知乎C++问题整理

如何平衡性能，合理选择C++STL集装箱？

ANSER:

首先要搞清楚，假设STL问题，那么问题出在哪里？

STL能够简单地觉得就是算法+数据结构，全部容器的算法选择和实现都是经过精心设计和严格測试的，几个主流STL实现都不会有大问题。

性能问题通常都出在内存数据操作上，内存操作有三种。内存读取、内存复制和内存分配。

所以选择合适容器的根据就是要尽量降低内存操作尤其是复制操作，比方频繁中间插入删除就不要选Vector，频繁随机訪问就不要选list。

除了选错容器这种低级错误外，性能瓶颈基本都是出在容器内的对象身上。解决方式：

1. 在容器内放对象指针，而不是实例，对象生命周期自己管理，仅仅有在真的有性能问题时才考虑这样做，由于内存泄漏的风险还是挺高的。
2. 自定义allocator，实现对象内存池，仅仅有在确认内存分配是瓶颈时才用。
3. 不拿两个容器实例做赋值操作，传入參数用指针或引用，传出的參数用swap来实现容器数据传递，务必确认自己清楚知道在做什么。

关于C++ 数组和指针的问题?

对数组取地址时。数组名不会被解释为其地址。等等。数组名难道不被解释为数组的地址吗？不全然如此：数组名被解释为其第一个元素的地址，而对数组名应用地址运算符（即&）时，得到的是整个数组的地址：

short tell[10];        //声明一个长度为20字节的数组（short型变量大小为2字节）
cout << tell << endl;  //显示&tell[0]
cout << &tell << endl; //显示整个数组的地址

从数字上说，这两个地址同样；但从概念上说，&tell[0]（即tell）是一个2字节内存块的地址，而&tell是一个20字节内存块的地址。

因此。表达式tell+1将地址值加2。而表达式&tell+1将地址值加20。换句话说。tell是一个short指针（short*），而&tell是一个指向包括10个元素的short数组的指针（short(*) [10]）。

您可能会问，前面有关&tell的类型描写叙述是怎样来的呢？

首先，您能够这样声明和初始化这种指针：

short (*pas) [10] = &tell; //pas指向一个有10个short元素的数组

假设省略括号，优先级规则将使pas先与[10]结合。导致pas是一个包括10个short型指针的数组。因此括号是不可缺少的。

其次，假设要描写叙述变量的类型。可将声明中的变量名删除。因此。pas的类型为short(*) [10]。

另外。由于pas被设置为tell。因此*pas与tell等价，所以(*pas) [0]为tell数组的第一个元素。

回到问题本身，当int型变量的大小为4字节时，arr是一个4字节内存块的地址，而&arr是一个40字节内存块的地址。

尽管这两个内存块的起始位置同样，可是大小不同。

题主能够在代码里加上这两行，对照一下输出结果：

cout << arr + 1 << endl;  //地址+4
cout << &arr + 1 << endl; //地址+40

演示样例代码：

int  arr[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
    cout << &(arr[0]) << endl;
    cout << arr << endl;
    cout << &arr << endl;
    cout << arr + 1 << endl;
    cout << &arr + 1 << endl;

输出：

0013FE60
0013FE60
0013FE60
0013FE64
0013FE88
请按随意键继续. . .

C/C++ 中 0 与 NULL 差别是什么？用 delete 时，用 p=0，还是用 p=NULL 好？为什么？

ANSER:

首先呢。要明确一点儿。NULL是一个无类型的东西，并且是一个宏。而宏这个东西，从C++诞生開始。就是C++之父嗤之以鼻的东西，他推崇尽量避免宏。而在他的FAQ中，也有对应的一个关于NULL与0的解释。也谈到了这一点儿。

在C++标准中。我们能够见到一个词语叫做null pointer constant，事实上在C++11标准前。是仅仅承认0为null pointer constant的。所以，在C++中，我们也常常能听到一个说法，就是赋予null pointer。应该是使用0，而非NULL。

而nullptr pointer constant这个词语在C++11公布后，最终再添了一个成员，就是nullptr。而与NULL本质不同的是，nullptr是有类型的（放了在stddef头文件里），类型是 typdef decltype(nullptr) nullptr_t; 而正是由于是有类型的，这给我们编译器实现nullptr的时候带来了很多其它细节的考虑，当然也给了使用者很多其它的保障，所以假设你的编译器支持nullptr，请一定使用nullptr！

而nullptr的出现背景，事实上是很easy的，C++哲学上来说就是C++之父一直对null pointer没有一个正式的表示感到很不满。而更project的来说，就是关于重载这个问题。

void f(void*)
{
}

void f(int)
{
}

int main()
{
    f(0); // what function will be called?
}

而引入了nullptr。这个问题就得到了真正解决，会很顺利的调到void f(void*)这个版本号。

好了。真的以为nullptr就这样了么? 我前面说过了nullptr是有类型的，叫做nullptr_t，这给我们编译器实现带来了诸多要考虑的东西。不幸的话让我们来举点儿奇葩样例吧。

union U
{
    long i;
    nullptr_t t;
};

int main()
{
    U u;
    u.i = 3;
    printf("%ld\n",(long)u.t); // What it is? 0 or 3?
}

那么这是应该符合union语意还是nullptr的语意呢？这在标准中是没有说的，我们也为此争论了很久。

当然在我们编译器的实现还是保持了nullptr的语意，结果是0。

而nullptr有类型后。还能做什么呢？那当然就是能够捕获异常了。

int main()
{
  try
  {
    throw nullptr;
  }
  catch(nullptr_t)
  {

  }
}

你扔一个NULL试试？看他应该用什么收，正是由于没有类型，所以就要用它的本质类型。比方long什么的来说。你扔一个0试试？那就也不是所谓的空指针类型了，就是要用int什么的来收了。

所以，推崇nullptr是有道理的，我们在编译器实现nullptr的时候考虑了很很多的细节。还有很多你们可能一直用不到的情况，我们都要用来測试。目的就是保障开发人员的使用。再次那句话。假设你的编译器支持nullptr，请一定使用nullptr！

最后再扯一点儿，0在C++是很奇妙的东西。比方纯虚函数为什么是用=0来设置的，不知道有没有同学去考虑过这个问题没有。

假设你深刻理解了C++哲学，这应该就是很简答的问题了。学语言嘛，一定要学到其哲学，你才干知道其之美。其之威力。尤其是C++。

怎样计算带指针的结构体大小？

问题：

struct X
{
    char a;
    float b;
    int c;
    double d;
    unsigned e;
};

由于存储变量时地址对齐的要求，所以这个结构体大小应该是32。

假设我多定义一个随意型的指针

struct X
{
    char a;
    float b;
    int c;
    double d;
    unsigned e;
    int *f;
};

依照地址对齐的要求。这样结构体大小应该是40，但它仍然是32。

我再加一个随意型的指针

struct X
{
    char a;
    float b;
    int c;
    double d;
    unsigned e;
        int *f;
        double *g;
};

结果这样结构体大小就直接变成40了。假设指针大小是地址总线大小的话，2个指针就是8字节，加上原来的32字节也刚好等于40字节，并且也满足存储变量时地址对齐的要求。

可是为什么刚才加一个指针不变。两个就变了。

回答：

一開始的时候是这种

struct X {
    char a;         // 1 bytes
    char padding1[3];   // 3 bytes
    float b;        // 4 bytes
    int c;          // 4 bytes
    char padding2[4];   // 4 bytes
    double d;       // 8 bytes
    unsigned e;     // 4 bytes
    char padding3[4];   // 4 bytes
};

加了一个指针以后是这种

struct X {
    char a;         // 1 bytes
    char padding1[3];   // 3 bytes
    float b;        // 4 bytes
    int c;          // 4 bytes
    char padding2[4];   // 4 bytes
    double d;       // 8 bytes
    unsigned e;     // 4 bytes
    int *f;         // 4 bytes
};

再加一个指针以后是这种

struct X {
    char a;         // 1 bytes
    char padding1[3];   // 3 bytes
    float b;        // 4 bytes
    int c;          // 4 bytes
    char padding2[4];   // 4 bytes
    double d;       // 8 bytes
    unsigned e;     // 4 bytes
    int *f;         // 4 bytes
    double *g;      // 4 bytes
    char padding3[4];   // 4 bytes
};

这样就好懂多了吧？

轮子哥的回答。说明了原理

我来补充一下匿名用户的答案。

第一个图是这种

struct X {
    char a;         // 1 bytes
    char padding1[3];   // 3 bytes
    float b;        // 4 bytes
    int c;          // 4 bytes
    char padding2[4];   // 4 bytes
    double d;       // 8 bytes
    unsigned e;     // 4 bytes
    char padding3[4];   // 4 bytes
};

padding1的存在是由于，offset(b)必须能够被align(b)整除，所以塞三个char。

b的偏移字节是它自身字节的整数倍，因此要加入三个字节的偏移

padding2的存在是由于，offset(d)必须能够被align(d)整除，所以塞4个char。

原因同上

对于全部基本类型，align(T)==sizeof(T)，所以有了上面两条。

那align(X)是多少呢？当然就是全部成员里面align最大的那个，是align(d)==8

好了，因此sizeof(X)必须能够被align(X)整除，就有了padding3。

整个结构体的大小必须能被当中最大align的树整除。