《Essential c++》笔记

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1.c++编程基础

1.1如何撰写c++程序

类:用户自定义的数据类型

class机制,赋予了“增加程序内之类型抽象化层次”的能力

声明语句:declaration statement

字符常量:character literal

main返回0表示程序执行成功

命名空间是一种将库名称封装起来的办法,可以避免与应用程序发生命名冲突的问题。

using directive是让命名空间中名称曝光的而最简单方法。

using namespace std;

1.2对象的定义与初始化

defining and initializing a data object

用assignment操作符初始化沿袭自c语言

构造函数初始化语法用来处理“多值初始化”

1.3撰写表达式

writing expressions

运算符优先级

1.4条件语句和循环语句

writing conditional and loop statement

如果测试条件值属于整数类型,可以用switch语句取代一大堆的if-else-if

不加break,则向下执行到末尾

continue 结束此次迭代

break结束当前循环

1.5如何运用array和vector

how to use arrays and vector

更建议使用vector

array必须提前指定大小

for(init-statement ; condition ; expression){}

vector知道自己的大小是多少

1.6指针带来弹性

pointers allow for flexibility

指针为程序引入了一层间接性,我们可以操作指针,而不再直接操作对象。

解引用dereference

rand和srand()都是标准库提供的伪随机数生成器,cstdlib

dot成员选择操作符

arrow成员选择操作符

1.7文件的读写

writing and reading files

fstream

输出用的文件对象ofstream,各种模式/输出模式,追加模式

cerr输出对象:与cout类似,不过没有缓冲buffer情形,立即显示于终端中

endl会插入一个换行符,并清除输出缓冲区

2.面向过程的编程风格

2.1如何编写函数

how to write a function

返回类型,函数名,参数列表,函数体

函数声明:函数原型,返回类型+函数名+参数列表

函数声明让编译器检查后续出现的使用方式是否正确。

函数的最后一条语句是隐式退出点

2.2调用函数

invoking a function

调试器 debugger,检查各个对象在执行过程中的值

按值传递,按引用传递

将参数声明为reference:直接对所传入的对象进行修改,降低复制大型对象的额外负担

指针和引用的区别:引用一定代表某个对象,指针可以指向0

作用域,生命周期

内置类型的对象,如果在全局域,默认初始化为0,local域,不指定则不初始化。

动态内存管理:程序员管理,new,delete,在堆区分配

c++没有提供语法使我们从堆区分配数组的同时为元素设定初值。

delete 【】 p

2.3提供默认参数值

providing default parameter values

以参数传递作为函数间的沟通方式,比直接将对象定义在file scope更合适。

reference不同于pointer,不能设置为0

默认值的解析从最右边开始,因此默认参数一定在参数列表右侧

默认值只能指定一次,声明/定义,一般在头文件,声明中

头文件为函数带来更高的可见性

2.4使用局部静态对象

using local static object

为了节省函数间的通信问题而将对象定义在file scope,永远都是一种冒险。

局部静态对象,作用域在局部,生命周期到程序结束,存储位置在数据段

2.5声明inline函数

declaring a function inline

inline:要求编译器在每个函数调用点将函数的内容展开。将函数的调用改为一份函数代码副本代替。

只是请求,编译器是否执行视编译器而定。

适合inling:体积小,常调用,计算简单。

inline函数的定义常放在头文件中。

2.6提供重载函数

providing overloaded functions

函数重载:传入不同类型/数量的参数给同名函数。

编译器根据实参来选择调用哪个函数。

返回类型不同不属于重载。

2.7定义并使用模板函数

defining and using template functions

函数模板的机制:将函数内容与参数类型绑定,将参数类型信息剥离

typename T 占位符

函数模板也可以是重载函数

2.8函数指针带来更大的弹性

pointers to function add flexibility

函数指针必须指明函数返回类型和参数列表

enum枚举类型,默认第一个枚举值为0,之后+1

2.9设定头文件

setting up a header file

头文件:为函数只用维护一个声明

声明可以有多份,定义只能一份

const object 的定义只要一出文件之外便不可见(内链接)

头文件“”,一般用户自定义头文件用,从项目目录下开始寻找。

《》,从环境变量/编译器设置路径开始寻找

3.泛型编程风格

generic programming

STL=容器+泛型算法

vector,list顺序性容器

map,set,关联性容器,快速查找容器中的值

泛型算法:

与操作对象类型无关,通过函数模板实现

与容器无关,通过迭代器实现

3.1指针的算术运算

the arithmetic of pointers

当数组被传给函数,或是由函数中返回,仅有第一个元素的地址被传递。

下标操作就是将起始地址加索引值偏移,再解引用

指针算术运算中,会将所指对象类型大小考虑进去

在底层指针上提供一层抽象,取代程序原本的“指针直接操作”,把底层指针的处理统统放在此抽象层中,让用户无须直接面对指针–》迭代器

3.2了解iterator

making sence of iterators

begin()返回一个迭代器指向第一个元素

end()返回迭代器指向最后一个元素的后边

需要实现的操作:赋值/比较/递增/解引用

const_iterator,只读的迭代器

典型泛型算法:

搜索:find,count,adjacent_find,find_if,count_if,binary_search,find_first_of

排序:merge,partical_sort,partition,random_shuffle,reverse,rotate,sort

复制/删除/替换:copy,remove,remove_if,replace,replace_if,swap,unique

关系:equal,includes,mismatch

生成/转换:fill,for_each,generate,transform

数值:accumulate,adjacent_difference,partial_sum,inner_product

集合:set_union,set_difference

3.3所有容器的共通操作

operations common to all containers

==

=

empty()

size()

clear()

begin()

end()

insert()

erase()

3.4使用顺序性容器

using the sequential containers

用来维护排列有序,类型相同的数据

vector 连续内存,随机存取,索引效率高

list 任意位置插删效率高

deque 头部插删性能也高于vector

push/pop _back/front ()

3.5使用泛型算法

using the generic algorithm

#include 《algorithm》

find(),在无序结构中查找是否存在某值

binary_search(),有序结构中查找某值

count(),数值相符的元素数目

search(),是否存在某子序列

max_element(),返回最大值的迭代器

3.6如何设计一个泛型算法

how to design a generic algorithm

函数对象 function object,某种class的实例对象,对()函数调用操作符进行了重载,所以可以像用函数一样用对象。

标准库预定义的函数对象:#include

六个算术:plus,minus,negate,multiplies,divides,modules

六个关系:less,less_equal,greater,greater_equal,equal_to,not_equal_to

三个逻辑:logical_and,logial_or,logical_not

函数对象适配器,function object adaptor

绑定适配器bind1st,bind2nd,可以将指定值绑定到第1/2操作数

去除容器影响:传入迭代器范围

函数对象比函数指针效率高

3.7使用Map

using a map

key-value

a【key】,如果key不在map内,会将key置于map,并value初始化0

所以map的查询最好使用find/count (直接用【】,会改变map)

3.8使用Set

using a set

只存key

set默认按照所属类型的less-than关系排列

3.9如何使用iterator inserter

how to use iterator inserters

不想使用容器的=,怎么使用inserter 迭代器?三种

back_inserter(container);以pushback代替=

inserter(container,start);以insert替代=

front_inserter(container);以pushfront替代=,适用于list,deque

#include 《iterator》

3.10使用iostream iterator

using the iostream iterator

#include

istream_iterator is(cin); //将迭代器绑定到标准输入设备,也就是first 迭代器

istream_iterator eof;//不指定参数则代表end of line

copy(is,eof,back_inserter(text));//输入完成

oftream_iterator os(cout," " );//第二个参数是每个元素的间隔

copy(text.begin(),text.end(),os);//输出完成

文件操作将cin/cout换成fstream对象即可

4.基于对象的编程风格

接口与实现

4.1如何实现一个class

how to implement a class

class的前置声明,

class stack;//有了前置声明才能进行* /& 的操作

实现:

class stack{

public://接口

private:

};

在classs定义里定义的函数,会被视为inline函数

:: 类作用域解析运算符

class定义和inline定义一般放在头文件中

4.2什么是构造/析构函数

what are class constructors and class deconstructor?

构造函数,类的初始化函数,与类同名,可以被重载

成员初始化列表,member initialization list,主要用于将参数传递给构造函数

析构函数:~类名,参数列表空,不能被重载,进行资源释放

拷贝构造函数/copy assignment 与 深/浅复制

4.3何谓mutable可变与const不变

what are mutable and const?

const成员函数,加在函数参数列表后,暗示此函数内不会修改对象的内容

将成员变量声明为mutable,则在const函数中可以修改此变量,可通过编译

4.4什么是this指针

what is the this pointer?

this指针是在成员函数内用来指向调用者(一个对象)

底层实现:编译器将this指针加到参数列表中表示调用者

4.5静态类成员

static class members

static data member,唯一的可共享的member,只有一份实体

静态成员函数:当函数只操作static数据时,可以将成员函数声明为static,之后函数可以不依托于具体对象,通过类名::函数名,来使用

4.6打造一个iterator class

building an iterator class

运算符函数很像普通函数,区别是不用指定名称,只要在运算符前边加关键字operator即可

bool operator==(const classA&)const;

运算符重载的规则:

不可以引入新的运算符, . .* :: ?: 四个运算符不能重载

运算符操作数个数不能改变

运算符优先级不能改变

运算符函数的参数列表至少有一个class类型。也就是说不能重载nonclass的运算符。

++的前置后置,后置加一个参数,不用使用默认置为0

typedef 将某个类型(内置/复合/class)设定为另一个不同名称

4.7合作关系必须建立在友谊的基础上

collaboration sometimes requires friendship

将其他class/函数指定为friend,则friend就有了成员函数的权限

友元的声明不受public/private的影响

友谊的建立,通常是为了效率考虑,即使用public接口的函数可代替。

4.8实现一个copy assignment operator

implementing a copy assignment operator

深复制/浅赋值

4.9实现一个function object

implement a function object

function object:提供有()运算符的class

通常把function object 当作参数传递给泛型算法

4.10重载iostream运算符

providing class instances of the iostream operators

ostream& operator<<(ostream &os, const classA &a ){

return os;}//连续 《《

input运算符的实现比较复杂,因为要考虑读入的数据有问题。

4.11指针,指向class member function

pointers to class member function

与普通的函数指针相似,不过还要声明所指的是哪一个class

void (class::*pm)(int)=0;

//返回类型,参数列表,初始值

可以用typedef简化使用

使用时,对想指定的函数取址赋值给pm

maximal munch 编译规则:每个符号序列总是以‘合法序号序列’最长的那个解释

a+++p 会被解释为 a++ +p

成员函数指针与普通函数指针的区别,前者要通过同一类的对象加以调用,此对象就是成员函数中this所指之物。

5.面向对象编程风格

class的主要用途在于引入一个新的数据类型来表现我们想表现的实体。

类间的关系通过“面向对象编程模型”加以设定

5.1面向对象编程概念

object-oriented programming concepts

继承 inheritance:将相关的类组织起来,分享共通数据和操作

多态 polymorphism:在类上编程时如同操控单一实体(类型无关的方式来操作),赋予更多弹性

继承:父子关系,基类/派生类,父类定义了子类的公共接口和私有实现,子类可以增加/覆盖继承来的东西

我们常用指向基类的*/&来操作对象,而不是直接操作各个对象。(多态,父类指针指向子类对象,运行时才能确定)(可以方便的加入/移除派生类)

静态绑定:程序执行前就解析出应该调用哪个函数

动态绑定:运行期确定

5.2漫游:面向对象编程思维

a tour of object-oriented programming

默认情况下,成员函数的解析在编译器静态进行。

虚函数在运行期进行。

定义派生类时,基类和派生类的构造函数都会执行。析构也都会执行,顺序相反。(基类的构造函数初始化公共元素,派生类构造函数初始化特有元素)

定义派生:

class derived :public base{};

使用派生类时不必刻意区分继承而来/自身定义的成员

5.3不带继承的多态

polymorphism without inheritance

在类对象存储一个变量,表示类型(enum)

还要检查类型是否合法

编程负担大,维护麻烦

5.4定义一个抽象基类

defining an abstract base class

静态成员函数无法被声明为虚函数

第一步,找出所有子类共通的操作行为,公共接口

第二步,找出哪些操作行为与类型相关(依赖类型),虚函数,派生类自己实现一份

第三步,找出每个行为的访问层级,public/private/protected

类里有纯虚函数则为抽象类,不能生成具体对象。必须派生后并定义虚函数再使用。

5.5定义一个派生类

defining a derived class

类进行继承声明前,基类的定义必须已经存在

在类之外对虚函数进行定义时,不必指明关键字virtual

通过class scope :: 运算符,我们可以明确告诉编译器想调用哪一个函数实例,跳过虚函数机制

派生类里的同名函数会掩盖基类里的函数,可以用::找到并调用。

5.6运用继承体系

using an inheritance hierarchy

继承和与函数等机制,帮助我们简化了修改和拓展的负担。

5.7基类型该多么抽象

how abstract should a base class be?

将派生类公用的实现内容放在基类里实现,简化新增派生类的成本。

5.8初始化、析构、复制

initialization ,destruction,and copy

派生类的构造函数不仅要为派生类的数据成员初始化,还要为基类的数据成员提供适当的值(调用基类的构造函数)

通过成员初始化列表传入

基类的析构会在派生类析构之后自动调用。

5.9在派生类之中定义一个虚函数

defining a derived class virtual function

当派生类继承了(没有自己覆盖掉)纯虚函数,自己也成为了抽象类,不能定义出对象。

覆盖时,函数原型要完全相同。

虚函数的静态解析:

两种情况,虚函数不会出现预期行为

1,基类的构造/析构内,调用某个虚函数,此刻派生类数据成员还没初始化,因此不会调用派生类里的虚函数。

2,使用的是基类对象,而不是指针/引用。内存空间(实际的基类对象的内存空间无法装入派生类对象)

5.10运行时的类型鉴定机制

run-time type identification

typeid运算符,运行时类型鉴定机制(rtti,run time type identification )

查询多态化的指针和引用,获得其所指对象的实际类型

#include 《typeinfo》

typeid(),返回一个type_info对象,包含类型相关的种子信息。

.name()返回 const char* ,表示类名

支持 == / !=操作

static/dynamic _cast<>

6.以template进行编程

根据用户指定的值或类型,自动生成函数或类

6.1被参数化的类型

parameterized types

template //T占位符

class btnode{};

6.2class template的定义

the template calss definition

类内定义:与非模板相同

类外定义:

template 《typename T》

classA ::classA():data(0){}

6.3template类型参数的处理

handling template type parameters

建议将所有的template类型参数视为class类型来处理,也就是将他声明为const &

构造函数中以初始化列表初始化,效率最佳

效率不同?默认构造+copy赋值 vs 直接拷贝构造

6.4实现一个class template

implementing the template class

new操作分为两步:申请内存(失败抛出bad—alloc)+初始化

前序中序后序遍历差别是递归作用的操作顺序

6.5一个以function template 完成的output运算符

a function template output operator

每个type实现自己的print

6.6常量表达式与默认参数值

contanst expressions and default parameters

以表达式作为template参数,非类型参数

全局作用域内的函数及对象,其地址也是一种常量表达式(可以接受函数指针作为参数)

6.7以template参数作为一种设计策略

template parameters as strategy

可以用来代替function object,但是需要自己的类型定义指定某些运算符

高级用法,说明template可以传递很多东西,不止class类型

6.8member template function

member template function

non template/template类内都可以指定模板成员函数

减少函数定义代码

7.异常处理

异常处理机制,exception handling facility

7.1抛出异常

throwing an exception

异常的鉴定与发出,异常的处理方式

c++通过throw表达式产生异常

可以抛出 int/string/自定义异常类

7.2捕获异常

catching an exception

catch(type)//捕获

{}//处理

异常处理完后回到正常程序流

处理不了的异常要在处理结构体里重新throw出去

catch(…){}//…表示 all,捕获所有异常

7.3提炼异常

trying for an exception

catch子句和try块相应而生

catch子句放在try块的结尾,如果try块内有异常发生,有catch内的语句来处理

发生异常后,不断往上解函数调用链以找到可以处理的catch,到main都没有找到则调用标准库的terminate(),默认中断程序。

初学者常犯的错误:将c++异常与段错误/bus error等硬件异常混淆。c++异常都可以找到throw语句。

7.4局部资源管理

local resource management

资源管理的手法:在构造函数内请求资源,在析构函数里释放资源

在异常处理机制终结某个函数前,c++保证,函数中所有的局部对象的析构函数都会被调用。

7.5标准异常

the standard exception

new失败产生bad_alloc

bad_alloc是个class,不是object

what()可以返回异常的文字描述

c_Str(),str–>char *

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