C++ 中常用关键字及其用法

0.1 C++与C的对比

1. C++有三种编程方式：过程性，面向对象，泛型编程。
2. C++函数符号由 函数名+参数类型 组成，C只有函数名。所以，C没有函数重载的概念。
3. C++ 在 C的基础上增加了封装、继承、多态的概念
4. C++增加了泛型编程
5. C++增加了异常处理，C没有异常处理
6. C++增加了bool型
7. C++允许无名的函数形参（如果这个形参没有被用到的话）
8. C允许main函数调用自己
9. C++支持默认参数，C不支持
10. C语言中，局部变量必须在函数开头定义，不允许类似for(int a = 0; ;;)这种定义方法。
11. C++增加了引用
12. C允许变长数组，C++不允许
13. C中函数原型可选，C++中在调用之前必须声明函数原型
14. C++增加了STL标准模板库来支持数据结构和算法

 一、常用的关键字极其用法

1.1 const 

主要用法

C++ 的const关键字的作用有很多，几乎无处不在，面试中往往会问“说一说const有哪些用法”。下面是一些常见的const用法的总结：

 

除此以外，const的用法还有：

• const引用可以引用右值，如const int& a = 1; 

注：

1. const 成员方法本质上是使得this指针是指向const对象的指针，所以在const方法内，
2. const 成员函数可以被非const和const对象调用，而const对象只能调用const 成员函数。原因得从C++底层找，C++方法调用时，会传一个隐形的this参数(本质上是对象的地址，形参名为this)进去，所有成员方法的第一个参数是this隐形指针。const成员函数的this指针是指向const对象的const指针，当非const对象调用const方法时，实参this指针的类型是非const对象的const指针，赋给const对象的const指针没有问题；但是如果const对象调用非const方法，此时实参this指针是指向const对象的const指针，无法赋给非const对象的const指针，所以无法调用。注意this实参是放在ecx寄存器中，而不是压入栈中，这是this的特殊之处。在类的非成员函数中如果要用到类的成员变量，就可以通过访问ecx寄存器来得到指向对象的this指针，然后再通过this指针加上成员变量的偏移量来找到相应的成员变量。文章来源http://blog.csdn.net/starlee/article/details/2062586/
3. const 指针、指向const的指针和指向const的const指针，涉及到const的特性“const左效、最左右效”
4. const 全局变量有内部链接性，即不同的文件可以定义不同的同名const全局变量，使用extern定义可以消除内部链接性，称为类似全局变量，如extern const int a = 10.另一个文件使用extern const int a; 来引用。而且编译器会在编译时，将const变量替换为它的值，类似define那样。

const 常量和define 的区别

1. const常量有数据类型，而宏定义没有数据类型。编译器可以对前者进行类型安全检查，而对后者只进行字符替换，没有类型安全检查，并且在字符替换中可能会产生意想不到的错误（边际效应）。
2. 有些集成化的调试工具可以对const常量进行调试，但是不能对宏定义进行调试。
3. 在C++程序中只使用const常量而不使用宏常量，即const常量完全取代宏常量。
4. 内存空间的分配上。define进行宏定义的时候，不会分配内存空间，编译时会在main函数里进行替换，只是单纯的替换，不会进行任何检查,比如类型，语句结构等，即宏定义常量只是纯粹的置放关系，如#define null 0；编译器在遇到null时总是用0代替null它没有数据类型.而const定义的常量具有数据类型，定义数据类型的常量便于编译器进行数据检查，使程序可能出现错误进行排查,所以const与define之间的区别在于const定义常量排除了程序之间的不安全性.
5. const常量存在于程序的数据段，#define常量存在于程序的代码段
6. const常量存在“常量折叠”，在编译器进行语法分析的时候，将常量表达式计算求值，并用求得的值来替换表达式，放入常量表，可以算作一种编译优化。因为编译器在优化的过程中，会把碰见的const全部以内容替换掉，类似宏。

1.2 sizeof

1. sizeof关键字不会计算表达式的值，而只会根据类型推断大小。
2. sizeof() 的括号可以省略, 如 sizeof a ; 
3. 类A的大小是 所有非静态成员变量大小之和+虚函数指针大小

1.3 static 

static的用法有：

（1）声明静态全局变量，如static int a; 静态全局变量的特点：

• 该变量在全局数据区分配内存； 
• 未经初始化的静态全局变量会被程序自动初始化为0（自动变量的值是随机的，除非它被显式初始化）； 
• 静态全局变量在声明它的整个文件都是可见的，而在文件之外是不可见的；　

（2）声明静态局部变量，即在函数内部声明的，静态局部变量的特点：

• 该变量在全局数据区分配内存； 
• 静态局部变量在程序执行到该对象的声明处时被首次初始化，即以后的函数调用不再进行初始化； 
• 静态局部变量一般在声明处初始化，如果没有显式初始化，会被程序自动初始化为0； 
• 它始终驻留在全局数据区，直到程序运行结束。但其作用域为局部作用域，当定义它的函数或语句块结束时，其作用域随之结束；

（3）声明静态函数，限定函数的局部访问性，仅在文件内部可见

（4）类的静态数据成员，与全局变量相比，静态数据成员的好处有:

• 静态数据成员没有进入程序的全局名字空间，因此不存在与程序中其它全局名字冲突的可能性； 
• 可以实现信息隐藏。静态数据成员可以是private成员，而全局变量不能；

（5）类的静态方法

1.4 typedef 

typedef 用来定义新的类型，类似的还有#define 和 using (C++11) （应该尽可能用using ,比如 using AAA = int64_t; ）

与宏定义的对比

1. #define 在预处理阶段进行简单替换，不做类型检查; typedef在编译阶段处理，在作用域内给类型一个别名。
2. typedef 是一个语句，结尾有分号；#define是一个宏指令，结尾没有分号
3. typedef int* pInt; 和 #define pInt int* 不等价，前者定义 pInt a, b;会定义两个指针，后者是一个指针，一个int。

1.5 inline

inline用来向编译器请求声明为内联函数，编译器有权拒绝。

与宏函数的对比

1. 内联函数在运行时可调试，而宏定义不可以;
2. 编译器会对内联函数的参数类型做安全检查或自动类型转换（同普通函数），而宏定义则不会；
3. 内联函数可以访问类的成员变量，宏定义则不能；
4. 在类中声明同时定义的成员函数，自动转化为内联函数
5. 宏只是预定义的函数，在编译阶段不进行类型安全性检查，在编译的时候将对应函数用宏命令替换。对程序性能无影响

不能声明为inline的函数

1. 包含了递归、循环等结构的函数一般不会被内联。
2. 虚拟函数一般不会内联，但是如果编译器能在编译时确定具体的调用函数，那么仍然会就地展开该函数。
3. 如果通过函数指针调用内联函数，那么该函数将不会内联而是通过call进行调用。
4. 构造和析构函数一般会生成大量代码，因此一般也不适合内联。
5. 如果内联函数调用了其他函数也不会被内联。

1.6 static const const static 

1. static const 
static const 数据成员可以在类内初始化 也可以在类外，不能在构造函数中初始化，也不能在构造函数的初始化列表中初始化
2. static
static数据成员只能在类外，即类的实现文件中初始化，也不能在构造函数中初始化，不能在构造函数的初始化列表中初始化；
3. const
const数据成员只能在构造函数的初始化列表中初始化；

1.7 explicit 

explicit禁止了隐式转换类型，用来修饰构造函数。原则上应该在所有的构造函数前加explicit关键字，当你有心利用隐式转换的时候再去解除explicit，这样可以大大减少错误的发生。如果一个构造函数 Foo(int) ;则下面的语句是合法的:

Foo f; 

f = 12; // 发生了隐式转换，先调用Foo(int)用12构建了一个临时对象，然后调用赋值运算符复制到 f 中

如果给构造函数加了explicit,即 explicit Foo(int)；就只能进行显示转换，无法进行隐式转换了：

f = 12; // 非法，隐式转换

f = Foo(12); // 合法，显示转换

f = （Foo）12;//合法，显示转换，C风格

1.8 extern 

extern可以置于变量或者函数前，以标示变量或者函数的定义在别的文件中，提示编译器遇到此变量和函数时在其他模块中寻找其定义。此外extern也可用来进行链接指定

typedef 数据类型 数据类型的别名

typedef的使用非常简单，在typedef关键字之后，分别跟上数据类型和相应的绰号就定义了这个数据类型的别名，在接下来的程序中就可以使用这个别名来指代这个数据类型了。

在武林中，是给大名鼎鼎的人物取外号，为的是唬人；而在C++世界中，是为那些比较复杂难以书写的数据类型取外号，为的是偷懒。例如，觉得unsigned char无符号字符类型的书写比较烦琐时，可以使用typedef为它定义一个简单易记的别名，然后使用这个别名作为数据类型来定义无符号字符类型的变量：

// 为无符号字符类型unsigned char定义一个别名uchar

typedef unsigned char uchar;

有了这个简单的别名，就可以用它来指代无符号字符类型，用作数据类型定义变量：

// 定义一个uchar类型的变量，实际上就是unsigned char类型的变量

uchar a;

使用别名之后的程序代码，是不是书写起来更加简单，同时也更加简洁易懂呢？所以，在以后遇到类似情况的时候，使用typedef为复杂类型取一个简单的别名，不仅自己写起来很方便，别人读起来也很轻松。这样两全其美的事情，何乐而不为呢？

这里大家可能有个疑问，利用前面学习的宏，将复杂类型定义成一个宏，不也同样可以达到化繁为简的目的吗？它们两个有什么区别呢？typedef是为复杂数据类型定义一个别名，而不只是像宏一样简单的替换。这一点在同时定义指针类型的多个变量时特别有用。例如，想定义两个int*指针类型的变量，自然地，使用宏我们可能会这样写：

// 定义指针类型的宏
#define PINT int*
// 使用宏定义两个变量
PINT pInt1,pInt2;

然而，这段看起来再正确不过的代码，实际的效果却与我们的预想大相径庭。经过宏替换后，上面定义指针变量的代码变为：

// 宏替换后的实际代码

int* pInt1, pInt2;

这不是在定义两个指针变量，而是在定义一个int指针类型变量pInt1和另一个int类型变量pInt2。想使用宏在同一行内方便地定义多个指针变量是行不通的，解决问题的办法就是用typedef为指针类型定义一个别名，然后使用这个别名作为数据类型，就可以在一行内定义多个指针类型的变量了：

// 为指针类型int*定义一个别名PINT

typedef int* PINT;

// 同时定义多个指针类型变量

PINT pInt1, pInt2;

这时，PINT已经成为一种新的数据类型，自然它可以在同一行内同时定义多个PINT类型的变量，而这种新类型本质上还是int指针类型，也就相当于同时定义了多个int指针类型的变量。

typedef的另外一个重要用途是为复杂的类型定义简单的别名。请看下面这行代码：

int* (*pFunc)(int, char*);

实际上，这行代码所定义的是一个函数指针pFunc，它所能够指向的函数的返回值类型是int*，两个参数分别是int类型和char*类型。如果只是定义一个这种类型的函数指针，那还可以勉强接受；如果要定义多个，那么多次书写这么复杂的既难写又难懂的语句，恐怕只有“撞墙”了。好在使用typedef可以为这种复杂的类型定义一个简单的别名，使用这个别名就可以轻松定义多个这种类型的变量。

// 定义函数指针类型为PFUNC

typedef int* (*PFUNC)(int, char*);

 
// 使用PFUNC定义多个函数指针变量

PFUNC pFunc1, pFunc2;