【C++】近期C++特性进阶学习总结(一)
前言
C++的特性多的数不胜数,语言标准也很多,所以不定期对近期所学的C++知识进行总结,是对自身知识体系检查的良好机会,顺便锻炼一下写博客的文笔
三/五/零之法则
三之法则:如果某个类需要用户定义的析构函数、用户定义的复制构造函数或用户定义的复制赋值运算符,那么它几乎肯定需要全部三者。
五之法则:任何想要移动语义的类必须声明全部五个特殊成员函数(析构函数、拷贝构造、赋值运算、移动拷贝构造、移动赋值运算):
零之法则:有自定义析构函数、复制/移动构造函数或复制/移动赋值运算符的类应该专门处理所有权
当有意将某个基类用于多态用途时,可能需要将它的析构函数声明为公开的虚函数。由于这会阻拦隐式移动(并弃用隐式复制)的生成,因而必须将各特殊成员函数声明为预置的
class base_of_five_defaults
{
public:
base_of_five_defaults(const base_of_five_defaults&) = default;
base_of_five_defaults(base_of_five_defaults&&) = default;
base_of_five_defaults& operator=(const base_of_five_defaults&) = default;
base_of_five_defaults& operator=(base_of_five_defaults&&) = default;
virtual ~base_of_five_defaults() = default;
};
扩展阅读:
来自cppreference:三五法则
CRTP
- Curiously Recurring Template Pattern(奇异的递归模板模式)
CRTP
是指一个类A有一个基类,这个基类是类A本身的模板特化。具有编译时多态的特性
如下例子也可通过vtable
实现。拿这个例子,将CRTP
与vtable
实现的动态多态进行对比
虚函数:
内存:每个虚函数一个函数指针
运行时:一次函数指针调用
而 CRTP 静态多态的开销是:
而 CRTP 静态多态的开销是:
内存:每个模板实例化的 Base 副本
运行时:一个函数指针调用 + static_cast 正在做的任何事情
template <typename T>
struct Base {
void foo() {
(static_cast<T*>(this))->foo();
}
};
struct Derived : public Base<Derived> {
void foo() {
cout << "derived foo" << endl;
}
};
struct AnotherDerived : public Base<AnotherDerived> {
void foo() {
cout << "AnotherDerived foo" << endl;
}
};
template<typename T>
void ProcessFoo(Base<T>* b) {
b->foo();
}
int main()
{
Derived d1;
AnotherDerived d2;
ProcessFoo(&d1);
ProcessFoo(&d2);
return 0;
}
Output:
derived foo
AnotherDerived foo
扩展阅读:
来自cppreference:CRTP
c++标准中对于CRTP的使用例子:std::enable_shared_from_this(cpp11)
、std::ranges::view_interface(cpp20)
RAII
- Resource Acquisition Is Initialization(资源获取即初始化)
将资源的生命周期与对象的生命周期所绑定(构造获取资源/析构释放资源,利用了栈上的变量在离开作用域的时候会析构的特性),c++11后的四大smart_point
(shared_ptr
、unique_ptr
、weak_ptr
、auto_ptr(在17中废除)
)采用了这种思想。
扩展阅读:
RTTI
- Run Time Type Identification(运行时类型识别)
- c++中RTTI的一些体现
typeid
、dynamic_cast
、type traits
具体可以看runtime的库的函数__RTtypeid
,rtti把所需的type_info
信息放在vtable
前,大概也是dynamic_cast
要求父类必须有虚函数的原因吧 - 注意,取虚函数表地址时(此处请注意环境在32位和64位下的区别,32位可以用int,64位用longlong)
...
Base *pb2 = new Derive();
const std::type_info &tp2 = typeid(*pb2);
printf("tp2地址为:%p\n", &tp2);
long *pvptr = (long *)pb2;
long *vptr = (long *)(*pvptr);
printf("虚函数表首地址为:%p\n", vptr);
printf("虚函数表首地址之前一个地址为:%p\n", vptr-1); //这里的-1实际上是往上走了4个字节
long *prttiinfo = (long *)(*(vptr - 1));
prttiinfo += 3; //跳过12字节
long * ptypeinfoaddr = (long *)(*prttiinfo);
const std::type_info *ptypeinfoaddrreal = (const std::type_info *)ptypeinfoaddr;
printf("ptypeinfoaddrreal地址为:%p\n", ptypeinfoaddrreal);
cout << ptypeinfoaddrreal->name() << endl;
...
扩展阅读:
(C++对象模型):RTTI运行时类型识别回顾与存储位置介绍
RTTR
- 反射是一个进程检查、反省和修改其自身结构和行为的能力
- Run Time Type Reflection(运行时类型反射)
众所周知,java、c#、Go等语言在语言层面支持了反射特性。而c++不支持反射,因为C++没有在语言层面提供返回类的metadata
的能力,所以很多属性要靠手动注册,于是乎有人自造轮子搞了个反射机制(UE中的U++通过UHT和UBT来支持反射)
扩展阅读:
auto接收std::vector<bool>::reference的问题
注意此处的BoolData
类型是std::vector\<bool\>::reference
,此处是历史遗留问题,设计std::vector\<bools\>
的时候,认为bool
只需要1bit,内部做了内存优化,所以用[]访问的时候,得到的是一个内部(被压了位)对象的引用
如果在长度确定的情况下,用std::bitset代替std::vector是一个更好地选择
std::vector<bool> BoolDatas;
// BoolData: std::vector<bool>::reference
for (auto BoolData : BoolDatas)
{
}
// IntData: int
std::vector<int> IntDatas;
for (auto IntData : IntDatas)
{
}
扩展阅读:
cppreference: std::vector::reference
类型擦除
将原有类型消除或者隐藏,换言之,在封装接口中,很多情况下我不关心具体类型是什么或者根本不需要这个类型,它可以使接口有更好的通用性、延展性,消除耦合,减少重复代码
- 一个很详细关于类型擦除的介绍:类型擦除,从多态、template、std::varient(来自boost::varient)、std::any(来自boost::any)、到closesure去分析
扩展阅读:
boost
只能说boost
yyds啊,除了模板多,多次编译会导致编译时间长以外,功能真的很强大 确实如其名boost
。例如c++17中的std::filesystem
、std::any
、std::varient
直接来自于boost
中。还有boost::program_options
用于处理控制台
的输入参数也是很方便
#、#@、##、__VA_ARGS__ 应用
#define Conn(x,y) x##y // 表示x连接y
#define ToChar(x) #@x // 给x加上单引号
#define ToString(x) #x // 给x加上双引号
#
char* str = ToString(123132); // str="123132";
##
int n = Conn(123,456); //n=123456;
char* str = Conn("asdf", "add") //str = "asdfadf";
也可用来省略可变参数为空时,去掉前面的,
#define ESC_START "\033["
#define ESC_END "\033[0m"
#define COLOR_FATAL "31;40;5m"
#define COLOR_ALERT "31;40;1m"
#define COLOR_CRIT "31;40;1m"
#define COLOR_ERROR "31;40;1m"
#define COLOR_WARN "33;40;1m"
#define COLOR_NOTICE "34;40;1m"
#define COLOR_INFO "32;40;1m"
#define COLOR_DEBUG "36;40;1m"
#define COLOR_TRACE "37;40;1m"
#define Msg_Info(format, ...) (printf( ESC_START COLOR_INFO "[INFO]-[%s]-[%s]-[%d]:" format ESC_END, __FILE__, __FUNCTION__ , __LINE__, ##__VA_ARGS__))
#define Msg_Debug(format, ...) (printf( ESC_START COLOR_DEBUG "[DEBUG]-[%s]-[%s]-[%d]:" format ESC_END, __FILE__, __FUNCTION__ , __LINE__, ##__VA_ARGS__))
#define Msg_Warn(format, ...) (printf( ESC_START COLOR_WARN "[WARN]-[%s]-[%s]-[%d]:" format ESC_END, __FILE__, __FUNCTION__ , __LINE__, ##__VA_ARGS__))
#define Msg_Error(format, ...) (printf( ESC_START COLOR_ERROR "[ERROR]-[%s]-[%s]-[%d]:" format ESC_END, __FILE__, __FUNCTION__ , __LINE__, ##__VA_ARGS__))
int main()
{
Msg_Info("test!\n");
Msg_Warn("%d\n", 10);
Msg_Error("%s\n", "error");
Msg_Debug("Debug\n");
// 当可变参数为空时
Msg_Debug();
/*
(printf( "\033[" "32;40;1m" "[INFO]-[%s]-[%s]-[%d]:" "test!\n" "\033[0m", "D:\\repos\\C++Project\\main.cpp", __FUNCTION__ , 66 ));
(printf( "\033[" "33;40;1m" "[WARN]-[%s]-[%s]-[%d]:" "%d\n" "\033[0m", "D:\\repos\\C++Project\\main.cpp", __FUNCTION__ , 67,10));
(printf( "\033[" "31;40;1m" "[ERROR]-[%s]-[%s]-[%d]:" "%s\n" "\033[0m", "D:\\repos\\C++Project\\main.cpp", __FUNCTION__ , 68,"error"));
(printf( "\033[" "36;40;1m" "[DEBUG]-[%s]-[%s]-[%d]:" "Debug\n" "\033[0m", "D:\\repos\\C++Project\\main.cpp", __FUNCTION__ , 69 ));
(printf( "\033[" "36;40;1m" "[DEBUG]-[%s]-[%s]-[%d]:" "\033[0m", "D:\\repos\\C++Project\\main.cpp", __FUNCTION__ , 77 ));
*/
}
#@
char a = ToChar(1); // a='1';
// char a = ToChar(123); // 编译器报错
__VA_ARGS__
- 用于宏定义中代表可变参数
#define debug(...) printf(__VA_ARGS__)
c++20 初始化表达式
- 使用c++11的
range for
的时候,就在好奇为什么没带有Initialization
的range for
,终于在C++20中见到了
for (Initialization ; traverse data)
{
// dosomething()
}
不能有const_cast<T>的原因
如果允许某种模板推导,它会更容易发生意外错误。其次const_cast也可以用来删除volatile,编译器怎么知道你想扔掉什么?
总结
在过去半年内,个人比较热爱C++的各种奇淫特性,内容更偏向笔记时所记录,所以本文更偏向简约不详细深入。不对某个特性进行深入总结,宗旨在抛砖引玉,简单地介绍特性的作用和用法,再通过后面的我觉得可以阅读的扩展阅读可进行深入了解。
TODO
- C++进阶学习总结(二):
- POD
- CTAD和折叠表达式
- type_traits
- C++17一些值得了解的特性
- 模板(SFINAE,std::enable_if(c++11),concept (c++20))
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