侯捷C++面向对象高级编程（下）

一、导读

（1）泛型编程和面向对象编程分属不同的思维。

（2）由继承关系所形成的对象模型，包含this指针，vptr指针，vtbl虚表，虚机制，以及虚函数造成的多态。

 

 

二、conversion function 转换函数

（1）通过指定关键字operator,如operator type() const {} ，并在其后加上转换的目标类型后，我们就可以声明转换函数。转换函数必须是成员函数，它的声明不能指定返回类型和参数列表。

 

分数Fraction型转换成double型，返回类型不用写，默认为double型，没有形参。

 

 

三、non-explicit-one-argument constructor 

（1）explicit这个关键字基本只出现在构造函数前面，意思是需要明确地调用这个构造函数才能调用，编译器不再存在暗中、自动的转换操作。

 

（2）构造函数两个参数，第二个参数有个默认值为1；one-argument表示只需要一个实参就可以调用该函数。

 

四、pointer-like classes 智能指针

（1）设计一个class，使它的行为像指针。主要包括两种：智能指针和迭代器。

（2）shared_ptr智能指针类的行为与指针类似：需要重载操作符 * 和操作符->。

（3）迭代器作为一个种智能指针，除了需要重载操作符 * 和操作符->外，还需要重载其他操作符，例如，操作符 ++。

（4）智能指针在C++11版本之后提供，包含在头文件中，shared_ptr、unique_ptr、weak_ptr。

 

 

五、function-like classes  仿函数

（1）设计一个class，使它的行为像函数。

（2）在类中实现一个operator()重载，这个类就有了类似函数的行为，就是一个仿函数类了。

 

 

六、namespace经验谈 

不同的命名空间用于规避不同团队开发的接口的冲突。

 

 

七、class template  类模板

八、function Template  函数模板

九、member Template 成员模板

1. 成员模板：模板里面再定义模板。
2. 标准库里大量使用成员模板，用于改善类灵活性(up-cast)。

在这个例子中，成员模板的类型，需要满足一个条件：T1可以放进U1.first中，T2可以放进U1.second中，即U1.first的类是T1的基类，U1.second的类是T2的基类。

 

 

十、specialization  模板特化

（1）template <>中，<>里面没有类型的参数了，参数类型在后面绑定，即特化。

（2）template 中，T的类型未被指定为特定类型，就是泛化。

编译器编译时，会确定模板是否存在特化，如果存在特化，优先使用特化代码。

 

 

十一、partial specialization 模板偏特化

1. 模板的偏特化分为两种情况：个数的偏，范围的偏。
2. 不管是模板特化，还是模板偏特化，都是将模板具体化的一些情况。
3. class vector { //…//};

这个偏特化的例子中，一个参数被绑定到bool类型，而另一个参数仍未绑定需要由用户指定。

1. 范围偏特化：将原模板的类型T（泛指所有类型），范围缩小为指针类型（当然也可以是其他情况）。

在编译C obj2时，编译器将使用指针类型的模板。

 

 

十二、模板模板参数 

（1）模板的参数类型也是模板。

（2）只有在模板<>尖括号中，关键字typename与class是才通用的。

（3）带模板模板参数的模板，在第一次具体模板参数时，模板模板参数仍然未明确。

 

 

十三、关于C++标准库 

1. 容器Container，就是数据结构：数组，列表，队列......
2. 通过查看编译器宏 __cplusplus可以查看编译器支持的版本（199711L，201103L等）
3. C++11 compiler support shootout: Visual Studio, GCC, Clang, Intel

网站http://cpprocks.com/c11-compiler-support-shootout-visual-studio-gcc-clang-intel/

 

 

十四、三个主题（ 和C++11有关）

1. variadic templates 数量不定的模板参数，即模板参数可变化。

例：template

获取模板参数个数方法：sizeof...(Types)。

1. auto 编译器可以推导变量的类型，就在变量前面加上auto，以代替变量类型。
2. ranged-base for 即for循环的新形式：

decl:定义一个变量；coll:指定一个容器。

例子：

变量遍历可以传引用。

 

 

十五、reference

1. 指针符号*是靠近类型，还是靠近变量合适？建议靠近类型。
2. int& r =x; //r代表x, 逻辑上把r看作一个变量，但底层里，r的实现是指针。

r必须要有初值。

r不能再代表其他变量。

          编译器会处理对r进行处理，使其object和reference的大小相同，地址也相同（全都是假象），即：

1. 1. 1. sizeof(r) == sizeof(x)
      2. &x == &r
2. reference是一种漂亮的pointer。
3. reference通常不用于声明变量，而用于参数类型和返回类型的描述。
4. 返回值、reference不能用于区分函数签名。
5. 函数const是函数签名的一部分。

 

 

 

-------------------下面讲的是对象模型Object Model，即class和class之间的关系-------------------

 

十六、复合&继承关系下的构造和析构 

 

 

十七、关于vptr和vtbl 

1. vptr虚函数指针:指向虚函数列表（vtbl）头的指针。
2. vtbl 虚表：存放vptr的列表。
3. 每个有虚函数类的对象，都有一个vptr。
4. 动态绑定：从对象指针，到vtbl虚表，到对象虚函数。
5. 编译器将代码编译成动态绑定形式的条件：

通过指针（引用）调用；向上转型（子类到父类）；调用的是虚函数。

1. 多态、动态绑定、虚指针都是相同的东西。

 

 

十八、关于this指针

（1）Template Method（模板方法设计模式）。

（2）this可以理解为一个指针，也可以看作一个对象this object。

（3）在C++里，所有的非static成员函数，都有一个隐藏的参数 this。

十九、关于dynamic binding

动态绑定的发生，需要满足三个条件：1.指针（引用）调用；2.向上转型；3.调用虚函数。

 

-------------------------对象模型Object Model内容结束，以下是追加的课题 --------------------------

 

 

二十、谈谈const

1. const是函数签名的一部分。
2. COW： Copy On Write，需要修改数据时，单独拷贝一份数据进行修改。
3. 当成员函数的const和non-const版本同时存在时，const object只会（只能）调用const版本，non-const object只会（只能）调用non-const版本。

 

 

二十一、关于new, delete

1. 创建新对象时，先分配memory（内部调用malloc函数），再调用ctor（构造函数）。
2. 释放新对象时，先调用dtor(析构函数)，再释放memory（内部调用free函数）。
3. array new一定要搭配array delete。

 

 

二十二、operator new，operator delete

1. 重载 ::operator new, ::operator delete, ::operator new[], ::operator delete[]，将接管全局的new和delete函数。
2. 这些重载函数，是给编译器调用的：当重载这些函数之后，编译器将不会调用全局的new和delete函数。
3. 这些重载函数，不可以被声明与一个namespace内。
4. operator new, ::operator new[] 重载函数需要有一个大小参数。
5. 小心，重载全局函数，影响将非常大。
6. ::operator new, ::operator delete, ::operator new[], ::operator delete[]也可以作为成员函数重载。

 

 

二十三、重载operator new，operator delete示例

1. 使用全局作用域 :: 符号，可以强制采用全局函数。
2. 编译器会在一个array的前头，添加一个counter记录array数量。

 

 

二十四、重载new(), delete()示例

1. 分配内存，调用构造函数
2. 程序发出异常，如果没有处理，程序就会退出。
3. 我们可以重载class member operator new()，写出多好版本，前提是每一个版本的声明都必须有独特的参数列表，其中第一个参数必须是size_t，其余参数以new所指定的placement arguments为初值。出现于new(…)小括号内的便是所谓placement arguments。
4. 我们也可以重载class member operator delete()，写出多好版本，但它们绝不会被delete调用。只有当new所调用ctor（构造函数）抛出exception（异常），才会调用这些重载版的operator delete()。它只可能这样被调用，主要用来归还未能完全创建成功的object所占用的memory。

 

 

二十五、basic_string使用new(extra)扩充申请量