C++变量和类型实用经验

文章内容均抄自刘光《C++程序员不可不知的101条实用经验》

1.计算机是如何存储变量的

只读数据区：存储常量和恒指

全局/静态存储区：全局/静态存储区主要存储全局变量和静态变量。在C语言中，全局/静态变量又分为初始化的全局/静态变量和未初始化的全局/静态变量，初始化后的全局/静态变量存储在data去，未初始化后的全局/静态变量存储在bss区。而在C++中没有这个区分。

自由存储区：指CRT（C运行时库）通过malloc，free函数管理的内存。在部分编译器上，自由存储区和堆两块内存都是同一种管理方式，课统称为堆区。

如 int *p = static_cast<int *>(malloc(sizeof(int)));

栈区：栈区中存储的数据有由编译器自动分配释放，主要存放函数的参数值、局部变量值等。栈区在分配数据时，地址自动对低地址增长。程序执行过程中，栈可以动态地扩展和收缩。

堆区：由new/malloc分配的内存块，编译器不负责他们的释放

注意：堆区上分配数据有两个风险①频繁分配和释放内存会造成内存空间的不连续，从而造成大量的内存碎片，使程序效率降低。②分配的数据如果没有释放，很容易造成内存泄漏。

2.确保每个对象在使用前已被初始化

C++规定对象中成员变量的初始化发生在对象的构造函数之前

①成员变量的赋值

CStudent::CStudent(int a,int b)
{
        m_a = a;
        m_b = b;
}

②成员变量的 初始化

CStudent::CStudent(int a,int b):m_a(a),m_b(b)
{
}

赋值和列表初始化的区别：

（1）使用赋值初始化对象变量时，在构造函数执行前会调用默认构造函数初始化m_a，m_b，然后在执行赋值操作。这样默认构造函数所做的一切都白费了。通过初始化列表的方法

避免了重复操作，因此效率更高。

（2）如果成员变量是const或reference类型，它们就一定要用初始化列表初始化

（3）基类先于子类初始化，class中的变量总是以变量声明的顺序初始化，和成员初始化列表顺序无关，因此在成员初始化列表中初始化各变量时，最好以声明次序为顺序。

简单的单例（singleton）模式

class CStudent
{
        public:
                static CStudent * INstance();
                char * GetName();
};

static CStudent * Instance()
{
        static CStudent student;
        reutrn &student; 
}
CStudent * Xiaoming = CStudent::Instance();
char * name = Xiaoming->GetName();

为避免在对象初始化前过早地使用它们，①手动初始化内置类型对象②利用成员初始化列表初始化对象的所有成员③在初始化次序不确定的情况下，加强设计

3.局部变量和全局变量的区别

小心陷阱：①全局变量和静态变量如果没有手动初始化，则由编译器初始化为0 ②局部变量是编译器永远不会初始化的变量。如果没有手动初始化，局部的值是随机的

请谨记：

（1）若全局变量仅在单个C文件中访问，则可以将这个变量修改为静态全局变量，以降低模块间的耦合度

（2）若全局变量仅由单个函数访问，则可以将这个变量改为函数的静态局部变量，以降低模块间的耦合度

（3）函数中必须使用static变量的情况，如某函数的返回值为指针类型时，则必须是static的局部变量的地址作为返回值

4.掌握变量定义的位置和时机

简易变量定义得离使用位置越近越好

变量定义在循环体内或外的区别：

①变量定义在循环体外

CStudent a;

for(int i=0;i<n;i++)
{
        a=...;
}

②变量定义在循环体内

for(int i=0;i<n;i++)
{
        CStudent  a;
        a.GetName();
}

方法①：1个构造 + 1个赋值 + 1个析构

方法②：n个构造 + n个析构

当n很大时，如果赋值操作代价较高，则方法②好，如果构造和析构代价高则方法①好

5.引用难道只是别人的替身

注意：①声明引用的引用、指向引用的指针，指向引用的数组都是非法的②用关键字const和volatile修饰引用会造成编译错误，就算没有编译错误，但编译器也会默认忽略这些修饰

常量不能给普通引用初始化，但可以给const引用初始化

如： int &a = 12; //错误

const int &a = 12; //正常编译通过

请谨记：

（1） 若非必要不要使用const引用，因为const引用有时会伴随着临时对象的产生

（2）函数声明时，请尽量避免const引用形参声明，使用非const引用形参替代，以防因返回const引用生成的临时变量而导致程序执行错误

6.枚举和一组预处理的#define有何不同

请谨记：

（1）枚举用于某些限制性输入环境，可限制某个参数接收有限个数组，而#define定义的系列宏无法实现这些功能

（2）#define宏可以重复定义导致宏值可被修改，所以整型变量的宏尽量用枚举或const替代

7.为何struct a{struct a aa};无法编译通过

定义一个数据类型，而此数据类型又包含此数据类型的变量。通常做法应该是把数据类型中的变量定义为指针形式

struct Node
{
        int data;
        struct Node *LeftNode;
        struct Node *RightNode;
};

若将 struct Node *LeftNode;改成struct Node LeftNode;则会编译错误，原因是C/C++采用静态编译模型，程序运行时结构大小会在编译后确定。程序要正确编译，必须要知道一个结构所占用的空间大小。因为指针类型是4字节长度，而结构体Node此时还未知，所以编译错误。

还有一种错误实例是类递归定义。CA类包含CB类的实例，而CB类包含CA类的实例，解决方法有

①前向声明实现，定义CB类时在前面声明CA类

②friend声明实现，在CB类中定义CA类实例前将CA类声明为友元类

8.实现可变数组

struct NameStr
{
        int namelen;
        char namestr[];
};

//创建一个动态数组，数组长度为n

struct NameStr * p_NameStr = malloc(sizeof(struct NameStr) + (n)*sizeof(char));

小心陷阱：

（1）struct hack动态数组必须分配于堆上。它通过struct数据结构实现， 动态数组成员（如namestr）必须是struct的最后一个数据成员

（2）struct hack存在一个缺点，不需要编程人员手动分配和释放

8.typedef使用的陷阱

宏和typedef的区别:

（1）宏定义知识简单的字符串替换

（2）typedef定义的类型是类型的别名，typedef后面是一个整体声明，具有一定的封装性，不是简单的字符串替换

小心陷阱：

（1）typedef主要为复杂的声明定义简单的别名，它是一种存储类的关键字，与auto，extern，mutable，static，register等关键字不能出现在同一个表达式中

9.优化结构体中元素的布 局

定义结构体时数据成员的顺序决定了结构体占用的内存，优化原则：把结构体中的变量按照类型大小从小到大顺序声明，尽量减少中间的空闲填充字节

10.既有结构，为何引入联合

结构体和联合体的区别：

（1）结构体每个成员都有自己的内存，而联合体各个成员共享一段内存空间

（2）一个结构体变量的总长度等个各个成员长度按字节对齐后的总和，而联合体变量的长度等于成员中长度最大的那个成员的长度

联合体特点：

（1）同一联合体可用来存放几种不同的数据成员，但是在每一瞬间只有一个成员起作用，其他的成员不起作用

（2）联合体中起作用的成员是最后一次存放的成员，在存于一个新成员后，原有成员就会失去作用。

（3）联合体变量的地址和其各成员的地址都是同一地址

（4）不能对联合体变量名赋值，也不能企图引用变量名来得到一个值，也不能在定义联合体变量时对它进行初始化

（5）不能把联合体变量作为函数参数，也不能作为函数的返回值，但可以指向联合体变量的指针

（6）联合体类型可出现在结构体类型的定义中，也可以定义联合体数组；反之结构体也可以出现在联合体类型的定义中，数组也可以作为共用体的成员

11.提防隐式转换带来的麻烦

①内置类型间的隐式转换：double > folat > (unsigned)long long > (unsigned)long > (unsigned)int > (unsigned)short > (unsigned)char

②使用explicit限制的构造函数

class CStudent
{
        public:
                CStudent(int a);
                CStudent(congst char * b,int c = 0);
};
CStudent s1 = 10;            //编译通过
Cstudent s2 = "hello";      //编译通过

为了控制这种隐式转换，C++引入了explicit关键字，在 构造函数声明时添加explicit关键字可禁止此类隐式转换。

12.深刻理解void和void*

void字面是“无类型”，void*则为“无类型指针”。 void*可以指向任何类型的数据

使用注意：

（1）如果函数没有返回值，应声明为void类型（因为不指定返回类型，C++会默认返回类型为int）

（2）如果函数无参数，那么应声明其参数为void

（3）小心使用void指针类型，不能对void指针进行算法操作

（4）如果函数的参数可以是任意类型的指针，那么应声明其参数为void*

（5）void不能代表一个真实的变量

13.如何判定变量是否相等

小心陷阱：

（1）判断两个变量是否相等时，两个变量的类型必须相同

（2）若两个变量类型不相同，不仅应该禁止隐式转换，显式转换更应该被命令禁止

（3）不能简单的用“==”去判断两个浮点型变量是否相等，一般采用绝对精度和相对精度相结合的方法

C++变量和类型实用经验

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