C2CPP

#C-Language #CPP-Language

1 目录

2 新增基本特性

2.1 面向对象

2.1.1 面向对象基础

参见：面相对象的程序设计

2.1.2 重载运算符

2.1.2.1 基本定义

在C++中，运算符重载是一种形式的多态，允许开发者为已有的运算符赋予自定义的行为。运算符重载的实质是函数重载。重载运算符可以是成员函数或全局函数(友元函数)，但必须至少有一个操作数是用户定义的类型。

2.1.2.2 运算符重载规则
  1. 不可定义新的运算符。
  2. 不可修改现有运算符的操作数数量。
  3. 不可改变操作数的求值顺序。
  4. 某些运算符不能被重载，如 . 、 :: 、 ?: 和 sizeof 。
  5. 大多数运算符可以被重载，但有一些特例如赋值运算符 = ，应该通常作为类的成员函数来重载。
  6. 定义后的运算符功能应与其原先目的相同或相似。
2.1.2.3 运算符重载的定义方式
ReturnType operator${符号}(params...)
{
	// Do sth...
	return ...;
}

${符号} 为需要重载的运算符，前后可以加空格。

2.1.2.4 可重载和不可重载的运算符

可以重载的运算符有：

运算符类别
运算符
算数运算符 + 、 - 、 * 、 / 、 %
关系运算符 == 、 != 、 < 、 > 、 <= 、 >=
逻辑运算符
赋值运算符
位运算符
单目运算符
自增、自减运算符
动态内存操作运算符
其他运算符 
Dataview (inline field '='): Error: 
-- PARSING FAILED --------------------------------------------------

> 1 | =
    | ^

Expected one of the following: 

'(', 'null', boolean, date, duration, file link, list ('[1, 2, 3]'), negated field, number, object ('{ a: 1, b: 2 }'), string, variable

不可重载的运算符有：

  1. 成员访问运算符： .
  2. 成员指针访问运算符： ->
  3. 域操作运算符： ::
  4. 条件运算符： ? :
  5. 空间计算运算符： sizeof
2.1.2.5 重载运算符Demo

假设我们需要对如下的虚数类实现其加法运算：

class Complex {
private:
	double real;
	double image;

public:
	Complex(double real, double image);
	std::string to_string(void);
};

Complex::Complex(double real, double image)
{
	this->real = real;
	this->image = image;
}

std::string Complex::to_string(void)
{
	using namespace std;

	string symbol = "";
	image >= 0 ? symbol = "+" : symbol = "-";

	string str = std::format("{}{}{}i\r\n", real, symbol, fabs(image));
	return str;
}
2.1.2.5.1 友元函数实现

基于上述类，可以基于上述类和友元函数实现全局函数定义的运算符 + 的重载，Demo如下：

class Complex {
private:
	double real;
	double image;

public:
	Complex(double real, double image);
	std::string to_string(void);
	friend Complex operator+(const Complex& comp1, const Complex& comp2);
};

Complex::Complex(double real, double image)
{
	this->real = real;
	this->image = image;
}

std::string Complex::to_string(void)
{
	using namespace std;

	string symbol = "";
	image >= 0 ? symbol = "+" : symbol = "-";

	string str = std::format("{}{}{}i\r\n", real, symbol, fabs(image));
	return str;
}

Complex operator+(const Complex& comp1, const Complex& comp2)
{
	return Complex(comp1.real + comp2.real, comp1.image + comp2.image);
}
2.1.2.5.2 成员函数实现

与上述友元函数的运算符重载不同的是，成员函数实现的运算符重载不再需要额外传递一次自身。即成员函数实现的运算符重载会比友元函数少一个函数参数。
如果需要重载的运算符为双目运算符，则只需要设置一个参数作为右侧运算量。
如果需要重载的运算符为单目运算符，则不需要另外设置参数，使用自身进行运算即可。

因此，可以基于上述类和成员函数实现运算符 == 的重载，Demo如下：

Dataview (inline field '='): Error: 
-- PARSING FAILED --------------------------------------------------

> 1 | =
    | ^

Expected one of the following: 

'(', 'null', boolean, date, duration, file link, list ('[1, 2, 3]'), negated field, number, object ('{ a: 1, b: 2 }'), string, variable

class Complex {
private:
	double real;
	double image;

public:
	Complex(double real, double image);
	std::string to_string(void);
	bool operator==(const Complex& comp);
};

bool Complex::operator==(const Complex& comp)
{
	return (this->real == comp.real && this->image == comp.image);
}
2.1.2.6 运算符的隐式和显式调用

直接使用对若干个对象进行运算就是运算符的隐式调用，例如：

Complex comp1(1, -1);
Complex comp2(-2, 3);

Complex comp_sum = comp1 + comp2;

而除了显示调用以外，还有如下的隐式调用方式：

Complex comp1(1, -1);
Complex comp2(-2, 3);

// 全局函数重载的显示调用方式：
Complex comp_sum = operator+(comp1, comp2);
// 成员函数重载的显示调用方式
comp1.operator==(comp2);

需要注意的是，函数重载的方式不同，其对应的显示调用方式也不同。

3 新增基本类型(不含STL)

3.1 string类

3.1.1 sizeof(string)

在x86架构下，sizeofstring = 28；
在x86_64架构下，sizeofstring = 40；
而 sizeofstring 的值不随字符串内容发生改变。

3.1.2 string作为struct的成员时

string可以作为struct的成员，其size计算符合内存对齐等要求。

3.1.3 常用方法

方法
含义
备注
string(const char *s); 构造方法，用 c_str 初始化
string(int n,char c); 构造方法，构造一个含有 n 个 c 的字符串

4 STL

STL全名为Standard Template Library，意为标准模板库或泛型库，是C++中的一个重要组件。其主要包含如下组件：

  • 容器(Containers)
  • 算法(Algorithms)
  • 迭代器(iterators)
  • 函数对象(Function Objects)
  • 适配器(Adapters)

4.1 STL容器

STL容器主要有如下三类：

  1. 序列容器
    1. std::array
    2. std::vector
    3. std::deque
    4. std::list
  2. 关联容器
    1. std::set
    2. std::multiset
    3. std::map
    4. std::multimap
  3. 无序容器
    1. std::unordered_set
    2. std::unordered_multiset
    3. std::unordered_map
    4. std::unordered_multimap

4.1.1 array

4.1.2 vector

std::vector 是C++的动态大小的数组实现，其元素被顺序存储，因此其可以被迭代器和引索顺序访问。其会自动扩展其所需要的内存空间，并且通常其所占用的内存比同大小的静态数组要多。其空间的动态分配仅会发生在其所保留的额外空间耗尽时触发。

4.1.2.1 常用操作的时间复杂度

vector的常用操作的时间复杂度：

  • 随机访问：
  • 在末尾插入或删除元素：平均
  • 在末尾的倒数第n个位置插入或删除元素：
4.1.2.2 模板类型

vector中的模板类型需要满足如下要求：

  • 可以拷贝赋值
  • 可以拷贝构造

但是需要注意慎用bool类型作为vector的元素，除非明确地要使用 vector<bool> 的特性。

4.1.2.3 常用方法
方法 含义 备注