本文主要是介绍0620# C++八股记录,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
如何防止头文件被重复包含
1. 使用宏定义(Include Guards)
#ifndef HEADER_FILE_NAME_H
#define HEADER_FILE_NAME_H// 头文件的内容#endif // HEADER_FILE_NAME_H
例如,假设有一个头文件名为example.h
,可以这样编写:
#ifndef EXAMPLE_H
#define EXAMPLE_H// 头文件的内容,例如函数声明、宏定义等
void exampleFunction();#endif // EXAMPLE_H
2. 使用 #pragma once
#pragma once// 头文件的内容
void exampleFunction();
假设有两个头文件a.h
和b.h
,其中b.h
也包含了a.h
。为了防止重复包含,可以在两个头文件中都使用上述方法。
a.h中
#ifndef A_H
#define A_Hvoid functionA();#endif // A_H
或
#pragma oncevoid functionA();
b.h中
#ifndef B_H
#define B_H#include "a.h"void functionB();#endif // B_H
或
#pragma once#include "a.h"void functionB();
虚析构函数作用
假设有一个基类Base
和一个派生类Derived
,在没有虚析构函数的情况下,如果我们通过基类指针删除派生类对象,只有基类的析构函数会被调用,而派生类的析构函数不会被调用。这会导致派生类中分配的资源没有被正确释放,导致资源泄漏。
示例代码
没有虚析构函数的情况
#include <iostream>class Base {
public:Base() { std::cout << "Base constructor\n"; }~Base() { std::cout << "Base destructor\n"; }
};class Derived : public Base {
public:Derived() { std::cout << "Derived constructor\n"; }~Derived() { std::cout << "Derived destructor\n"; }
};int main() {Base* ptr = new Derived();delete ptr; // 只调用了Base的析构函数return 0;
}
输出
Base constructor
Derived constructor
Base destructor
Derived
类的析构函数没有被调用,可能导致资源泄漏。
使用虚析构函数
#include <iostream>class Base {
public:Base() { std::cout << "Base constructor\n"; }virtual ~Base() { std::cout << "Base destructor\n"; }
};class Derived : public Base {
public:Derived() { std::cout << "Derived constructor\n"; }~Derived() { std::cout << "Derived destructor\n"; }
};int main() {Base* ptr = new Derived();delete ptr; // 调用了Derived和Base的析构函数return 0;
}
输出
Base constructor
Derived constructor
Derived destructor
Base destructor
通过将基类的析构函数声明为virtual
,当基类指针删除派生类对象时,派生类的析构函数也会被正确调用,确保了派生类中分配的资源能够被正确释放。
总结
- 确保资源释放: 虚析构函数确保在删除基类指针指向的派生类对象时,派生类的析构函数能够被正确调用,从而防止资源泄漏。
- 多态性支持: 虚析构函数支持多态性,即使在使用基类指针操作派生类对象时,也能保证对象的正确析构。
虚函数的基本概念
-
声明虚函数: 在基类中,使用关键字
virtual
来声明一个虚函数。 -
重写虚函数: 在派生类中,重写这个虚函数,可以提供不同的实现。
-
动态绑定: 通过基类指针或引用调用虚函数时,根据实际指向的对象类型调用相应的派生类实现,而不是基类实现。
示例代码
基类和派生类
#include <iostream>class Base {
public:virtual void show() { // 基类中的虚函数std::cout << "Base class show function\n";}virtual ~Base() = default; // 虚析构函数
};class Derived : public Base {
public:void show() override { // 派生类重写虚函数std::cout << "Derived class show function\n";}
};
使用基类指针实现多态
int main() {Base* b = new Derived(); // 基类指针指向派生类对象b->show(); // 调用派生类的show函数delete b; // 调用派生类的析构函数,然后调用基类的析构函数return 0;
}
输出
Derived class show function
解析
-
虚函数声明: 在基类
Base
中,show
函数被声明为虚函数。虚函数使用关键字virtual
来声明。 -
虚函数重写: 在派生类
Derived
中,重写了基类的虚函数show
。C++11及以后标准使用override
关键字来显式指示这是对基类虚函数的重写,这样可以更好地检测错误。 -
动态绑定: 在
main
函数中,基类指针b
指向派生类对象Derived
。当调用b->show()
时,实际调用的是Derived
类的show
函数,而不是Base
类的show
函数。这就是动态绑定。 -
虚析构函数: 基类
Base
中声明了虚析构函数virtual ~Base() = default
,确保当通过基类指针删除派生类对象时,会正确调用派生类的析构函数,防止资源泄漏。
动态绑定 vs. 静态绑定
-
静态绑定(早期绑定): 编译时确定函数调用,函数调用的目标在编译时就确定。通常用于非虚函数调用。
-
动态绑定(晚期绑定): 运行时确定函数调用,函数调用的目标在运行时根据实际对象类型确定。用于虚函数调用。
总结
虚函数是一种机制,使得在运行时可以根据对象的实际类型调用相应的函数实现,提供了动态绑定的能力。这是C++实现多态性的关键,通过虚函数,基类指针或引用可以调用派生类中的重写函数,实现更灵活和可扩展的代码设计。
delete和delete[]区别?
delete
delete
操作符用于释放通过new
分配的单个对象的内存。它不仅释放内存,还调用对象的析构函数。如果你为一个对象分配了内存并使用delete
来释放它,那么delete
会确保对象的析构函数被正确调用,从而释放任何该对象可能持有的资源。
#include <iostream>class MyClass {
public:MyClass() { std::cout << "MyClass constructor\n"; }~MyClass() { std::cout << "MyClass destructor\n"; }
};int main() {MyClass* obj = new MyClass(); // 分配单个对象delete obj; // 正确使用deletereturn 0;
}
输出:
MyClass constructor
MyClass destructor
delete[]
delete[]
操作符用于释放通过new[]
分配的数组的内存。与delete
不同,delete[]
会调用每个数组元素的析构函数,并释放整个数组的内存。如果你为一个数组分配了内存并使用delete[]
来释放它,那么delete[]
会确保每个数组元素的析构函数被正确调用,从而释放每个对象可能持有的资源。
对于数组对象,delete[]
操作符确保数组中每个元素的析构函数按逆序被调用,即先调用数组最后一个元素的析构函数,然后依次调用前面元素的析构函数。
#include <iostream>class MyClass {
public:MyClass() { std::cout << "MyClass constructor\n"; }~MyClass() { std::cout << "MyClass destructor\n"; }
};int main() {MyClass* objArray = new MyClass[3]; // 分配对象数组delete[] objArray; // 正确使用delete[]return 0;
}
输出
MyClass constructor
MyClass constructor
MyClass constructor
MyClass destructor
MyClass destructor
MyClass destructor
区别总结
-
用途不同:
delete
用于释放通过new
分配的单个对象的内存。delete[]
用于释放通过new[]
分配的对象数组的内存。
-
析构函数调用:
delete
调用单个对象的析构函数。delete[]
调用每个数组元素的析构函数。
-
内存管理:
delete
释放单个对象的内存。delete[]
释放整个数组的内存。
错误示例
使用错误的删除操作符会导致未定义行为,例如内存泄漏或程序崩溃。
int main() {MyClass* obj = new MyClass[3];delete obj; // 错误的使用,会导致未定义行为return 0;
}
volatile
的用途
-
防止优化:
volatile
的主要目的是防止编译器对变量进行优化。编译器通常会对代码进行优化,以提高执行效率,这包括将变量存储在寄存器中而不是内存中。然而,对于volatile
变量,编译器会确保每次访问该变量时都直接从内存中读取,而不是使用寄存器中的值。 -
硬件寄存器: 在嵌入式系统编程中,硬件寄存器通常会映射到内存地址。由于这些寄存器的值可能随时发生变化(例如由外部硬件设备更新),因此需要使用
volatile
关键字来防止编译器优化。 -
多线程编程: 在多线程环境中,如果一个变量可能会被多个线程修改,也应该使用
volatile
关键字。这确保了每个线程在访问该变量时,都能看到最新的值,而不是使用缓存的值。
volatile int flag = 0;void wait_for_flag() {while (flag == 0) {// 等待flag变化}// 继续执行
}void set_flag() {flag = 1;
}
在上述示例中,flag
变量被声明为volatile
,这告诉编译器每次检查flag
时都要从内存中读取,而不是使用缓存的值。这样可以确保wait_for_flag
函数能正确地检测到set_flag
函数对flag
变量的更新。
通过使用volatile
关键字,可以确保程序在面对不可预测的外部变化时能够正确运行。
模板函数的基本概念
-
模板定义: 模板函数通过模板参数列表进行定义,模板参数列表在函数定义之前,使用关键字
template
。 -
类型参数化: 模板参数可以是类型参数,使函数可以处理多种数据类型。
-
实例化: 编译器根据实际使用的类型来实例化模板函数。
模板函数的定义
模板函数的定义使用template
关键字,后跟一个模板参数列表。模板参数列表中可以包含类型参数或非类型参数。
#include <iostream>// 定义一个模板函数,使用类型参数T
template <typename T>
T add(T a, T b) {return a + b;
}int main() {std::cout << "Int addition: " << add(3, 4) << std::endl; // 使用int类型std::cout << "Double addition: " << add(3.5, 2.5) << std::endl; // 使用double类型std::cout << "String addition: " << add(std::string("Hello, "), std::string("World!")) << std::endl; // 使用std::string类型return 0;
}
输出
Int addition: 7
Double addition: 6
String addition: Hello, World!
模板函数的详细解释
-
模板参数列表: 在模板函数的定义中,
template <typename T>
表示定义一个模板,模板参数为类型参数T
。typename
可以用class
替换,两者在这个上下文中是等价的。 -
函数定义:
T add(T a, T b)
定义了一个返回类型为T
的函数,该函数有两个类型为T
的参数。 -
实例化: 在
main
函数中,根据传入的参数类型,编译器实例化了不同版本的add
函数,例如int
类型的加法、double
类型的加法以及std::string
类型的加法。
一个比大小的模板函数:
#include <iostream>
using namespace std;
template<typename type1, typename type2>//模板函数type1 Max(type1 a, type2 b) {return a > b ? a : b;
}void main() {cout << "Max = " << Max(5.5,'a') << endl;
}
改进版
#include <iostream>
#include <type_traits>
using namespace std;template<typename type1, typename type2>
auto Max(type1 a, type2 b) -> typename common_type<type1, type2>::type {return a > b ? a : b;
}int main() {cout << "Max = " << Max(5.5, 'a') << endl;return 0;
}
使用std::common_type
确保返回类型适应不同类型的输入
模板特化(Template Specialization)
模板特化允许为特定类型提供特殊的实现。主要有两种类型:完全特化(全特化)和部分特化(偏特化)。
完全特化(Full Specialization)
完全特化是针对特定类型的模板特化。它为模板提供了一个完全特定的实现。
#include <iostream>template <typename T>
class MyClass {
public:void show() {std::cout << "Generic template\n";}
};// 对int类型进行完全特化
template <>
class MyClass<int> {
public:void show() {std::cout << "Specialized template for int\n";}
};int main() {MyClass<double> obj1;obj1.show(); // 调用通用模板MyClass<int> obj2;obj2.show(); // 调用完全特化的模板return 0;
}
输出
Generic template
Specialized template for int
部分特化(Partial Specialization)
部分特化是针对某些类型组合或部分模板参数特定化的模板特化。部分特化仅适用于类模板,不能用于函数模板。
#include <iostream>template <typename T, typename U>
class MyClass {
public:void show() {std::cout << "Generic template\n";}
};// 对T和U相同类型进行部分特化
template <typename T>
class MyClass<T, T> {
public:void show() {std::cout << "Partially specialized template for same types\n";}
};// 对第二个参数为int进行部分特化
template <typename T>
class MyClass<T, int> {
public:void show() {std::cout << "Partially specialized template for second type int\n";}
};int main() {MyClass<double, double> obj1;obj1.show(); // 调用部分特化的模板(相同类型)MyClass<char, int> obj2;obj2.show(); // 调用部分特化的模板(第二个类型为int)MyClass<int, double> obj3;obj3.show(); // 调用通用模板return 0;
}
输出
Partially specialized template for same types
Partially specialized template for second type int
Generic template
函数模板特化
函数模板不能进行部分特化,但可以进行完全特化。
#include <iostream>template <typename T>
void func(T t) {std::cout << "Generic template\n";
}// 对int类型进行完全特化
template <>
void func<int>(int t) {std::cout << "Specialized template for int\n";
}// 对double类型进行完全特化
template <>
void func<double>(double t) {std::cout << "Specialized template for double\n";
}// 对char类型进行完全特化
template <>
void func<char>(char t) {std::cout << "Specialized template for char\n";
}int main() {func(10.5); // 调用完全特化的模板(double)func(10); // 调用完全特化的模板(int)func('a'); // 调用完全特化的模板(char)func("hello"); // 调用通用模板(const char*)return 0;
}
输出
Specialized template for double
Specialized template for int
Specialized template for char
Generic template
这篇关于0620# C++八股记录的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!