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1.1、注释
注释在翻译阶段3会被替换为单个空白字符从程序中移除
1.2、名字与标识符
标识符是一个由数字、下划线、大小写字符组成的任意长度序列。有效的标识符首个字符必须是以A-Z、a-z、下划线开头#xff0c;。有效的标识符其他字符可以是0-9、A-Z、a-z、下…1、基本概念
1.1、注释
注释在翻译阶段3会被替换为单个空白字符从程序中移除
1.2、名字与标识符
标识符是一个由数字、下划线、大小写字符组成的任意长度序列。有效的标识符首个字符必须是以A-Z、a-z、下划线开头。有效的标识符其他字符可以是0-9、A-Z、a-z、下划线。
标识符可以用来命名对象、引用、函数、枚举项、类型、类成员、命名空间、模板、模板特化、形参包(C11 起)、goto 标号以及其他实体。
1.3、类型
C类型系统由以下类型组成
基础类型 voidstd::nullptr_t算数类型 bool字符类型char、signed char、unsigned char、char16_t、char32_t、wchar_t有符号整数类型signed char、short int、int、long int、long long int无符号整数类型浮点数类型float、double、long double 复合类型 引用类型 左值引用类型右值引用类型指针类型指向成员的指针成员指针类型数组类型函数类型枚举类型有/无作用域类类型非联合/联合体类型
标量类型标量类型变量一次仅存储一个值。算术类型、枚举类型、指针类型、成员指针类型、std::nullptr_t都是标量类型
1.3.1、隐式生存期类型
隐式生存期类型是C20引入的概念无需显式调用构造函数或使用new表达式对象的生存期lifetime可以隐式开始。
普通生存期类型
class Person {
public:Person(const std::string name) : name_(name) {std::cout 构造: name_.c_str() std::endl;}~Person() {std::cout 析构: name_.c_str() std::endl;}std::string name_;
};int main()
{void *mem malloc(sizeof(Person));// 未定义行为必须先构造再使用// static_castPerson*(mem)-name_ Alice;Person* p new (mem) Person(Alice); // 调用构造函数p-~Person(); // 显式调用析构函数std::free(mem); // 释放内存
}隐式生存期类型
struct Point {int x;int y;
};int main()
{void* memory std::malloc(sizeof(Point)); // 分配内存// 可以直接使用无需构造Point* p static_castPoint*(memory);p-x 10; // 合法内存已被视为Point对象p-y 20;free(memory); // 释放内存自动析构无需显式调用析构函数
}隐式生存期类型允许直接操作未构造的内存无需显式销毁对象可直接覆盖内存。优点是预先分配大块内存内存池按需创建对象。避免频繁调用构造 / 析构函数提升内存操作效率。
隐式生存期类型
标量类型结构体 / 类需满足无用户定义的构造函数、析构函数。所有成员和基类都是隐式生存期类型。
1.3.2、静态类型
静态类型Static Typing是一种编程语言特性它要求在编译时明确每个变量、表达式和函数的类型。
1.3.3、动态类型
动态类型Dynamic Typing是一个相对概念主要指程序在运行时确定对象的实际类型而非编译时。C 作为静态类型语言其核心类型系统是静态的编译时确定类型有以下几个机制提供了有限的动态类型特性
多态基类指针指向派生类对象RTTI运行时类型信息
1.4、对象
1.4.1、对齐
每个对象类型都具有被称为对齐要求的性质它是一个非负整数类型是 std::size_t总是 2 的幂可以使用alignof和std::alignment_of查询类型的对齐要求也可以使用alignas要求对齐数。
class Person {
public:Person(const std::string name) : name_(name) {}
private:std::string name_;
};int main()
{cout alignof(Person) endl;cout std::alignment_ofPerson::value endl;
}1.4.2、声明点
声明点Point of Declaration是一个编译期概念它指定了标识符如变量、函数、类等在代码中正式生效的位置。
对于变量和函数参数声明点位于标识符名称之后初始化表达式如果有之前
#include iostreamint main(int argc, char **argv) {int x 1;const int y 2;{int x x; // 内部x的作用域在初始化器之前就开始了所以内部x不能被外部x的值初始化std::cout x x std::endl;int y[y] {}; // 内部y的作用域在y[y]之后所以内部的y是一个包含2个int的数组}return 0;
}类和类模板枚举的声明点位于该标识符之后
struct S : public A{ // S 的作用域从冒号开始}enum E : int // E 的作用域从冒号开始因此内部可以使用枚举类型E
{A sizeof(E)
};类型别名或别名模板声明的声明点紧随该别名代表的类型标识之后
using T int; // 外部 T 的作用域从分号开始
{using T T*; // 内部 T 的作用域从分号开始// 但分号前还在外部 T 的作用域中// 因此等同于 T int*
}对于函数声明点位于函数名称之后形参列表之前
void func(int x) { // func的声明点在此处// 函数体中可使用func如递归调用
}1.4.3、生存期
对象的生存期Lifetime 是指对象从创建存储被分配且初始化完成到销毁存储被释放或重用的时间段。理解对象生存期对于避免内存泄漏、悬空指针和资源管理至关重要。
生存期当对象获取存储并初始化完成后生存期开始。对象的生存期在以下几个时刻结束
非类类型销毁该对象时类类型析构函数调用开始时对象占据的存储被释放或者被其他对象重用
#include iostreamclass A {
public:A() {a 10;}~A(){}void print() {std::cout A: a a std::endl;}int a;
};class B {
public:int c;B() {c 1;}
};void func() {A a;a.~A();new (a) B;a.print();
}int main(int argc, char **argv) {func();std::cout test std::endl;return 0;
}在上述代码func函数里我们手动调用了a的析构函数对象a的生命周期结束了该对象占用的存储还在但它已经不再是一个有效的对象后续的print调用实际上时一个未定义的行为。
栈上的内存回收是由操作系统自动完成的当对象的生命周期结束时操作系统并不会立即将该对象所占用的内存标记为可用而是等到整个栈帧通常对应一个函数调用结束时才会回收栈上的内存。因此在对象的生命周期结束后其所在的内存仍然存在只是该内存已经不再属于一个有效的对象。
所以析构函数调用后我们还可以重用a的内存。
生存期分类
自动生存期局部变量非static从定义处开始到离开作用域时结束。静态生存期全局变量、static局部变量、static成员从程序启动开始到程序结束结束。动态生存期通过new/new[]分配的对象从new成功开始到delete/delete[]结束。线程局部生存期thread_local变量与线程绑定线程启动时开始线程结束时结束。
访问生存期外的对象 或者 重用存储前未结束生存期会导致未定义行为UB。
int* p new int(10);
delete p;
*p 20; // UBp指向的对象已销毁struct S { ~S() {} };
S* s new S;
new (s) S; // UB原S的生存期未显式结束需先调用析构1.5、声明与定义
声明Declaration 和 定义Definition 是两个核心概念它们的区别直接影响代码的编译和链接过程。
1.5.1、声明
声明的主要作用是向编译器介绍某个标识符如变量、函数、类等的存在告知编译器该标识符的名称、类型和一些基本属性但并不为其分配内存或实现具体的功能。
声明的用途是解决编译时的符号引用。
以下情况是声明
变量声明用extern关键字且不带初始化器
extern const int a;类定义中的非 inline(C17 起) 静态数据成员的声明
struct S
{int n; // 定义 S::nstatic int i; // 声明 S::iinline static int x; // 定义 S::x
}; // 定义 S
int S::i; // 定义 S::i函数声明仅提供签名
void foo(int a);类/类型声明
class MyClass;
enum Color : int;typedef 声明using 声明
typedef S S2; // 声明但不定义 S2S 可以是不完整类型
using S2 S; // 声明但不定义 S2S 可以是不完整类型
using N::d; // 声明引入一个已存在的名称所以N::d必须已经被声明重要声明可多次重复同一作用域内允许多次声明但是声明必须完全一致
extern int x; // 声明1
extern double x; // 错误类型不一致函数声明可能分散在多个头文件中最终在源文件中定义
// utils.h
void helper();// math.h
void helper(); // 重复声明合法// utils.cpp
void helper() {} // 唯一定义1.5.2、定义
定义是为标识符分配存储空间或提供完整实现。每个标识符必须有且仅有一个定义One Definition Rule, ODR。
定义的用途是解决链接时的具体实现。
变量定义
int x 42; // 定义并初始化x分配内存函数定义
void foo(int a) { // 函数定义std::cout a;
}类定义完整描述成员和方法。
class MyClass {
public:void method() {}
};
