閉關多日，整理一份C++中那些重要又容易忽視的細節

基礎篇

喜歡用行內函式嗎？

行內函式，都知道是什么嘛，就不多解釋了，用這個開頭，因為它夠簡單，又有足夠的爭議性，
有的人喜歡用行內函式，有的人不喜歡用，我嘛，無所謂，什么時候想起來就什么時候用，或者在代碼審計的時候會去調整一部分函式為行內函式，

行內函式是C++為了提高程式運行速度所做的一項改進，讓我們深入到函式內部，了解一下行內函式和常規函式的區別，

在C當中，是沒有inline這個關鍵字的，C要使用類似的功能，就需要去寫宏函式了，但是又不好寫，并不是誰都能駕馭的了的，

C++在編譯的時候，會將每個函式編譯成一條潭訓器語言指令，在執行常規函式時，程式將會跳轉到相應的地址，將引數復制到堆疊，跳到標記函式起點的記憶體單元，執行函式代碼，并在函式結束時回傳，

這反復橫跳并記錄程序的程序，是要有一定的開銷的，

行內函式則提供了另一種可能，對于行內函式，編譯器在編譯的時候直接在呼叫處將函式展開，嵌入到呼叫函式中，所以無需反復橫跳，減少了時間的開銷，但是，增加了空間的開銷，

應有選擇的使用行內函式，因為它節省下來的時間確實是少得可憐，如果說執行函式代碼的時間比函式呼叫機制的時間長，那用行內函式就沒什么意思，

所以才會產生這么一個說法：在某個短小精悍的函式被多次呼叫時，才考慮將其轉為行內函式，蒼蠅肉，實在小，不過聚沙成塔嘛，

頭檔案與名空間，好用吧！

名空間的支持是一項C++特性，旨在讓我們比阿尼寫大型程式以及將多個廠商的現有代碼組合起來的程式時更容易，

注意：假設名空間和宣告區域定義了相同的名稱，試圖使用宣告將名空間的名稱匯入該宣告區域，則兩個名稱會發生沖突，從而出錯，如果使用using編譯指令將該名空間的名稱匯入該宣告區域，則區域版本將隱藏名空間版本，

一般說來，using宣告（要用什么就宣告什么）比使用using編譯指令（using namespace XXX）更安全，這是由于它只匯入指定的名稱，如果該名稱與區域名稱發生沖突，那你還匯入它干嘛？

沒用過，下次可以試試自己寫一個名空間，如果是沒有名字的名空間，那么只能在包含那個名空間的檔案里面使用該名空間內部的內容，類似于，靜態變數、函式的集合，

參考

首先，&不是地址運算子，而是型別識別符號的一部分，就像宣告中的char*是指向char的指標一樣，int&是指向int的參考，

示例：

int a;
int &b = a;

上述參考宣告允許將a和b互換，因為它們指向相同的值和記憶體單元，

不過呢，必須在宣告參考變數的時候進行初始化：

int a;
int &b;
b = a;	//這樣是不行的

回傳參考的高效性

傳統的回傳機制是這樣的：
1、獲取回傳值
2、將回傳值復制到一個臨時位置
3、呼叫函式從臨時位置獲取這個值

回傳參考的回傳機制是這樣的：
1、獲取回傳值
2、直接將回傳值拷貝給呼叫函式

如果回傳值不大，那就不大，如果回傳值是一個結構這種比較大的東西，那就比較麻煩了，能明白我意思不？

回傳參考時，應避免回傳函式終止時不再存在的記憶體單元參考（在指標里說過同樣的話），
為避免這種問題，最簡單的方法就是：回傳一個作為引數傳遞給函式的參考，

何時使用參考引數？

想用的時候唄，

使用參考引數這種“大招”的主要動機有：
1、程式員能夠修改呼叫函式中的資料物件
2、可以提高程式的運行速度，

那么，什么時候該使用指標，什么時候該使用參考，什么時候該使用按值傳遞呢？

物件資料很小，按值傳遞即可，
物件是陣列，指標，這是唯一的選擇，并將指標宣告為指向const的指標，
資料物件是較大的結構，使用const指標或const參考，提高程式效率，
資料物件是類物件，使用const參考，類設計的語意常常要求使用參考，因此，在傳遞類物件引數的標準方式是按參考傳遞，

對于修改呼叫函式中資料的函式：
	如果資料物件是內置資料型別，使用指標，
	如果物件是陣列，只能使用指標，
	如果物件是結構，使用指標或參考都可以，
	如果物件是類物件，使用參考，

類

控制對成員的訪問，是公有？是私有？

對新手來說，這個點估計是經常被忽略的吧，

資料項通常放在私有部分，組成類介面的成員函式放在公有部分，

為什么呢？這是C++的封裝性，不然要類干什么？結構體不能用嗎？

在后面講設計模式的時候還會再細講這一部分，

插點題外話
昨天我們老師給我們講了意味深長的一段話，

現在你們年輕人不是很喜歡講“內卷”嘛，然后用什么去對抗內卷，“躺平”嘛，

“用友”聽說過嗎？低代碼聽說過嗎？
未來，這些前篇一律的基本代碼，已經并不局限與本科生，專科生也可以做，甚至高中生都可以做，而某些本科生，還高人一等的姿態，

其實他講低代碼的時候，我想起來了QT的UI，只要你會拖控制元件，就可以做出界面來，代碼可以后臺自動生成，

而現在又有多少人，是面向百度編程的，

未來是低代碼的時代，只會寫低代碼的人只會越來越卷，直到找不到作業，
所以不要把過多的時間花在那些低意義的學習上，

本科階段，真正應該花時間去研究的，是算法，是作業系統，是資料庫，是網路編程，是計網，是英語，等等這些東西，

不要以為你們是大資料專業的，真正有大資料的公司，會把資料給你嗎？

這才是我心目中真正人間清醒的老師，

寫給目前困惑的朋友，這篇的內容可能一周后你就不記得了，但是希望這段話對你有幫助吧，

運算子多載

C++允許將運算子多載擴展到用戶定義的型別，多載運算子可以使代碼看起來更自然，

要多載運算子，需要使用被稱為運算子函式的特殊函式形式：

operator(argument-list)

下面的實體使用成員函式演示了運算子多載的概念：

#include <iostream>
using namespace std;
 
class Box
{
   public:
      // 多載 + 運算子，用于把兩個 Box 物件相加
      Box operator+(const Box& b)
      {
         Box box;
         box.length = this->length + b.length;
         box.breadth = this->breadth + b.breadth;
         box.height = this->height + b.height;
         return box;
      }
   private:
      double length;      // 長度
      double breadth;     // 寬度
      double height;      // 高度
};

可多載運算子：

面試題：C++類自動提供的成員函式

默認建構式：如果沒有定義建構式
默認解構式：如果沒有定義
復制建構式：、、、、
賦值運算子：、、、、
地址運算子：、、、、

當時面試的時候突然碰到這個問題，有感而發，

虛基類為什么需要虛解構式？

直接來個示例看一下吧：

class test{ 
public:
virtual ~test() = 0; // 宣告一個純虛解構式
};

防止記憶體泄露，定義一個基類的指標p，在delete p時，如果基類的解構式是虛函式，這時只會看p所賦值的物件，如果p賦值的物件是派生類的物件，就會呼叫派生類的解構式（毫無疑問，在這之前也會先呼叫基類的建構式，在呼叫派生類的建構式，然后呼叫派生類的解構式，基類的解構式，所謂先構造的后釋放）；如果p賦值的物件是基類的物件，就會呼叫基類的解構式，這樣就不會造成記憶體泄露，

如果基類的解構式不是虛函式，在delete p時，呼叫解構式時，只會看指標的資料型別，而不會去看賦值的物件，這樣就會造成記憶體泄露，

虛函式的作業原理

通常，編譯器處理虛函式的方法是：給每個物件添加一個隱藏成員，隱藏成員中保存一個指向函式地址陣列的指標，
這種陣列稱為虛函式表(virtual function table, vtbl)，
虛函式表中存盤了為物件進行宣告的虛函式的地址，

例如，基類物件包含一個指標，該指標指向基類中所有虛函式的地址表，派生類物件包含一個指向獨立地址表的指標，如果派生類提供了虛函式的新定義，該函式表將保存新函式的地址;如果派生類沒有重新定義虛函式，該vtbl將保存函式原始版本的地址，如果派生類定義了新的虛函式，則該函式也將被添加到vtbl中，注意，無論類中包含的虛函式是1個還是10個，都只需要在物件中添加1個地址成員，只是表的大小不同而已，

呼叫虛函式時，程式將查看存盤在物件中的vtbl地址，然后轉向相應的函式地址表，如果使用類宣告中定義的第一個虛函式，則程式將使用陣列中中的第一個函式地址，并執行具有該地址的函式，如果使用類宣告中定義的第三個函式，程式將使用地址為陣列中第三個元素的函式，

簡而言之，使用虛函式時，在記憶體和執行速度方面有一定的成本，包括：

１）每個物件都將增大，增大量為存盤函式地址表（陣列）的空間，
２）對每個類，編譯器都創建一個虛函式地址表（陣列），
３）每個函式呼叫都需要執行一部額外的操作，即到表中查找地址，

雖然非虛函式的效率比虛函式稍高，但不具備動態聯編（Dynimac Blinding）的功能，

友元

以前看到這個模塊兒都是直接劃走，根本沒興趣，
但是，這幾天嘗試著了解了一下友元（主要是有幾個大佬反復的跟我說過，友元，要用），我發現，學會友元，能讓我對C++的認識更進一步，所以我來了，

了解一下友元函式吧

友元函式是可以直接訪問類的私有成員的非成員函式，它是定義在類外的普通函式，它不屬于任何類，但需要在類的定義中加以宣告，宣告時只需在友元的名稱前加上關鍵字friend，其格式如下：

friend 型別 函式名(形式引數);

友元函式的宣告可以放在類的私有部分，也可以放在公有部分，它們是沒有區別的，都說明是該類的一個友元函式， 一個函式可以是多個類的友元函式，只需要在各個類中分別宣告， 友元函式的呼叫與一般函式的呼叫方式和原理一致，

友元函式雖然不是類成員卻能夠訪問類的所有成員的函式，類授予它的友元特別的訪問權，通常同一個開發者會出于技術和非技術的原因，控制類的友元和成員函式(否則當你想更新你的類時，還要征得其它部分的擁有者的同意)，

來個使用示例看一下：

    #include "iostream"
    using namespace std;
    class Point
    {
        int aa;
    public:
        friend void bb(Point cc);
        Point()
        {
           aa=88;
        }
    };
    void bb(Point cc)
    {
      int d=cc.aa; //通過物件的參考可以直接訪問
      cout<<"這是友元函式通過物件的參考直接訪問私有變數的例子！"<<endl;
      cout<<d<<endl;
    }
    /*
    void dd(Point cc)
    {
       int d=cc.aa; //不可以直接訪問
        cout<<d<<endl;
    }
    */
    int main()
    {
        Point p;
        bb(p);
        return 0;
    }

友元函式是否破壞了類的封裝性

至于它是否破壞了類的封裝性，這個不同的人有不同的說法啦，認為它沒有破壞封裝性的人覺得只有類宣告可以控制哪些函式可以訪問內部資料，
仁者見仁，智者見智吧，

我看到一段比較好的解答：
我們已知道類具有封裝和資訊隱藏的特性，只有類的成員函式才能訪問類的私有成員，程式中的其他函式是無法訪問私有成員的，非成員函式可以訪問類中的公有成員，但是如果將資料成員都定義為公有的，這又破壞了隱藏的特性，另外，應該看到在某些情況下，特別是在對某些成員函式多次呼叫時，由于引數傳遞，型別檢查和安全性檢查等都需要時間開銷，而影響程式的運行效率，

為了解決上述問題，提出一種使用友元的方案，友元是一種定義在類外部的普通函式，但它需要在類體內進行說明，為了與該類的成員函式加以區別，在說明時前面加以關鍵字friend，友元不是成員函式，但是它可以訪問類中的私有成員，友元的作用在于提高程式的運行效率，但是，它破壞了類的封裝性和隱藏性，使得非成員函式可以訪問類的私有成員，

友元可以是一個函式，該函式被稱為友元函式；友元也可以是一個類，該類被稱為友元類，

什么時候使用友元函式：

1)運算子多載的某些場合需要使用友元，

2)兩個類要共享資料的時候

略顯疲憊呀