. 当对一个对象调用成员函数时，编译程序先将对象的地址赋给 this 指针，然后调用成员函数，每次成员函数存取数据成员时，都隐式使用 this 指针。

3. 当一个成员函数被调用时，自动向它传递一个隐含的参数，该参数是一个指向这个成员函数所在的对象的指针。

4. this 指针被隐含地声明为: ClassName const this，这意味着不能给 this 指针赋值；在 ClassName 类的 const 成员函数中，this 指针的类型为：const ClassName const，这说明不能对 this 指针所指向的这种对象是不可修改的（即不能对这种对象的数据成员进行赋值操作）；

5. this 并不是一个常规变量，而是个右值，所以不能取得 this 的地址（不能 &this）。

9、inline内联函数

• 相当于把内联函数里面的内容写在调用内联函数处；

• 相当于不用执行进入函数的步骤，直接执行函数体；

• 相当于宏，却比宏多了类型检查，真正具有函数特性；

• 编译器一般不内联包含循环、递归、switch 等复杂操作的内联函数；

• 在类声明中定义的函数，除了虚函数的其他函数都会自动隐式地当成内联函数。

10、extern "C"

• 被 extern 限定的函数或变量是 extern 类型的

• 被 extern "C" 修饰的变量和函数是按照 C 语言方式编译和链接的

extern "C" 的作用是让 C++ 编译器将 extern "C" 声明的代码当作 C 语言代码处理，可以避免 C++ 因符号修饰导致代码不能和C语言库中的符号进行链接的问题。

11、C语言实现C++类

C 实现 C++ 的面向对象特性（封装、继承、多态）

• 封装：使用函数指针把属性与方法封装到结构体中

• 继承：结构体嵌套

• 多态：父类与子类方法的函数指针不同

12、::范围解析运算符

1. 全局作用域符（::name）：用于类型名称（类、类成员、成员函数、变量等）前，表示作用域为全局命名空间

2. 类作用域符（class::name）：用于表示指定类型的作用域范围是具体某个类的

3. 命名空间作用域符（namespace::name）:用于表示指定类型的作用域范围是具体某个命名空间的

13、右值引用

右值引用就是必须绑定到右值（一个临时对象、将要销毁的对象）的引用，一般表示对象的值。

右值引用可实现转移语义（Move Sementics）和精确传递（Perfect Forwarding），它的主要目的有两个方面：

• 消除两个对象交互时不必要的对象拷贝，节省运算存储资源，提高效率。

• 能够更简洁明确地定义泛型函数。

14、多态

1. 多态，即多种状态（形态）。简单来说，我们可以将多态定义为消息以多种形式显示的能力。

2. 多态是以封装和继承为基础的。

3. C++ 多态分类及实现：

• 重载多态（Ad-hoc Polymorphism，编译期）：函数重载、运算符重载

• 子类型多态（Subtype Polymorphism，运行期）：虚函数

• 参数多态性（Parametric Polymorphism，编译期）：类模板、函数模板

• 强制多态（Coercion Polymorphism，编译期/运行期）：基本类型转换、自定义类型转换

15、智能指针

1. shared_ptr

2. unique_ptr

3. weak_ptr

4. auto_ptr（被 C++11 弃用）

• Class shared_ptr 实现共享式拥有（shared ownership）概念。多个智能指针指向相同对象，该对象和其相关资源会在 “最后一个 reference 被销毁” 时被释放。为了在结构较复杂的情景中执行上述工作，标准库提供 weak_ptr、bad_weak_ptr 和 enable_shared_from_this 等辅助类。

• Class unique_ptr 实现独占式拥有（exclusive ownership）或严格拥有（strict ownership）概念，保证同一时间内只有一个智能指针可以指向该对象。你可以移交拥有权。它对于避免内存泄漏（resource leak）——如 new 后忘记 delete ——特别有用。

写在最后

如果是对于只会C，想学C++的程序员，这些知识点其实远远不够，但是能起到一个打开新世界大门的作用。C++很多特性需要在实战中体会伟大，本文确实有些虎头蛇尾！后几篇会先专注于网络编程，敬请期待！

参考：

• 《后台开发：核心技术与应用实践》
• 《Essential C++》
• 《Effective C++》
• 《深入探索C++对象模型》
• 《深入理解C++ 11》
• 《Linux高性能服务器编程指南》
• https://mp.weixin.qq.com/s/7mx58Idw1pL0MjPIFBUB1Q
• https://blog.csdn.net/xiedejun1984/article/details/5730249?utm_medium=distribute.pc_relevant_t0.none-task-blog-2%7Edefault%7EOPENSEARCH%7Edefault-1.control&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant_t0.none-task-blog-2%7Edefault%7EOPENSEARCH%7Edefault-1.control