C++核心概念解析：从基础到高级

"Selected Topics in C++ 15117" C++ 是一种独特的编程语言，它与其他语言有所区别，因为它的特性包括无垃圾回收、堆栈内存和堆内存的管理、构造器与析构器、多重继承、指针与引用、虚函数和虚表等核心概念。掌握这些概念后，C++ 变得非常强大，可以精确地控制程序的行为，释放其潜在的性能。 1. 对象的大小：了解对象在内存中占用的空间对于优化内存使用至关重要。对象的大小可能受到成员变量类型和对齐规则的影响。 2. 虚机制：C++ 的虚机制允许动态绑定，使得子类能够重写基类的虚函数，实现多态性。 3. 结构体、类与继承：结构体和类之间的主要区别在于默认访问权限，而继承则允许创建类的层次结构，实现代码重用和扩展。 4. 对象构造：理解构造器如何初始化对象，以及何时自动调用构造器，对于确保对象正确初始化是必要的。 5. 指针和引用：指针是内存地址的别名，而引用是已存在对象的另一个名称，两者都能提供间接访问，但引用不可变且必须在声明时初始化。 6. 非构造可构造、非拷贝类：有些类设计上不允许被构造或复制，这通常通过删除拷贝构造函数和赋值操作符来实现。 7. new 操作符：new 用于动态分配内存，返回一个指向新对象的指针。与之配套的是 delete，用于释放内存。 8. 构造函数：构造函数在对象创建时执行，用于初始化成员变量。了解其工作原理和作用，能避免常见的内存泄漏问题。 9. 前向声明、编译与链接：前向声明有助于减少编译依赖，而编译和链接是程序构建的两个关键步骤，理解它们有助于解决依赖性和链接错误。 10. 复制构造函数和对象克隆：复制构造函数用于创建已有对象的副本，而对象克隆则是一种更通用的复制方法，尤其在多线程和深度复制时。 11. 类成员访问：C++ 提供 public、private 和 protected 三种访问级别，控制类的封装性。 12. 类成员偏移量：知道成员变量在内存中的位置，有助于使用指针或位运算直接访问，尤其是在实现元编程时。 13. 函数指针：函数指针可以存储函数的地址，使得函数可以作为参数传递，或者在运行时动态调用。 14. 函数影子：当基类和派生类中都有同名函数时，派生类的函数会“遮盖”基类的函数，这就是函数影子现象。 15. 析构函数：析构函数在对象生命周期结束时自动调用，负责清理资源，理解其调用顺序对于防止内存泄露至关重要。 16. 运算符重载：C++ 允许为运算符定义自定义行为，以提高代码的表达性和易读性。 17. 多重继承：多重继承允许一个类继承多个基类，但可能导致菱形问题，需要理解如何处理基类的冲突。 18. 类型转换：C++ 提供了静态_cast、dynamic_cast、const_cast 和 reinterpret_cast 四种类型的强制转换，每种都有特定的用途和限制。 19. 转换与提升：类型转换涉及值在不同类型间的转换，而类型提升是指低精度数据类型在运算时自动提升到高精度类型。 20. 名称查找：C++ 的名称查找规则决定如何在不同作用域内查找标识符，理解这一过程对于编写清晰无误的代码非常重要。 C++ 的优势在于它的灵活性和性能，但这也意味着程序员需要深入了解其工作原理，才能充分利用并写出高效、可靠的代码。由于C++的低级特性，它更适合那些需要精细控制程序行为的场景，如系统编程、游戏开发和高性能计算。