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  • C++除了除了比较高级的class之外,还有跟他很像的struct,但是如何比较两个结构体是否相等呢(结构体的每个变量都相等),这时候很容易想到了c里面的memcmp函数。 经检验,在使用memcmp比较结构体的时候,有个问题:...

    memcmp基本知识

    memcmp就是将两个变量在底层按字节进行比较,相等返回0,不等返回非0
    其他详细知识可以参考大佬博客

    结构体struct

    C++除了除了比较高级的class之外,还有跟他很像的struct,但是如何比较两个结构体是否相等呢(结构体的每个变量都相等),这时候很容易想到了c里面的memcmp函数。
    经检验,在使用memcmp比较结构体的时候,有个问题:有时候明明两个结构体的所有变量都是一样的,返回的还是非0。

    找到原因

    找了很多博客之后,都说和字节对齐有关,之前看过字节对齐,还是不懂为什么。
    后来才知道,字节对齐的机制会给结构体填充一些不用的空间,这些空间的内容是随机的,也就是说,如果结构体里面有字节对齐填充的操作了,那么memcmp就不能达到效果。

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  • 百度上说判断结构体相等只能逐项比较,那如果在编写ADT时需要这么一个函数,怎么编写?是在C语言中指导指导我算法就可以,谢谢各位!
    百度上说判断结构体相等只能逐项比较,那如果在编写ADT时需要这么一个函数,怎么编写?是在C语言中指导指导我算法就可以,谢谢各位!
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  • 文章目录左值和右值的区别,左值引用和右值引用的区别,如何将左值转换成右值std::move()函数的实现原理什么是野指针和悬空指针?...能否用memcmp函数判断结构体相等?什么是模板?如何实现?函数模板和类模

    左值和右值的区别,左值引用和右值引用的区别,如何将左值转换成右值

    左值: 指表达式结束后依然存在的持久对象,可以取地址,具名变量或对象。

    右值: 表达式结束就不再存在的临时对象,不可以取地址,没有名字。

    左值和右值的区别:

    左值持久,右值短暂

    左值有持久的状态,而右值要么是字面常量,要么是在表达式求值过程中创建的临时对象。

    由于右值引用只能绑定到临时对象,我们得知

    • 所引用的对象将要被销毁
    • 该对象没有其他用户

    这两个特性意味着:使用右值引用的代码可以自由地接管所引用的对象的资源。

    右值引用指向将要被销毁的对象。因此,我们可以从绑定到右值引用的对象“窃取”状态

    变量是左值

    变量表达式都是左值,我们不能将一个右值引用绑定到一个右值引用类型的变量上。

    int&& rr1 = 42;   //正确,字面常量是右值
    int&& rr2 = rr1;  //错误,表达式rr1是左值!
    

    变量是左值,因此我们不能将一个右值引用直接绑定到一个变量上,即使这个变量是右值引用类型也不行

    左值引用和右值引用的区别:

    • 左值引用不能绑定到要转换的表达式,字面值常量或返回右值的表达式。右值引用恰好相反,可以绑定到这类表达式,但不能绑定到一个左值上。
    • 右值引用必须绑定到右值的引用,通过&&获得。右值引用只能绑定到一个将要销毁的对象上,因此可以自由地移动其资源。

    std::move可以将一个左值强制转化为右值,继而可以通过右值引用使用该值,用于移动语义。

    std::move()函数的实现原理

    std::move()函数原型:

    template <typename T>
    typename remove_reference<T>::type&& move(T&& t)
    {
    	return static_cast<typename remove_reference<T>::type &&>(t);
    }
    

    说明:引用折叠原理

    • 右值传递给上述函数的形参T&&依然是右值,即T&& &&相当于T&&;
    • 左值传递给上述函数的形参T&&依然是左值,即T&& &相当于T&

    总结:通过引用折叠原理可以知道,move()函数的形参既可以是左值也可以是右值。

    remove_reference具体实现

    //原始的,最通用的版本
    template <typename T> struct remove_reference{
        typedef T type;  //定义 T 的类型别名为 type
    };
     
    //部分版本特例化,将用于左值引用和右值引用
    template <class T> struct remove_reference<T&> //左值引用
    { typedef T type; }
     
    template <class T> struct remove_reference<T&&> //右值引用
    { typedef T type; }   
      
    //举例如下,下列定义的a、b、c三个变量都是int类型
    int i;
    remove_refrence<decltype(42)>::type a;             //使用原版本,
    remove_refrence<decltype(i)>::type  b;             //左值引用特例版本
    remove_refrence<decltype(std::move(i))>::type  b;  //右值引用特例版本 
    

    举例:

    int var = 10; 
    
    转化过程:
    1. std::move(var) => std::move(int&& &) => 折叠后 std::move(int&)
    
    2. 此时:T 的类型为 int&,typename remove_reference<T>::type 为 int,这里使用 remove_reference 的左值引用的特例化版本
    
    3. 通过 static_cast 将 int& 强制转换为 int&&
    
    整个std::move被实例化如下
    string&& move(int& t) 
    {
        return static_cast<int&&>(t); 
    }
    

    总结:

    std::move()实现原理:

    • 利用引用折叠原理将右值经过T&&传递类型保持不变还是右值,而左值经过T&&变为普通的左值引用,以保证模板可以传递任意实参,且保持类型不变。
    • 然后通过remove_reference移除引用,得到具体的类型T;
    • 最后通过static_cast<>进行强制类型转换,返回T&&右值引用

    例子:

    string s1("hi!"), s2;
    s2 = std::move(string("bye!"));  //正确,从一个右值移动数据
    s2 = std::move(s1);   //正确,但在赋值之后,s1的值是不确定的
    

    std::move是如何工作的

    ​ 在第一个赋值中,传递给move的实参是string的构造函数的右值结果string("bye!")。当向一个右值引用函数参数传递一个右值时,由实参推断出的类型为被引用的类型。因此,在std::move(string("bye!"))中:

    • 推断出的T的类型为string
    • 因此,remove_referencestring进行实例化
    • remove_reference<string>type成员是string
    • move的返回类型是string&&
    • move的函数参数t的类型为string&&

    因此,这个调用实例化move<string>,即函数

    string&& move(string&& t)

    函数体返回static_cast<string&&>(t)t的类型已经是string&&,于是类型转换什么都不做。因此,此调用的结果就是它所接受的右值引用。

    现在考虑第二个赋值,它调用了std::move()。在此调用中,传递给move的实参是一个左值。这样:

    • 推断出的T的类型为string&(string的引用,而非普通string)。
    • 因此,remove_referencestring&进行实例化。
    • remove_reference<string&>type成员是string
    • move的返回类型仍是string&&
    • move的函数参数t实例化为string& &&,会折叠为string&

    因此,这个调用实例化move<string&>,即

    string&& move(string& t)

    这正是我们所寻求的,我们希望将一个右值引用绑定到一个左值。这个实例的函数体返回static_cast<string&&>(t)。在此情况下,t的类型为string&cast将其转换为string&&

    什么是野指针和悬空指针?

    悬空指针:

    • 若指针指向一块内存孔金,当这块内存空间被释放后,该指针依然指向这块内存空间,此时,称该指针为悬空指针。
    void* p = malloc(size);
    free(p); //此时,p指向内存空间已释放,p就是悬空指针
    

    野指针:

    野指针是指不确定其指向的指针,未初始化的指针为“野指针”。

    void* p;
    // p是野指针
    

    产生原因及解决方法
    野指针:指针变量未及时初始化=》定义指针变量及时初始化,要么置空

    悬空指针:指针freedelete之后没有及时置空=》释放操作后立即置空

    C++11 nullptr 与 NULL

    • NULL:预处理变量,是一个宏,它的值是 0 ,定义在头文件<cstdlib>中,即#define NULL 0
    • nullptr:C++11中的关键字,是一种特殊类型的字面值,可以被转换成任意的其他指针类型。

    nullptr的优势:

    • 有类型,类型typedef decltype(nullptr) nullptr_t;使用nullptr提高代码的健壮性。
    • 函数重载:因为NULL本质上是0,在函数调用过程中,若出现函数重载并且传递的实参是NULL,可能会出现不知和哪一个函数匹配的情况;但是传递实参nullptr就不会出现这种情况。
    #include <iostream>
    #include <cstring>
    using namespace std;
    
    void fun(char const *p)
    {
        cout << "fun(char const *p)" << endl;
    }
    
    void fun(int tmp)
    {
        cout << "fun(int tmp)" << endl;
    }
    
    int main()
    {
        fun(nullptr); // fun(char const *p)
        /*
        fun(NULL); // error: call of overloaded 'fun(NULL)' is ambiguous
        */
        return 0;
    }
    

    指针和引用的区别

    • 指针所指向的内存空间在程序运行的过程中可以改变,而引用所绑定的对象一旦绑定就不能改变。(是否可变)
    • 指针本身在内存中占有内存空间,引用相当于变量的别名,在内存中不占有内存空间(是否占内存)
    • 指针可以为空,但是引用必须绑定对象。(是否可为空)
    • 指针可以有多级,但是引用只能有一级。(是否能为多级)

    常量指针和指针常量的区别

    常量指针

    常量指针本质上是一个指针,只不过这个指针指向的对象是常量。

    特点const的位置在指针声明运算符*的左侧。只要const位于*的左侧,无论它在类型名的左边或者右边,都表示指向常量的指针。(可以这样理解,*左侧表示指针指向的对象,该对象为常量,那么该指针为常量指针)。

    const int* p;
    int const* p;
    

    注意1:指针指向的对象不能通过这个指针来修改,也就是说常量指针可以被赋值为变量的地址,之所以叫做常量指针,是限制了通过这个指针修改变量的值。

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    int main()
    {
        const int c_var = 8;
        const int *p = &c_var; 
        *p = 6;            // error: assignment of read-only location '* p'
        return 0;
    }
    

    注意2:虽然常量指针指向的对象不能变化,可是因为常量指针本身是一个变量,因此,可以被重新赋值。

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    int main()
    {
        const int c_var1 = 8;
        const int c_var2 = 8;
        const int *p = &c_var1; 
        p = &c_var2;
        return 0;
    }
    

    指针常量

    指针常量的本质上是个常量,只不过这个常量的值是一个指针。

    特点:const位于指针声明操作符右侧,表明该对象本身是一个常量,*左侧表示该指针指向的类型,即以*为分界线,其左侧表示指针指向的类型,右侧表示指针本身的性质。

    const int var;
    int* const c_p = &var;
    

    注意1:指针常量的值是指针,这个值因为是常量,所以指针本身不能改变。

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    int main()
    {
    	int var, var1;
        int* const c_p = &var;
        c_p = &var1; //error
        return 0;
    }
    

    注意2:指针的内容可以改变。

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    int main()
    {
        int var = 3;
        int* const c_p = &var;
        *c_p = 12;
        return 0;
    }
    

    函数指针和指针函数的区别

    指针函数:

    指针函数本质是一个函数,只不过该函数的返回值是一个指针。相对于普通函数而言,只是返回值是指针。

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    struct type
    {
        int var1;
        int var2;
    };
    
    type* fun(int tmp1, int tmp2)
    {
        Type* t = new Type();
        t->var1 = tmp1;
        t->var2 = tmp2;
        return t;
    }
    
    int main()
    {
        Type* p = fun(5, 6);
        return 0;
    }
    

    函数指针:

    函数指针本质是一个指针变量,只不过这个指针指向一个函数。函数指针即指向函数的指针。

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    int fun1(int tmp1, int tmp2)
    {
      return tmp1 * tmp2;
    }
    int fun2(int tmp1, int tmp2)
    {
      return tmp1 / tmp2;
    }
    
    int main()
    {
      int (*fun)(int x, int y); 
      fun = fun1;
      cout << fun(15, 5) << endl; 
      fun = fun2;
      cout << fun(15, 5) << endl; 
      return 0;
    }
    /*
    运行结果:
    75
    3
    */
    

    函数指针和指针函数的区别:

    • 本质不同

      • 指针函数本质是一个函数,其返回值为指针。
      • 函数指针本质是一个指针变量,其指向一个函数。
    • 定义形式不同

      • 指针函数:int* fun(int tmp1, int tmp2);,这里*表示函数的返回值类型是指针类型。
      • 函数指针:int (*fun)(int tmp1, int tmp2);, 这里*表示变量本身是指针类型。
    • 用法不同

    include " "和 < >的区别

    include <文件名>#include "文件名"的区别:

    • 查找文件的位置:include <文件名>在标准库头文件所在的目录中查找,如果没有,再到当前源文件所在的目录下查找;#include "文件名"在当前源文件所在目录中进行查找,如果没有,再到系统目录中查找。
    • 使用习惯:对于标准库中的头文件常用#include <文件名>,对于自己定义的头文件,常用#include "文件"

    强制类型转换有哪几种?

    • static_cast:用于数据的强制类型转换,强制将一种数据类型转换为另一种数据类型。

      • 用于基本数据类型的转换。
      • 用于类层次之间的基类和派生类之间的指针或者引用的转换(不要求必须包含虚函数,但是必须有相互联系的类),进行上行转换(派生类的指针或引用转换成基类表示)是安全的;进行下行转换(基类的指针或引用转换成派生类表示)由于没有动态类型检查,所以是不安全的额,最好用dynamic_cast进行下行转换。
      • 可以将空指针转化称目标类型的空指针。
      • 可以将任何类型的表达式转化成void类型。
    • const_cast:强制去掉常量属性,不能用于去掉变量的常量性。只能用于去除指针或引用的常量性,将常量指针转化为非常量指针或者将常量引用转化为非常量引用(注意:表达式的类型和要转化的类型是相同的)。

    • reinterpret_cast:改变指针或引用的类型,将指针或引用转换为一个足够长度的整型,将整型转化为指针或引用类型。

    • dynamic_cast:

      • 其他三种都是编译时完成的,动态类型转换是在程序运行时处理的,运行时会进行类型检查。
      • 只能用于带有虚函数的基类或派生类的指针或者引用对象的转换,转换成功返回指向类型的指针或引用,转换失败返回NULL;不能用于基本数据类型的转换。
      • 在向上进行转换时,即派生类的指针转换成基类的指针和static_cast效果是一样的。(注意:这里只是改变了指针的类型,指针指向的对象的类型并未发生改变)。

    参数传递时,值传递,引用传递,指针传递的区别

    参数传递的三种方式:

    • 值传递:形参是实参的拷贝,函数对形参的所有操作不会影响实参。
    • 指针传递:本质上是值传递,只不过拷贝的是指针的值,拷贝之后,实参和形参是不同的指针,通过指针可以间接的访问指针所指向的对象,从而可以修改它所指对象的值。
    • 引用传递:当形参是引用类型时,我们说它对应的实参被引用传递。
    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    void fun1(int tmp){ // 值传递
        cout << &tmp << endl;
    }
    
    void fun2(int * tmp){ // 指针传递
        cout << tmp << endl;
    }
    
    void fun3(int &tmp){ // 引用传递
        cout << &tmp << endl;
    }
    
    int main()
    {
        int var = 5;
        cout << "var 在主函数中的地址:" << &var << endl;
    
        cout << "var 值传递时的地址:";
        fun1(var);
    
        cout << "var 指针传递时的地址:";
        fun2(&var);
    
        cout << "var 引用传递时的地址:";
        fun3(var);
        return 0;
    }
    /*
    var 在主函数中的地址: 009DFD7C
    var 值传递时的地址:009DFCA8
    var 指针传递时的地址:009DFD7C
    var 引用传递时的地址:009DFD7C
    */
    

    说明:从上述代码的运行结果可以看出,只有在值传递时,形参和实参的地址不一样,在函数体内操作的不是变量本身。引用传递和指针传递,在函数体内操作的是变量本身。

    如何判断结构体是否相等?能否用memcmp函数判断结构体相等?

    需要重载操作符 ==判断两个结构体是否相关,不能用 memcmp来判断两个结构体是否相等,因为 memcmp函数是逐个字节进行比较的,而结构体存在内存空间中保存时存在字节对齐,字节对齐时补的字节内容是随机的,会产生垃圾值,所以无法比较。

    利用运算符重载来实现结构体对象的比较:

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    struct A{
        char c;
        int val;
        A(char c_tmp, int tmp) : c(c_tmp), val(tmp) {}
        
        friend bool operator==(const A& tmp1, const A& tmp2);  //友元
    };
    
    bool operator==(const A& tmp1, const A& tmp2)
    {
        return (tmp1.c == tmp2.c && tmp1.val == tmp2.val);
    }
    
    int main()
    {
    	A ex1('a', 90), ex2('b', 80);
        if(ex1 == ex2)
            cout << "ex1 == ex2" << endl;
        else
            cout << "ex1 != ex2" << endl;
        return 0;
    }
    

    什么是模板?如何实现?

    模板: 创建类或函数的蓝图或者公式,分为函数模板和类模板。

    实现方式:模板定义以关键字template开始,后跟一个模板参数列表。

    • 模板参数列表不能为空;
    • 模板类型参数前必须使用关键字class或者typename,在模板参数列表中这个两个关键字含义相同,可互换使用。
    template <typename T, typename U, ...>
    

    函数模板: 通过定义一个函数模板,可以避免为每一种类型定义一个新函数。

    • 对于函数模板而言,模板类型参数可以用来指定返回类型或函数的参数类型,以及在函数体内用于变量声明或者类型转换。
    • 函数模板实例化:当调用一个模板时,编译器用函数实参来推断模板实参,从而使用实参的类型来确定绑定到模板参数的类型。
    #include<iostream>
    
    using namespace std;
    
    template <typename T>
    T add_fun(const T & tmp1, const T & tmp2){
        return tmp1 + tmp2;
    }
    
    int main(){
        int var1, var2;
        cin >> var1 >> var2;
        cout << add_fun(var1, var2);
    
        double var3, var4;
        cin >> var3 >> var4;
        cout << add_fun(var3, var4);
        return 0;
    }
    

    类模板: 类似函数模板,类模板以关键字template开始,后跟模板参数列表。但是,编译器不能为类模板推断模板参数类型,需要在使用该类模板时,在模板名后面的尖括号中指明类型。

    函数模板和类模板的区别

    • 实例化方式不同:函数模板实例化由编译程序在处理函数调用时自动完成,类模板实例化需要在程序中显式指定。
    • 实例化的结果不同:函数模板实例化后是一个函数,类模板实例化后是一个类。
    • 默认参数:类模板在模板参数列表中可以有默认参数。
    • 特化:函数模板只能全特化;而类模板可以全特化,也可以偏特化。
    • 调用方式不同:函数模板可以隐式调用,也可以显式调用;类模板只能显式调用。

    什么是模板特化?为什么特化?

    模板特化的原因:模板并非对任何模板实参都合适,都能实例化,某些情况下,通用模板的定义对特定类型不合适,可能会编译失败,或者得不到正确的结果。因此,当不希望使用模板版本时,可以定义类或者函数模板的一个特例化版本。

    模板特化:模板参数在某种特定类型下的具体实现。分为函数模板特化和类模板特化。

    • 函数模板特化:将函数模板中的全部类型进行特例化,称为函数模板特化。
    • 类模板特化:将类模板中的部分或全部类型进行特例化,称为类模板特化。

    特化分为全特化和偏特化:

    • 全特化:模板中的模板参数全部特例化。
    • 偏特化:模板中的模板参数之确定了一部分,剩余部分需要在编译器编译时确定。

    说明:要区分下函数重载和函数模板特化

    定义函数模板的特化版本,本质上是接管了编译器的工作,为原函数模板定义了一个特殊实例,而不是函数重载,函数模板特化并不影响函数匹配。

    #include <iostream>
    #include <cstring>
    
    using namespace std;
    //函数模板
    template <class T>
    bool compare(T t1, T t2)
    {
        cout << "通用版本:";
        return t1 == t2;
    }
    
    template <> //函数模板特化
    bool compare(char *t1, char *t2)
    {
        cout << "特化版本:";
        return strcmp(t1, t2) == 0;
    }
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        char arr1[] = "hello";
        char arr2[] = "abc";
        cout << compare(123, 123) << endl;
        cout << compare(arr1, arr2) << endl;
    
        return 0;
    }
    /*
    运行结果:
    通用版本:1
    特化版本:0
    */
    

    说明:要区分下函数重载和函数模板特化

    定义函数模板的特化版本,本质上是接管了编译器的工作,为原函数模板定义了一个特殊实例,而不是函数重载,函数模板特化并不影响函数匹配。

    #include <iostream>
    #include <cstring>
    
    using namespace std;
    //函数模板
    template <class T>
    bool compare(T t1, T t2)
    {
        cout << "通用版本:";
        return t1 == t2;
    }
    
    template <> //函数模板特化
    bool compare(char *t1, char *t2)
    {
        cout << "特化版本:";
        return strcmp(t1, t2) == 0;
    }
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        char arr1[] = "hello";
        char arr2[] = "abc";
        cout << compare(123, 123) << endl;
        cout << compare(arr1, arr2) << endl;
    
        return 0;
    }
    /*
    运行结果:
    通用版本:1
    特化版本:0
    */
    

    模板成员函数能是虚函数吗?

    模板成员函数不可以是虚函数。

    当编译器遇到一个模板定义时,它并不生成代码。只有当我们实例化出模板的一个特定版本时(也就是使用模板时),编译器才会生成代码。

    编译器希望在处理类的定义时就能确定这个类的虚函数表的大小。如果允许有虚成员模板函数,那么在编译时就要生成模板成员函数的代码,可是只有当我们使用模板时,编译器才能生成模板成员函数的代码,所以我们就需要提前知道程序中所有对模板成员函数的调用,这是无法办到的。

    虚函数表中存放着虚函数的地址,而在模板类被是李坏之前不能确定模板成员函数会被实例化多少个,所以也就不能确定虚函数表的大小,所以模板成员函数不能是虚函数。

    但是,模板类中可以存在虚函数

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    判断两个结构体是否相等:重载操作符"=="

    运算符重载函数

    (1) 类外定义的普通运算符重载函数:只能访问类中的公有数据成员,而不能访问类的私有数据成员;

    (2) 友元运算符重载函数:若友元运算符重载函数重载的是双目运算符,则参数表中有两个操作数;若重载的是单目运算符,则参数表中只有一个操作数。

    (3) 成员运算符重载函数:若成员运算符重载函数重载的是双目运算符,则参数表中只有一个操作数,另一个操作数为隐含的,是该类的当前对象,通过this指针隐式传递给函数;若重载的是单目运算符,则参数表为空。

    运算符重载函数的参数一般采用引用类型,操作数至少有一个是自定义的数据类型。

    #include<iostream>
    
    using namespace std;
    
    struct A
    {
    	char ch;
    	int val;
    	//  友元运算符重载函数
    	friend bool operator==(const A &ob1, const A &ob2);
    	//  成员运算符重载函数
    	bool operator==(const A &rhs);
    };
    
    bool operator==(const A  &ob1, const A &ob2)
    {
    	return (ob1.ch == ob2.ch && ob1.val == ob2.val);
    }
    
    bool A::operator==(const A &rhs)
    {
    	return (ch == rhs.ch && val == rhs.val);
    }
    
    int main()
    {
    	struct s s1, s2;
    	s1.a = 1;
    	s1.b = 2;
    	s2.a = 1;
    	s2.b = 2;
    	if (s1 == s2)
    		cout << "两个结构体相等" << endl;
    	else
    		cout << "两个结构体不相等" << endl;
    	return 0;
    }

    不能用函数memcpy来判断两个结构体是否相等:memcmp函数是逐个字节进行比较的,而struct存在字节对齐,字节对齐时补的字节内容是随机的,会产生垃圾值,所以无法比较。

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