C++知识黄金学习记录

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前言

在学习C++之前,我们先来回顾一下C与C++的区别:博主认为C和C++的主要区别在于:C是面向过程的语言,不支持类和对象;而C++是过程式和面向对象编程语言的结合,因此C++可以被称为混合语言。最开始的C++被称为C with classes，也就是带类的C，这也说明了C++早期设计出来的一个重要目的:支持面向对象。C++相比C语言，在面向对象编程上，支持直接声明类，支持声明和自动调用类的构造函数和析构函数，支持权限修饰符，支持类的继承派生等。这些C++新加入的特效相比C语言和其他面向对象语言的好处在于，能更加直观地表示面向对象的同时，不至于损失太多性能。C++另一个重大的变化在于引入了STL(Standard Template Library)，也就是标准库的加入，而且C和C++动态管理内存的方法不一样，C是使用malloc/free函数，而C++在此基础上还有new/delete关键字。
C++的强大:C++是个多重泛型编程语言(multiparadigm programming lauguage)，一个同时支持过程形式(procedural)、面向对象形式(object-oriented)、函数形式(functional)、泛型形式(generic)、元编程形式(metaprogramming)的语言。

一、C++三大特性

1.1封装

c++认为万物皆为对象，对象上有其属性和行为

封装的意义

封装本质是一种管理!
封装是C++面向对象三大特性之一；

封装的意义：

将属性和行为作为一个整体，表现生活中的事物。

语法:class 类名 { 权限控制： 属性 / 行为 }

C++会将属性和行为加以权限控制
而访问权限有三种：

1.11public 公共权限

类内和类外都可以访问, 所有用户都可以访问所有的类，public表明该数据成员、成员函数是对所有用户开放的，所有用户都可以直接进行调用。

1.12protected 保护权限

把protected比做成父亲对于子女、朋友来说，就是public的公有的，可以自由使用，没有任何限制，而对于其他的外部的就不可以使用，变成了私有的。

1.13private 私有权限

此成员仅供类内部使用，继承类（子类）也无法直接访问，类对象也无法直接访问。
继承类可以通过父类提供的公共成员函数访问私有成员，类对象也可以。

1.2继承

1.21继承的概念

继承(inheritance)机制是面向对象程序设计使代码可以复用的最重要的手段，它允许程序员在保持原有类特性的基础上进行扩展，增加功能，这样产生新的类，称派生类。继承呈现了面向对象程序设计的层次结构，体现了由简单到复杂的认知过程。以前我们接触的复用都是函数复用，继承是类设计层次的复用。
为什么要有继承请看下面:

这里可以清楚地看到相同的代码重复出现,造成了大量的数据冗余,这时我们很容易想到将将student类与teacher类重复数据提取出来，封装成Person类


继承后父类的Person的成员（成员函数+成员变量）都会变成子类的一部分。这里体现出了Student和
Teacher复用了Person的成员。

1.22继承定义

Person是父类，也称作基类。Student是子类，也称作派生类。

classStudent(派生类):public(继承方式)Person(基类){public:int major;//专业int stuid;//学生学号};

1.3多态

1.31定义:编程语言术语

在编程语言和类型论中，多态（英语：polymorphism）指为不同数据类型的实体提供统一的接口。 多态类型（英语：polymorphic type）可以将自身所支持的操作套用到其它类型的值上。
通俗解释:多态按字面的意思就是多种形态。当类之间存在层次结构，并且类之间是通过继承关联时，就会用到多态。
C++ 多态意味着调用成员函数时，会根据调用函数的对象的类型来执行不同的函数。

1.32多态详解

在项目开发中，经常会用到多态。

在面向对象语言中，接口的多种不同的实现方式即为多态。（调用同名函数却会因上下文的不同而有不同的实现。）

静态多态: 函数重载 和 运算符重载属于静态多态，复用函数名
静多态是通过类模板实现的，通过模板参数访问类的信息，
静态多态的设计思想：对于相关的对象类型，直接实现它们各自的定义，不需要共有基类，甚至可以没有任何关系。只需要各个具体类的实现中要求相同的接口声明，这里的接口称之为隐式接口。客户端把操作这些对象的函数定义为模板，当需要操作什么类型的对象时，直接对模板指定该类型实参即可（或通过实参演绎获得）。
静态多态讲解:相对于面向对象编程中，以显式接口和运行期多态（虚函数）实现动态多态，在模板编程及泛型编程中，是以隐式接口和编译器多态来实现静态多态。
静态多态本质上就是模板的具现化。静态多态中的接口调用也叫做隐式接口，相对于显示接口由函数的签名式（也就是函数名称、参数类型、返回类型）构成，隐式接口通常由有效表达式组成。

动态多态: 派生类和虚函数实现运行时多态
动态多态实现分三步：
1.子类重写父类的虚函数（类内实现）
2.父类指针指向子类对象（类外实现）
3.用该指针调用子类虚函数（类外实现）
动态多态依靠虚函数来实现,那什么是虚函数呢,请看补充

1.32补充

虚函数定义: 虚函数，是指被virtual关键字修饰的成员函数。
在某基类中声明为 virtual 并在一个或多个派生类中被重新定义的成员函数，用法格式为：virtual 函数返回类型 函数名（参数表） {函数体}；实现多态性，通过指向派生类的基类指针或引用，访问派生类中同名覆盖成员函数。

二、面试重点之虚函数表

通过前面的讲解大家应该已经大概理解了C++的虚函数，所谓虚函数，就是C++实现多态性的方法。那么编译器是如何识别虚函数的呢？据百度百科描述，C++并未规定用何种方法实现虚函数，但是大部分编译器厂商都选择使用虚函数表这种方法,
那什么是虚函数表呢?

2.1虚函数表简介

虚函数表是一种数据结构，也可以简称「虚表」。C++ 的虚函数机制常使用虚函数表实现。
虚函数表详解:
虚函数表为一个类的虚函数的地址表，用于解决继承和覆盖的问题

1.拥有虚函数的类才有虚函数表

2.虚函数表属于类，然后类的所有对象通过虚函数表指针共享类的虚函数表

3.虚函数表的作用：当使用父类指针来操作子类对象时，虚函数表就像一个地图一样，指明了实际所应该调用的函数

4.c++编译器保证虚函数表的指针存在于对象实例中最前面的位置（为了保证在多层继承或者多重继承的情况下获得函数表的性能），这意味着我们可以通过对象实例的地址得到虚函数表，然后就可以遍历其中的虚函数指针，并且调用响应的虚函数

概念补充: 多重继承:多个父类，多层继承:父类还存在父类

三、面试之堆和栈

3.1栈简介

栈由操作系统自动分配释放 ，用于存放函数的参数值、局部变量等，其操作方式类似于数据结构中的栈。

3.2堆简介

堆由开发人员分配和释放， 若开发人员不释放，程序结束时由 OS 回收，分配方式类似于链表。

3.3堆和栈的区别

1、存储内容不同

栈：在函数调用时，栈中存放的是函数中各个参数(局部变量)。栈底下是函数调用后的下一条指令。

堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容有程序员安排。
2、管理方式上不同

栈：由系统自动分配空间，同时系统自动释放空间。例如，声明在函数中一个局部变量“int b“。系统自动在栈中为b开辟空间，当对应的生存周期结束后栈空间自动释放。

堆：需要程序员手动申请并且手动释放，并指明大小。在C语言中malloc函数申请，释放free函数，在C＋＋中new和delete实现。
3、空间大小不同

栈：获取空间较小。在Windows下，一般大小是1M或2M，当剩余栈空间不足时，分配失败overflow。

堆：获得空间根据系统的有效虚拟内存有关，比较灵活，比较大。
4.分配方式不同

栈：有2种分配方式——静态分配和动态分配。静态由编译器完成，例如局部变量;动态由alloca函数实现，并且编译器会进行释放。

堆：都是动态分配的，没有静态分配的堆。

5、分配效率不同

栈：由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。

堆：由new分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片，不过用起来方便。

四、总结

每日一语:放弃很容易，但坚持一定很酷，放弃一件事非常容易办得到，难的是日复一日的执着。取得成功并没有捷径，如果有，便是持续的努力。因此大家完全能够追逐自己想要的东西，在放弃前问一问自身既然是不太可能的，为什么不去勇于尝试一下，即便挫败，也曾经勇敢地尝试过，不要给自己的人生留下遗憾,与大家共勉!!!