c++ 基础

一、面向对象3大特性

封装、继承、多态

1.1 多态

顾名思义就是同一个事物在不同场景下的多种形态。

1.1.1 静态多态

我们以前说过的函数重载就是一个简单的静态多态,静态多态是编译器在编译期间完成的,编译器会根据实参类型来选择调用合适的函数,如果有合适的函数可以调用就调,没有的话就会发出警告或者报错。

1.1.2 动态多态

动态多态:它是在程序运行时根据基类的引用(指针)指向的对象来确定自己具体该调用哪一个类的虚函数。

基类中必须包含虚函数,并且派生类中一定要对基类中的虚函数进行重写。 

通过基类对象的指针或者引用调用虚函数,因为派生类对基类中的虚函数进行重写,使用派生类的虚函数替换相同偏移量位置的基类虚函数,如果派生类中新增加自己的虚函数,按照其在派生类中的声明次序,放在上述虚函数之后 。

重写 : 

(a)基类中将被重写的函数必须为虚函数(上面的检测用例已经证实过了) 

(b)基类和派生类中虚函数的原型必须保持一致(返回值类型,函数名称以及参数列表),协变和析构函数(基类和派生类的析构函数是不一样的)除外 

(c)访问限定符可以不同 

那么问题又来了,什么是协变? 

协变:基类(或者派生类)的虚函数返回基类(派生类)的指针(引用) 

总结一道面试题:那些函数不能定义为虚函数? 

1)友元函数,它不是类的成员函数 

2)全局函数 

3)静态成员函数,它没有this指针 

4)构造函数,拷贝构造函数,以及赋值运算符重载(可以但是一般不建议作为虚函数)

可理解:因为虚函数需要靠特定的对象来决定激活哪一个函数

1.1.3 动态多态缺陷

降低了程序运行效率(多态需要去找虚表的地址)
空间浪费(需要创建虚表,浪费空间)

1.1.4 虚函数表

一个类的虚函数的地址表,这张表解决了继承、覆盖的问题,保证其容真实反应实际的函数。

(1)通常一个类的虚函数表:

(2)一般继承(无虚函数覆盖)

       实例Derive d 对应的虚函数表 :   

我们可以看到下面几点:
1)虚函数按照其声明顺序放于表中。
2)父类的虚函数在子类的虚函数前面。

(3)一般继承(有虚函数覆盖)

 实例Derive d 对应的虚函数表 :

我们从表中可以看到下面几点,
1)覆盖的f()函数被放到了虚表中原来父类虚函数的位置。
2)没有被覆盖的函数依旧。

 

(4)多重继承(无虚函数覆盖)

d对应虚函数表

 

我们可以看到:
1)  每个父类都有自己的虚表。
2)  子类的成员函数被放到了第一个父类的表中。(所谓的第一个父类是按照声明顺序来判断的)

(5)多重继承(有虚函数覆盖)

d对应虚函数表

我们可以看到:

三个父类虚函数表中的f()的位置被替换成了子类的函数指针。这样,我们就可以任一静态类型的父类来指向子类,并调用子类的f()了

虚函数表带来的不安全性:

(1)访问non-public的虚函数

如果父类的虚函数是private或是protected的,但这些非public的虚函数同样会存在于虚函数表中,所以,我们同样可以使用访问虚函数表的方式来访问这些non-public的虚函数

二、STL

2.1 vector

vector,简单地讲就是一个动态数组,里面有一个指针指向一片连续的内存空间,当空间不够装下数据时会自动申请另一片更大的空间,然后把原有数据拷贝过去,接着释放原来的那片空间;当释放或者说是删除里面的数据时,其存储空间并不会释放,仅仅只是清空了里面的数据。

vector 的内存分配机制:每次扩容都是增加当前空间的50%(第一次除外);

可用下面程序查看动态扩容内存过程:

vector<int> arr;
ofstream wf("1.txt");
for(int i=0;i<100;++i)
{
	arr.push_back(i);
	wf<<"capacity="<<arr.capacity()<<",size="<<arr.size()<<end;
}
wf.close();
//()返回的是当前vector对象缓冲区(后面的对vector维护的内存空间皆称为缓冲区)实际申请的空间大小,
//而size()返回的是当前对象缓冲区中存储数据的个数,
//capacity永远是大于等于size的,当size和capacity相等时继续添加数据时vector会扩容。

优化性能:

对于数据数目可以确定的时候,先预设空间大小是很有必要的。直接push_back数据频繁移动很是耗时(当然了,数据小的可以忽略的)。

对于预设空间有vector.resize 与 vector.reserve

resize和reserve的区别:

(1)reserve是容器预留空间,但并不真正创建元素对象,在创建对象之前,不能引用容器内的元素,因此当加入新的元素时,需要用push_back()/insert()函数。

resize是改变容器的大小,并且创建对象,因此,调用这个函数之后,就可以引用容器内的对象了,因此当加入新的元素时,用operator[]操作符,或者用迭代器来引用元素对象。

(2)两个函数的形式:

reserve函数之后一个参数,即需要预留的容器的空间;

resize函数可以有两个参数,第一个参数是容器新的大小,第二个参数是要加入容器中的新元素,如果这个参数被省略,那么就调用元素对象的默认构造函数。下面是这两个函数使用例子:

#include<iostream>
#include<algorithm>
using namespace std;

int main()
{
    vector<int> myVec;
    vector<int> sec_Vec;

    myVec.reserve( 100 );     // 新元素还没有构造,
    sec_Vec.resize( 100 );     // 新元素已构造,

    //cout<<myVec[0]<<endl;  // 此时不能用[]访问元素,不合法
    cout<<"sec_Vec[0]:"<<sec_Vec[0]<<endl;  // 此时能用[]访问元素,合法
    for (int i = 0; i < 100; i++ )
    {
         myVec.push_back( i ); //新元素这时才构造
    }
    myVec.resize( 102 );      // 用元素的默认构造函数构造了两个新的元素
    cout<<"before myVec[100]:"<<myVec[100]<<endl;
    cout<<"before myVec[101]:"<<myVec[101]<<endl;
    myVec[100] = 1;           //可用[]直接操作新元素
    myVec[101] = 2;
    cout<<"after myVec[100]:"<<myVec[100]<<endl;
    cout<<"after myVec[101]:"<<myVec[101]<<endl;
    return 0;
}

输出结果:
sec_Vec[0]:0
before myVec[100]:0
before myVec[101]:0
after myVec[100]:1
after myVec[101]:2

三、gdb 调试

gdb调试core命令:gdb 可执行程序路径  core路径

四.基础

4.1 sizeof

sizeof 是一个关键字,它是一个编译时运算符,用于判断变量或数据类型的字节大小。

#include <iostream>
using namespace std;
 
int main()
{
   cout << "Size of char : " << sizeof(char) << endl;
   cout << "Size of int : " << sizeof(int) << endl;
   cout << "Size of short int : " << sizeof(short int) << endl;
   cout << "Size of long int : " << sizeof(long int) << endl;
   cout << "Size of float : " << sizeof(float) << endl;
   cout << "Size of double : " << sizeof(double) << endl;
   cout << "Size of wchar_t : " << sizeof(wchar_t) << endl;
   return 0;
}

64位机器结果:
Size of char : 1
Size of int : 4
Size of short int : 2
Size of long int : 4
Size of float : 4
Size of double : 8
Size of wchar_t : 4
#include<iostream>
#include<algorithm>
using namespace std;


int main()
{
    char c[]="abcdef";
    char* cc = c;
    char cn[40] = "abcdef";
    int a[]={1,2,3,4,5,6};
    int* aa = a;
    cout<<"sizeof(c):"<<sizeof(c)<<endl;
    cout<<"sizeof(cc):"<<sizeof(cc)<<endl;
    cout<<"sizeof(*cc):"<<sizeof(*cc)<<endl;
    cout<<"sizeof(cn):"<<sizeof(cn)<<endl;
    cout<<"sizeof(a):"<<sizeof(a)<<endl;
    cout<<"sizeof(aa):"<<sizeof(aa)<<endl;
    cout<<"sizeof(*aa):"<<sizeof(*aa)<<endl;
}


结果:

sizeof(c):7
sizeof(cc):8
sizeof(*cc):1
sizeof(cn):40
sizeof(a):24
sizeof(aa):8
sizeof(*aa):4

FYI:

32位机器和64位机器下的数据类型大小:

   C类型           32位              64位
    char            1               1
    short int            2               2
    int            4               4
    long int            4               8
    long long int            8               8
    char*            4               8
    float            4               4
    double            8               8