《C++程序设计》朝花夕拾

 

（以后再也不用破Markdown写东西了，直到它有一个统一的标准，不然太乱了--）

1. 函数签名

   int         f   (int a, int b)
   ↑           ↑       ↑     ↑
   返回类型    函数名   形 式 参 数
   

   其中，函数名+形式参数=函数签名(function signature)。

2. 引用变量

   int a = ;
   int &b = a;
   a++;
   cout << a << ' ' << b << endl;  //2 2

   注意引用变量的声明方式，&写在等号左边是引用变量的声明，写在右边就是取址符。

3. 变量默认初始化

   • 非Static的Local变量，默认初始化为任意值 //Local的Static变量默认初始化为0
   • Global或Static变量，默认初始化为0（指针为NULL，NULL也是0）

4. Null Terminator '\0'

   char s1[] = {'a', 'b', 'c', 'd', 'e'};
   char s2[] = {'a', 'b', 'c', 'd', 'e'};
   char s3[] = {'a', 'b', 'c', 'd', 'e', '\0'};
   char s4[] = {'a', 'b', 'c', 'd', 'e', '\0'};
   char s5[] = "abcde";
   char s6[] = "abcde";   //若char s6[5] = "abcde";则编译出错
   cout << s1 << ' ' << strlen(s1) << endl;    //abcde#' 7
   cout << s2 << ' ' << strlen(s2) << endl;    //abcde 5
   cout << s3 << ' ' << strlen(s3) << endl;    //abcde 5
   cout << s4 << ' ' << strlen(s4) << endl;    //abcde 5
   cout << s5 << ' ' << strlen(s5) << endl;    //abcde 5
   cout << s6 << ' ' << strlen(s6) << endl;    //abcde 5

   这里面有几个知识点：

   • 比较s1和s3，之所以s1多输出一些奇怪字符，就是因为没有加终止符'\0'
   • 比较s1和s2，数组若分配了大小，则C++会自动在字符串末尾添加'\0'（其实这一点很容易想到，因为分配了大小的数组，如果元素没有被填满，则剩余元素均会被初始化为0，而0就是'\0'）
   • 比较s1和s5，s5_直接写成字符串的形式，C++会自动在字符串末尾添加'\0'_
   • 比较s3和s6，s3中发现终止符'\0'并不影响strlen的大小；s6中却发现分配大小时需要将终止符考虑上（好奇怪的一点，也就是说，分配大小需要考虑'\0'，而strlen会忽略'\0'）
   • 比较s1和s2，s3和s4，s5和s6，发现数组初始化的大小并不影响strlen。所以strlen的实现方法应该是，遍历数组直到发现'\0'，char s = {'a', '\0', '\a'}的strlen其实是1

5. NULL

   源码实现应该是 #define NULL 0，所以null和Null都是错的，只有NULL才对。

6. *、++、+的运算级别

   *p++你觉得应该是先算p++呢还是*p呢

   *p+1你觉得应该先算p+1呢，还是*p呢

   *p++ = *q++;是将*q的值赋给*p，然后p++,q++

7. int *i, j

   你觉得这样声明的话，j是一个int，还是一个int的指针？

8. static

   • static变量的初始化——类外初始化

     class A
     {
     　　static int x;   //不能直接在声明的时候初始化
     };
     int A::x = ;   //类外初始化必须加上int和A::

     只有static const变量才能直接在类内声明时初始化

     class A
     {
         static const int x = ;
     };

   • static函数的调用——通过类名调用

     class A
     {
         public:
         static void f(){}
     };
     A a;
     a.f();  //correct
     A::f(); //correct
     A.f();  //wrong

9. friend

   
   注：这里的子类指的是子类的成员函数，而不是子类对象（子类对象在类外）

10. public继承、protected继承和private继承

    先看一个表
    

    再看下面的代码

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    class A
    {
        public:
        void f1()
        {
            cout<<"f1()"<<endl;
        }
    
        protected:
        void f2()
        {
            cout<<"f2()"<<endl;
        }
    
        private:
        void f3()
        {
            cout<<"f3()"<<endl;
        }
    };
    
    class B: public A
    {
        public:  // 子类的代码范围内访问父类
        void g1(){f1();}
        void g2(){f2();}
        //void g3(){f3();}  error
    
    };
    
    int main()
    {
        B b;     //子类对象访问父类成员
        b.f1();
        //b.f2();   error
        //b.f3();   error
        b.g1();
        b.g2();
        //b.g3();   error
    }

    仔细看上面的表格和代码之后再继续往下看，这里我一直有个误解的地方，就是子类不是能够访问父类的protected成员吗，为什么子类对象访问父类的protected成员时会出错。

    原来，我们所谓的子类能够访问父类的protected成员，指的是在子类的类内去访问，而子类对象其实已经属于类外了。所以把子类对象当成是普通的外界访问即可。

    接着，上面的代码中，子类是通过public方式继承，如果换成protected和private继承会发生什么事呢？继续看。

    三种访问权限

    • public：可以被任意访问
    • protected：只允许子类及本类的成员函数访问
    • private：只允许本类的成员函数访问

    三种继承方式

    • public 继承
    • protect 继承
    • private 继承

    见下表

    

    可以看到，子类的成员属性其实是基类属性和继承方式中，取较严格的一个，当然基类的private成员子类是无权访问的。

    这里说的不是很清楚，补充一下，“子类成员属性”属性指的是子类继承基类的成员的属性，自己本身特有的那些成员该是什么属性就什么属性。所以如果换成private继承的话，b.f1()就会出错，b.g1()还是对的。这个时候，回过头去看上面的表格和代码，就一目了然了吧。

11. 父类的构造函数只能在子类的构造函数中调用

    class A
    {
        public:
        int x,y;
        A(int x1, int y1):x(x1),y(y1){}
    };
    class B: public A
    {
        public:
        int z;
        B(int x1, int y1, int z1):A(x1,y1),z(z1){}
    };

    顺便看一下如何使用初始化列表来初始化参数。

12. 简单谈谈泛型编程

    举个例子，A是父类，B是子类

    void f(A a){}
    B b;
    f(b);

    You can pass a derived class object to the base class parameter type in the function.
This is a kind of 'Generic Programming'

    另外，STL也是一种泛型编程（利用模版T来抽象数据类型）。所谓“泛型编程”，精华在于，把数据类型作为一种参数传递进来，而不关心是哪种具体的数据类型。

13. 子类调用被重定义的父类函数

    class A
    {
        public:
        void f(){cout << "A" << endl;}
    };
    class B: public A
    {
        public:
        void f(){cout << "B" << endl;}
    };
    B b;
    b.f();       //B
    b.A::f();    //A

    可以看到，由于B中的f()重定义了A中的f()，所以默认调用了B中的f()，若想重新调用A中的f()，则需要加上A::。
    注意一，如果是

    A* a = &b;
    b->f();    //A

    则由于A中的f()没有声明为虚函数，所以默认调用A中的f()。

    注意二，如果是

    void g(A a){a.f()}
    g(b);    //A

    则即使A中的f()声明为虚函数，也仍然输出A，因为参数传递时已经进行了类型转换。所以实现多态时，参数必须是引用 或指针啦~

14. 动态绑定（多态）

    动态绑定即在程序运行的时候才确定调用哪个函数，跟多态有关。
    动态绑定需要满足两个条件：

    • 父类有虚函数

    • 实现多态的函数的参数必须包含对象的地址（引用 或指针）
      举个例子，A是父类，B是子类，实现多态无非有以下两种方式。

      class A
      {
          public:
          virtual void f(){cout << "A" << endl;}
      };
      class B: public A
      {
          public:
          void f(){cout << "B" << endl;}
      };
      void g1(A &a) {a.f();}
      void g2(A *a) {a->f();}
      B b;
      g1(b);     //方法1通过引用，输出B
      g2(&b);    //方法2通过指针，输出B
      A *a = &b;
      a->f();    //同方法2通过指针，输出B

15. 抽象类

    假如有父类是多边形，子类是圆形和矩形，那么计算面积的函数应该声明在子类里呢还是父类里呢？由于面积是多边形的共性，所以应放在父类里，但是面积的计算方式又跟子类的类型息息相关，即只有确定了子类类型，计算面积的函数才能真正实现。
    所以这个时候就需要纯虚函数，将计算面积的函数声明为父类的纯虚函数，纯虚函数又叫抽象函数，不提供实现，一个包含纯虚函数的类叫做抽象类，抽象类无法创建对象。
    纯虚函数的声明方式：

    virtual void getArea()=;

16. Dynamic cast

    假如有父类是多边形，子类是圆形和矩形，圆形的类中有getRadius()这个函数，而矩形的类中没有，假如一个函数的参数类型是父类，这个函数要判断该多边形是否是圆形，如果是则输出半径（getRadius()）。怎么办？

    class A
    {
        public:
        virtual void f(){cout << "A" << endl;}
    };
    class B: public A
    {
        public:
        void f(){cout << "B" << endl;}
        void f2(){cout << "BB" << endl;}    //B特有的函数
    };
    class C: public A
    {
        public:
        void f(){cout << "C" << endl;}
    };
    
    void g1(A &a)
    {
        A *a2 = &a;    //先转换为指针，再进行指针间的转换
        B *b = dynamic_cast<B*>(a2);    //a2进行了dynamic cast
        if (b != NULL)b->f2();    //如果不是B类型，则b为NULL
    }
    void g2(A *a)
    {
        B *b = dynamic_cast<B*>(a);    //a进行了dynamic cast
        if (b != NULL)b->f2();    //如果不是B类型，则b为NULL
    }
    B b;
    C c;
    g1(b);     //BB
    g1(c);     //
    g2(&b);    //BB
    g2(&c);    //

    dynamic cast一般是downcasting（父类到子类），而upcasting（子类到父类）的转换比较简单，直接(隐式)转换即可。

    A *a = new A();
    B *b = new B();
    a = b;    //b进行了upcasting，将结果赋给a，b本身没有变

17. 运算符重载

    类内成员函数：

    bool operator <(T &t)
    T operator +(T &t)
    T operator +=(T &t)
    T& operator[](int &index)   //T& 保证返回的值可成为左值
    T operator +()
    T operator ++()             //++var
    T operator ++(int dummy)    //var++(dummy)
    friend ostream & operator <<(ostream &stream, T &t)
    operator double()
    T& operator =(T &t)

    非类内成员函数：

    bool operator <(T &t1, T &t2)
    T operator +(T &t1, T &t2)
    ……

    • 参数为什么要引用？
      节省传值方式中实参的拷贝方面的开销。

    • 为什么要返回引用类型？
      首先先明白什么是左值(L-value)和右值(R-value)。
      比如a = b，a是左值，b是右值。
      赋值符号左边的值是左值，它是一个地址（很奇怪吧哈哈）；而赋值符号右边的值是右值，它是一个数据。
      左值是代表一个内存地址值，并且通过这个内存地址，就可以对内存进行读并且写（主要是能写）操作；这也就是为什么左值可以被赋值的原因了。
      右值指的是引用了一个存储在某个内存地址里的数据。
      左值可以被改变，而右值不可以变。所以左值可以作为右值，而右值不一定能成为左值。
      比如a = 2, b = a中a是左值，也可以成为右值，而2是右值，不能成为左值。
      抽象点说，左值应该是一个类似变量的东西，而不是某个常量（个人理解）。
      比如T& operator =(T &t)，如果返回的是T而不是T&
      那么a=b=c这样的式子会出错，为什么，因为b=c返回的是一个常量，而参数要求是T &t，此时可以将T &t改为T t或const T &t。
      由于a=b=c的计算顺序是a=(b=c)，所以刚好不会出错。
      但是会有一个问题，就是(a=b)=c这样的式子在现实中也是有意义的，但编译却通过不了，因为a=b返回的是一个常量，常量不能被赋值（不能成为左值）。
      所以最好还是返回一个引用类型。
      比如T& operator[](int &index)，如果返回的是T而不是T&
      那么s[1]=2这样的式子就会出错，因为s[1]返回的是一个常量，不能成为左值（常量是不能被赋值的）。
      比如friend ostream & operator <<(ostream &stream, T &t)，如果返回的是ostream而不是ostream &
      cout << a <<" ";这句就会出错，因为cout << a返回一个ostream类型的值，而这个值并没有一个类似变量的东西去承载它，只是一个值，不能成为左值。（类似a = 1是对的而1 = 1是错误的）

    • 什么时候参数需要加const
      当你不希望该参数在该函数中被改变的时候可以加，但不是必须的。

    • T operator ++() //++var
      T operator ++(int dummy) //var++(dummy)
      怎么记？第一个没有参数，类似正号的重载T operator +()
      而第二个有一个参数dummy(虚拟的)，类似加号的重载T operator +(T &t)

18. Template

    • 模板的默认值Template< typename T=int>只适用于类模板，不能用于函数模板
      然后这样使用：Stack<> stack，而不是Stack stack
    • 模板可以这样声明，template< typename T, int size>
      然后这样使用：Stack< int, 500> stack

19. 复杂度的计算

    以前一直以为快速排序的复杂度是这样计算的，每一层递归需要对每个元素进行划分（左或右），所以每一层都是O(n)，一共有logn层，所以是O(nlogn)。但是这样是错的，正确的应该从递推公式出发：
    T(n) = T(n/2)+T(n/2)+n
    推出T(n) = nlogn+n = O(nlogn)

    假如一个函数是

    void f(int n)
    {
        if (n == ) return;
        f(n/);
        f(n/);
    }

    则按照我以前的想法，一共有logn层，每一层复杂度是O(1)，所以O(logn).但是正确的应该是:
    T(n) = T(n/2)+T(n/2)+C
    推出T(n) = O(n)

20. External Sort(外部排序)

    当内存太小不足以读取全部数据的时候，普通的排序算法不能用了，要用到外部排序。
    所谓的外部排序，就是将数据分成N批依次读进内存，对每一批，用内部排序算法（普通排序算法）排序，将结果写进一个新的文件中，这样就有N个排序好的文件。然后对这些文件进行两两归并排序，直到剩下一个文件。
    

21. STL

    STL包含三个部分：

    • 容器
      • 顺序容器(vector, list, deque)
      • 关联容器(set, map, multiset, multimap)
      • 容器适配器(stack, queue, priority_queue)
    • 迭代器
    • 算法

22. Iterator

    list< int>::const_iterator it; //指向的内容不可改变
    const list< int>::iterator it; //迭代器自身不可改变
    reverse_iterator //rbegin是最后一个，rend是第一个之前的位置，rbegin通过递增直到rend，懂？
    Pointer是一种特殊的Iterator
    Iterator是泛化的Pointer

23. STL Algorithm

    int a[] = {,,,,};
    vector<int> v();
    copy(a, a+, v.begin());
    ostream_iterator<int> out(cout, " ");
    copy(v.begin(), v.end(), out);

    copy(sourse.begin(), sourse.end(), target.begin())
    
    fill(source.begin(), sourse.end(), value)
    fill_n(source.begin(), n, value)

    generate(source.begin(), sourse.end(), f(int))
    generate_n(source.begin(), n, f(int))
    
    //remove后原容器的size不变，空位由原来的值补全
    remove(source.begin(), sourse.end(), value)
    remove_if(source.begin(), sourse.end(), f(int))
    //source不变，将remove之后的结果依次赋给target
    remove_copy(source.begin(), sourse.end(), target.begin(), value)
    remove_copy_if(source.begin(), sourse.end(), target.begin(), f(int))
    
    replace(source.begin(), sourse.end(), oldValue, newValue)
    replace_if(source.begin(), sourse.end(), f(int), newValue)
    replace_copy(source.begin(), sourse.end(), target.begin(), oldValue, newValue)
    replace_copy_if(source.begin(), sourse.end(), target.begin(), f(int), newValue)
    
    find(source.begin(), sourse.end(), value)
    find_if(source.begin(), sourse.end(), f(int))
    //在source中找key（子串匹配），返回最后一个匹配的起始位置
    find_end(source.begin(), sourse.end(), key.begin(), key.end())
    find_end(source.begin(), sourse.end(), key.begin(), key.end()), f(int1,int2))
    //key中有一个元素符合条件就行，而不是整个子串
    find_first_of(source.begin(), sourse.end(), key.begin(), key.end())
    find_first_of(source.begin(), sourse.end(), key.begin(), key.end(), f(int1,int2))
    
    //与find_end相反，返回第一匹配子串的起始位置
    search(source.begin(), source.end(), key.begin(), key.end())
    search(source.begin(), source.end(), key.begin(), key.end(), f(int1,int2))
    //查找连续相同字符，返回第一个匹配的位置
    search_n(search(source.begin(), source.end(), n, value)
    search_n(search(source.begin(), source.end(), n, f(int))
    
    //这个不多说了，经常用，经常用到的cmp(int)是greater()
    sort(source.begin(), source.end())
    sort(source.begin(), source.end(), cmp(int1, int2))
    binary_search(source.begin(), source.end(), value)
    binary_search(source.begin(), source.end(), value, cmp(int1, int2))
    
    //找出相邻的两个相等的元素
    adjacent_find(source.begin(), source.end())
    adjacent_find(source.begin(), source.end(), f(int1, int2))
    
    //merge将2个排序好的序列存到其他地方，而inplace_merge是存到自身
    merge(s1.begin(), s1.end(), s2.begin(), s2.end(), t.begin())
    merge(s1.begin(), s1.end(), s2.begin(), s2.end(), t.begin(), cmp(int1, int2))
    inplace_merge(source.begin(), source.middle(), source.end())
    inplace_merge(source.begin(), source.middle(), source.end(), cmp(int1, int2))
    
    //reverse_copy source不变
    reverse(sourse.begin(), source.end())
    reverse_copy(sourse.begin(), source.end(), target.begin())
    
    rotate(sourse.begin(), source.newBegin(), source.end())
    rotate_copy(sourse.begin(), source.newBegin(), source.end(), target.begin())
    
    //swap_range是将[begin,end-1]和[begin2,...]交换，个数一样
    swap(T1, T2)
    iter_swap(it1, it2)
    swap_ranges(source.begin(), source.end(), source.begin2())
    
    count(sourse.begin(), source.end(), value)
    count_if(sourse.begin(), source.end(), f(int))
    
    //返回的是iterator
    max_element(sourse.begin(), source.end())
    min_element(sourse.begin(), source.end())
    
    //随机打乱[begin, end-1]
    random_shuffle(sourse.begin(), source.end())
    
    for_each(sourse.begin(), source.end(), f(int))
    transform(sourse.begin(), source.end(), target.begin(), f(int))
    
    //交并差,对称差(A并B减掉A交B)
    includes(s1.begin(), s1.end(), s2.begin(), s2.end())
    set_union(s1.begin(), s1.end(), s2.begin(), s2.end(), target.begin())
    set_difference(s1.begin(), s1.end(), s2.begin(), s2.end(), target.begin())
    set_intersection(s1.begin(), s1.end(), s2.begin(), s2.end(), target.begin())
    set_symmetric_difference(s1.begin(), s1.end(), s2.begin(), s2.end(), target.begin())
    
    //求容器元素的和加上value的和
    accumulate(source.begin(), source.end(), value)
    accumulate(source.begin(), source.end(), value, minus())
    
    //t[0]=s[0],t[i]=s[i]-s[i-1];
    adjacent_difference(source.begin(), sourse.end(), target.begin())
    adjacent_difference(source.begin(), sourse.end(), target.begin(), multiplies())
    
    //value+s1[0]*s2[0]+s1[1]*s2[1]+……
    inner_product(s1.begin(), s1.end(), s2.begin(), value)
    //value*(s1[0]-s2[0])(s1[1]-s2[1])……
    inner_product(s1.begin(), s1.end(), s2.begin(), value, minus(), plus())
    
    //target[i]表示source前i项的和
    partial_sum(source.begin(), source.end(), target.begin())
    partial_sum(source.begin(), source.end(), target.begin(), minus())