CS100期末Review

CS100期末Revision

写在前面：这个文档是我在复习CS100期末考试的时候整理的，主要是对于自己一些不熟悉的知识点的整理，并非对于CS100知识点的全面复习。同时，本文可能会有一些错误，如果发现错误，欢迎指出。

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1. 区分底层const和顶层const

• 顶层const：指针本身是个常量, 指针所指的对象不是常量（指针不可以指向别的对象，但是可以改变所指对象的值）
• 底层const：指针所指的对象是一个常量（指针可以指向别的对象，但是不可以改变所指对象的值）
  e.g.
  [1].const int* const p:第一个const是底层const，第二个是顶层const
  [2].const char& operator[](int index) const:第一个const是底层const，第二个const是加在this指针上的底层const,表示对象的所有成员都是常量，不可以被改变！！！

Remark: 为什么对一个类要定义[]运算符const和non-const两个版本的重载？
const对象只能调用const成员函数，而non-const对象可以调用const和non-const成员函数，所以为了让const对象也能调用[]运算符，就要定义const版本的[]运算符重载。如果a本身就带const，而fun不是const成员函数，那这个调用就是在试图去除底层const，这是不允许的。

2. C&C++中的运算符

• / int/int 为向零取整
• % 满足 (a / b) * b + a % b == a
• ||和&&是短路求值：(short-circuited)：先求左边，如果左边的结果能确定表达式的结果，就不再对右边求值。
• , 先对左边求值，再对右边求值，返回右边的值
• 运算符的优先级和结合性不会决定求值顺序
  e.g:
  f() - g() + h() 中的 f()，g() 和 h() 的调用顺序是 unspecified 的。
  f() + g() * h() 中的 f()，g() 和 h() 的调用顺序是 unspecified 的。
  Remark: 只有&&, ||, ?:,,的求值顺序是确定的，其他的都是unspecified的。

3. 变量的声明和初始化

• 空初始化

  对于全局 (global) 或者局部静态 (local static) 变量，不显式初始化的情况下执行空初始化
  对于局部非静态 (local non-static) 变量，不显式初始化的情况下将持有未定义的值：你不能对它的值作任何假定，使用未定义的值的行为是未定义的行为
  对于类内成员的默认初始化（调用默认构造函数）在未指定默认值时的值是未定义的值

4. 指针

• 指针的值是一个地址，这个地址指向某个对象
• p + i 得到的地址是 (void *)p + i * sizeof(Type)，即和 p 相距 i 个 Type。
• 如果指针 p1 和 p2 分别指向某一个数组的下标为 i 和 j 的位置，则 p1 - p2
  • 结果是 i - j，
  • 类型为 ptrdiff_t：一个定义在 <stddef.h> 里的类型，是一种带符号整数，其具体大小是 implementation-defined。

二维数组

• 数组指针：int (*p)[10] 指向一个含有10个整数的数组
• 指针数组：int *p[10] 含有10个指向整数的指针的数组
  Remark: 如何理解 二维数组int a[m][n]？

1. 一个指向int[n]的指针，即 int (*p)[n]。
2. 存放了 m 个数组的地址，每个数组有 n 个 int，即 int *p[m]。（二维数组退化degrade为指向首元素int [m]的数组）

5. 字符串

• 字符串字面值：类似这种 "abcde"（双引号！！！）
  • C：类型为 char [N+1]，其中 N 是它的长度，+1 是为了放空字符。
  • C++：类型为 const char [N+1]
• 'a'的字符串字面值类型
  • C：int
  • C++：char

<string.h>的函数

• strcmp(s1, s2) 按字典序 (lexicographical order) 比较两个字符串的大小。
  • 如果 s1“小于”s2，返回一个负数
  • 如果相等，返回 0
  • 如果 s1“大于”s2，返回一个正数
  • 不可以认为它的返回值 $\in{-1,0,1}$！！！
• strcpy(to, from) 将 from 的内容拷贝给 to。

<string>

• 默认初始化一个 std::string 对象会得到空串，而非未定义的值！
• 字符串的IO：
  • std::cin 会忽略开头的空白字符，直到遇到下一个空白字符为止。
  • getline(std::cin, s) 会读入一整行，包括开头的空白字符，直到遇到换行符为止。

6. Class

• this 指针：指向当前对象的指针，是一个隐式参数，只在成员函数内部使用。
  • 特别的，static成员函数没有this指针，以class::static_func()调用。
• 构造函数通常是重载（Overload）的，构造函数不声明返回值类型，可以含有 return; 但不能返回一个值，但不能认为它的返回值类型是 void。
  • 重载匹配规则：最佳匹配（Best Match）

单例模式（Singleton）

class Widget {
  // 构造函数是 private 的
  Widget();
 public:
  Widget(const Widget &) = delete;
  Widget &operator=(const Widget &) = delete;
  // Magic happens here!!
  static Widget &get_instance() {
    static Widget w; 
  }
};

继承和多态（Inheritance and Polymorphism）

• 父类的所有成员（除了构造函数和析构函数）都被继承下来，无论能否访问。（private成员也被继承下来，只是不能访问而已）
• 向上转型：Base *p = &derived;(由派生类指针转换为基类指针)
• 向下转型：dynamic_cast<Derived *>(p)(由基类指针转换为子类指针):如果不能成功，dynamic_cast<T*> 返回空指针，dynamic_cast<T&> 抛出 std::bad_cast 异常。

符号重载（Operator Overload）

• ++i 返回 i 的引用，i++ 返回递增前的 i 的一份拷贝。
  • ++i：class &operator++()
  • i++：class operator++(int) 其中 int 是一个不被使用的形参，用于区分前置和后置。
• 赋值、复合赋值都返回左侧运算对象的引用。
• IO运算符：这两个运算符只能是非成员：你无法给 std::istream 和 std:ostream 添加成员。
  • std::istream &operator>>(std::istream &, Rational &r);
  • std::ostream &operator<<(std::ostream &, const Rational &r);

7. 客观题知识点整理

• Hw5:
  • Q4: &a返回lvalue，a[3],*a都是rvalue。
  • Q7: std::string s3(); 是函数声明，而非定义空字符串。
  • Q9: std::vector v;声明一个vector时必须指定元素类型，或者给出足够条件使得编译器能够推断出元素类型。
  • Q10: 永远不能去除底层const
  • Q12: sizeof()在编译时求值
  • Q14：int fun(std::vector<int>),int fun(std::vector<double>)构成重载。
• Hw6:
  • Q7:对于一个类，value-initialization就是default-initialization，调用默认构造函数(大部分情况，在某些情况下会调用zero-initialization)。
  • Q8: int* ptr = nullptr; delete[] ptr; // 是合法的
  • Q10：const成员函数的const是加在this指针上,所以类内的int*指针会被视为int* const，而非const int*，可以修改指针指向的内容。
  • Q12：编译器执行析构函数时是在函数体之后销毁成员
  • Q14：Dynarray中在让m_storage指向新的内存之前，应该先释放原来的内存。(移动赋值和拷贝赋值)
  • Q18: unique_pointer只能移动，不能拷贝。
  • Q19：拷贝一个shared_ptr会增加引用计数，而不会拷贝指向的对象。