C++基础入门（2）

7 共用体的使用

7.1 共用体的内存布局

共用体使不同的类型变量共享同一段内存单元，所以共用体只能存储一个数据成员的值，

共用体的大小等于最大成员的大小。在程序中改变共用体的一个成员值，其它成员值也随之改变

7.2 判断系统字节序

大小端，大小字节序，高低字节序，或Big&Little Endian，表示数据在内存中的存放模式

大端：网络字节序 小端：主机字节序

低字节序：低字节保存在内存的低地址中

高字节序：低字节保存在内存的高地址中

#include <iostream>
//共用体：
int checkByteOrder(){
  union 
  {
    int data;
    char flag;
  }subject;
  subject.data = 1;
  return (subject.flag == 1);
};
int main(){
  if (checkByteOrder() == 1){
    printf("当前系统为低字节序\n");
  }
  else{
    printf("当前系统为高字节序\n");
  }
  system("pause");
  return 0;
}

8 枚举的使用

8.1 枚举&枚举变量

枚举，本质上是一组被命名的常数集合

枚举变量，由枚举类型定义的变量

// 定义枚举类型kWeek
// 包括枚举和const常量：名称前加小写k，且除去开头k外每个单词开头字母均大写
enum Week {kSun, kMon, kTue, kWed, kThu, kFri, kSat};

// 定义枚举变量
Week weekday1, weekday2;
enum {kSun,kMon,kTue,kWed,kThu,kFri,kSat} weekday1, weekday2;

注意：枚举变量大小，等于枚举类型所占内存大小

8.2 枚举的内存布局

枚举类型本身是不占内存的，但是枚举值占用内存的。枚举默认是用int类型来存储的，32位系统下占4个字节。#define 定义的常量，在预编译时替换。而enum定义的常量，是在运行时替换，根据标识去常量区获取对应的值

可以通过继承方式改变枚举的大小，例如：

//TypeChar 类型变量大小占用1字节
enum TypeChar : unsigned char
{};

具体实现：

enum EnumInt{
  kMon = 1, kTue = 2, kWed = 3
};
enum EnumChar : unsigned char {
  kRed = 0x00,
  kYellow,
  kBule = 0xff
};
//sizeof(EnumInt)  = 4
//sizeof(EnumChar) = 1

扩展：枚举的范围

如果某个枚举符的值均为非负值，该枚举的取值范围就是[0~2^k-1]

如果存在负的枚举符值,则该枚举的取值范围就是[-2k~2k-1]

k 是能使所有枚举值位于此范围内最小2的幂

举例1：enum kE1{ a=2, b=4 };kE1均为正值，能使所有枚举值位于此范围内最小2的幂为 3 ，因此k的值为2，于是kE1的取值范围为[0,7]

举例2：enum kE2{ a=-2, b=4 };kE2有正有负，那么满足条件的k的值为3，kE1的取值范围是[-8,7]

9 指针与引用

9.1 指针&引用

说明：以上内存大小均为 32 bit 位系统

9.2 深拷贝&浅拷贝

深拷贝：被访问的数据，在每个单元中都有自己的一份

浅拷贝：两个函数通过拷贝它们共享的数据指针来工作

#include <iostream>
//如果不利用深拷贝在堆区创建新内存，会导致浅拷贝带来的重复释放堆区问题
class Person {
public:
  explicit Person(const int height) {
  p_height_ = new int(height);
  }
  Person(const Person& p) {
  //p_height_ = p.p_height_;
  p_height_ = new int(*p.p_height_);
  }
  ~Person() {
  if (p_height_ != NULL){
    delete p_height_;
  }
  }
private:
  int* p_height_;
};
int main() {
  Person p1(180);
  Person p2(p1);
  system("pause");
  return 0;
}

explicit关键字：被修饰的类构造函数，不能进行隐式类型转换，如下图所示：

扩展：new/delete 和 malloc/free 区别

1、malloc/free是C/C++标准库的函数，new/delete是C++操作符

2、返回值类型不同：new操作符内存分配成功时， 返回的是对象类型的指针，而malloc返回的是void*指针， 需要强转将指针转换为所需类型

3、定制内存大小不同：malloc/free需要手动计算类型大小，而new/delete编译器可以自己计算类型大小

4、分配失败时返回值：new内存分配失败时会直接抛bac_alloc异常， 它不会返NULL， malloc分配内存失败时返回NULL

5、malloc/free只是动态分配内存空间/释放空间，而new/delete除了分配空间还会调用构造函数和析构函数进行初始化与清理（清理成员）

10 存储分类说明符

static、register、extern都是用来变量存储说明的关键字，选择适当的存储分类符，不仅能够提高变量的访问效率，而且还能使内存的存储空间更有效

10.1 auto

auto 中文释义：自动的

作用：使变量在离开作用域自动销毁，一般情况下可省略

#include <iostream>
int main(){
    auto int a = 2;        //离开main函数，变量a自动销毁
    return 0;
}

10.1 static

static 中文释义：静态的

作用：定义的变量只能接受一次初始化，不能接受第二次

#include <iostream>
void func(){
    static int a = 10;
    a++;
    std::cout << a << std::endl;
}
int main(){
    func();    //初始化a为10,输出a为11
    func();    //不接受初始化,a为11，输出a++,等于12
    system("pause");
    return 0;
}

10.2 register

register 中文释义：寄存器

寄存器类型，寄存器是计算机内距离CPU最近的容器，将变量尽可能定义在寄存器里，使变量读取更加快速，提高程序效率。缺点是寄存器空间有限， 常用于频繁使用的变量

是否一定会放在寄存器里

register int often_use_num = 0;

10.3 extern

extern 中文释义：外部变量

它属于变量声明，extern int n和int n的区别就是，告知编译器，int类型变量n定如有调用去其它文件中查找定义

//call.cpp
#include <iostream>
void func(){
  extern int n;
  std::cout << n << std::endl;
}
int main(){
  func();
  system("pause");
  return 0;
}
//definition.cpp
int n = 101;

11 存取限定符

11.1 const

const 中文释义：常量

指定一个语义约束，编译器会强制实施这个约束，使某值保持不变的

场景：修饰普通变量，指针变量，参数传递和函数返回值

const int val = 5;
//const修饰的是指针，指针指向可以改，指针指向的值不可以更改
const int * p1 = &a; 
p1 = &b; //正确
//*p1 = 100;  报错
//const修饰的是常量，指针指向不可以改，指针指向的值可以更改
int * const p2 = &a;
//p2 = &b; //错误
*p2 = 100; //正确

11.2 volatile

volatile 中文释义：不稳定的

使用 volatile 声明的变量，系统总是重新从它所在内存读取数据，简单地说就是防止编译器对代码进行优化

场景：多任务环境下各任务之间的共享标志

#include <stdio.h>
void main()
{
    volatile int i = 10;
    int a = i;
    // 下面汇编语句的作用就是改变内存中 i 的值
    // 但是又不让编译器知道
    printf("i = %d", a);
    __asm {
        mov dword ptr [ebp-4], 20h
    }
    int b = i;
    printf("i = %d", b);
}

Release 模式下，变量i声明是否声明volatile对结果有显著影响

变量未声明volatile时：编译器对代码进行了优化，输出结果不正确

变量声明volatile时：关键字发挥了作用

volatile的意义在于多线程并发访问共享变量时，一个线程改变了变量的值，怎样让改变后的值对其它线程可见

12 inline关键字

12.1 引入inline关键字

在c/c++中，引入inline修饰符，为了解决一些频繁调用的小函数大量消耗栈内存问题，表示为内联函数

#include <stdio.h>
//函数定义为inline即:内联函数
inline char* dbtest(int a) {
 return (i % 2 > 0) ? "奇" : "偶";
} 
int main()
{
int i = 0;
for (i=1; i < 100; i++) {
    printf("i:%d    奇偶性:%s /n", i, dbtest(i));    
}
}

内联函数作用就是在每个for循环内部任何调用dbtest(i)的地方都换成了(i%2>0)?”奇”:”偶”，避免了频繁调用函数对栈内存重复开辟带来的消耗

12.2 inline内联优缺点

相比普通函数，内联函数效率更高，因为内联函数通过复制代码，节省了函数调用的时间

inline只适合函数体内代码简单的函数使用，不能包含复杂的结构控制语句，例如while、switch，并且部分编译器不支持递归内联

以下情况使用inline不会起作用：

函数体内代码长，使用内联将导致内存消耗代价较高

函数体出现循环，执行函数体内代码的时间要比函数调用的开销大

12.3 宏函数&内联的区别

内联函数可以被调试，而宏函数不可以

宏定义没有类型检查，无论对错都是直接替换

内联函数在编译时会进行类型检查

宏定义不是函数，而是在预编译的时候把宏名用宏体替换，本质就是字符串替换

而内联函数本质上是一个函数，有参数列表和返回值，它在编译进行代码插入，编译器会在调用内联函数的地方，把函数内容展开，省去函数调用开销，来提高效率