「C++高级编程笔记」01 基础语法与类型的用法

fatsky · 发表于 2021-2-27 09:13:15

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本帖最后由 fatsky 于 2021-2-27 09:13 编辑

虽然学习了C++的基础语法对于自己写代码来说还算够用，但是经常看不懂别人写的代码，故开始啃《C++高级编程》一书，这里记一些笔记，主要记录一些我不太熟悉的用法。
类型
强枚举类型
C语言中的enum默认是类型不安全的，枚举值可能超出值的范围。C++中引入了强枚举类型，形式如下：

enum class PieceType
{
    King = 1,
    Queen,
    Rook = 10,
    Pawn
};

enum class枚举值不会自动超出封闭的作用域，因此总要使用作用域解析操作符：

PieceType piece = PieceType::King;

另外，枚举值不会自动转换成整数，因此下面的代码是不合法的：

if (PieceType.Queen == 2) { ... }        // 非法代码

可以采用以下方式改变枚举值的基本类型：

enum class PieceType : unsigned long
{
    King = 1,
    Queen,
    Rook = 10,
    Pawn
};

if语句的初始化器
从C++17开始，允许在if语句中使用初始化器，语法如下：

if (<initializer> ; <conditional_expression>) { <body> }

其中，<initializer>中引入的变量只在<body>中有效。
就像for循环的用法。
switch语句的[fallthrough]
switch语句中忘记break可能会成为bug的来源，因此编译器大多会弹出警告。可以使用[[fallthrouth]]告诉编译器此处是故意而为之：

switch (backgroundColor)
{
    case Color::DarkBlue:
        doSomethingForDarkBlue();
        [[fallthrough]]
    case Color::Black
        doSomethingForBlack();
        break;
    ...
}

switch语句的初始化器
和if语句同理，在C++17中，switch语句也支持初始化器。
函数
自动推断
C++14允许自动推断函数的返回类型：

auto AddNumber(int number1, int number2) { return number1 + number2; }

若函数中存在多处返回，则它们的返回类型必须相同。
这个用法也支持递归调用，但是递归调用的第一个return不能是递归调用。
预定义变量__func__
每个函数都有一个预定义的局部变量__func__，它包含当前函数的名称。这个变量的一个用途是用于日志记录：

int AddNumbers(int number1, int number2)
{
    std::cout << "Entering Function " << __func__ << std::endl;
    return number1 + number2;
}

std::size()
在C++17中，可以直接使用std::size()来获取一个数组的容量。std::size()被包含在<array>头文件中。
在C++17之前，需要使用sizeof()来获取数组的大小，单位是byte。要获取数组容量需要这样做：

unsigned int arraySize = sizeof(array) / sizeof(array[0]);

使用std::size()就可以这样写了：

#include <array>
unsigned int arraySize = std::size(array);

但是针对二维数组，它只会返回第一维的大小：

int a[3][4];
unsigned int arraySize = std::size(a);        // arraySize = 3;
unsigned int arraySize2 = std::size(a[0]);        // arraySize2 = 4

std::array
在C++中，比起C风格的数组，更建议使用std::array。std::array基本上是对C风格数组的简单包装。
std::array比起C风格的数组有诸多好处，比如它总是知道自身大小，不会自动转换成指针，具有迭代器等。
其简单的应用如下：

std::array<int, 3> arr = {9, 8, 7};
std::cout << "Array size = " << arr.size() << std::endl;
std::cout << "second element = " << arr[1] << std::endl;

定义array时必须指定两个参数，第一个是类型，第二个是数组大小。std::array的大小必须是编译时确定的。动态数组应当使用std::vector。
结构化绑定
C++17引入了结构化绑定，这允许我们使用std::array、结构体、std::pair和元组来初始化。
例如：

std::array<int, 3> values = {1, 2, 3};
auto [x, y, z] = values;
// x = 1, y = 2, z = 3

但是这里注意，中括号里面的元素数量必须与数组的元素数量相等，否则编译时会报错。
结构体的用法如下：

struct Point {
    double mX, mY, mZ
};
Point point;
point.mX = 1.0; point.mY = 2.0; point.mZ = 3.0;
auto [x, y, z] = point;

基于区间的for循环
感觉用法比较像其他语言里的foreach语句。示例如下：

std::array<int, 4> arr = {1, 2, 3, 4};
for (int i : arr) {
    std::cout << i << std::endl;
}
// 分别输出4行，依次输出1 2 3 4

initializer_list
initializer_list有点像const的数组，它封装了一些方法，并且定义后其中的元素不能被改变。不支持直接使用[]访问元素。
使用时需要#include <initializer_list>：

#include <initializer_list>

using namespace std;

int makeSum(initializer_list<int> lst)
{
    int total = 0;
    for (int value : lst)
        total += value;
    return total;
}

可以使用如下方式调用makeSum：

int a = makeSum({1, 2, 3});
int b = makeSum({10, 20, 30, 40, 50, 60});

initializer_list是类型安全的。因此，在此处传入的数字必须都是整数。尝试传入double时，会导致编译器产生错误。
一点有趣的发现
我们尝试使用auto这样写的时候：

auto a = {1, 2, 3, 4, 5};

a会被定义成initializer_list，而不是数组。因此，对于上面的函数，我们这样写也是完全没有问题的：

auto a = {1, 2, 3, 4, 5};
cout << makeSum(a) << endl;

虽然数组也可以这样定义，但是向makeSum函数传入数组会导致编译错误。
最后，有人知道fishc支持markdown吗？

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