C++程式設計思想重點筆記（上）

1. C和C++指標的最重要的區別在於：C++是一種型別要求更強的語言。就void *而言，這一點表現得更加突出。C雖然不允許隨便地把一個型別的指標指派給另一個型別，但允許通過void *來實現。例如：

    bird* b;
    rock* r;
    void* v;
    v = r;
    b = v;

   C++不允許這樣做，其編譯器將會給出一個出錯資訊。如果真的想這樣做，必須顯式地使用對映，通知編譯器和讀者。

2. 引數傳遞準則
   當給函式傳遞引數時，人們習慣上應該是通過常量引用來傳遞，這種簡單習慣可以大大提高效率：傳值方式需要呼叫建構函式和解構函式，然而如果不想改變引數，則可通過常量引用傳遞，它僅需要將地址壓棧。 事實上，只有一種情況不適合用傳遞地址方式，這就是當傳值是唯一安全的途徑，否則將會破壞物件（而不是修改外部物件，這不是呼叫者通常期望的）。

3. C++訪問許可權控制：public、private、protected
   其中protected只有在繼承中才有不同含義，否則與private相同，也就是說兩者只有一點不同：繼承的結構可以訪問protected成員，但不能訪問private成員。

4. 前置宣告注意

    struct X;  // Declaration(incomplete type spec)
    struct Y
    {
      void f(X *memx);  
      void g(X memx);  // not allowed, the size of X is unknown.
    };

   這裡f(X*)引用了一個X物件的地址，這是沒有任何問題的，但如果是void g(X memx);就不行了，編譯器會報錯。這一點很關鍵，因為編譯器知道如何傳遞一個地址，這一地址大小是一定的，而不用管被傳遞的物件型別大小。如果試圖傳遞整個物件，編譯器就必須知道X的全部定義以確定它的大小以及如何傳遞它，這就使程式設計師無法宣告一個類似於Y :: g(X) 的函式。

5. C++是純的嗎？
   如果某個類的一個函式被宣告為friend，就意味著它不是這個類的成員函式，但卻可以修改類的私有成員， 而且它必須被列在類的定義中，因此我們可以認為它是一個特權函式。這種類的定義提供了有關許可權的資訊，我們可以知道哪些函式可以改變類的私有部分。 因此，C++不是完全的面嚮物件語言，它只是一個混合產品。friend關鍵字就是用來解決部分的突發問題。它也說明了這種語言是不純的。畢竟C + +語言的設計是為了實用，而不是追求理想的抽象。

6. C++輸入輸出流的操縱運算元（manipulator）有：endl、flush、ws、hex等。

    cout<<flush;   // 清空流   
    cout << hex << "0x" << i;  // 輸出16進位制   
    cin>>ws;  // 跳過空格

   iostream.h還包括以下的操縱運算元：

   

   如何建立我們自己的操縱運算元？
   我們可能想建立自己的操縱運算元，這是相當簡單的。一個像endl這樣的不帶引數的操縱運算元只是一個函式，這個函式把一個ostream引用作為它的引數。對endl的宣告是：

   ostream& endl(ostream&)；

   例子：產生一個換行而不重新整理這個流。人們認為nl比使用endl要好，因為後者總是清空輸出流，這可能引起執行故障。

    ostream& nl(ostream& os) {
      return os << "\n";
    }
    int main() {
      cout << "newlines" << nl << "between" << nl << "each" << nl << "word" << nl;
     return 0;
    }

7. C語言中const與C++中const的區別：
   常量引進是在早期的C++版本中，當時標準C規範正在制訂。那時，常量被看作是一個好的思想而被包含在C中。但是，C中的const意思是“一個不能被改變的普通變數”，在C中，它總是佔用儲存而且它的名字是全域性符。C編譯器不能把const看成一個編譯期間的常量。在C中， 如果寫：

   const bufsize=100；
   char buf[bufsize]；

   儘管看起來好像做了一件合理的事，但這將得到一個錯誤結果。因為bufsize佔用儲存的某個地方，所以C編譯器不知道它在編譯時的值。在C語言中可以選擇這樣書寫：

   const bufsize；

   這樣寫在C++中是不對的，而C編譯器則把它作為一個宣告，這個宣告指明在別的地方有儲存分配。因為C預設const是外部連線的，C++預設cosnt是內部連線的，這樣，如果在C++中想完成與C中同樣的事情，必須用extern把連線改成外部連線：

   extern const bufsize;//declaration only

   這種方法也可用在C語言中。
   注意：在C語言中使用限定符const不是很有用，即使是在常數表示式裡（必須在編譯期間被求出）；想使用一個已命名的值，使用const也不是很有用的。C迫使程式設計師在前處理器裡使用#define。

8. 類裡的const和enum
   下面的寫法有什麼問題嗎？：

    class bob {
        const size = 100;  // illegal
        int array[size];   // illegal
    }

   結果當然是編譯不通過。why？因為const在類物件裡進行了儲存空間分配，編譯器不能知道const的內容是什麼，所以不能把它用作編譯期間的常量。這意味著對於類裡的常數表示式來說，const就像它在C中一樣沒有作用。

   在類裡的const意思是“在這個特定物件的壽命期內，而不是對於整個類來說，這個值是不變的”。那麼怎樣建立一個可以用在常數表示式裡的類常量呢？
   一個普通的辦法是使用一個不帶例項的無標記的enum。列舉的所有值必須在編譯時建立，它對類來說是區域性的，但常數表示式能得到它的值，這樣，我們一般會看到：

    class bob {
        enum { size = 100 };  // legal
        int array[size];      // legal
    }

   使用enum是不會佔用物件中的儲存空間的，列舉常量在編譯時被全部求值。我們也可以明確地建立列舉常量的值：enum { one=1,two=2,three}；

9. 類裡面的const成員函式

    class X {
        int i;
    public:
        int f() const;      
    }

   這裡f()是const成員函式，表示只能const類物件呼叫這個函式（const物件不能呼叫非const成員函式），如果我們改變物件中的任何一個成員或呼叫一個非const成員函式，編譯器將發出一個出錯資訊。
   關鍵字const必須用同樣的方式重複出現在定義裡，否則編譯器把它看成一個不同的函式：

   int X::f() const { return i；}

   任何不修改成員資料的函式應該宣告為const函式，這樣它可以由const物件使用。
   注意：建構函式和解構函式都不是const成員函式，因為它們在初始化和清理時，總是對物件作些修改。

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   引申：如何在const成員函式裡修改成員 —— 按位和與按成員const

   如果我們想要建立一個const成員函式，但仍然想在物件裡改變某些資料，這時該怎麼辦呢？這關係到按位const和按成員const的區別。按位const意思是物件中的每個位是固定的，所以物件的每個位映像從不改變。按成員const意思是，雖然整個物件從概念上講是不變的，但是某個成員可能有變化。當編譯器被告知一個物件是const物件時，它將保護這個物件。

   這裡我們要介紹在const成員函式裡改變資料成員的兩種方法。

• 第一種方法已成為過去，稱為“強制轉換const”。它以相當奇怪的方式執行。取this（這個關鍵字產生當前物件的地址）並把它強制轉換成指向當前型別物件的指標。看來this已經是我們所需的指標，但它是一個const指標，所以，還應把它強制轉換成一個普通指標，這樣就可以在運算中去掉常量性。下面是一個例子：

  class Y {
   int i, j;
  public:
   Y() { i = j = 0; }
   void f() const;
  };
  
  void Y::f() const {
  //!  i++;  // error
     ((Y*)this)->j++;  // ok , cast away const feature.
  }

  這種方法可行，在過去的程式程式碼裡可以看到這種用法，但這不是首選的技術。問題是：this沒有用const修飾，這在一個物件的成員函式裡被隱藏，這樣，如果使用者不能見到原始碼（並找到用這種方法的地方），就不知道發生了什麼。

• 第二種方法也是推薦的方法，就是在類宣告裡使用關鍵字mutable，以指定一個特定的資料成員可以在一個const物件裡被改變。

  class Y {
   int i;
   mutable int j;
  public:
   Y() { i = j = 0; }
   void f() const;
  };
  
  void Y::f() const {
  //!  i++;  // error
     ((Y*)this)->j++;  // ok , mutable.
  }

   

volatile關鍵字

volatile的語法與const是一樣的，但是volatile的意思是“在編譯器認識的範圍外，這個資料可以被改變”。不知何故，環境正在改變資料（可能通過多工處理），所以，volatile告訴編譯器不要擅自做出有關資料的任何假定—在優化期間這是特別重要的。如果編譯器說：“我已經把資料讀進暫存器，而且再沒有與暫存器接觸”。一般情況下，它不需要再讀這個資料。但是，如果資料是volatile修飾的，編譯器不能作出這樣的假定，因為可能被其他程式改變了， 它必須重讀這個資料而不是優化這個程式碼。

注意：

• 就像建立const物件一樣，程式設計師也可以建立volatile物件，甚至還可以建立const volatile對 象，這個物件不能被程式設計師改變，但可通過外面的工具改變。
• 就像const一樣，我們可以對資料成員、成員函式和物件本身使用volatile，可以並且也只能為volatile物件呼叫volatile成員函式。
• volatile的語法與const是一樣的，所以經常把它們倆放在一起討論。為表示可以選擇兩個中的任何一個，它們倆通稱為c-v限定詞。