C++ 基本语言

2282字约8分钟

cpp 程序语言

2022-06-09

本文记录了cpp基本语言查缺补漏部分。

参考书籍：《C++ Primer 第五版》

变量和基本类型

如何选择类型

明知值不为负时，选用无符号类型
优先使用 int 执行整数运算，如果超过，选择 long long
在算术表达式中不使用 char 或者 bool，非要使用的话，加上 signed 或 unsigned
执行浮点数运算采用 double ，精度够且计算代价相差无几

切勿混用带符号类型和无符号类型

如果说表达式既有带符号类型和无符号类型，当带符号类型为负时会出现异常结果，这是因为带符号数会自动转换成无符号数。

变量的列表初始化

int units_sold = 0;
int units_sold(0);
int units_sold = {0};
int units_sold{0};

作为 C++11 新标准的一部分，用花括号来初始化变量得到了全面应用。当用于内置类型的变量时，这种初始化形式有一个重要特点：如果我们使用列表初始化且初始值存在丢失信息的风险时，编译器将报错。

概念：静态类型

C++ 是一种静态类型语言，其含义是在编译阶段进行类型检查。

C++关键字查缺补漏

// alignas 设置内存中对齐方式，最小是 8 字节对齐，可以是16，32，64，128等
// alignof 求变量在内存中的对齐方式
// 注意这里对齐的修饰对象
struct alignas(8) struct {
    char c;
    // ...
    // ...
}

// asm 内嵌汇编语句
// Intel 与 AT&T 可选
// e.g.
asm("mov eax, 1");
asm(
    "mov eax, 1\n"
    "leave\n"
    "ret\n"
);

// 如果类的成员函数不会改变对象的状态，那么这个成员函数一半会声明成 const
// 但如果需要修改跟类状态无关的数据成员，那么这个数据成员就应该由 mutable 修饰
class example {
    public:
    // ...
    // const 函数需要修改与类状态无关的变量
    void outPut() const {
        // ...
        // 改变类状态无关的变量
        ++iTimes;
    }
    private:
    	mutable iTimes = 0;
}

引用

引用即别名，非对象。必须赋初值，不能更改。

const 限定符

对普通变量的 const 限定：

const int i = get_size(); // 正确，运行时初始化
const int j = 5;          // 正确，编译时初始化，即进行替换
const int k;              // 错误，未初始化

const 限定符只在本文件有效，若要在多文件共享，需加上 extern 关键字

// file_1.cc
extern const int bufsize = fcn();
// file_2.cc
extern const int bufsize;         // 这两个文件的 bufsize 是同一个

对 const 引用简称为 “常量引用”。明确 const 限定符只是引用变量的自我约束（约束自己不修改自己的引用对象）（引用对象是常量则是两情相悦，引用对象不是常量就是一厢情愿），明确引用即别名（即可以通过它来修改变量）。

int i = 42;
const int ki = 42;
const int &kqi1 = i;     // 正确，const 只是引用的一厢情愿
const int &kqi2 = ki;    // 正确，正统的两情相悦
const int &kqi3 = i * 3; // 正确，对象是一个临时常量
int &qi1 = i;            // 正确，引用即别名
int &qi2 = ki;           // 错误，引用是别名，无法修改常量
int &qi3 = i * 3;        // 错误，引用是别名，无法修改一个临时常量

const 指针，阅读方式为从右往左阅读。

// 使用时常量要遵循初始化的要求。
const int *p1;          // 是指针，指向一个常量 int，自我约束不修改指向的内容
int * const p2;         // 是常量，这个常量是指针
const int * const p3;   // 是常量，这个常量是指针，指向一个常量 int（自以为的）

顶层 const 可以理解为变量本身的 const 属性，底层 const 理解为隐藏在变量之下的变量（如指针指向的变量、引用所引用的对象）的 const 属性。前者可以用普通 const 限定符考究，后者则是记住顶层对底层的可修改性确定是否能够这样赋值。
constexpr 常量表达式（作用于指针时，它是顶层的，显而易见，需要在编译期间得到地址值）：加此限定符保证表达式是由常量构成（能够在编译期就能确定的值，不一定需要字面值，也可以是由 constexpr 组成的）。

类型别名

typedef Sales_item SI
using SI = Sales_item

:::default

注意 const 对别名的修饰，是别名的顶级 const

:::

auto 类型说明符

引用是属于变量的别名，auto 推断时并不会推出来，故需要一个引用要显式地加上
auto 一般会忽略顶层 const，如果需要要显式地加上 const；底层的 const 会保存下来
符号 & 和 * 从属于某个声明符，故初始值必须为同一类型。

int i = 1;
const int ki = 1;
// 错误，前者来说 auto 被推断为 int，后者因为底层 const 被保留被推断为 const int
// 所以类型不一致，故错误
auto &n = i, *p = &ki;

decltype 类型指示符

（C++ 11 新增 C++ 14取消）通过 decltype 推出变量的类型。auto 是要利用初始化来推测，而 decltype 则不然。

// decltype(declared type)
// 如果表达式是变量，返回变量的类型（包括顶层 const 和 引用 在内。
const int ci = 0, &cj = ci;
decltype(ci) x = 0; // x 类型是const int
decltype(cj) y = x; // y 类型是const int &
decltype(nj) z;     // 错误，引用类型需要初始化

// 对于指针解引用（生成左值）得到的是引用变量
int i = 1, *p = &i;
decltype(*p) c = i; // c 的类型是 int& 而不是 int

// decltype 普通变量加括号得到的可作为左值赋值语句的特殊表达式
decltype((i)) d = i;// d 的类型是 int&
decltype(i) e;      // e 的类型是 int

表达式

算术类型转换

先整型提升（比 int 小的转换至 int）
对于相同大小的有符号与无符号的变量转换至无符号
对于不同大小的，谁表示大的转换至谁

其他类型的隐式转换

数组转换至指针（在 decltype & sizeof typeid不会发生）
转换成 bool 类型
转换至常量
指针至 void 相关转换

显式转换

// cast-name<type>(expression)
// cast-name: static_cast, dynamic_cast, const_cast, reinterpret_cast
// 旧式的显示转换 (type)expr type(expr) 难以调试不建议使用

// static_cast
double slope = static_cast<double>(j) / i;

// const_cast 改变底层 const，不再一厢情愿地不修改
const char *pc;
char *p = const_cast<char*>(pc);

// reinterpret_cast 重新解释一个指针，非常危险
// 对于这个操作权限交予程序员
int *pi = i;
char *pc = reinterpret_cast<char*>(pi);