C++ Primer (5th Edition) 读书笔记(更新中)
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第一章 开始
- 在命令行中,执行完一个程序后,可以通过
echo
命令获得main
函数的返回值:- UNIX:
echo $?
- Windows:
echo %ERRORLEVEL%
- UNIX:
输入运算符
>>
从左侧的istream
读入数据,并存入右侧的对象中。输入运算符的计算结果是左侧的istream
对象。当遇到文件结束符EOF
,或遇到一个无效输入时,istream
对象的状态会变成无效。输出运算符
<<
将右侧的值写到左侧的ostream
对象中。输出运算符的计算结果是左侧的ostream
对象。- 操纵符
std::endl
不仅输出一个换行符,还会强制刷新输出缓冲区(将与设备关联的缓冲区中的内容刷入设备中)。因此,在高性能场景中建议使用\n
,减少刷新开销。
第二章 变量和基本类型
- 通过添加前缀和后缀,可以改变整型、浮点型和字符型字面值的默认类型。
字符和字符串字面值的前缀
前缀 含义 类型 u
Unicode 16 字符 char16_t
U
Unicode 32 字符 char32_t
L
宽字符 wchar_t
u8
UTF-8(仅用于字符串字面常量) char
整型字面值的后缀
后缀 最小匹配类型 u
或U
unsigned
l
或L
long
ll
或LL
long long
浮点型字面值的后缀
后缀 最小匹配类型 f
或F
float
l
或L
long double
C++11 允许用花括号来初始化变量,称为列表初始化。如果使用列表初始化时,初始值存在丢失信息的风险,编译器将报错。例如,下面四条语句都能完成初始化:
int a = 0; int a = {0}; int a{0}; int a(0);
定义于函数体内的内置类型的对象如果没有初始化,则其值未定义。类的对象如果没有显式地初始化,则其值由类确定。
为了支持分离式编译,C++ 将声明和定义区分开来。声明使得名字为程序所知,一个文件如果想使用别处定义的名字则必须包含对那个名字的声明。如果想声明一个变量而非定义它,就在变量名前添加关键字
extern
,而且不要显式地初始化变量:extern int i;
。任何包含了显式初始化的声明即成为定义。引用必须被初始化。定义了一个引用之后,对其进行的所有操作都是在与之绑定的对象上进行的。引用本身不是一个对象,所以不能定义引用的引用。引用的类型要和与之绑定的对象严格匹配(对 const 的引用和基类的引用除外)。引用只能绑定在对象上,而不能与字面值或某个表达式的计算结果绑定在一起。
- 指针本身就是一个对象,且无须在定义时赋初值。指针的值(即地址)应属下列 4 种状态之一:
- 指向一个对象。
- 指向紧邻对象所占空间的下一个位置(如
int *p = &ival + 1;
,这种指针禁止解引用,可用于标识容器的结束位置)。 - 空指针,意味着指针没有指向任何对象。
- 无效指针,也就是上述情况之外的其他值。
- 生成空指针的方法:
int *p1 = nullptr; int *p2 = 0;
void*
是一种特殊的指针类型,可用于存放任意对象的地址。不能直接操作void*
指针所指的对象,因为我们并不知道这个对象到底是什么类型。对指针的引用:
int *&r = p;
const 对象一旦创建后其值就不能再改变,所以 const 对象必须初始化。当以编译时初始化的方式定义一个 const 对象时,编译器将在编译过程中把用到该变量的地方都替换成对应的值。
默认情况下,const 对象被设定为仅在文件内有效。建议只在一个文件中定义 const,而在其他多个文件中声明并使用它。如果想在多个文件之间共享 const 对象,不管是声明还是定义都要添加
extern
关键字:extern const int bufSize = 1000; // 定义 extern const int bufSize; // 声明
对 const 的引用(简称常量引用)不能被用作修改它所绑定的对象,并且可能引用一个并非 const 的对象。例如,
const int &r = i;
表示不允许通过r
修改i
的值。尽管如此,i
的值仍然允许通过其他途径修改。在初始化常量引用时允许用任意表达式作为初始值,只要该表达式的结果能转换成引用的类型即可。在这种情况下,引用绑定了一个临时量对象。
- 注意区分指向常量的指针和常量指针:
- 指向常量的指针(pointer to const):
const ElemType *p;
要想存放常量对象的地址,只能使用指向常量的指针。注意,允许令一个指向常量的指针指向一个非常量对象,所谓指向常量的指针仅仅要求不能通过该指针改变对象的值。 - 常量指针(const pointer):
ElemType *const p;
常量指针必须初始化,而且一旦初始化完成,则指针的值(也就是存放在指针中的那个地址)不能再改变。
- 指向常量的指针(pointer to const):
用顶层 const 表示某个对象本身是个常量,用底层 const 表示指针所指的对象是一个常量。指针类型既可以是顶层 const 也可以是底层 const。
const int *const p = i; // 靠右的 const 是顶层 const, 靠左的 const 是底层 const
当执行对象的拷贝操作时,拷入和拷出的对象必须具有相同的底层 const 资格,或者两个对象的数据类型必须能够转换。一般来说,非常量可以转换成常量,反之则不行。
常量表达式是指值不会改变并且在编译过程就能得到计算结果的表达式。用常量表达式初始化的 const 对象也是常量表达式。C++11 规定,声明为
constexpr
的变量一定是一个常量表达式,而且必须用常量表达式初始化。也可以用constexpr
函数去初始化constexpr
变量,这种函数应该足够简单以使得编译时就可以计算其结果。声明constexpr
时用到的类型称为字面值类型。算术类型、引用、指针和枚举都属于字面值类型。constexpr
指针的初始值必须是nullptr
或者 0,或者是存储于某个固定地址中的对象。限定符constexpr
仅对指针有效:constexpr int *q = nullptr; // q 是一个指向整数的**常量指针** constexpr const int *p = &i; // p 是**常量指针**,指向整型常量 i
除了
typedef
外,C++11 还可以使用别名声明来定义类型的别名,别名声明由关键字using
开始:using ElemType = int;
尝试把类型别名替换成它的本名以理解该语句的含义是错误的行为。例如:
typedef char *pstring; const pstring p = 0; // p 是指向 char 的**常量指针**
C++11 引入了
auto
类型说明符,让编译器通过初始值来推算变量的类型。使用auto
也能在一条语句中声明多个变量,但是该语句中所有变量的初始基本数据类型都必须一样。auto
一般会忽略顶层 const 而保留底层 const。如果希望推断出的auto
类型是一个顶层 const,需要明确指出(即使用const auto
)。- C++11 还引入了
decltype
类型说明符,它的作用是选择并返回操作数的数据类型。在此过程中,编译器分析表达式并得到它的类型,却不实际计算表达式的值。- 如果
decltype
使用的表达式是一个变量,则decltype
返回该变量的类型(包括顶层 const 和引用在内)。 - 如果
decltype
使用的表达式不是一个变量,则decltype
返回表达式结果对应的类型。- 有些表达式将向
decltype
返回一个引用类型。一般来说当这种情况发生时,意味着该表达式的结果对象能作为一条赋值语句的左值。 - 如果表达式的内容是解引用操作,则
decltype
将得到引用类型。
- 有些表达式将向
- 如果给变量加上了一层或多层括号,编译器就会把它当成是一个表达式,
decltype
会得到引用类型。
- 如果
decltype
和auto
的区别:auto
会丢弃引用和顶层 const(除非显式声明为auto &
或const auto
)。decltype
严格保留表达式的类型信息。
C++11 规定,可以为数据成员提供一个类内初始值。创建对象时,类内初始值将用于初始化数据成员。没有初始值的成员将被默认初始化。类内初始值或者放在花括号里,或者放在等号右边,不能使用圆括号。
- 确保头文件多次包含仍能安全工作的常用技术是预处理器。头文件保护符确保头文件的内容只被编译一次。
#define
指令把一个名字设定为预处理变量。#ifdef
和#ifndef
指令分别检查某个指定的预处理变量是否己经定义:#ifdef
当且仅当变量已定义时为真;#ifndef
当且仅当变量未定义时为真。
- 一旦检查结果为真,则执行后续操作直至遇到
#endif
指令为止。
头文件保护符的一般语法(3 行):
#ifndef HEADER_FILE_H #define HEADER_FILE_H // 头文件内容 #endif
上述语句也可以用更现代的
#pragma once
代替。
第三章 字符串、向量和数组
using
声明具有如下的形式:using namespace::name;
,从而可以无须专门的前缀直接访问命名空间中的名字。每个using
声明引入命名空间中的一个成员。注意,头文件不应包含using
声明。如果使用等号(=)初始化一个变量,实际上执行的是拷贝初始化。如果不使用等号,则执行的是直接初始化。
string s3("value"); // 直接初始化,s3 是字面值 "value" 的副本 string s4(n, 'c'); // 直接初始化,把 s4 初始化为由连续 n 个字符 c 组成的串 string s3 = "value"; // 拷贝初始化,等价于 s3("value")
getline(cin, line)
得到的string
对象中并不包含最后的换行符。所有用于存放
string
类的size
函数返回值的变量,都应该是string::size_type
类型的。它是一个无符号类型的值(注意尽量避免混用int
和unsigned
),而且能足够存放下任何string
对象的大小。下标运算符 ([ ]) 接收的输入参数也是string::size_type
类型的值。当把
string
对象和字符字面值及字符串字面值混在一条语句中使用时,必须确保每个加法运算符(+)的两侧的运算对象至少有一个是string
。注意,不能把字面值直接相加,因为 C++ 中的字符串字面值并不是标准库类型string
的对象,而是const char[N]
类型。如果想要改变
string
对象中字符的值,必须把循环变量定义成引用类型,如for (auto &c : s)
。vector
是一个类模板。编译器根据模板创建类或函数的过程称为实例化。需要通过提供一些额外信息来指定模板到底实例化成什么样的类,提供信息的方式总是这样:即在模板名字后面跟一对尖括号,在括号内放上信息。