GeekBand笔记: C++面向对象高级编程（1）

面向对象 Object Oritented

基于对象(Object Based) vs. 面向对象(Object Oritented)

• Object Based 面对的是单一 class 的设计（只有封装，即带类的C）
• Object Oritented 面对的是多重classes的设计，classes 和 classes 之间的关系（继承＋多态）

面向对象编程的特性 features of OOP (A PIE)

• 抽象 Abstration
• 多态 Polymorphism
• 继承 Inheritance
• 封装 Encapsulation

对象的构成 an object consist of

• identity
• state
  data fields(properties) with its current value
• behaviors
  functions

C++ Class 的两种经典分类

• class without pointer members
• class with pointer members

重要概念梳理

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1. const 关键字

C++中的const关键字的用法非常灵活，而使用const将大大改善程序的健壮性。

初始化和const

• const必须初始化。
• 默认情况下，const对象仅在文件（translation unit）内有效。这一点和下文的inline类似。
  • 默认情况下，编译器在编译时将用到该const对象的地方都替换成对应的值。也就是说每个文件都要有该const对象的定义。
  • 如果想在多个文件之间共享const对象（在一个文件中定义const，在其他文件中只是声明）。解决的方法是声明和定义都加上extern关键字。

普通变量和const

const int n = 10；
n是一个只读变量，程序不可以直接修改其值。这里还有一个问题需要注意，即如下使用：int a[n]；在ANSI C中，这种写法是错误的，因为数组的大小应该是个常量，而n只是一个变量。

注：看到const关键字，很多人想到的可能是const常量，其实关键字const并不能把变量变成常量！在一个符号前加上const限定符只是表示这个符号不能被赋值。也就是它的值对于这个符号来说是只读的，但它并不能防止通过程序的内部(甚至是外部)的方法来修改这个值(C专家编程.p21)。也就是说 const变量是只读变量，既然是变量那么就可以取得其地址，然后修改其值。看来const也是防君子不防小人啊！:)

指针和const

• const char * p 指向常量的指针（pointer to const）
• char * const p 常量指针（const pointer）
• const char * const p 指向常量的常量指针

诀窍：沿着号划一条线，如果const位于的左侧，则const就是用来修饰指针所指向的变量，即指针指向为常量；如果const位于*的右侧，const就是修饰指针本身，即指针本身是常量。

顶层const和底层const

• 顶层const 对象本身是常量。对任何类型都适合

    - const int i = 10;
    - char * const p = NULL;

• 底层const 所指的对象是常量（针对指针和引用等符合类型）

    - const int *p2 = NULL;
    - const int &r = i;

cosnt对象拷贝

• 顶层const，不受影响

    void func(const int i) // 既可以传const int，也可以传int

• 顶层const，必须有相同的底层const类型，或者非const转换成const（反之不行）

    int i = 42;
    const ci = 32;
    const int *cp = &ci; // OK. 底层const类型匹配
    const int *cp = &i; // OK. int * 能转换成 const int *
    int * p = cp; // Error, 底层const类型不匹配，const int * 不能转换成 int *
    int &r = ci;  // Error, 底层const类型不匹配，int引用不能绑定到int常量上
    void func(int *p);
    func(&i); // OK.
    func(cp); // Error. const int * 不能转换成 int *

类和const

• const成员变量

  class Foo
  {
    Foo(int x)
      :n(x)           //只能在初始化列表中赋值   
    { }
  
    const int n;      //成员常量不能被修改   
  }
  

• const成员函数

  class Foo
  {
    //不能改变对象的成员变量
    //不能调用类中任何非const成员函数
    void func() const;        
  }
  

• const类对象/对象指针/对象引用

  struct Foo
  {
    int func1() const {}
    int func2() {}
  };
  
  int main()
  {
    const Foo f;
    f.func1();
    f.func2(); //Error. const object can not invoke non-const member function!
  }
  

constexpr 和 const expression(常量表达式)

• const expression 值不会改变并且编译过程中就能得到结果的表达式。

    - const int max = 20; // 字面值一定是常量表达式
    - int max = 20; //不是。非const int
    - const max = get_max(); // 不是。get_max运行时知道结果

• constexpr 变量 声明为constexpr的变量必须一个常量表达式。
  • 如果你认定变量是一个常量表达式，声明称constexpr类型

const定义常量 代替 常量宏

• const定义的常量在程序运行过程中只有一份拷贝
• 宏定义的常量在内存中有若干个拷贝

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2. inline vs. marco

相同点

消除函数调用的开销（参数压栈、跳转、弹栈、返回等指令操作）

不同点

• macro 宏

  • 预编译阶段。进行
  • 预编译器进行文本替换 textual substitution
  • 无类型，无类型安全检查
  • 不可调试

• inline

  • 编译阶段
  • 编译器在调用点内联展开函数的代码
    • 编译器必须在translation unit中找到inline函数的定义才能进行展开，因此inline函数应该在头文件中定义（只声明没用）
  • 有类型，类型安全检查

注意

• inline是对编译器的请求。现代编译器能够根据函数的定义决定是否接受inline，甚至自动inline一些没有请求inline的函数
• 当函数只有 10 行甚至更少时才将其定义为内联函数。滥用内联会导致代码膨胀binary size bloat。现代处理器由于更好的利用了指令缓存, 小巧的代码往往执行更快，因此代码膨胀反而会增加开销
• 简单的inline函数可以放在.h文件中，复杂的内联函数的定义, 应放在后缀名为-inl.h的头文件中
• 定义在类声明之中的成员函数将自动地成为内联函数
• constexpr自带inline属性
• 尽量使用inline取代macro
  • assert是例外，assert是宏