為什麼寫這篇文章
本文算作是 《Android 音視訊開發打怪升級》系列文章的“番外”篇，原本打算將本文的內容寫在 《Android FFmpeg視訊解碼播放》 這篇文章中，因為要想學習 FFmpeg 相關知識，C++ 的基礎知識是必不可少的。
但是寫著寫著發現，篇幅還是太長了，加上有部分小夥伴對 C++ 可能也比較熟悉，所以把此節獨立成篇，更有利於不熟悉 C++ 的小夥伴學習檢視，熟悉的小夥伴也可以直接跳過。
C++ 相對於 Java 還是有許多的不同之處，對於沒有使用過 C++ 的人來說，如果要學習 NDK 開發，C++ 是第一道坎，必須要掌握。
本文通過對比的方式，把 C++ 和 Java 之間最基礎，也是最常使用知識的異同標記出來，方便大家學習。
當然了，本文只是重點對 C++ 中最常用的，也是重點的知識進行講解，如有時間，最好還是系統地學一下相關的基礎知識。
本文你可以瞭解到
本文使用對比的方式，將
C++與我們非常熟悉的Java進行對比學習，介紹C++與Java使用的異同，幫助大家快速入門C++。
一、 C++ 基本資料型別
C++ 提供了一下幾種基礎資料型別
| 型別 | 關鍵字 |
|---|---|
| 布林型 | bool |
| 字元型 | char |
| 整型 | int |
| 浮點型 | float |
| 雙浮點型 | double |
| 無型別 | void |
同時，這些型別還可以被型別修飾符修飾，擴充出更多的資料型別：
| 型別修飾符 | 關鍵字 |
|---|---|
| 有符號型別 | signed |
| 無符號型別 | unsigned |
| 短型別 | short |
| 長型別 | long |
其中 signed 和 unsigned 指定了資料是否有正負； short 和 long 主要指定了資料的記憶體大小。
由於不同的系統，同個資料型別所佔用的記憶體大小也不一定是一樣的，以下是典型值：
| 型別 | 記憶體大小 | 範圍 |
|---|---|---|
| char | 1 個位元組 | -128到127 或 0到255 |
| unsigned char | 1 個位元組 | 0 到 255 |
| signed char | 1 個位元組 | -128 到 127 |
| int | 4 個位元組 | -2147483648 到 2147483647 |
| unsigned int | 4 個位元組 | 0 到 4294967295 |
| signed int | 4 個位元組 | -2147483648 到 2147483647 |
| short int | 2 個位元組 | -32768 到 32767 |
| unsigned short int | 2 個位元組 | 0 到 65,535 |
| signed short int | 2 個位元組 | -32768 到 32767 |
| long int | 8 個位元組 | -xxx 到 xxx |
| signed long int | 8 個位元組 | -xxx 到 xxx |
| unsigned long int | 8 個位元組 | -xxx 到 xxx |
| float | 4 個位元組 | -xxx 到 xxx |
| double | 8 個位元組 | -xxx 到 xxx |
| long double | 16 個位元組 | -xxx 到 xxx |
可以看到，
short 修飾符將原型別記憶體大小減小一半；
long 修飾符將原資料型別記憶體大小擴大一倍。
二、C++ 類
C++ 是一門物件導向的語言，類是必不可少的。其類的定義與 Java 大同小異。
Java 類通常宣告和定義通常都是在同一個檔案 xxx.java 中。
而 C++ 類的宣告和定義通常是分開在兩個不同的檔案中，分別是 .h 標頭檔案 和 .cpp 檔案
定義一個類
一個 類的標頭檔案 通常如下：
// A.h
class A
{
private: //私有屬性
int a;
void f1();
protected: //子類可見
int b;
void f2(int i);
public: //公開屬性
int c = 2;
int f3(int j);
A(int a, int b); // 建構函式
～A(); //解構函式
};
複製程式碼對應的類實現檔案 A.cpp如下：
// A.cpp
/**
* 實現建構函式
*/
A::A(int a, int b):
a(a),
b(b) {
}
// 等價於
/*
A::A(int a, int b) {
this.a = a;
this.b = b;
}
*/
/**
* 實現解構函式
*/
A::~A() {
}
/**
* 實現 f1 方法
*/
void A::f1() {
}
/**
* 實現 f2 方法
*/
void A::f2(int j) {
this.b = j
}
/**
* 實現 f3 方法
*/
int A::f3(int j) {
this.c = j
}
複製程式碼可以看到，.h 檔案主要負責類成員變數和方法的宣告； .cpp 檔案主要負責成員變數和方法的定義。
但是，並非一定要按照這樣的結構去實現類，你也可以在 .h 標頭檔案中直接定義變數和方法。
比如：
// A.h
class A {
private:
int a = 1;
public:
void f1(int i) {
this.a = i;
}
}
複製程式碼C++ 類中幾個特別的地方
1) 可見性 private、protected、public
這幾個關鍵字和 Java 是一樣的，只不過在 C++ 中，通常不會對每個成員變數和方法進行可見性宣告，而是將不同的可見性的變數和方法集中在一起，統一宣告,具體見上面定義的類A。
2) 建構函式和解構函式
C++ 中類的建構函式和 Java 基本一致，只不過，在實現建構函式時，對成員變數的初始化方式比較特別。如下：
A::A(int a, int b):
a(a),
b(b) {
}
// 等價於
A::A(int a, int b) {
this.a = a;
this.b = b;
}
複製程式碼以上兩種方式都可以，通常使用第一種方式。
解構函式 則是 Java 中沒有的。通過波浪符號 ~ 進行標記。
它和建構函式一樣，都是由系統自動呼叫，只不過，建構函式 在類建立的時候呼叫，解構函式 在類被刪除的時候呼叫，主要用於釋放內部變數和記憶體。
解構函式的宣告形式為 ~類名();
實現的形式為 類名::~類名() { }
具體見上面類 A 的寫法。
3) :: 雙冒號
看了上面類的定義，肯定會對 :: 這個符號感到很神奇。這是 C++ 中的 域作用符，用於標示變數和方法是屬於哪個域的，比如上面的
void A::a() { }
複製程式碼說明 方法a 是屬於 類A 的。
也可以用於呼叫類的靜態成員變數，如
//A.h
class A {
private:
static int a = 1;
int b;
void a();
}
//A.cpp
void A::a() {
b = A::a;
}
複製程式碼類的繼承
C++ 類的繼承和 Java 也是大同小異，其格式如下：
class B: access-specifier A，其中 access-specifier 是訪問修飾符， 是 public、protected 或 private 其中的一個。
訪問修飾符的作用如下：
公有繼承（public）：當一個類派生自公有基類時，基類的公有成員也是派生類的公有成員，基類的保護成員也是派生類的保護成員，基類的私有成員不能直接被派生類訪問，但是可以通過呼叫基類的公有和保護成員來訪問。
保護繼承（protected）： 當一個類派生自保護基類時，基類的公有和保護成員將成為派生類的保護成員。
私有繼承（private）：當一個類派生自私有基類時，基類的公有和保護成員將成為派生類的私有成員。
通常情況下，我們都是使用
公有繼承（public），也就是和Java是一樣的。
類可以多繼承
Java 中，子類只能繼承一個父類，但是 C++ 可以繼承自多個父類，使用逗號 , 隔開:
class <派生類名>:<繼承方式1><基類名1>,<繼承方式2><基類名2>,…
{
<派生類類體>
};
複製程式碼三、 C++ 指標
Java 中的 “指標”
Java 中，是沒有指標的概念的，但是其實 Java 中除了基本資料類，大部分情況下使用都是 指標。
比如下面這段 Java 程式碼：
People p1 = new People("David","0001");
People p2 = p1;
p2.setName("Denny");
System.out.println(p1.getName());
// 輸出結果為：Denny
複製程式碼原因就是 p1 和 p2 都是對物件的引用，在完成賦值語句 People p2 = p1; 後， p2 和 p1 指向同一個儲存空間，所以對於p2的修改也影響到了p1。
那麼，為什麼在 Java 中很少去關注指標呢？
因為 Java 已經將指標封裝了，也不允許顯式地去操作指標，並且 Java 中的記憶體都由虛擬機器進行管理，無需我們去釋放申請的記憶體。
C++ 中的指標
1) 指標的宣告和定義
與 Java 不同的是，C++ 中的指標概念非常重要，並且無處不在。
指標：是一個變數，這個變數的值是另一個變數的記憶體地址。也就是說，指標是一個指向記憶體地址的變數。
指標的宣告和定義方法如下：
int a = 1; // 實際變數的宣告
int *p; // 指標變數的宣告
p = &a; // 指標指向 a 的記憶體地址
printf("p 指向的地址: %d, p指向的地址儲存的內容: %d\n", p, *p);
// 輸出如下：
// p 指向的地址: -1730170860, p指向的地址儲存的內容: 1
複製程式碼這個例子中有兩個很重要的符號： * 、&。其中：
* ：有兩個作用：
i. 用於定義一個指標： type *var_name; ，var_name 是一個指標變數，如 int *p;
ii. 用於對一個指標取內容： *var_name， 如 *p 的值是 1。
& ：是一個取址符號
其用於獲取一個變數所在的記憶體地址。如 &a; 的值是 a 所在記憶體的位置，即 a 的地址。
通過上面的例子，可能無法很好的理解指標的用處，來看另一個例子。
class A {
public:
int i;
};
int main() {
//-----1-------
A a = A(); // 定變數 a
a.i = 1; // 修改 a 中的變數
A b = a; // 定義變數 b ，賦值為 a
A *c = &a; // 定義指標 c，指向 a
printf("%d, %d, %d\n", a.i, b.i, c->i);
// 輸出：1, 1, 1
//-----2-------
b.i = 2; //修改 b 中的變數
printf("%d, %d, %d\n", a.i, b.i, c->i);
// 輸出：1, 2, 1
//-----3-------
c->i = 3; //修改 c 中的變數
printf("%d, %d, %d\n", a.i, b.i, c->i);
// 輸出：3, 2, 3
//-----4-------
// 列印地址
printf("%d, %d, %d\n", &a, &b, c);
// 輸出：-1861360224, -1861360208, -1861360224
return 0;
}
複製程式碼上面的例子，定義了一個變數 a ，然後將 a 分別賦值給普通變數 b 和指標變數 c。
第一次，列印三個變數中的成員變數的 i 的值都為 1；
第二次，修改了 b 中的 i，結果只修改了 b 的值，對 a 和 c 都沒有影響；
第三次，修改了 c 中的 i，結果修改了 a 和 c 的值，對 b 都沒有影響；
最後，列印了三個變數的地址，可以發現 a 和 c 的值是一樣的，b 的地址不一樣。
從這個例子就可以看出端倪了：
通過
普通變數賦值的時候，系統建立了一個新的獨立的記憶體塊，如b，對b的修改，隻影響其本身；
通過
指標變數賦值時，系統沒有建立新的記憶體塊，而是將指標指向了已存在的記憶體塊，如c， 任何對c的修改，都將影響原來的變數，如a。
還有一點需要注意的是，指標變數 對成員變數的引用，使用的是箭頭符號 ->，如 c->i ；普通變數對成員變數的引用，使用的是點符號 . ，如 b.i 。
2) new 和 delete
在上面的例子中，是通過建立了一個變數 a ，然後將 指標變數 c 指向了 a 的方式定義了 c。還有另外一種方法，可以宣告和定義一個指標變數，那就是通過 new 動態建立。
class A {
public:
int i;
}
int main() {
A *a = new A();
a->i = 0;
printf("%d\n", a->i);
// 輸出： 0
// 刪除指標變數，回收記憶體
delete a;
return 0;
}
複製程式碼這就是動態建立指標變數的方式，這是 C++ 常用的方式。
重要提醒：
要注意的是，通過
new的方式建立的指標變數和不通過new建立的變數最大的區別在於：通過new建立的指標需要我們自己手動回收記憶體，否則將會導致記憶體洩漏。回收記憶體則是通過delete關鍵字進行的。
也就是說，
new和delete必須要成對呼叫。
int main() {
A a = A(); // 無new，main 函式結束後，系統會自動回收記憶體
A *b = new A(); // new 方式建立，系統不會自動回收記憶體，要手動 delete
delete b; // 手動刪除，回收記憶體
return 0;
}
複製程式碼可以看到，C++ 的指標變數其實更接近與 Java 中普通變數的使用方式。
四、C++ 引用
引用 是除了指標外，另一個非常重要的概念。在 C++ 也是經常使用的。
引用指的是：為一個變數起一個別名，也就是說，它是某個已存在變數的另一個名字。
引用和指標非常的相似，初學者非常容易把這兩者混淆了。
引用的宣告和定義
首先來看下如何宣告一個引用變數。
// 宣告一個普通變數 i
int i = 0;
// 宣告定義一個引用 j
int &j = i;
j = 1;
printf("%d, %d\n", i, j)
// 輸出：1, 1
複製程式碼是不是有點熟悉，又是與符號 & ，但是這裡並非表示取址，這裡只是作為一個標示符號。
請記住，千萬不要和取址符號混淆，取址表示方式是：A *p = &a;
在上面的例子中，修改了 j 的值，i 的值也發生了變化。這和指標是不是非常像？
那麼，引用和指標有什麼不一樣呢？
i. 不存在空引用。引用必須連線到一塊合法的記憶體。
ii. 一旦引用被初始化為一個物件，就不能被指向到另一個物件。指標可以在任何時候指向到另一個物件。
iii. 引用必須在建立時被初始化。指標可以在任何時間被初始化。
i 和 iii 都很好理解，就是宣告引用的時候，必須要初始化好，並且不能初始化為空 NULL 。
ii 是最讓人不理解的，什麼叫做 “不能被指向到另一個物件” ?
引用和指標的區別
看以下的例子：
int i = 0;
// 定義引用 j ，指向 i
int &j = i;
int k = 1；
// 這個操作是指向另外一個物件嗎？
j = k;
printf("%d, %d, %d\n", i, j, k);
// 輸出：1, 1, 1
// 列印地址
printf("%d, %d, %d\n", &i, &j, &k);
// 輸出：-977299952, -977299952, -977299948
複製程式碼可以看到，i j k 三個的值都變成了 1，這看起來和指標是一樣的效果，但卻有質的區別。
看最後一個列印輸出，i 和 j 的地址始終是一樣的，和 k 是不一樣的。也就是說， j 始終指向 i ，不可改變。 j = k 只是把 k 的值給到了 j，同時也改變了 i 。
如果還不懂，再來看一下指標的例子，你就明白了。
int i = 0;
// 定義指標 j ，指向 i
int *j = &i;
int k = 1;
// 指向另一個物件
j = &k;
printf("%d, %d, %d\n", i, *j, k);
// 輸出：0, 1, 1
// 列印地址
printf("%d, %d, %d\n", &i, j, &k);
// 輸出：-1790365184, -1790365180, -1790365180
複製程式碼看到了嗎？ j 在賦值了 &k 以後，地址就變成和 k 一樣了，也就是說，指標 j 可以指向不同的物件。這時候， j 和 i 就沒有任何關係了，i 的值也不會隨著 j 改變而改變。
如何使用引用
引用最常出現的地方是作為函式的引數使用。
void change(int &i, int &j) {
int temp = i;
i = j;
j = temp;
}
int main() {
int i = 0;
int j = 1;
// 列印地址
printf("[before: %d, %d]\n", &i, &j);
//輸出：[before: -224237816, -224237812]
change(i, j);
printf("[i: %d, j: %d]\n", i, j);
// 輸出：i: 1, j: 0
// 列印地址
printf("[after: %d, %d]\n", &i, &j);
// 輸出：after: -224237816, -224237812
return 0;
}
複製程式碼在上面的例子中，change 方法的兩個引數都是引用，和普通的引數有以下兩個區別：
i. 引用引數不會建立新的記憶體塊，引數只是對外部傳進來的變數的一個引用。
ii. 引用引數可以改變外部變數的值。
這是普通變數的情況：
void change(int i, int j) {
int temp = i;
i = j;
j = temp;
// 列印地址
pritf("[change: %d, %d]\n", &i, &j);
// 輸出[change: -1136723044, -1136723048]
}
int main() {
int i = 0;
int j = 1;
// 列印地址
printf("[before: %d, %d]\n", &i, &j);
//輸出：[before: -224237816, -224237812]
change(i, j);
printf("[i: %d, j: %d]\n", i, j);
// 輸出：i: 0, j: 1
// 列印地址
printf("[after: %d, %d]\n", &i, &j);
// 輸出：after: -224237816, -224237812
return 0;
}
複製程式碼可以看到，i j 的值不會被改不變，原因是 change 方法建立了兩個臨時的區域性變數，都有自己的記憶體塊，這個變數的地址和外部傳進來的變數是沒有關係的，所以無法改變外部變數的值。
到這裡，就可以看到引數引用的好處了：引用引數為我們節省了記憶體，執行效率也更快。
同樣的，指標引數也有類似的效果，但是其仍然和引用有著本質的區別。引用為我們提供另一個種很好的傳參選擇。
有時候，我們並不想讓函式內部改變外部變數的值，可以給引數加上常量的標誌。
void change(const int &i, const int &j) {
int temp = i;
i = j; // 不允許修改i，編譯出錯
j = temp; // 不允許修改j，編譯出錯
}
複製程式碼五、C++ 多型和虛擬函式
多型 是物件導向的三大特點之一。
C++ 的多型和 Java 非常相似，但是也有著明顯的不同。
靜態繫結
看下面一個例子：
class A {
public:
void f() {
printf("a\n");
};
};
class B : public A {
public:
void f() {
printf("b\n");
};
};
int main() {
A *a = new B();
a->f();
// 輸出：a
return 0;
}
複製程式碼這裡 B 繼承了 A，並重寫了方法 f 。
在 main 函式中，定義了一個基類變數指標 a ，並指向子類 B 。接著呼叫了 a 的方法 f。
如果是 Java 中類似的操作的話，那麼毫無疑問，此處會輸出 b，可是這裡卻輸出了 a 。也就是說，這裡方法 f 實際上是基類 A 的 f 方法。
這就是 C++ 和 Java 其中一個很大的不同。
原因是，呼叫函式 f() 被編譯器設定為基類中的版本，這就是所謂的靜態多型，或靜態連結。
函式呼叫在程式執行前就準備好了。有時候這也被稱為早繫結，因為 f() 函式在程式編譯期間就已經設定好了。
那麼如果想實現類似 Java 中的多型過載呢？
虛擬函式
virtual 是 C++ 中的一個關鍵字，用於宣告函式，表示虛擬函式。用於告訴編譯器不要靜態連結到該函式，改為動態連結。
依然是上面的例子，在 A 的 f 函式上加上 virtual，將得到類似 Java 的效果：
class A {
public:
virtual void f() {
printf("a\n");
};
};
class B : public A {
public:
void f() {
printf("b\n");
};
};
int main() {
A *a = new B();
a->f();
// 輸出：b
return 0;
}
複製程式碼純虛擬函式
在 Java 中，我們經常會使用 interface 或 abstract 來定義一些介面，方便程式碼規範和擴充，但是在 C++ 沒有這樣的方法，但是可以有類似的實現，那就是：純虛擬函式。
class A {
public:
// 宣告一個純虛擬函式
virtual void f() = 0;
}
class B : public A {
public:
// 子類必須實現 f ，否則編譯不通過
void f() {
printf("b\n");
};
};
int main() {
A *a = new B();
a->f();
// 輸出：b
return 0;
}
複製程式碼A 中的 virtual void f() = 0; 就是一個純虛擬函式。如果繼承 A，子類必須實現 f 這個介面，否則編譯不通過。
A 則是一個抽象類。不能被直接定義使用。
六、C++ 預處理
在 C++ 中有一個方法，可以讓我們在程式編譯前，對程式碼做一些處理，稱為預處理。這是 Java 中沒有的，在 C++ 中卻經常使用到。
預處理是一些指令，但是這些指令並不是 C++ 語句，所以不需要以分號 ; 結束。
所有的預處理語句都是以井號 # 開始的。
比如 #include 就是一個預處理，用於將其他檔案匯入到一個另一個檔案中，類似 Java 的 import 。
例如匯入標頭檔案：
// A.h
class A{
public:
A();
~A();
}
複製程式碼#include "A.h"
A::A() {
}
A::~A() {
}
複製程式碼在 C++ 中常用的預處理有以下幾個 #include、 #define 、#if、#else 、 #ifdef 、 #endif 等。
巨集定義
最常用的一個預處理語句 #define ，通常稱為巨集定義。
其形式為：
#define name replacement-text
複製程式碼#define PI 3.14159
printf("PI = %f", PI);
// 在編譯之前，上面的語句被展開為：
// printf("PI = %f", 3.14159);
複製程式碼- 帶引數巨集定義
#define SUM(a,b) (a + b)
printf("a + b = %d", SUM(1, 2));
// 在編譯之前，上面的語句被展開為：
// printf("a + b = %d", 1 + 2);
// 輸出：a + b = 3
複製程式碼#和##運算子
在巨集定義中，# 用於將引數 字串化。
#define MKSTR( x ) #x
printf(MKSTR(Hello C++));
// 在編譯之前，上面的語句被展開為：
// printf("Hello C++");
// 輸出： Hello C++
複製程式碼在巨集定義中，## 用於將引數 連線起來。
#define CONCAT(a, b) a ## b
int xy = 100;
printf("xy = %d", CONCAT(x, y));
// 在編譯之前，上面的語句被展開為：
// printf("xy = %d", xy);
// 輸出：xy = 100
複製程式碼注意：# 、 ## 在多個巨集定義巢狀使用的時候，會導致不展開的問題
例如：
#define CONCAT(x, y) x ## y
#define A a
#define B b
void mian() {
char *ab = "ab";
char *AB = "AB";
printf("AB = %s", CONCAT(A, B));
// 在編譯之前，上面的語句被展開為：
// printf("AB = %s", AB);
}
複製程式碼雖然定義了 A B 兩個巨集定義，但是在 CONCAT 中遇到 ## 的時候，A B 這兩個巨集定義是不會開展的，而是直接當作兩個引數被連線起來了。
那麼要如何解決這個問題呢？那就是再轉接一層。
#define _CONCAT(x, y) x ## y
#define CONCAT(x, y) _CONCAT(x, y)
#define A a
#define B b
void mian() {
char *ab = "ab";
char *AB = "AB";
printf("AB = %s", CONCAT(A, B));
// 在編譯之前，上面的語句被展開為：
// printf("AB = %s", _CONCAT(a, b));
// printf("AB = %s", ab);
// 輸出：AB = ab
}
複製程式碼條件編譯
#if、#else、 #ifdef、 #endif 這幾個的組合主要用條件編譯。
在 C++ 中條件編譯也是經常使用到的，可以用來控制哪些程式碼參與編譯，哪些不參與編譯。
#define DEBUG
int main() {
#ifdef DEBUG
// 參與編譯
printf("I am DEBUG\n");
#else
// 不參與編譯
printf("No DEBUG\n");
#endif
return 0;
}
// 輸出：I am DEBUG
複製程式碼以上程式碼，由於先前已經定義了 #define DEBUG 所以 #ifdef DEBUG 為 true ，編譯 printf("I am DEBUG\n"); 。
如果去掉 #define DEBUG ，則編譯 printf("No DEBUG\n"); 。
int main() {
#if 0
// 這裡面的程式碼都被註釋掉，不參與編譯
printf("I am not compiled\n");
#endif
return 0;
}
複製程式碼七、總結
以上，基本就是在 C++ 經常使用到的，與 Java 相似，又存在差異的一些基礎知識，由於面嚮物件語言都存在一定的相似性，相信有了以上的基礎之後，你就可以比較通暢地閱讀一些 C++ 程式碼了。
如果你是一個 Java 程式設計師，可能對其中的一些知識還是會感到迷惑，這時候需要你拋棄 Java 中的一些慣有思維，重新細細品嚐一下 C++ 的味道，可以實際的去敲一下程式碼來消化這些知識，只有實踐才能出真知。
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