C++学习手记一：入门篇

摘要: 本文介绍了非常基础的C++入门级别的知识，包括了C++的一些关键字、运算符、函数、数...

C++ 基础知识：

C++运行和调试：C++编码完毕的程序的运行简单来说经历编译和运行两个步骤，在各个操作系统中有所不同。

Windows系统中，一般带有编译C++的IDE，编译完毕后，切换到.exe文件所在路径，直接输入被编译的软件名，如下命令运行放在C:\exmaples\ch01 这个文件夹中名为GuessNumber的应用：

cd C:\\exmaples\\ch01
GuessNumber

备注：如果文件在其他盘，则要切换盘名，例如```
d:
```表示切换到d盘。

- Linux系统中，切换到.cpp文件所在路径后依次输入以下命令：

```
g++ GuessNumber.cpp -o GuessNumber
./GuessNumber
```
（C++11 chap1）
- C++运算对于操作符是有优先级顺序的，详情参考参考资料中的链接。（C++11 chap2）
- 一般情况下，C++中用户自定义的类类名应当遵循首字母大写的原则（Pascal case）。广义来说，C++的类名允许首字母大写或小写（Camel case）。（C++11 chap3.2 p.g.39）
- 类的方法中若带有const关键字，表示此方法不得修改类所对应的对象属性。例如：```
void display() const
```。（C++11 chap 3.2 p.g.40）更多关于const变量的信息，可以参考博文：https://my.oschina.net/SamYjy/blog/823131
- getline(in_stream, str)表示从输入媒介中读取一行字符串赋值给str变量。（C++11 chap 3.3 p.g.42）
- explicit：若类构建（又名构造函数或constructor）的传入参数仅为一个时，如果代码不希望编译时可能的隐式转化发生，则需要在类构建名前面加上关键字explicit。（C++11 chap 3.5 p.g.52，C++11 chap 10.13 p.g.338 - 340）
- C++头文件中（.h文件），尽量不要出现using语句。#include语句用<>表示导入C++的STL头文件，用""表示导入用户自定义的头文件。（C++11 chap 3.6 p.g.56 - 57）
- static_cast<double>(total)：表示将非double类型变量total暂存为double变量，常用在C++的浮点运算中作为C++11推荐的强制转换方式。（C++11 chap 4.7 p.g.90）
- STL头文件<iomanip>包含有流操作函数如setprecision以及流操作常量如fixed以及showpoint（C++11 chap 4.7 p.g.90），left，setw等。其中有的操作符具有粘滞性，有的则没有。（C++11 chap 5.4 p.g.110）其中如用于显示true或false的boolalpha即为粘性操作符（C++11 chap 5.8 p.g.125）
- STL头文件<climits>含有表示系统极限值的常量相关信息，如UINT_MAX表示系统最大无符号整数。（C++11 chap 4.7 p.g.91）。
- C++11有一种初始化方式为列表初始化，例如假设Employee类的构造函数定义为

Employee(string first, string family, double salary);

则该类的初始化可以为：

Employee em1{“Bob”, “Blue”, 1234.56};

（C++11 chap 4.8 p.g.94）。
- 关于include关键字的使用：\#include加双引号表示导入用户自定义的文件，用\#include加尖括号表示导入系统路径的可编译文件。（C++11 chap 3.6 p.g.57）其中，头文件一般不会出现using语句，using语句一遍出现在.cpp文件中。（C++11 chap 3.6 p.g.56）
- cin.get()用于获得下一个字符，用法例如：

int grade = cin.get();
//其中grade是一个可以容纳字符串的变量

EOF为结束符，在头文件<stdio.h>中，可以通过在Linux系统中输入<ctrl>d或Window系统中输入<ctrl>z实现。（C++11 chap 5.6 p.g.116）
- C++的初始化允许向构造函数传入多个参数，例如如下用法：

GradeBook::GradeBook(string name): aCount(0), bCount(0)...

（C++11 chap 5.6 p.g.113）
- 在循环读取中若要获取忽略换行、制表符和空格的字符，示例代码如下：

switch(character):
...
case '\n':
case '\t':
case ' ':
break;

（C++11 chap 5.6 p.g.115）

### C++11函数、模版和向量基本知识

- C++的函数分为全局函数和成员函数，不是在类内的函数称为全局函数，例如main函数，<cmath>头文件中的函数等。（C++11 chap 6.2 p.g.130）
- 若做出对于sqrt函数传入一个负数等类似情形的，头文件<cerrno>中的常量errno会被设置为EDOM常量。（C++11 chap 6.2 p.g.131）
- 函数头（function prototype）：定义函数名、返回值类型以及接收参数的函数标题。（C++11 chap 6.4 p.g.137）
- C++11标准头文件为中含有实现C++各类功能的库函数。比如<iostream>和<iomanip>与I/O操作有关，<typeinfo>与运行时的种类有关。（C++11 chap 6.5 p.g.139 - 141）
- C++中的枚举使用方式见以下例子：

//enumeration with constants that represent the game status
enum Status { CONTINUE, WON, LOST }; // all caps in constants
Status gameStatus = CONTINUE; // can contain CONTINUE, WON or LOST
//Omit unimportant parts.
switch (sumOfDice)
{
case 7: // win with 7 on first roll
case 11: // win with 11 on first roll

gameStatus = WON;
break;
case 2: // lose with 2 on first roll
case 3: // lose with 3 on first roll
case 12: // lose with 12 on first roll

gameStatus = LOST;
break;
default: // did not win or lose, so remember point
gameStatus = CONTINUE; // game is not over
break; // optional at end of switch
} // end switch
// while game is not complete
while (CONTINUE == gameStatus) // not WON or LOST
{
//Do sth.
} // end while

// display won or lost message
if (WON == gameStatus)
//DO SOMETHING
//And so on..

枚举还能写成枚举类，这样能防止枚举参数重名。枚举类的书写和方式例如：

enum class Status { CONTINUE, WON, LOST }；
//获取类中成员使用单元界定符（::）
Status gameStatus = Status::CONTINUE;

C++11还允许声明任何整形变量的枚举（比如枚举变量可以是字符型、长整型等）

enum class XX : unsigned I{} (p.g.150), where I could be any integral type.

（C++11 chap 6.7 p.g.149 - 150）
- C++11推荐的随机数使用方式：

E.G. In the definition: #include<random>
//in the function that needs random number:
default_random_engine engine( static_cast<unsigned int>( time(0) ) );
uniform_int_distribution<unsigned int> randomInt(1, 6);
int num = randomInt(engine);

- static表示暂存的意思，被static关键词修饰的变量在其作用域内被暂存，程序未结束前再次调用作用域时保持上次结果不变。（C++11 chap 6.10 p.g.155 - 156）
- inline函数被编译时，凡是调用此函数的代码都会产生一份函数的整体备份，从而使常用函数调用被加速。但是此关键词造成代码长度过长。（C++11 chap 6.10 p.g.163 - 164）

- 关于引用的一些知识：引用（reference）比较适合与不同方法间传递字节空间较大的参数，不过它可能导致被传递参数在被调用的方法中被意外修改的情形。此外，方法的返回值不宜为引用，否则容易导致悬挂引用（dangling references），当变量使用悬挂引用时可能导致逻辑错误。（当对象使用层叠调用时本条例外）（C++11 chap 6.14 p.g.165 - 167）此外，使用引用可以使得增强型循环中的变量被修改，示例程序如下：

for(int &itemRef : items)
itemRef *= 2;

- C++数组中，如果一个多为数组被定义为const，则其每个子数组都应被定义为const。
- 从一个向量初始化另一个向量的用法示例：

vector<int> integers3( integers1 );

C++单元界定符（::）不仅可以用来调用类或枚举内部的变量（如前述枚举中提到的情况），还可以在类的内部调用全局变量。如以下程序：

int num = 7;

int main(int argc, char** argv) {
double num = 0.5;

cout << "Local num: " << num << "\n" #输出为局部变量0.5
<< "Global num: " << ::num << endl; #输出为全局变量7
return 0;

}

### C++11指针使用手记

- 什么是指针（定义）：含有某个有值变量内存地址的变量叫做指针。从这个定义来说，指针变量存储的是一个内存地址，该地址对应一个变量，变量含有一个值。从该指针寻址到地址从而获得变量值的过程叫做去指针化（dereferencing或indirection）。（C++11 Chap 8.1 p.g.229）
- 指针必须被初始化为nullptr变量，这样做可以防止指针指向内存中的不明区域。（C++11 Chap 8.2 p.g.229）
- 指针变量的定义：被定义为指针的变量被前置操作符星号（*），因此，如果星号出现在定义中，表示的意思是是定义了一个指针变量。此外，一般定义指针变量时可在变量名后加上Ptr三个字符，表示指向相应变量的指针。例如：

int count, * countPtr;
double *xPtr, *yPtr

备注：指针的定义中每个指针变量前面都要加上星号。否则会被误认为普通变量定义。（C++11 Chap 8.2 p.g.230）

- C/C++内置数组的几个特点：
- 相互之间不可比较
- 相互之间不能直接赋值
- 无法知道自身元素数量
- 不提供越界检查（C++11 Chap 8.5 p.g.240）

- 关于指针变量和const关键字之间的关系，详见博文：https://my.oschina.net/SamYjy/blog/822461 《浅谈C++指针变量与const关键字》

- sizeof 关键字的几点说明：
- 当sizeof作为关键字后面直接加上内置数组名时，返回值为该内置数组所含有的字节总量。
- 当sizeof作为函数被传入一个内置数组名时，返回值为本系统指针的长度（一般为4字节）
- 使用sizeof作为关键字除以sizeof加上数组类型，则可以得出内置数组的元素个数
- 当类型名作为参数与sizeof搭配使用时，sizeof必须只能作为函数。其它情况则没有关系。

示例程序：

#include <cstdlib>
#include <iostream>
using namespace std;

size_t getSize(double []);

int main(int argc, char** argv) {
double nums[20];
cout << "Number of bytes in the array is: " << sizeof nums << endl;
cout << "Number of bytes returned by getSize is " << getSize(nums) << endl;
return 0;
}

//Write this as size_t getSize(double * ptr) has the exact same effect.
size_t getSize(double ptr[]){ return sizeof ptr; }

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（C++11 Chap 8.7 p.g.244-247）

- 指针赋值若干规则：
- 若两个指针变量种类相同，则它们之间可以直接相互赋值。
- 任何种类的指针都可以被赋值给void指针，但是void指针赋值给其他指针时需要类型转换。
- 禁止将void指针去指针化，理由是编译器无法获知void指针所对应的每个变量的大小。
（C++11 Chap 8.8 p.g.249）

### C++11 C型字符串使用手记
- 字符变量：是指放在单引号中的字符，通常可以转化为整型变量。
- C型字符串：C型字符串是指类型为字符变量并且以终止符号结尾（'\0'）的内置数组。不带终止符号的C型字符串可能会覆盖内存中原有的内容，并导致逻辑错误以及潜在的计算机安全方面的问题。
- 对C型字符串作sizeof操作，得到的数值是**包含了终止符号的字符串长度**。
（C++11 Chap 8.10 p.g.252 - 255）

示例代码：

const char color[] = "blue"; //Or same as const char color[] = {‘b’, ‘l’, ‘u’, ‘e’, ‘\0’};
const char * colorPtr = "blue";

cout << "Size of color: " << sizeof color << endl; //Contains the measure of ‘\0’
cout << "Size of colorPtr: " << sizeof colorPtr << endl; //measure the size of ptr.

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- 字符串在程序中为静态存储，因此同一个字符串有可能同时被多个程序调用。基于这一点，建议修改字符串内容之前先将其备份。（存入另一个字符串指针）
- 使用setw函数可以限定字符串的最大长度。例如，

cin >> setw(20) > word;

就限定了word的最大长度为19个字符，最后的第20位为终止符号。setw是一个非粘性操作符。如果用户输入超过了19个字符，剩余字符仍然会被保存在输入流中，并且可能被下一个输入流使用。（C++11 Chap 8.10 p.g.252 - 255）

- C++预编译操作使用示例详见：https://my.oschina.net/SamYjy/blog/827660

参考资料：
1. C++操作符优先级，URL：http://baike.baidu.com/link?url=GMp7NmzrdcJSpphb-6lHdrs_dXDyXEqHoNMrq0HyyG0Sm6K7rRviSOrRgSZtzkhWfjo4Y2VQoBifmlRhqK2R9q58GxTwIiwTSC-9be3kNomZCRCXx6VSZC5Gnq9igS7Oq_pOwK_OpR3AVawOnbBxLq#3
1. Paul Deitel & Harvey Deitel, C++11程序设计（英文版）（第2版），本文中C++11括号所表示的资料