1. 导读

我们的目标

• 在先前基础课程所培养的正规、大气的编程素养上，继续探讨更多技术。
• 泛型编程（Generic Programming）和面向对象编程（Object-Oriented Programming）虽然分属不同思维，但它们正是 C++的技术主线，所以本课程也讨论template（模板）。
• 深入探索面向对象的继承关系（inheritance）所形成的对象模型（Object Model），包括隐藏于底层的 this 指针，vptr（虚指针），vtbl（虚表），virtual mechanism（虚机制），以及虚函数（virtual functions）造成的 polymorphism（多态）效果。

2. 类型转换

转换有两种，一种是转出去，一种是转过来。

2.1 Conversion Function 转换函数

转换函数的作用是转出去，把这个类的值转换成其他的类型。

Conversion Function

operator double() const {……;}

定义了一个转换为 double 的函数，
没有参数，转换时不会带有参数。
不写返回类型，返回类型就是名称里这个double

• 如果不改变值，就该加 const，否则后面可能会出错。
• 只要认为合理，可以设计好几个转换函数。

模板的偏特化？
操作符重载

2.2 只有一个参数的构造函数

只有一个参数的构造函数可以将一个 int 或 float 值转换为该类对象。

2.2.1 non-explicit-on-argument ctor

non-explicit-on-argument ctor

Fraction (int num, int den=1): m_numerator(num), m_denominator(den) { }

分母默认是1，这样一个值构造为对象时，实际值不变。

Fraction operator+(const Fraction& f) { }

只能分数加分数

Fraction d2=f+4;

4可以转换为 Fraction，因为有一个构造函数只有一个int 参数。

2.2.2 conversion function vs. non-explicit-one argument ctor

conversion function vs. non-explicit-one argument ctor

当转换函数与非显式声明的一个参数的构造函数同时存在时，就会出现歧义。因为两种方式都可以编译。
多于一条路径可以编译，就会出现歧义，编译器就会报错。

[Error] ambiguous

2.2.3 explicit-one-argument ctor

explicit-one-argument ctor

显式声明就可以避免这个问题。

explicit Fraction(int num, int den=1):……

此时就会调用构造函数，而不会调用 double 转换函数。

conversion function

3. 模仿的类

3.1 pointer-like classes

设计一个类，模拟 pointer

3.1.1 关于智能指针

不同的语法
->用掉后，还有一个->，所以

sp->method();
px->method(); //转换完依旧有->

3.1.2 关于迭代器

迭代器中的指针操作
注意操作符重载
++ -- 适用于指针移动
Paste_Image.png

return (*node).data;  //取的是node 指向的块的数据
return &(operator()); //返回迭代器中内容的指针，而不是指向迭代器块的 node 的指针。

3.2 function-like classes，所谓仿函数

function-like classes Paste_Image.png Paste_Image.png Paste_Image.png

unary_function 一个操作数
binary_function 两个操作数

4. namespace 经验谈

namespace

namespace jj01
{
}//namespace

5. 模板 template

5.1 class template

class template

template<typename T>

5.2. Function Template

Function Template

template <class T>

5.3 Member Template

Member Template

template <class T1, class T2>
struct pair {
……
  template <class U1, class U2>
  ……
}

Paste_Image.png Paste_Image.png

Base1* ptr = new Derived1; //up-cast
shared_ptr<Base1>sptr(new Derived1); // 模拟 up-cast

5.4 specialization，模板特化

specialization

template<class Key>
struct hash {  } ;

template<>
struct hash<char> {   };

泛化对应特化，共性中的个性，用来应对特例。

5.4.1 partial specialization，模板偏特化

又称为局部特化

5.4.1.1 个数的偏

Paste_Image.png

< >尖括号内叫做模板参数

class vector<bool, Alloc> { };   // Alloc没改变，而 bool 设定了。

一定要从左到右，不能跳，不能135固定，24改变。

5.4.1.2 范围的偏

范围的偏

指针指向的偏

class c<T*> {   };  // 限定为指针

如果 T 是指针，使用偏特化模板。

5.5 template template parameter，模板模板参数

5.5.1 容器需要参数

容器需要参数

using Lst = list<T, allocator<>>;

模板需要好几个参数，必须替换

5.5.2 智能指针

智能指针

对应 SmartPtr，可以是……，不可以是……

5.5.3 这不是模板模板参数

这不是模板模板参数

已经绑定了，必须是这个，所以就没有模糊地带了。

6. 关于 C++ 标准库

Paste_Image.png

所有的容易算法都要用一遍。
编译器需要设定到 C++ 11

6.1 variadic templates (since C++11)

variadic templates

6.2 auto (since C++11)

auto

用 auto 时一定要让编译器能推出来。

auto ite = find(……)

find 的类型就是 auto 给 ite 的类型。

Paste_Image.png

auto 不能乱用，太长了、写不出来可以用。
我们一定要知道每个变量的定义是什么。

ranged-bas for (since C++11)

ranged-bas for

for ( decl : coll ) //左边是一个变量，右边必须是一个collector，容器
for ( int i : { 2, 3, 5, 7 } ){ }
vector<double> vec;
……
for ( auto elem : vec ) { cout << elem << endl ;} //传值
for ( auto& elem : vec ) { elem *= 3; } //传引用，尽量传引用

15. reference（引用）

reference

声明时一定要有初值，设完之后就不能再变了。

reference

object 和其 reference 的大小相同，地址也相同（全都是假象）
？？？那么新建一个 reference 会让程序新占用多少内存呢？

常见用途

常见用途

函数传参

void func3(Cls& obj) { obj.xxx(); }
func3(obj);

reference 通常不用于声明变量，而用于参数类型和返回类型的描述。
相同声明结构，仅仅传递引用和变量，会导致模糊，签名相同，所以不能同时存在。
是否加const，
？？？有什么区别？
加 const 会改变签名，是可以定义的。

7. 复合&继承关系下的构造和析构

7.1 Composition（复合）关系下的构造和析构

Composition（复合）关系下的构造和析构

Container 在外 Component 在内

7.2 Inheritance（继承）关系下的构造和析构

Inheritance（继承）关系下的构造和析构

Derive在外，Base 在内
由内而外构建
由外而内析构
子类析构函数会自动调用父类析构函数

Inheritance + Composition 关系下的构造和析构

Inheritance + Composition 关系下的构造和析构

不同编译器可能不同
观察到的结论是先调用 Base，后调用 Component