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new和delete是C++中最基础且重要的申请和释放堆内存的语法，以它为线索可以引出C++堆内存管理的相关内容，它也是智能指针所需要的基础知识，值得整理一下。 基本使用 内置类型 new和delete最基础的用法是被设计用来替代C语言中的malloc和free的，分配堆内存来构造指定类型的对象，返回对应类型的指针，例如 12int *p = new int; // uninitializeddelete p; 这两个语句都是非常危险的： 最简单的new语句对内置数据类型不会对内存进行初始化，我们得到值是随机的；（Debug模式下可能内存被清空，改成Release模式可以看到随机值） delete语句不会在释放内存之后将指针置空，指针会变成空悬指针。 我们可以用下面的new语句进行初始化 12345double *p1 = new double; // uninitializeddouble *p2 = new double(); // 0double *p3 = new double{}; // 0double *p4 = n...

在 C++ 中，加载动态库通常有两种方式：显式加载和隐式加载。 隐式加载比较简单，只需要设置链接选项即可自动进行，本文主要学习一下显式加载。 概述 在 C++ 中，显式加载和隐式加载动态库的基本介绍如下： 隐式加载是最常用的方式，通常的C++标准库等系统中的库都是采用隐式加载的，程序在编译时需要添加-l选项链接到动态库。在程序启用时，系统会自动查找并加载对应的动态库。 隐式加载的优势是代码简单，不需要在代码中处理加载动态库的各种细节。但缺点是要求在编译时动态库也要参与链接，在编译时和运行时都需要保证动态库是可以找到并且使用的，编译时无法找到则编译失败，运行时无法找到和使用则程序无法启动。 显式加载则是一种更灵活的方式，我们可以在代码中精准地控制加载和卸载动态库的所有细节。 优势是程序在编译链接时完全不需要动态库的参与，程序在运行时可以根据需要有选择性地进行加载或卸载动态库，即使在运行时对某个动态库的加载失败也不会导致程序中止。 基于显式加载我们可以实现动态库的热更新：在使用动态库的程序保持运行的情况下，更新对应的动态库。 这对于一些大型的商业服务是非常普遍的需求，他们不希望因...

CRTP 是一个非常经典的C++静态多态实现方案，在很多库中都有应用，这里整理一下。 概述 奇异递归模板模式(Curiously Recurring Template Pattern, CRTP)是 C++ 编程中一种常用的静态多态方案，它通过模板继承和静态绑定来实现类型多态。 相比于C++直接提供的基于虚函数的动态多态方案，CRTP既可以避免虚函数的额外性能开销，还可以在编译时获得更好的类型检查和优化。 CRTP的核心思想如下： 模板基类是一个模板类，模板参数是派生类自身。（这种递归的模板参数是这个模式名字的来源） 派生类：派生类继承自通过自身类型实例化的基类。 通过基类调用方法时，首先会将this指针进行类型转换为派生类的类型（因为派生类类型是模板参数，基类可以获取到派生类类型），然后就可以调用派生类的方法。 这种处理导致我们无法添加基类自身的方法实现并使用，因此基类只能作为一个抽象基类使用。 这一切都发生在模板实例化的过程中，在编译期中即可完全确定。 CRTP具有如下的优势： 静态多态：CRTP的是静态多态，通过基类调用派生类的方法是静态绑定的，完全在编译期通过模板实...

现代C++提供了几个非常实用的值封装类型工具，分别为 std::optional<T> 可能含有T类型的值或者无值；（C++17引入） std::variant<T1,T2,...> （类型安全的union）可能含有类型列表中某个类型的值；（正常情况下不会无值）（C++17引入） std::any 可能含有任意类型的值，也可能无值，使用者必须提供自行指定合理的类型；（如果内部的值转换失败会抛异常）（C++17引入） std::expected<T,E> 可能含有正常的T类型的结果，也可能含有异常的E类型的值；（C++23引入） 它们的定位和用法比较类似，因此一起整理一下，因为这几个工具的语法仍然在迅速发展中，本文只考虑C++20和C++23已经支持的语法。 需要注意的是，这些类型工具都只能接收简单的类型，不允许使用数组类型和引用类型，并且最好不要含有cv修饰符。 std::optional std::optional<T>对象的值可能是T对象，也可能是std::nullopt（代表没有值），注意这里的T不允许是数组类型和引用类型...

整理一下关于C++中的几个关键词（static，extern和inline）的笔记。 static static这个关键词的语义非常复杂，在C语言中本来就有多重语义，C++又添加了额外的语义。 静态函数 默认情况下，函数可以被其它编译单元使用，具有外部链接性，可以使用static将其改为具有内部链接性的静态函数，只有在当前文件中才可以使用此函数。 例如 123static void func();void func(){} 静态全局变量 与静态函数类似，全局变量在默认情况下可以被其它编译单元所使用，具有外部链接性， 可以使用static将其改为静态全局变量，只有在当前文件中才可以使用。 例如 1static int s = 100; 静态局部变量 在函数体内部使用static修饰的局部变量会变成静态局部变量，此时静态的语义不再是对外部不可见，而是延长生命周期，此时变量的存储位置从栈区转移到了数据区，不会因为函数调用的结束而销毁，下次进入函数体时会自动忽略定义和初始化语句，例如 12345int func(){ static int s = 0;...

在 C++ 的面向对象编程中，有三个访问权限限定词：public、private 和 protected，用于定义对类成员（成员包括变量和函数）的可访问性， 也包括在继承后的访问权限变化。 我们主要对class进行讨论，最后会讨论struct和class的区别。 访问权限 C++ 通过访问权限限定词来提供数据封装和信息隐藏机制，这有助于提高代码的可读性和可维护性，三种访问权限限定词的基本语义如下： public成员：公开的类成员，可以通过类的成员函数和类的对象访问。 protected成员：受保护的类成员，只能通过类的成员函数访问，无法通过类的对象访问。 private成员：私有的类成员，只能通过类的成员函数访问，无法通过类的对象访问。 注意这里访问的含义：对数据成员的访问是读写，对成员函数的访问则是函数调用。 对于数据的访问权限并没有被进一步拆分为只读和可读写，只读的访问效果需要基于const实现，实现只写的访问效果则需要考虑左值和右值特性，不在本文的讨论范围。 通过类的对象访问是指a.x和a.show()这类语法。 通过类的成员函数访问是指在成员函数体内部对类的其它成员访...

前面简单介绍了重定义和重写，以及重写所涉及到的虚函数的基本概念，这里整理一下虚函数和动态多态的进阶内容。 C++使用虚函数机制来实现运行期的多态（动态多态），与之相对的是编译期的多态（静态多态）， 对于C++来说，静态多态可以通过函数重载和泛型编程实现，而动态多态则通过虚函数实现。 在讨论的范围内，基类或派生类指针/引用的使用方法通常是完全等效的，示例主要以指针的使用为主。 为了简化讨论，我们不关注public,private,protected修饰的区别，无论是对类的方法还是继承关系的修饰，统一使用public。 我们不关注多继承、菱形继承以及虚继承等复杂情景，只考虑简单的单继承情景，不考虑模板类的处理。 虚析构函数 对于含有虚函数的类，非常建议将基类的析构函数也设置为虚函数，此时派生类的析构函数也全部会自动变为虚函数，这可以保证基类指针指向派生类时， 在销毁时可以正确调用派生类的析构函数。 考虑下面的例子 123456789101112131415161718192021222324252627282930#include <iostream>struct Bas...

在一个作用域中，同名函数但是形参列表不同的函数构成重载的关系， 在考虑面向对象时，则会产生一系列新的问题，因为基类和派生类的作用域是一种非常微妙的关系，既不能说它们是简单的两个独立的作用域，也不能说是一个作用域，而且这种关系是天然不对称的。 在面向对象的语法中对基类和派生类的同名函数（相同或者不同的形参列表）都有着特殊的设计，在本文中我们主要讨论的是不涉及虚函数的部分。 为了简化讨论，我们不关注public,private,protected修饰的区别，无论是对类的方法还是继承关系的修饰，统一使用public。 我们不关注多继承、菱形继承以及虚继承等复杂情景，只考虑简单的单继承情景，不考虑模板类的处理。 重定义（隐藏） 例子 假设基类Base定义了一个方法hello，有好几个版本，相互之间构成重载关系。 派生类Derived如果没有实现hello方法，那么派生类对象仍然是可以直接调用hello方法的，包括基类所实现的各种版本，通过重载决议调用，这是继承所赋予的特点。 例如 12345678910111213141516#include <iostream>struct...

typedef typedef是用于为类型定义别名的关键字，在C和C++中都可以使用。 最简单的用法是对基本类型起别名，例如 1typedef int Length; 下面的是MSVC的stdint.h中的部分源码，对基本数据类型起了意义更明确的别名 12345678typedef signed char int8_t;typedef short int16_t;typedef int int32_t;typedef long long int64_t;typedef unsigned char uint8_t;typedef unsigned short uint16_t;typedef unsigned int uint32_t;typedef unsigned long long uint64_t; 数组类型和指针类型可以通过typedef起别名达到简化语法和提升可读性的目的，例如 12345typedef int IntArray4[4];typedef ...

关于C++的类型转换的整理笔记，主要关注C++相比于C语言多的部分，而且讨论的范围比较简单，不关注涉及到右值引用的类型转换。 概述 C++基本继承了C语言的类型转换规则，但是对类型转换的处理有很多区别，例如： 对于C语言，隐式转换和显式转换并没有太多区别，仅仅是危险的隐式转换可能会发出警告，使用显式转换会消除警告。 对于C++，安全的隐式转换可以通过编译，但是危险的隐式转换无法通过编译，必须使用显式转换才能顺利编译，C语言风格或C++风格的显式转换均可。 此外，C++相对于C语言还需要考虑很多很多额外的内容，我们将主要关注面向对象的部分，即自定义类型之间的类型转换，以及新加入的四个显式的强制类型转换关键词的使用 const_cast reinterpret_cast static_cast dynamic_cast 现代 C++ 不建议这么做： 避免使用C语言中常用的void *类型，C++提供了更好的工具； 避免使用C语言风格的显式类型转换，可读性太差，不利于后期检查。 现代 C++ 建议这么做： 优先考虑使用static_cast，用它进行一些数值类型的转换还是...