cpp一些常见问题

本篇主要涉及cpp的常见关键字,强制类型转换,和智能指针的粗浅用法。

cpp常见关键字

1. const

修饰变量

int main(void) {
    int v1 = 1, v2 = 2;
    const int* p1 = &v1;
    int* const p2 = &v1;
    
    p1 = &v2;
    *p2 = v1;
    return 0;
}

上述是一个顶层const与底层const的事例,关于顶层const与底层const,C++ primer第五版中翻译的并不是十分准确,顶层与底层对应的英文分别应为: top-level const 和 low-level const

  • 如果const修饰的内容本身为常量,那么这个const为顶层const
  • 如果const修饰的内容例如指针指向的内容为常量,此时的const为底层const
    对于上述事例,p1为底层const,p2为顶层const。const右面直接连着谁,谁就是不可变的。对于p1,const离int近,说明int是不可变的,也就是p1指向内容不可变,(不能通过p1改变p1指向的值),但是p1能指向别的内容。对于p2,p2本身不可变,也就是p2不能再指向别的地址,但是可以通过p2改变地址中的值。

const作为函数参数时

void foo(const int x);

传入的值x可以不为const,但是在函数内部x不能被改变。

void foo(const int &x);// 接受const或非const的int引用,但是不允许通过x修改传入的对象
void foo(const int *x); // 接受const或非const的int指针,但是不允许通过x修改传入的对象

const用在类内部时
const对象不能调用非const函数的原因显而易见:非const函数可能修改成员变量。

将成员函数声明为const函数,则可以被const函数调用,声明const函数的方法为在其参数列表后添加const关键字:(来源:https://zhuanlan.zhihu.com/p/27919970)

class T
{
public:
    int fcn() { return 1; }
    int fcn() const { return 2; } // 正确:定义了可以重载的新函数
};

int main()
{
    T t1;
    cout << t1.fcn() << endl; // 调用第一个函数,输出"1"

    const T t2;
    cout << t2.fcn() << endl; // 调用第二个函数,输出"2"
    return 0;
}

const 修饰函数时是对函数的一个限定,使其无法修改类内的数据成员。const告诉别人这个函数不会改变对象的状态。const T 只能调用T内的常量函数。

强制类型转换
const_cast实现原因就在于C++对于指针的转换是任意的,它不会检查类型,任何指针之间都可以进行互相转换,因此const_cast就可以直接使用显示转换(int*)。改变常量的值也不能通过const_cast强制转,而是只能通过指针或者引用去操作。下面举个例子:

image.png

上面的提示就是不能强转成int,只能转成指针或者引用。而且const int的值是永远不能改变的,它在编译时为常量,被编译成了立即数
image.png

看一下正确是示范(只能强改指针或者引用):

int main()
{
    const int& a = 1;
    int& c = const_cast<int&> (a);
    c = 2;
    cout << a << " " << c << endl;
    return 0;
}
结果:
2 2
a的值被改变了。

这里有天坑,不同编译器出现不同结果。

2. extern

c++中extern的用法主要有两个:
- 用于修饰全局变量,具体用法是在头文件中定义一个变量,用extern修饰,被引入不同的源文件中,就能做到一处修改,全局生效。
首先在头文件中定义一个extern变量

image.png

然后在cpp文件中给全局变量赋值:
image.png

最后在另一个文件中打印全局变量的值:
image.png

最终输出值为3.

** - 用于修饰函数,表示这是一个c函数**
由于c语言并不支持函数重载,cpp和c语言在转为汇编后,函数的表示不同,cpp的函数名会带有函数参数类型信息,但是c不会,为了进行区分,需要在用c函数的时候将c函数声明为extern。

3. static

  • c语言中,函数默认是extern的,也就是外部可见的,static修饰函数代表着本函数只能在此文件内访问。
  • 用static修饰全局变量,将全局变量限定在本文件中(虽然默认权限就是这样的)。
int main()
{
    int a;
    static int b;
    cout << a <<  " " << b << endl;
    return 0;
}
结果:
//a是用了一随机的内存,内存中的数据未知。
195293221 0
  • cpp中static修饰类内函数表明这个函数是这个类共有的,并不属于哪个对象,同时静态函数只能访问类内的静态成员,因为其在编译时期就确定了。因此,类的普通成员可以任意访问类的静态成员和静态变量。
  • static修饰类内的成员,表示成员属于这个类,数据存放在静态存储区。
  • static的还有一个作用是默认初始化为0。

4. #define

  • 宏定义变量 #define PI 3.14
  • 宏定义函数 #define add(x,y) (x+y)
  • 再定义一个函数:#define sadd(x,y) PI * add(x,y)

4 强制类型转换

  • C风格的强制类型转换:用().
int a = (int) 3.14;
  • const_cast 上文讲过,不再赘述。
  • static_cast:

Static Cast: This is the simplest type of cast which can be used. It is a compile time cast.It does things like implicit conversions between types (such as int to float, or pointer to void*), and it can also call explicit conversion functions (or implicit ones).

// 这是最简单的一种类型转换,类似于隐式转换: int a = 3.14;
int n = static_cast<int>(3.14); 
  • reinterpret_cast:极度危险,reinterpret_cast 这种转换仅仅是对二进制位的重新解释,不会借助已有的转换规则对数据进行调整,非常简单粗暴,所以风险很高。举例:
int main(){
    char str[]="hello world";
    float *p = reinterpret_cast<float*>(str);
    cout<<*p<<endl;
    return 0;
}
结果:
1.14314e+27

居然可以把char转换为float,牛逼吧。

  • dynamic_cast:最安全,最常用的强制类型转换。
    dynamic_cast 用于在类的继承层次之间进行类型转换,它既允许向上转型(Upcasting),也允许向下转型(Downcasting)。向上转型是无条件的,不会进行任何检测,所以都能成功;向下转型的前提必须是安全的,要借助 RTTI 进行检测,所有只有一部分能成功。
    dynamic_cast 与 static_cast 是相对的,dynamic_cast 是“动态转换”的意思,static_cast 是“静态转换”的意思。dynamic_cast 会在程序运行期间借助 RTTI 进行类型转换,这就要求基类必须包含虚函数;static_cast 在编译期间完成类型转换,能够更加及时地发现错误。

5. 智能指针

  • auto_ptr:不安全,不要用,赋值时会释放所有权 原有的ptr变为空指针
  • unique_ptr:安全。不允许两个unique_ptr指向同一个地址。
  • shared_ptr:允许多个ptr指向同一个对象,通过引用计数,为0时自动销毁。
  • weak_ptr:一般和shared_ptr一块用,不占引用计数,避免循环引用。
用法:

一般确定这个地址不会被共用,就用unique_ptr,如果需要多个指针指向同一个地址,就用shared_ptr。

6. strlen和sizeof区别

首先讲区别:strlen遇到 '\0'就停下,sizeof是计算实际占用大小。还有一点,c语言在字符串末尾默认加'\0'符号。

int main() {

    char s1[6] = "hello";
    char s2[7] = "hel\0lo";
    
    cout << sizeof(s1) << endl; // hello五个字符加上 \0  一个字符
    cout << sizeof(s2) << endl; // hello五个字符加上\0一个字符,还有一个默认的\0

    cout << strlen(s1) << endl; // 五个长度
    cout << strlen(s2) << endl; // 遇到 \0 停止 所以为3

    return 0;
}

结果:
6 
7
5
3

**注意: 不可以用显式的 \0 替换默认 \0

编译器提示

7. 给int型赋值是原子操作吗

在计算机体系里面,所谓的原子操作就是只有一条指令,下面分三种情况讨论:

int a = 1;
int a = b;
a++;

a = 1是原子操作,会将立即数1赋值给a,a = b不是,需要多一步拷贝至寄存器的操作,a++也类似,并不是原子操作。

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