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<b><details><summary>💡 关于</summary></b>

📚 本仓库是面向 C/C++ 技术方向校招求职者、初学者的基础知识总结，包括语言、程序库、数据结构、算法、系统、网络、链接装载库等知识及面试经验、招聘、内推等信息。

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</details>

📑 目录

<a id="cc"></a>

➕ C/C++

const

作用

  1. 修饰变量，说明该变量不可以被改变；
  2. 修饰指针，分为指向常量的指针（pointer to const）和自身是常量的指针（常量指针，const pointer）；
  3. 修饰引用，指向常量的引用（reference to const），用于形参类型，即避免了拷贝，又避免了函数对值的修改；
  4. 修饰成员函数，说明该成员函数内不能修改成员变量。

const 的指针与引用

（为了方便记忆可以想成）被 const 修饰（在 const 后面）的值不可改变，如下文使用例子中的 p2、p3

使用

const 使用

// 类
class A
{
private:
    const int a;                // 常对象成员，可以使用初始化列表或者类内初始化

public:
    // 构造函数
    A() : a(0) { };
    A(int x) : a(x) { };        // 初始化列表

    // const可用于对重载函数的区分
    int getValue();             // 普通成员函数
    int getValue() const;       // 常成员函数，不得修改类中的任何数据成员的值
};

void function()
{
    // 对象
    A b;                        // 普通对象，可以调用全部成员函数
    const A a;                  // 常对象，只能调用常成员函数
    const A *p = &a;            // 指针变量，指向常对象
    const A &q = a;             // 指向常对象的引用

    // 指针
    char greeting[] = "Hello";
    char* p1 = greeting;                // 指针变量，指向字符数组变量
    const char* p2 = greeting;          // 指针变量，指向字符数组常量（const 后面是 char，说明指向的字符（char）不可改变）
    char* const p3 = greeting;          // 自身是常量的指针，指向字符数组变量（const 后面是 p3，说明 p3 指针自身不可改变）
    const char* const p4 = greeting;    // 自身是常量的指针，指向字符数组常量
}

// 函数
void function1(const int Var);           // 传递过来的参数在函数内不可变
void function2(const char* Var);         // 参数指针所指内容为常量
void function3(char* const Var);         // 参数指针为常量
void function4(const int& Var);          // 引用参数在函数内为常量

// 函数返回值
const int function5();      // 返回一个常数
const int* function6();     // 返回一个指向常量的指针变量，使用：const int *p = function6();
int* const function7();     // 返回一个指向变量的常指针，使用：int* const p = function7();

宏定义 #define 和 const 常量

宏定义 #defineconst 常量
宏定义，相当于字符替换常量声明
预处理器处理编译器处理
无类型安全检查有类型安全检查
不分配内存要分配内存
存储在代码段存储在数据段
可通过 #undef 取消不可取消

static

作用

  1. 修饰普通变量，修改变量的存储区域和生命周期，使变量存储在静态区，在 main 函数运行前就分配了空间，如果有初始值就用初始值初始化它，如果没有初始值系统用默认值初始化它。
  2. 修饰普通函数，表明函数的作用范围，仅在定义该函数的文件内才能使用。在多人开发项目时，为了防止与他人命名空间里的函数重名，可以将函数定位为 static。
  3. 修饰成员变量，修饰成员变量使所有的对象只保存一个该变量，而且不需要生成对象就可以访问该成员。
  4. 修饰成员函数，修饰成员函数使得不需要生成对象就可以访问该函数，但是在 static 函数内不能访问非静态成员。

this 指针

  1. this 指针是一个隐含于每一个非静态成员函数中的特殊指针。它指向调用该成员函数的那个对象。
  2. 当对一个对象调用成员函数时，编译程序先将对象的地址赋给 this 指针，然后调用成员函数，每次成员函数存取数据成员时，都隐式使用 this 指针。
  3. 当一个成员函数被调用时，自动向它传递一个隐含的参数，该参数是一个指向这个成员函数所在的对象的指针。
  4. this 指针被隐含地声明为: ClassName *const this，这意味着不能给 this 指针赋值；在 ClassName 类的 const 成员函数中，this 指针的类型为：const ClassName* const，这说明不能对 this 指针所指向的这种对象是不可修改的（即不能对这种对象的数据成员进行赋值操作）；
  5. this 并不是一个常规变量，而是个右值，所以不能取得 this 的地址（不能 &this）。
  6. 在以下场景中，经常需要显式引用 this 指针：
    1. 为实现对象的链式引用；
    2. 为避免对同一对象进行赋值操作；
    3. 在实现一些数据结构时，如 list。

inline 内联函数

特征

使用

inline 使用

// 声明1（加 inline，建议使用）
inline int functionName(int first, int second,...);

// 声明2（不加 inline）
int functionName(int first, int second,...);

// 定义
inline int functionName(int first, int second,...) {/****/};

// 类内定义，隐式内联
class A {
    int doA() { return 0; }         // 隐式内联
}

// 类外定义，需要显式内联
class A {
    int doA();
}
inline int A::doA() { return 0; }   // 需要显式内联

编译器对 inline 函数的处理步骤

  1. 将 inline 函数体复制到 inline 函数调用点处；
  2. 为所用 inline 函数中的局部变量分配内存空间；
  3. 将 inline 函数的的输入参数和返回值映射到调用方法的局部变量空间中；
  4. 如果 inline 函数有多个返回点，将其转变为 inline 函数代码块末尾的分支（使用 GOTO）。

优缺点

优点

  1. 内联函数同宏函数一样将在被调用处进行代码展开，省去了参数压栈、栈帧开辟与回收，结果返回等，从而提高程序运行速度。
  2. 内联函数相比宏函数来说，在代码展开时，会做安全检查或自动类型转换（同普通函数），而宏定义则不会。
  3. 在类中声明同时定义的成员函数，自动转化为内联函数，因此内联函数可以访问类的成员变量，宏定义则不能。
  4. 内联函数在运行时可调试，而宏定义不可以。

缺点

  1. 代码膨胀。内联是以代码膨胀（复制）为代价，消除函数调用带来的开销。如果执行函数体内代码的时间，相比于函数调用的开销较大，那么效率的收获会很少。另一方面，每一处内联函数的调用都要复制代码，将使程序的总代码量增大，消耗更多的内存空间。
  2. inline 函数无法随着函数库升级而升级。inline函数的改变需要重新编译，不像 non-inline 可以直接链接。
  3. 是否内联，程序员不可控。内联函数只是对编译器的建议，是否对函数内联，决定权在于编译器。

虚函数（virtual）可以是内联函数（inline）吗？

Are "inline virtual" member functions ever actually "inlined"?

虚函数内联使用

#include <iostream>  
using namespace std;
class Base
{
public:
	inline virtual void who()
	{
		cout << "I am Base\n";
	}
	virtual ~Base() {}
};
class Derived : public Base
{
public:
	inline void who()  // 不写inline时隐式内联
	{
		cout << "I am Derived\n";
	}
};

int main()
{
	// 此处的虚函数 who()，是通过类（Base）的具体对象（b）来调用的，编译期间就能确定了，所以它可以是内联的，但最终是否内联取决于编译器。 
	Base b;
	b.who();

	// 此处的虚函数是通过指针调用的，呈现多态性，需要在运行时期间才能确定，所以不能为内联。  
	Base *ptr = new Derived();
	ptr->who();

	// 因为Base有虚析构函数（virtual ~Base() {}），所以 delete 时，会先调用派生类（Derived）析构函数，再调用基类（Base）析构函数，防止内存泄漏。
	delete ptr;
	ptr = nullptr;

	system("pause");
	return 0;
}

volatile

volatile int i = 10;

assert()

断言，是宏，而非函数。assert 宏的原型定义在 <assert.h>（C）、<cassert>（C++）中，其作用是如果它的条件返回错误，则终止程序执行。可以通过定义 NDEBUG 来关闭 assert，但是需要在源代码的开头，include <assert.h> 之前。

assert() 使用

#define NDEBUG          // 加上这行，则 assert 不可用
#include <assert.h>

assert( p != NULL );    // assert 不可用

sizeof()

#pragma pack(n)

设定结构体、联合以及类成员变量以 n 字节方式对齐

#pragma pack(n) 使用

#pragma pack(push)  // 保存对齐状态
#pragma pack(4)     // 设定为 4 字节对齐

struct test
{
    char m1;
    double m4;
    int m3;
};

#pragma pack(pop)   // 恢复对齐状态

位域

Bit mode: 2;    // mode 占 2 位

类可以将其（非静态）数据成员定义为位域（bit-field），在一个位域中含有一定数量的二进制位。当一个程序需要向其他程序或硬件设备传递二进制数据时，通常会用到位域。

extern "C"

extern "C" 的作用是让 C++ 编译器将 extern "C" 声明的代码当作 C 语言代码处理，可以避免 C++ 因符号修饰导致代码不能和C语言库中的符号进行链接的问题。

extern "C" 使用

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

void *memset(void *, int, size_t);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

struct 和 typedef struct

C 中

// c
typedef struct Student {
    int age; 
} S;

等价于

// c
struct Student { 
    int age; 
};

typedef struct Student S;

此时 S 等价于 struct Student，但两个标识符名称空间不相同。

另外还可以定义与 struct Student 不冲突的 void Student() {}。

C++ 中

由于编译器定位符号的规则（搜索规则）改变，导致不同于C语言。

一、如果在类标识符空间定义了 struct Student {...};，使用 Student me; 时，编译器将搜索全局标识符表，Student 未找到，则在类标识符内搜索。

即表现为可以使用 Student 也可以使用 struct Student，如下：

// cpp
struct Student { 
    int age; 
};

void f( Student me );       // 正确，"struct" 关键字可省略

二、若定义了与 Student 同名函数之后，则 Student 只代表函数，不代表结构体，如下：

typedef struct Student { 
    int age; 
} S;

void Student() {}           // 正确，定义后 "Student" 只代表此函数

//void S() {}               // 错误，符号 "S" 已经被定义为一个 "struct Student" 的别名

int main() {
    Student(); 
    struct Student me;      // 或者 "S me";
    return 0;
}

C++ 中 struct 和 class

总的来说，struct 更适合看成是一个数据结构的实现体，class 更适合看成是一个对象的实现体。

区别

union 联合

联合（union）是一种节省空间的特殊的类，一个 union 可以有多个数据成员，但是在任意时刻只有一个数据成员可以有值。当某个成员被赋值后其他成员变为未定义状态。联合有如下特点：

union 使用

#include<iostream>

union UnionTest {
    UnionTest() : i(10) {};
    int i;
    double d;
};

static union {
    int i;
    double d;
};

int main() {
    UnionTest u;

    union {
        int i;
        double d;
    };

    std::cout << u.i << std::endl;  // 输出 UnionTest 联合的 10

    ::i = 20;
    std::cout << ::i << std::endl;  // 输出全局静态匿名联合的 20

    i = 30;
    std::cout << i << std::endl;    // 输出局部匿名联合的 30

    return 0;
}

C 实现 C++ 类

C 实现 C++ 的面向对象特性（封装、继承、多态）

Can you write object-oriented code in C? [closed]

explicit（显式）关键字

explicit 使用

struct A
{
	A(int) { }
	operator bool() const { return true; }
};

struct B
{
	explicit B(int) {}
	explicit operator bool() const { return true; }
};

void doA(A a) {}

void doB(B b) {}

int main()
{
	A a1(1);		// OK：直接初始化
	A a2 = 1;		// OK：复制初始化
	A a3{ 1 };		// OK：直接列表初始化
	A a4 = { 1 };		// OK：复制列表初始化
	A a5 = (A)1;		// OK：允许 static_cast 的显式转换 
	doA(1);			// OK：允许从 int 到 A 的隐式转换
	if (a1);		// OK：使用转换函数 A::operator bool() 的从 A 到 bool 的隐式转换
	bool a6(a1);		// OK：使用转换函数 A::operator bool() 的从 A 到 bool 的隐式转换
	bool a7 = a1;		// OK：使用转换函数 A::operator bool() 的从 A 到 bool 的隐式转换
	bool a8 = static_cast<bool>(a1);  // OK ：static_cast 进行直接初始化

	B b1(1);		// OK：直接初始化
	B b2 = 1;		// 错误：被 explicit 修饰构造函数的对象不可以复制初始化
	B b3{ 1 };		// OK：直接列表初始化
	B b4 = { 1 };		// 错误：被 explicit 修饰构造函数的对象不可以复制列表初始化
	B b5 = (B)1;		// OK：允许 static_cast 的显式转换
	doB(1);			// 错误：被 explicit 修饰构造函数的对象不可以从 int 到 B 的隐式转换
	if (b1);		// OK：被 explicit 修饰转换函数 B::operator bool() 的对象可以从 B 到 bool 的按语境转换
	bool b6(b1);		// OK：被 explicit 修饰转换函数 B::operator bool() 的对象可以从 B 到 bool 的按语境转换
	bool b7 = b1;		// 错误：被 explicit 修饰转换函数 B::operator bool() 的对象不可以隐式转换
	bool b8 = static_cast<bool>(b1);  // OK：static_cast 进行直接初始化

	return 0;
}

friend 友元类和友元函数

using

using 声明

一条 using 声明 语句一次只引入命名空间的一个成员。它使得我们可以清楚知道程序中所引用的到底是哪个名字。如：

using namespace_name::name;

构造函数的 using 声明

在 C++11 中，派生类能够重用其直接基类定义的构造函数。

class Derived : Base {
public:
    using Base::Base;
    /* ... */
};

如上 using 声明，对于基类的每个构造函数，编译器都生成一个与之对应（形参列表完全相同）的派生类构造函数。生成如下类型构造函数：

Derived(parms) : Base(args) { }

using 指示

using 指示 使得某个特定命名空间中所有名字都可见，这样我们就无需再为它们添加任何前缀限定符了。如：

using namespace_name name;

尽量少使用 using 指示 污染命名空间

一般说来，使用 using 命令比使用 using 编译命令更安全，这是由于它只导入了指定的名称。如果该名称与局部名称发生冲突，编译器将发出指示。using编译命令导入所有的名称，包括可能并不需要的名称。如果与局部名称发生冲突，则局部名称将覆盖名称空间版本，而编译器并不会发出警告。另外，名称空间的开放性意味着名称空间的名称可能分散在多个地方，这使得难以准确知道添加了哪些名称。

using 使用

尽量少使用 using 指示

using namespace std;

应该多使用 using 声明

int x;
std::cin >> x ;
std::cout << x << std::endl;

或者

using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;
int x;
cin >> x;
cout << x << endl;

:: 范围解析运算符

分类

  1. 全局作用域符（::name）：用于类型名称（类、类成员、成员函数、变量等）前，表示作用域为全局命名空间
  2. 类作用域符（class::name）：用于表示指定类型的作用域范围是具体某个类的
  3. 命名空间作用域符（namespace::name）:用于表示指定类型的作用域范围是具体某个命名空间的

:: 使用

int count = 11;         // 全局（::）的 count

class A {
public:
	static int count;   // 类 A 的 count（A::count）
};
int A::count = 21;

void fun()
{
	int count = 31;     // 初始化局部的 count 为 31
	count = 32;         // 设置局部的 count 的值为 32
}

int main() {
	::count = 12;       // 测试 1：设置全局的 count 的值为 12

	A::count = 22;      // 测试 2：设置类 A 的 count 为 22

	fun();		        // 测试 3

	return 0;
}

enum 枚举类型

限定作用域的枚举类型

enum class open_modes { input, output, append };

不限定作用域的枚举类型

enum color { red, yellow, green };
enum { floatPrec = 6, doublePrec = 10 };

decltype

decltype 关键字用于检查实体的声明类型或表达式的类型及值分类。语法：

decltype ( expression )

decltype 使用

// 尾置返回允许我们在参数列表之后声明返回类型
template <typename It>
auto fcn(It beg, It end) -> decltype(*beg)
{
    // 处理序列
    return *beg;    // 返回序列中一个元素的引用
}
// 为了使用模板参数成员，必须用 typename
template <typename It>
auto fcn2(It beg, It end) -> typename remove_reference<decltype(*beg)>::type
{
    // 处理序列
    return *beg;    // 返回序列中一个元素的拷贝
}

引用

左值引用

常规引用，一般表示对象的身份。

右值引用

右值引用就是必须绑定到右值（一个临时对象、将要销毁的对象）的引用，一般表示对象的值。

右值引用可实现转移语义（Move Sementics）和精确传递（Perfect Forwarding），它的主要目的有两个方面：

引用折叠

宏

成员初始化列表

好处

initializer_list 列表初始化

用花括号初始化器列表初始化一个对象，其中对应构造函数接受一个 std::initializer_list 参数.

initializer_list 使用

#include <iostream>
#include <vector>
#include <initializer_list>
 
template <class T>
struct S {
    std::vector<T> v;
    S(std::initializer_list<T> l) : v(l) {
         std::cout << "constructed with a " << l.size() << "-element list\n";
    }
    void append(std::initializer_list<T> l) {
        v.insert(v.end(), l.begin(), l.end());
    }
    std::pair<const T*, std::size_t> c_arr() const {
        return {&v[0], v.size()};  // 在 return 语句中复制列表初始化
                                   // 这不使用 std::initializer_list
    }
};
 
template <typename T>
void templated_fn(T) {}
 
int main()
{
    S<int> s = {1, 2, 3, 4, 5}; // 复制初始化
    s.append({6, 7, 8});      // 函数调用中的列表初始化
 
    std::cout << "The vector size is now " << s.c_arr().second << " ints:\n";
 
    for (auto n : s.v)
        std::cout << n << ' ';
    std::cout << '\n';
 
    std::cout << "Range-for over brace-init-list: \n";
 
    for (int x : {-1, -2, -3}) // auto 的规则令此带范围 for 工作
        std::cout << x << ' ';
    std::cout << '\n';
 
    auto al = {10, 11, 12};   // auto 的特殊规则
 
    std::cout << "The list bound to auto has size() = " << al.size() << '\n';
 
//    templated_fn({1, 2, 3}); // 编译错误！“ {1, 2, 3} ”不是表达式，
                             // 它无类型，故 T 无法推导
    templated_fn<std::initializer_list<int>>({1, 2, 3}); // OK
    templated_fn<std::vector<int>>({1, 2, 3});           // 也 OK
}

面向对象

面向对象程序设计（Object-oriented programming，OOP）是种具有对象概念的程序编程典范，同时也是一种程序开发的抽象方针。

面向对象特征

面向对象三大特征 —— 封装、继承、多态

封装

把客观事物封装成抽象的类，并且类可以把自己的数据和方法只让可信的类或者对象操作，对不可信的进行信息隐藏。关键字：public, protected, private。不写默认为 private。

继承

多态

The Four Polymorphisms in C++

静态多态（编译期/早绑定）

函数重载

class A
{
public:
    void do(int a);
    void do(int a, int b);
};

动态多态（运行期期/晚绑定）

注意：

动态多态使用

class Shape                     // 形状类
{
public:
    virtual double calcArea()
    {
        ...
    }
    virtual ~Shape();
};
class Circle : public Shape     // 圆形类
{
public:
    virtual double calcArea();
    ...
};
class Rect : public Shape       // 矩形类
{
public:
    virtual double calcArea();
    ...
};
int main()
{
    Shape * shape1 = new Circle(4.0);
    Shape * shape2 = new Rect(5.0, 6.0);
    shape1->calcArea();         // 调用圆形类里面的方法
    shape2->calcArea();         // 调用矩形类里面的方法
    delete shape1;
    shape1 = nullptr;
    delete shape2;
    shape2 = nullptr;
    return 0;
}

虚析构函数

虚析构函数是为了解决基类的指针指向派生类对象，并用基类的指针删除派生类对象。

虚析构函数使用

class Shape
{
public:
    Shape();                    // 构造函数不能是虚函数
    virtual double calcArea();
    virtual ~Shape();           // 虚析构函数
};
class Circle : public Shape     // 圆形类
{
public:
    virtual double calcArea();
    ...
};
int main()
{
    Shape * shape1 = new Circle(4.0);
    shape1->calcArea();    
    delete shape1;  // 因为Shape有虚析构函数，所以delete释放内存时，先调用子类析构函数，再调用基类析构函数，防止内存泄漏。
    shape1 = NULL;
    return 0；
}

纯虚函数

纯虚函数是一种特殊的虚函数，在基类中不能对虚函数给出有意义的实现，而把它声明为纯虚函数，它的实现留给该基类的派生类去做。

virtual int A() = 0;

虚函数、纯虚函数

CSDN . C++ 中的虚函数、纯虚函数区别和联系

虚函数指针、虚函数表

C++中的虚函数(表)实现机制以及用C语言对其进行的模拟实现

虚继承

虚继承用于解决多继承条件下的菱形继承问题（浪费存储空间、存在二义性）。

底层实现原理与编译器相关，一般通过虚基类指针和虚基类表实现，每个虚继承的子类都有一个虚基类指针（占用一个指针的存储空间，4字节）和虚基类表（不占用类对象的存储空间）（需要强调的是，虚基类依旧会在子类里面存在拷贝，只是仅仅最多存在一份而已，并不是不在子类里面了）；当虚继承的子类被当做父类继承时，虚基类指针也会被继承。

实际上，vbptr 指的是虚基类表指针（virtual base table pointer），该指针指向了一个虚基类表（virtual table），虚表中记录了虚基类与本类的偏移地址；通过偏移地址，这样就找到了虚基类成员，而虚继承也不用像普通多继承那样维持着公共基类（虚基类）的两份同样的拷贝，节省了存储空间。

虚继承、虚函数

模板类、成员模板、虚函数

抽象类、接口类、聚合类

内存分配和管理

malloc、calloc、realloc、alloca

  1. malloc：申请指定字节数的内存。申请到的内存中的初始值不确定。
  2. calloc：为指定长度的对象，分配能容纳其指定个数的内存。申请到的内存的每一位（bit）都初始化为 0。
  3. realloc：更改以前分配的内存长度（增加或减少）。当增加长度时，可能需将以前分配区的内容移到另一个足够大的区域，而新增区域内的初始值则不确定。
  4. alloca：在栈上申请内存。程序在出栈的时候，会自动释放内存。但是需要注意的是，alloca 不具可移植性, 而且在没有传统堆栈的机器上很难实现。alloca 不宜使用在必须广泛移植的程序中。C99 中支持变长数组 (VLA)，可以用来替代 alloca。

malloc、free

用于分配、释放内存

malloc、free 使用

申请内存，确认是否申请成功

char *str = (char*) malloc(100);
assert(str != nullptr);

释放内存后指针置空

free(p); 
p = nullptr;

new、delete

  1. new / new[]：完成两件事，先底层调用 malloc 分配了内存，然后调用构造函数（创建对象）。
  2. delete/delete[]：也完成两件事，先调用析构函数（清理资源），然后底层调用 free 释放空间。
  3. new 在申请内存时会自动计算所需字节数，而 malloc 则需我们自己输入申请内存空间的字节数。

new、delete 使用

申请内存，确认是否申请成功

int main()
{
    T* t = new T();     // 先内存分配 ，再构造函数
    delete t;           // 先析构函数，再内存释放
    return 0;
}

定位 new

定位 new（placement new）允许我们向 new 传递额外的地址参数，从而在预先指定的内存区域创建对象。

new (place_address) type
new (place_address) type (initializers)
new (place_address) type [size]
new (place_address) type [size] { braced initializer list }

delete this 合法吗？

Is it legal (and moral) for a member function to say delete this?

合法，但：

  1. 必须保证 this 对象是通过 new（不是 new[]、不是 placement new、不是栈上、不是全局、不是其他对象成员）分配的
  2. 必须保证调用 delete this 的成员函数是最后一个调用 this 的成员函数
  3. 必须保证成员函数的 delete this 后面没有调用 this 了
  4. 必须保证 delete this 后没有人使用了

如何定义一个只能在堆上（栈上）生成对象的类？

如何定义一个只能在堆上（栈上）生成对象的类?

只能在堆上

方法：将析构函数设置为私有

原因：C++ 是静态绑定语言，编译器管理栈上对象的生命周期，编译器在为类对象分配栈空间时，会先检查类的析构函数的访问性。若析构函数不可访问，则不能在栈上创建对象。

只能在栈上

方法：将 new 和 delete 重载为私有

原因：在堆上生成对象，使用 new 关键词操作，其过程分为两阶段：第一阶段，使用 new 在堆上寻找可用内存，分配给对象；第二阶段，调用构造函数生成对象。将 new 操作设置为私有，那么第一阶段就无法完成，就不能够在堆上生成对象。

智能指针

C++ 标准库（STL）中

头文件：#include <memory>

C++ 98

std::auto_ptr<std::string> ps (new std::string(str))；

C++ 11

  1. shared_ptr
  2. unique_ptr
  3. weak_ptr
  4. auto_ptr（被 C++11 弃用）
shared_ptr

多个智能指针可以共享同一个对象，对象的最末一个拥有着有责任销毁对象，并清理与该对象相关的所有资源。

weak_ptr

weak_ptr 允许你共享但不拥有某对象，一旦最末一个拥有该对象的智能指针失去了所有权，任何 weak_ptr 都会自动成空（empty）。因此，在 default 和 copy 构造函数之外，weak_ptr 只提供 “接受一个 shared_ptr” 的构造函数。

unique_ptr

unique_ptr 是 C++11 才开始提供的类型，是一种在异常时可以帮助避免资源泄漏的智能指针。采用独占式拥有，意味着可以确保一个对象和其相应的资源同一时间只被一个 pointer 拥有。一旦拥有着被销毁或编程 empty，或开始拥有另一个对象，先前拥有的那个对象就会被销毁，其任何相应资源亦会被释放。

auto_ptr

被 c++11 弃用，原因是缺乏语言特性如 “针对构造和赋值” 的 std::move 语义，以及其他瑕疵。

auto_ptr 与 unique_ptr 比较

强制类型转换运算符

MSDN . 强制转换运算符

static_cast

向上转换是一种隐式转换。

dynamic_cast

const_cast

reinterpret_cast

bad_cast

bad_cast 使用

try {  
    Circle& ref_circle = dynamic_cast<Circle&>(ref_shape);   
}  
catch (bad_cast b) {  
    cout << "Caught: " << b.what();  
}

运行时类型信息 (RTTI)

dynamic_cast

typeid

type_info

typeid、type_info 使用

#include <iostream>
using namespace std;

class Flyable                       // 能飞的
{
public:
    virtual void takeoff() = 0;     // 起飞
    virtual void land() = 0;        // 降落
};
class Bird : public Flyable         // 鸟
{
public:
    void foraging() {...}           // 觅食
    virtual void takeoff() {...}
    virtual void land() {...}
    virtual ~Bird(){}
};
class Plane : public Flyable        // 飞机
{
public:
    void carry() {...}              // 运输
    virtual void takeoff() {...}
    virtual void land() {...}
};

class type_info
{
public:
    const char* name() const;
    bool operator == (const type_info & rhs) const;
    bool operator != (const type_info & rhs) const;
    int before(const type_info & rhs) const;
    virtual ~type_info();
private:
    ...
};

void doSomething(Flyable *obj)                 // 做些事情
{
    obj->takeoff();

    cout << typeid(*obj).name() << endl;        // 输出传入对象类型（"class Bird" or "class Plane"）

    if(typeid(*obj) == typeid(Bird))            // 判断对象类型
    {
        Bird *bird = dynamic_cast<Bird *>(obj); // 对象转化
        bird->foraging();
    }

    obj->land();
}

int main(){
	Bird *b = new Bird();
	doSomething(b);
	delete b;
	b = nullptr;
	return 0;
}

<a id="effective"></a>

⭐️ Effective

Effective C++

  1. 视 C++ 为一个语言联邦（C、Object-Oriented C++、Template C++、STL）
  2. 宁可以编译器替换预处理器（尽量以 const、enum、inline 替换 #define）
  3. 尽可能使用 const
  4. 确定对象被使用前已先被初始化（构造时赋值（copy 构造函数）比 default 构造后赋值（copy assignment）效率高）
  5. 了解 C++ 默默编写并调用哪些函数（编译器暗自为 class 创建 default 构造函数、copy 构造函数、copy assignment 操作符、析构函数）
  6. 若不想使用编译器自动生成的函数，就应该明确拒绝（将不想使用的成员函数声明为 private，并且不予实现）
  7. 为多态基类声明 virtual 析构函数（如果 class 带有任何 virtual 函数，它就应该拥有一个 virtual 析构函数）
  8. 别让异常逃离析构函数（析构函数应该吞下不传播异常，或者结束程序，而不是吐出异常；如果要处理异常应该在非析构的普通函数处理）
  9. 绝不在构造和析构过程中调用 virtual 函数（因为这类调用从不下降至 derived class）
  10. 令 operator= 返回一个 reference to *this （用于连锁赋值）
  11. 在 operator= 中处理 “自我赋值”
  12. 赋值对象时应确保复制 “对象内的所有成员变量” 及 “所有 base class 成分”（调用基类复制构造函数）
  13. 以对象管理资源（资源在构造函数获得，在析构函数释放，建议使用智能指针，资源取得时机便是初始化时机（Resource Acquisition Is Initialization，RAII））
  14. 在资源管理类中小心 copying 行为（普遍的 RAII class copying 行为是：抑制 copying、引用计数、深度拷贝、转移底部资源拥有权（类似 auto_ptr））
  15. 在资源管理类中提供对原始资源（raw resources）的访问（对原始资源的访问可能经过显式转换或隐式转换，一般而言显示转换比较安全，隐式转换对客户比较方便）
  16. 成对使用 new 和 delete 时要采取相同形式（new 中使用 [] 则 delete []，new 中不使用 [] 则 delete）
  17. 以独立语句将 newed 对象存储于（置入）智能指针（如果不这样做，可能会因为编译器优化，导致难以察觉的资源泄漏）
  18. 让接口容易被正确使用，不易被误用（促进正常使用的办法：接口的一致性、内置类型的行为兼容；阻止误用的办法：建立新类型，限制类型上的操作，约束对象值、消除客户的资源管理责任）
  19. 设计 class 犹如设计 type，需要考虑对象创建、销毁、初始化、赋值、值传递、合法值、继承关系、转换、一般化等等。
  20. 宁以 pass-by-reference-to-const 替换 pass-by-value （前者通常更高效、避免切割问题（slicing problem），但不适用于内置类型、STL迭代器、函数对象）
  21. 必须返回对象时，别妄想返回其 reference（绝不返回 pointer 或 reference 指向一个 local stack 对象，或返回 reference 指向一个 heap-allocated 对象，或返回 pointer 或 reference 指向一个 local static 对象而有可能同时需要多个这样的对象。）
  22. 将成员变量声明为 private（为了封装、一致性、对其读写精确控制等）
  23. 宁以 non-member、non-friend 替换 member 函数（可增加封装性、包裹弹性（packaging flexibility）、机能扩充性）
  24. 若所有参数（包括被this指针所指的那个隐喻参数）皆须要类型转换，请为此采用 non-member 函数
  25. 考虑写一个不抛异常的 swap 函数
  26. 尽可能延后变量定义式的出现时间（可增加程序清晰度并改善程序效率）
  27. 尽量少做转型动作（旧式：(T)expression、T(expression)；新式：const_cast<T>(expression)、dynamic_cast<T>(expression)、reinterpret_cast<T>(expression)、static_cast<T>(expression)、；尽量避免转型、注重效率避免 dynamic_casts、尽量设计成无需转型、可把转型封装成函数、宁可用新式转型）
  28. 避免使用 handles（包括 引用、指针、迭代器）指向对象内部（以增加封装性、使 const 成员函数的行为更像 const、降低 “虚吊号码牌”（dangling handles，如悬空指针等）的可能性）
  29. 为 “异常安全” 而努力是值得的（异常安全函数（Exception-safe functions）即使发生异常也不会泄露资源或允许任何数据结构败坏，分为三种可能的保证：基本型、强列型、不抛异常型）
  30. 透彻了解 inlining 的里里外外（inlining 在大多数 C++ 程序中是编译期的行为；inline 函数是否真正 inline，取决于编译器；大部分编译器拒绝太过复杂（如带有循环或递归）的函数 inlining，而所有对 virtual 函数的调用（除非是最平淡无奇的）也都会使 inlining 落空；inline 造成的代码膨胀可能带来效率损失；inline 函数无法随着程序库的升级而升级）
  31. 将文件间的编译依存关系降至最低（如果使用 object references 或 object pointers 可以完成任务，就不要使用 objects；如果能够，尽量以 class 声明式替换 class 定义式；为声明式和定义式提供不同的头文件）
  32. 确定你的 public 继承塑模出 is-a（是一种）关系（适用于 base classes 身上的每一件事情一定适用于 derived classes 身上，因为每一个 derived class 对象也都是一个 base class 对象）
  33. 避免遮掩继承而来的名字（可使用 using 声明式或转交函数（forwarding functions）来让被遮掩的名字再见天日）
  34. 区分接口继承和实现继承（在 public 继承之下，derived classes 总是继承 base class 的接口；pure virtual 函数只具体指定接口继承；非纯 impure virtual 函数具体指定接口继承及缺省实现继承；non-virtual 函数具体指定接口继承以及强制性实现继承）
  35. 考虑 virtual 函数以外的其他选择（如 Template Method 设计模式的 non-virtual interface（NVI）手法，将 virtual 函数替换为 “函数指针成员变量”，以 tr1::function 成员变量替换 virtual 函数，将继承体系内的 virtual 函数替换为另一个继承体系内的 virtual 函数）
  36. 绝不重新定义继承而来的 non-virtual 函数
  37. 绝不重新定义继承而来的缺省参数值，因为缺省参数值是静态绑定（statically bound），而 virtual 函数却是动态绑定（dynamically bound）
  38. 通过复合塑模 has-a（有一个）或 “根据某物实现出”（在应用域（application domain），复合意味 has-a（有一个）；在实现域（implementation domain），复合意味着 is-implemented-in-terms-of（根据某物实现出））
  39. 明智而审慎地使用 private 继承（private 继承意味着 is-implemented-in-terms-of（根据某物实现出），尽可能使用复合，当 derived class 需要访问 protected base class 的成员，或需要重新定义继承而来的时候 virtual 函数，或需要 empty base 最优化时，才使用 private 继承）
  40. 明智而审慎地使用多重继承（多继承比单一继承复杂，可能导致新的歧义性，以及对 virtual 继承的需要，但确有正当用途，如 “public 继承某个 interface class” 和 “private 继承某个协助实现的 class”；virtual 继承可解决多继承下菱形继承的二义性问题，但会增加大小、速度、初始化及赋值的复杂度等等成本）
  41. 了解隐式接口和编译期多态（class 和 templates 都支持接口（interfaces）和多态（polymorphism）；class 的接口是以签名为中心的显式的（explicit），多态则是通过 virtual 函数发生于运行期；template 的接口是奠基于有效表达式的隐式的（implicit），多态则是通过 template 具现化和函数重载解析（function overloading resolution）发生于编译期）
  42. 了解 typename 的双重意义（声明 template 类型参数是，前缀关键字 class 和 typename 的意义完全相同；请使用关键字 typename 标识嵌套从属类型名称，但不得在基类列（base class lists）或成员初值列（member initialization list）内以它作为 base class 修饰符）
  43. 学习处理模板化基类内的名称（可在 derived class templates 内通过 this-> 指涉 base class templates 内的成员名称，或藉由一个明白写出的 “base class 资格修饰符” 完成）
  44. 将与参数无关的代码抽离 templates（因类型模板参数（non-type template parameters）而造成代码膨胀往往可以通过函数参数或 class 成员变量替换 template 参数来消除；因类型参数（type parameters）而造成的代码膨胀往往可以通过让带有完全相同二进制表述（binary representations）的实现类型（instantiation types）共享实现码）
  45. 运用成员函数模板接受所有兼容类型（请使用成员函数模板（member function templates）生成 “可接受所有兼容类型” 的函数；声明 member templates 用于 “泛化 copy 构造” 或 “泛化 assignment 操作” 时还需要声明正常的 copy 构造函数和 copy assignment 操作符）
  46. 需要类型转换时请为模板定义非成员函数（当我们编写一个 class template，而它所提供之 “与此 template 相关的” 函数支持 “所有参数之隐式类型转换” 时，请将那些函数定义为 “class template 内部的 friend 函数”）
  47. 请使用 traits classes 表现类型信息（traits classes 通过 templates 和 “templates 特化” 使得 “类型相关信息” 在编译期可用，通过重载技术（overloading）实现在编译期对类型执行 if...else 测试）
  48. 认识 template 元编程（模板元编程（TMP，template metaprogramming）可将工作由运行期移往编译期，因此得以实现早期错误侦测和更高的执行效率；TMP 可被用来生成 “给予政策选择组合”（based on combinations of policy choices）的客户定制代码，也可用来避免生成对某些特殊类型并不适合的代码）
  49. 了解 new-handler 的行为（set_new_handler 允许客户指定一个在内存分配无法获得满足时被调用的函数；nothrow new 是一个颇具局限的工具，因为它只适用于内存分配（operator new），后继的构造函数调用还是可能抛出异常）
  50. 了解 new 和 delete 的合理替换时机（为了检测运用错误、收集动态分配内存之使用统计信息、增加分配和归还速度、降低缺省内存管理器带来的空间额外开销、弥补缺省分配器中的非最佳齐位、将相关对象成簇集中、获得非传统的行为）
  51. 编写 new 和 delete 时需固守常规（operator new 应该内涵一个无穷循环，并在其中尝试分配内存，如果它无法满足内存需求，就应该调用 new-handler，它也应该有能力处理 0 bytes 申请，class 专属版本则还应该处理 “比正确大小更大的（错误）申请”；operator delete 应该在收到 null 指针时不做任何事，class 专属版本则还应该处理 “比正确大小更大的（错误）申请”）
  52. 写了 placement new 也要写 placement delete（当你写一个 placement operator new，请确定也写出了对应的 placement operator delete，否则可能会发生隐微而时断时续的内存泄漏；当你声明 placement new 和 placement delete，请确定不要无意识（非故意）地遮掩了它们地正常版本）
  53. 不要轻忽编译器的警告
  54. 让自己熟悉包括 TR1 在内的标准程序库（TR1，C++ Technical Report 1，C++11 标准的草稿文件）
  55. 让自己熟悉 Boost（准标准库）

More Effective c++

  1. 仔细区别 pointers 和 references（当你知道你需要指向某个东西，而且绝不会改变指向其他东西，或是当你实现一个操作符而其语法需求无法由 pointers 达成，你就应该选择 references；任何其他时候，请采用 pointers）
  2. 最好使用 C++ 转型操作符（static_cast、const_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast）
  3. 绝不要以多态（polymorphically）方式处理数组（多态（polymorphism）和指针算术不能混用；数组对象几乎总是会涉及指针的算术运算，所以数组和多态不要混用）
  4. 非必要不提供 default constructor（避免对象中的字段被无意义地初始化）
  5. 对定制的 “类型转换函数” 保持警觉（单自变量 constructors 可通过简易法（explicit 关键字）或代理类（proxy classes）来避免编译器误用；隐式类型转换操作符可改为显式的 member function 来避免非预期行为）
  6. 区别 increment/decrement 操作符的前置（prefix）和后置（postfix）形式（前置式累加后取出，返回一个 reference；后置式取出后累加，返回一个 const 对象；处理用户定制类型时，应该尽可能使用前置式 increment；后置式的实现应以其前置式兄弟为基础）
  7. 千万不要重载 &&，|| 和 , 操作符（&& 与 || 的重载会用 “函数调用语义” 取代 “骤死式语义”；, 的重载导致不能保证左侧表达式一定比右侧表达式更早被评估）
  8. 了解各种不同意义的 new 和 delete（new operator、operator new、placement new、operator new[]；delete operator、operator delete、destructor、operator delete[]）
  9. 利用 destructors 避免泄漏资源（在 destructors 释放资源可以避免异常时的资源泄漏）
  10. 在 constructors 内阻止资源泄漏（由于 C++ 只会析构已构造完成的对象，因此在构造函数可以使用 try...catch 或者 auto_ptr（以及与之相似的 classes） 处理异常时资源泄露问题）
  11. 禁止异常流出 destructors 之外（原因：一、避免 terminate 函数在 exception 传播过程的栈展开（stack-unwinding）机制种被调用；二、协助确保 destructors 完成其应该完成的所有事情）
  12. 了解 “抛出一个 exception” 与 “传递一个参数” 或 “调用一个虚函数” 之间的差异（第一，exception objects 总是会被复制（by pointer 除外），如果以 by value 方式捕捉甚至被复制两次，而传递给函数参数的对象则不一定得复制；第二，“被抛出成为 exceptions” 的对象，其被允许的类型转换动作比 “被传递到函数去” 的对象少；第三，catch 子句以其 “出现于源代码的顺序” 被编译器检验对比，其中第一个匹配成功者便执行，而调用一个虚函数，被选中执行的是那个 “与对象类型最佳吻合” 的函数）
  13. 以 by reference 方式捕获 exceptions（可避免对象删除问题、exception objects 的切割问题，可保留捕捉标准 exceptions 的能力，可约束 exception object 需要复制的次数）
  14. 明智运用 exception specifications（exception specifications 对 “函数希望抛出什么样的 exceptions” 提供了卓越的说明；也有一些缺点，包括编译器只对它们做局部性检验而很容易不经意地违反，与可能会妨碍更上层的 exception 处理函数处理未预期的 exceptions）
  15. 了解异常处理的成本（粗略估计，如果使用 try 语句块，代码大约整体膨胀 5%-10%，执行速度亦大约下降这个数；因此请将你对 try 语句块和 exception specifications 的使用限制于非用不可的地点，并且在真正异常的情况下才抛出 exceptions）
  16. 谨记 80-20 法则（软件的整体性能几乎总是由其构成要素（代码）的一小部分决定的，可使用程序分析器（program profiler）识别出消耗资源的代码）
  17. 考虑使用 lazy evaluation（缓式评估）（可应用于：Reference Counting（引用计数）来避免非必要的对象复制、区分 operator[] 的读和写动作来做不同的事情、Lazy Fetching（缓式取出）来避免非必要的数据库读取动作、Lazy Expression Evaluation（表达式缓评估）来避免非必要的数值计算动作）
  18. 分期摊还预期的计算成本（当你必须支持某些运算而其结构几乎总是被需要，或其结果常常被多次需要的时候，over-eager evaluation（超急评估）可以改善程序效率）

Google C++ Style Guide

其他

<a id="stl"></a>

📦 STL

STL 索引

STL 方法含义索引

STL 容器

容器底层数据结构时间复杂度有无序可不可重复其他
array数组随机读改 O(1)无序可重复支持随机访问
vector数组随机读改、尾部插入、尾部删除 O(1)<br/>头部插入、头部删除 O(n)无序可重复支持随机访问
deque双端队列头尾插入、头尾删除 O(1)无序可重复一个中央控制器 + 多个缓冲区，支持首尾快速增删，支持随机访问
forward_list单向链表插入、删除 O(1)无序可重复不支持随机访问
list双向链表插入、删除 O(1)无序可重复不支持随机访问
stackdeque / list顶部插入、顶部删除 O(1)无序可重复deque 或 list 封闭头端开口，不用 vector 的原因应该是容量大小有限制，扩容耗时
queuedeque / list尾部插入、头部删除 O(1)无序可重复deque 或 list 封闭头端开口，不用 vector 的原因应该是容量大小有限制，扩容耗时
priority_queuevector + max-heap插入、删除 O(log<sub>2</sub>n)有序可重复vector容器+heap处理规则
set红黑树插入、删除、查找 O(log<sub>2</sub>n)有序不可重复
multiset红黑树插入、删除、查找 O(log<sub>2</sub>n)有序可重复
map红黑树插入、删除、查找 O(log<sub>2</sub>n)有序不可重复
multimap红黑树插入、删除、查找 O(log<sub>2</sub>n)有序可重复
unordered_set哈希表插入、删除、查找 O(1) 最差 O(n)无序不可重复
unordered_multiset哈希表插入、删除、查找 O(1) 最差 O(n)无序可重复
unordered_map哈希表插入、删除、查找 O(1) 最差 O(n)无序不可重复
unordered_multimap哈希表插入、删除、查找 O(1) 最差 O(n)无序可重复

STL 算法

算法底层算法时间复杂度可不可重复
find顺序查找O(n)可重复
sort内省排序O(n*log<sub>2</sub>n)可重复

<a id="data-structure"></a>

〽️ 数据结构

顺序结构

顺序栈（Sequence Stack）

SqStack.cpp

顺序栈数据结构和图片

typedef struct {
	ElemType *elem;
	int top;
	int size;
	int increment;
} SqStack;

队列（Sequence Queue）

队列数据结构

typedef struct {
	ElemType * elem;
	int front;
	int rear;
	int maxSize;
}SqQueue;
非循环队列

非循环队列图片

SqQueue.rear++

循环队列

循环队列图片

SqQueue.rear = (SqQueue.rear + 1) % SqQueue.maxSize

顺序表（Sequence List）

SqList.cpp

顺序表数据结构和图片

typedef struct {
	ElemType *elem;
	int length;
	int size;
	int increment;
} SqList;

链式结构

LinkList.cpp

LinkList_with_head.cpp

链式数据结构

typedef struct LNode {
    ElemType data;
    struct LNode *next;
} LNode, *LinkList;

链队列（Link Queue）

链队列图片

线性表的链式表示

单链表（Link List）

单链表图片

双向链表（Du-Link-List）

双向链表图片

循环链表（Cir-Link-List）

循环链表图片

哈希表

HashTable.cpp

概念

哈希函数：H(key): K -> D , key ∈ K

构造方法

冲突处理方法

线性探测的哈希表数据结构

线性探测的哈希表数据结构和图片

typedef char KeyType;

typedef struct {
	KeyType key;
}RcdType;

typedef struct {
	RcdType *rcd;
	int size;
	int count;
	bool *tag;
}HashTable;

递归

概念

函数直接或间接地调用自身

递归与分治

递归与迭代

广义表

头尾链表存储表示

广义表的头尾链表存储表示和图片

// 广义表的头尾链表存储表示
typedef enum {ATOM, LIST} ElemTag;
// ATOM==0：原子，LIST==1：子表
typedef struct GLNode {
    ElemTag tag;
    // 公共部分，用于区分原子结点和表结点
    union {
        // 原子结点和表结点的联合部分
        AtomType atom;
        // atom 是原子结点的值域，AtomType 由用户定义
        struct {
            struct GLNode *hp, *tp;
        } ptr;
        // ptr 是表结点的指针域，prt.hp 和 ptr.tp 分别指向表头和表尾
    } a;
} *GList, GLNode;

扩展线性链表存储表示

扩展线性链表存储表示和图片

// 广义表的扩展线性链表存储表示
typedef enum {ATOM, LIST} ElemTag;
// ATOM==0：原子，LIST==1：子表
typedef struct GLNode1 {
    ElemTag tag;
    // 公共部分，用于区分原子结点和表结点
    union {
        // 原子结点和表结点的联合部分
        AtomType atom; // 原子结点的值域
        struct GLNode1 *hp; // 表结点的表头指针
    } a;
    struct GLNode1 *tp;
    // 相当于线性链表的 next，指向下一个元素结点
} *GList1, GLNode1;

二叉树

BinaryTree.cpp

性质

  1. 非空二叉树第 i 层最多 2<sup>(i-1)</sup> 个结点 （i >= 1）
  2. 深度为 k 的二叉树最多 2<sup>k</sup> - 1 个结点 （k >= 1）
  3. 度为 0 的结点数为 n<sub>0</sub>，度为 2 的结点数为 n<sub>2</sub>，则 n<sub>0</sub> = n<sub>2</sub> + 1
  4. 有 n 个结点的完全二叉树深度 k = ⌊ log<sub>2</sub>(n) ⌋ + 1
  5. 对于含 n 个结点的完全二叉树中编号为 i （1 <= i <= n） 的结点
    1. 若 i = 1，为根，否则双亲为 ⌊ i / 2 ⌋
    2. 若 2i > n，则 i 结点没有左孩子，否则孩子编号为 2i
    3. 若 2i + 1 > n，则 i 结点没有右孩子，否则孩子编号为 2i + 1

存储结构

二叉树数据结构

typedef struct BiTNode
{
    TElemType data;
    struct BiTNode *lchild, *rchild;
}BiTNode, *BiTree;
顺序存储

二叉树顺序存储图片

链式存储

二叉树链式存储图片

遍历方式

分类

其他树及森林

树的存储结构

并查集

一种不相交的子集所构成的集合 S = {S1, S2, ..., Sn}

平衡二叉树（AVL树）

性质

平衡二叉树图片

最小失衡树

平衡二叉树插入新结点导致失衡的子树

调整：

红黑树

RedBlackTree.cpp

红黑树的特征是什么？
  1. 节点是红色或黑色。
  2. 根是黑色。
  3. 所有叶子都是黑色（叶子是 NIL 节点）。
  4. 每个红色节点必须有两个黑色的子节点。（从每个叶子到根的所有路径上不能有两个连续的红色节点。）（新增节点的父节点必须相同）
  5. 从任一节点到其每个叶子的所有简单路径都包含相同数目的黑色节点。（新增节点必须为红）
调整
  1. 变色
  2. 左旋
  3. 右旋
应用
红黑树、B 树、B+ 树的区别？

B 树（B-tree）、B+ 树（B+-tree）

B 树、B+ 树图片

B 树（B-tree）、B+ 树（B+-tree）

特点
应用
区别
B树的优点

对于在内部节点的数据，可直接得到，不必根据叶子节点来定位。

B+树的优点

B 树、B+ 树区别来自：differences-between-b-trees-and-b-trees、B树和B+树的区别

八叉树

八叉树图片

八叉树（octree），或称八元树，是一种用于描述三维空间（划分空间）的树状数据结构。八叉树的每个节点表示一个正方体的体积元素，每个节点有八个子节点，这八个子节点所表示的体积元素加在一起就等于父节点的体积。一般中心点作为节点的分叉中心。

用途

<a id="algorithm"></a>

⚡️ 算法

排序

排序算法平均时间复杂度最差时间复杂度空间复杂度数据对象稳定性
冒泡排序O(n<sup>2</sup>)O(n<sup>2</sup>)O(1)稳定
选择排序O(n<sup>2</sup>)O(n<sup>2</sup>)O(1)数组不稳定、链表稳定
插入排序O(n<sup>2</sup>)O(n<sup>2</sup>)O(1)稳定
快速排序O(n*log<sub>2</sub>n)O(n<sup>2</sup>)O(log<sub>2</sub>n)不稳定
堆排序O(n*log<sub>2</sub>n)O(n*log<sub>2</sub>n)O(1)不稳定
归并排序O(n*log<sub>2</sub>n)O(n*log<sub>2</sub>n)O(n)稳定
希尔排序O(n*log<sup>2</sup>n)O(n<sup>2</sup>)O(1)不稳定
计数排序O(n+m)O(n+m)O(n+m)稳定
桶排序O(n)O(n)O(m)稳定
基数排序O(k*n)O(n<sup>2</sup>)稳定

查找

查找算法平均时间复杂度空间复杂度查找条件
顺序查找O(n)O(1)无序或有序
二分查找（折半查找）O(log<sub>2</sub>n)O(1)有序
插值查找O(log<sub>2</sub>(log<sub>2</sub>n))O(1)有序
斐波那契查找O(log<sub>2</sub>n)O(1)有序
哈希查找O(1)O(n)无序或有序
二叉查找树（二叉搜索树查找）O(log<sub>2</sub>n)
红黑树O(log<sub>2</sub>n)
2-3树O(log<sub>2</sub>n - log<sub>3</sub>n)
B树/B+树O(log<sub>2</sub>n)

图搜索算法

图搜索算法数据结构遍历时间复杂度空间复杂度
BFS广度优先搜索邻接矩阵<br/>邻接链表O(|v|<sup>2</sup>)<br/>O(|v|+|E|)O(|v|<sup>2</sup>)<br/>O(|v|+|E|)
DFS深度优先搜索邻接矩阵<br/>邻接链表O(|v|<sup>2</sup>)<br/>O(|v|+|E|)O(|v|<sup>2</sup>)<br/>O(|v|+|E|)

其他算法

算法思想应用
分治法把一个复杂的问题分成两个或更多的相同或相似的子问题，直到最后子问题可以简单的直接求解，原问题的解即子问题的解的合并循环赛日程安排问题、排序算法（快速排序、归并排序）
动态规划通过把原问题分解为相对简单的子问题的方式求解复杂问题的方法，适用于有重叠子问题和最优子结构性质的问题背包问题、斐波那契数列
贪心法一种在每一步选择中都采取在当前状态下最好或最优（即最有利）的选择，从而希望导致结果是最好或最优的算法旅行推销员问题（最短路径问题）、最小生成树、哈夫曼编码

<a id="problems"></a>

❓ Problems

Single Problem

Leetcode Problems

剑指 Offer

Cracking the Coding Interview 程序员面试金典

牛客网

<a id="os"></a>

💻 操作系统

进程与线程

对于有线程系统：

对于无线程系统：

进程之间的通信方式以及优缺点

线程之间的通信方式

线程间的通信目的主要是用于线程同步，所以线程没有像进程通信中的用于数据交换的通信机制

进程之间的通信方式以及优缺点来源于：进程线程面试题总结

进程之间私有和共享的资源

线程之间私有和共享的资源

多进程与多线程间的对比、优劣与选择

对比
对比维度多进程多线程总结
数据共享、同步数据共享复杂，需要用 IPC；数据是分开的，同步简单因为共享进程数据，数据共享简单，但也是因为这个原因导致同步复杂各有优势
内存、CPU占用内存多，切换复杂，CPU 利用率低占用内存少，切换简单，CPU 利用率高线程占优
创建销毁、切换创建销毁、切换复杂，速度慢创建销毁、切换简单，速度很快线程占优
编程、调试编程简单，调试简单编程复杂，调试复杂进程占优
可靠性进程间不会互相影响一个线程挂掉将导致整个进程挂掉进程占优
分布式适应于多核、多机分布式；如果一台机器不够，扩展到多台机器比较简单适应于多核分布式进程占优
优劣
优劣多进程多线程
优点编程、调试简单，可靠性较高创建、销毁、切换速度快，内存、资源占用小
缺点创建、销毁、切换速度慢，内存、资源占用大编程、调试复杂，可靠性较差
选择

多进程与多线程间的对比、优劣与选择来自：多线程还是多进程的选择及区别

Linux 内核的同步方式

原因

在现代操作系统里，同一时间可能有多个内核执行流在执行，因此内核其实像多进程多线程编程一样也需要一些同步机制来同步各执行单元对共享数据的访问。尤其是在多处理器系统上，更需要一些同步机制来同步不同处理器上的执行单元对共享的数据的访问。

同步方式

来自：Linux 内核的同步机制，第 1 部分、Linux 内核的同步机制，第 2 部分

死锁

原因

产生条件

预防

文件系统

主机字节序与网络字节序

主机字节序（CPU 字节序）

概念

主机字节序又叫 CPU 字节序，其不是由操作系统决定的，而是由 CPU 指令集架构决定的。主机字节序分为两种：

存储方式

32 位整数 0x12345678 是从起始位置为 0x00 的地址开始存放，则：

内存地址0x000x010x020x03
大端12345678
小端78563412

大端小端图片

大端序 小端序

判断大端小端

判断大端小端

可以这样判断自己 CPU 字节序是大端还是小端：

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
	int i = 0x12345678;

	if (*((char*)&i) == 0x12)
		cout << "大端" << endl;
	else	
		cout << "小端" << endl;

	return 0;
}
各架构处理器的字节序

网络字节序

网络字节顺序是 TCP/IP 中规定好的一种数据表示格式，它与具体的 CPU 类型、操作系统等无关，从而可以保证数据在不同主机之间传输时能够被正确解释。

网络字节顺序采用：大端（Big Endian）排列方式。

页面置换算法

在地址映射过程中，若在页面中发现所要访问的页面不在内存中，则产生缺页中断。当发生缺页中断时，如果操作系统内存中没有空闲页面，则操作系统必须在内存选择一个页面将其移出内存，以便为即将调入的页面让出空间。而用来选择淘汰哪一页的规则叫做页面置换算法。

分类

算法

全局：

局部：

<a id="computer-network"></a>

☁️ 计算机网络

本节部分知识点来自《计算机网络（第 7 版）》

计算机网络体系结构：

计算机网络体系结构

各层作用及协议

分层作用协议
物理层通过媒介传输比特，确定机械及电气规范（比特 Bit）RJ45、CLOCK、IEEE802.3（中继器，集线器）
数据链路层将比特组装成帧和点到点的传递（帧 Frame）PPP、FR、HDLC、VLAN、MAC（网桥，交换机）
网络层负责数据包从源到宿的传递和网际互连（包 Packet）IP、ICMP、ARP、RARP、OSPF、IPX、RIP、IGRP（路由器）
运输层提供端到端的可靠报文传递和错误恢复（ 段Segment）TCP、UDP、SPX
会话层建立、管理和终止会话（会话协议数据单元 SPDU）NFS、SQL、NETBIOS、RPC
表示层对数据进行翻译、加密和压缩（表示协议数据单元 PPDU）JPEG、MPEG、ASII
应用层允许访问OSI环境的手段（应用协议数据单元 APDU）FTP、DNS、Telnet、SMTP、HTTP、WWW、NFS

物理层

通道：

通道复用技术：

数据链路层

主要信道：

点对点信道

三个基本问题：

点对点协议（Point-to-Point Protocol）：

广播信道

广播通信：

网络层

IP 网际协议

IP 地址分类：

IP 地址类别网络号网络范围主机号IP 地址范围
A 类8bit，第一位固定为 00 —— 12724bit1.0.0.0 —— 127.255.255.255
B 类16bit，前两位固定为 10128.0 —— 191.25516bit128.0.0.0 —— 191.255.255.255
C 类24bit，前三位固定为 110192.0.0 —— 223.255.2558bit192.0.0.0 —— 223.255.255.255
D 类前四位固定为 1110，后面为多播地址
E 类前五位固定为 11110，后面保留为今后所用

IP 数据报格式：

IP 数据报格式

ICMP 网际控制报文协议

ICMP 报文格式：

ICMP 报文格式

应用：

内部网关协议

外部网关协议

IP多播

VPN 和 NAT

路由表包含什么？

  1. 网络 ID（Network ID, Network number）：就是目标地址的网络 ID。
  2. 子网掩码（subnet mask）：用来判断 IP 所属网络
  3. 下一跳地址/接口（Next hop / interface）：就是数据在发送到目标地址的旅途中下一站的地址。其中 interface 指向 next hop（即为下一个 route）。一个自治系统（AS, Autonomous system）中的 route 应该包含区域内所有的子网络，而默认网关（Network id: 0.0.0.0, Netmask: 0.0.0.0）指向自治系统的出口。

根据应用和执行的不同，路由表可能含有如下附加信息：

  1. 花费（Cost）：就是数据发送过程中通过路径所需要的花费。
  2. 路由的服务质量
  3. 路由中需要过滤的出/入连接列表

运输层

协议：

端口：

应用程序FTPTELNETSMTPDNSTFTPHTTPHTTPSSNMP
端口号212325536980443161

TCP

特征：

TCP 如何保证可靠传输：

TCP 报文结构

TCP 报文

TCP 首部

TCP 首部

TCP：状态控制码（Code，Control Flag），占 6 比特，含义如下：

UDP

特征：

UDP 报文结构

UDP 报文

UDP 首部

UDP 首部

TCP/UDP 图片来源于：https://github.com/JerryC8080/understand-tcp-udp

TCP 与 UDP 的区别

  1. TCP 面向连接，UDP 是无连接的；
  2. TCP 提供可靠的服务，也就是说，通过 TCP 连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达；UDP 尽最大努力交付，即不保证可靠交付
  3. TCP 的逻辑通信信道是全双工的可靠信道；UDP 则是不可靠信道
  4. 每一条 TCP 连接只能是点到点的；UDP 支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信
  5. TCP 面向字节流（可能出现黏包问题），实际上是 TCP 把数据看成一连串无结构的字节流；UDP 是面向报文的（不会出现黏包问题）
  6. UDP 没有拥塞控制，因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低（对实时应用很有用，如 IP 电话，实时视频会议等）
  7. TCP 首部开销20字节；UDP 的首部开销小，只有 8 个字节

TCP 黏包问题

原因

TCP 是一个基于字节流的传输服务（UDP 基于报文的），“流” 意味着 TCP 所传输的数据是没有边界的。所以可能会出现两个数据包黏在一起的情况。

解决

TCP 流量控制

概念

流量控制（flow control）就是让发送方的发送速率不要太快，要让接收方来得及接收。

方法

利用可变窗口进行流量控制

TCP 拥塞控制

概念

拥塞控制就是防止过多的数据注入到网络中，这样可以使网络中的路由器或链路不致过载。

方法

TCP的拥塞控制图

TCP 传输连接管理

因为 TCP 三次握手建立连接、四次挥手释放连接很重要，所以附上《计算机网络（第 7 版）-谢希仁》书中对此章的详细描述：https://gitee.com/huihut/interview/raw/master/images/TCP-transport-connection-management.png

TCP 三次握手建立连接

UDP 报文

【TCP 建立连接全过程解释】

  1. 客户端发送 SYN 给服务器，说明客户端请求建立连接；
  2. 服务端收到客户端发的 SYN，并回复 SYN+ACK 给客户端（同意建立连接）；
  3. 客户端收到服务端的 SYN+ACK 后，回复 ACK 给服务端（表示客户端收到了服务端发的同意报文）；
  4. 服务端收到客户端的 ACK，连接已建立，可以数据传输。
TCP 为什么要进行三次握手？

【答案一】因为信道不可靠，而 TCP 想在不可靠信道上建立可靠地传输，那么三次通信是理论上的最小值。（而 UDP 则不需建立可靠传输，因此 UDP 不需要三次握手。）

Google Groups . TCP 建立连接为什么是三次握手？{技术}{网络通信}

【答案二】因为双方都需要确认对方收到了自己发送的序列号，确认过程最少要进行三次通信。

知乎 . TCP 为什么是三次握手，而不是两次或四次？

【答案三】为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端，因而产生错误。

《计算机网络（第 7 版）-谢希仁》

TCP 四次挥手释放连接

UDP 报文

【TCP 释放连接全过程解释】

  1. 客户端发送 FIN 给服务器，说明客户端不必发送数据给服务器了（请求释放从客户端到服务器的连接）；
  2. 服务器接收到客户端发的 FIN，并回复 ACK 给客户端（同意释放从客户端到服务器的连接）；
  3. 客户端收到服务端回复的 ACK，此时从客户端到服务器的连接已释放（但服务端到客户端的连接还未释放，并且客户端还可以接收数据）；
  4. 服务端继续发送之前没发完的数据给客户端；
  5. 服务端发送 FIN+ACK 给客户端，说明服务端发送完了数据（请求释放从服务端到客户端的连接，就算没收到客户端的回复，过段时间也会自动释放）；
  6. 客户端收到服务端的 FIN+ACK，并回复 ACK 给服务端（同意释放从服务端到客户端的连接）；
  7. 服务端收到客户端的 ACK 后，释放从服务端到客户端的连接。
TCP 为什么要进行四次挥手？

【问题一】TCP 为什么要进行四次挥手？ / 为什么 TCP 建立连接需要三次，而释放连接则需要四次？

【答案一】因为 TCP 是全双工模式，客户端请求关闭连接后，客户端向服务端的连接关闭（一二次挥手），服务端继续传输之前没传完的数据给客户端（数据传输），服务端向客户端的连接关闭（三四次挥手）。所以 TCP 释放连接时服务器的 ACK 和 FIN 是分开发送的（中间隔着数据传输），而 TCP 建立连接时服务器的 ACK 和 SYN 是一起发送的（第二次握手），所以 TCP 建立连接需要三次，而释放连接则需要四次。

【问题二】为什么 TCP 连接时可以 ACK 和 SYN 一起发送，而释放时则 ACK 和 FIN 分开发送呢？（ACK 和 FIN 分开是指第二次和第三次挥手）

【答案二】因为客户端请求释放时，服务器可能还有数据需要传输给客户端，因此服务端要先响应客户端 FIN 请求（服务端发送 ACK），然后数据传输，传输完成后，服务端再提出 FIN 请求（服务端发送 FIN）；而连接时则没有中间的数据传输，因此连接时可以 ACK 和 SYN 一起发送。

【问题三】为什么客户端释放最后需要 TIME-WAIT 等待 2MSL 呢？

【答案三】

  1. 为了保证客户端发送的最后一个 ACK 报文能够到达服务端。若未成功到达，则服务端超时重传 FIN+ACK 报文段，客户端再重传 ACK，并重新计时。
  2. 防止已失效的连接请求报文段出现在本连接中。TIME-WAIT 持续 2MSL 可使本连接持续的时间内所产生的所有报文段都从网络中消失，这样可使下次连接中不会出现旧的连接报文段。

TCP 有限状态机

TCP 有限状态机图片

TCP 的有限状态机

应用层

DNS

域名：

FTP

TELNET

WWW

URL

标准格式：

完整格式：

其中【访问凭证信息@；:端口号；?查询；#片段ID】都属于选填项
如：https://github.com/huihut/interview#cc

HTTP

HTTP（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）是一种用于分布式、协作式和超媒体信息系统的应用层协议。HTTP 是万维网的数据通信的基础。

请求方法

方法意义
OPTIONS请求一些选项信息，允许客户端查看服务器的性能
GET请求指定的页面信息，并返回实体主体
HEAD类似于 get 请求，只不过返回的响应中没有具体的内容，用于获取报头
POST向指定资源提交数据进行处理请求（例如提交表单或者上传文件）。数据被包含在请求体中。POST请求可能会导致新的资源的建立和/或已有资源的修改
PUT从客户端向服务器传送的数据取代指定的文档的内容
DELETE请求服务器删除指定的页面
TRACE回显服务器收到的请求，主要用于测试或诊断

状态码（Status-Code）

更多状态码：菜鸟教程 . HTTP状态码

其他协议

<a id="network-programming"></a>

🌩 网络编程

Socket

Linux Socket 编程（不限 Linux）

Socket 客户端服务器通讯

Socket 中的 read()、write() 函数

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
read()
write()

Socket 中 TCP 的三次握手建立连接

我们知道 TCP 建立连接要进行 “三次握手”，即交换三个分组。大致流程如下：

  1. 客户端向服务器发送一个 SYN J
  2. 服务器向客户端响应一个 SYN K，并对 SYN J 进行确认 ACK J+1
  3. 客户端再想服务器发一个确认 ACK K+1

只有就完了三次握手，但是这个三次握手发生在 Socket 的那几个函数中呢？请看下图：

socket 中发送的 TCP 三次握手

从图中可以看出：

  1. 当客户端调用 connect 时，触发了连接请求，向服务器发送了 SYN J 包，这时 connect 进入阻塞状态；
  2. 服务器监听到连接请求，即收到 SYN J 包，调用 accept 函数接收请求向客户端发送 SYN K ，ACK J+1，这时 accept 进入阻塞状态；
  3. 客户端收到服务器的 SYN K ，ACK J+1 之后，这时 connect 返回，并对 SYN K 进行确认；
  4. 服务器收到 ACK K+1 时，accept 返回，至此三次握手完毕，连接建立。

Socket 中 TCP 的四次握手释放连接

上面介绍了 socket 中 TCP 的三次握手建立过程，及其涉及的 socket 函数。现在我们介绍 socket 中的四次握手释放连接的过程，请看下图：

socket 中发送的 TCP 四次握手

图示过程如下：

  1. 某个应用进程首先调用 close 主动关闭连接，这时 TCP 发送一个 FIN M；
  2. 另一端接收到 FIN M 之后，执行被动关闭，对这个 FIN 进行确认。它的接收也作为文件结束符传递给应用进程，因为 FIN 的接收意味着应用进程在相应的连接上再也接收不到额外数据；
  3. 一段时间之后，接收到文件结束符的应用进程调用 close 关闭它的 socket。这导致它的 TCP 也发送一个 FIN N；
  4. 接收到这个 FIN 的源发送端 TCP 对它进行确认。

这样每个方向上都有一个 FIN 和 ACK。

<a id="database"></a>

💾 数据库

本节部分知识点来自《数据库系统概论（第 5 版）》

基本概念

常用数据模型

常用 SQL 操作

<table> <tr> <th>对象类型</th> <th>对象</th> <th>操作类型</th> </tr> <tr> <td rowspan="4">数据库模式</td> <td>模式</td> <td><code>CREATE SCHEMA</code></td> </tr> <tr> <td>基本表</td> <td><code>CREATE SCHEMA</code>，<code>ALTER TABLE</code></td> </tr> <tr> <td>视图</td> <td><code>CREATE VIEW</code></td> </tr> <tr> <td>索引</td> <td><code>CREATE INDEX</code></td> </tr> <tr> <td rowspan="2">数据</td> <td>基本表和视图</td> <td><code>SELECT</code>，<code>INSERT</code>，<code>UPDATE</code>，<code>DELETE</code>，<code>REFERENCES</code>，<code>ALL PRIVILEGES</code></td> </tr> <tr> <td>属性列</td> <td><code>SELECT</code>，<code>INSERT</code>，<code>UPDATE</code>，<code>REFERENCES</code>，<code>ALL PRIVILEGES</code></td> </tr> </table>

SQL 语法教程：runoob . SQL 教程

关系型数据库

索引

数据库完整性

关系数据理论

范式

数据库恢复

并发控制

<a id="design-pattern"></a>

📏 设计模式

各大设计模式例子参考：CSDN专栏 . C++ 设计模式 系列博文

设计模式工程目录

单例模式

单例模式例子

抽象工厂模式

抽象工厂模式例子

适配器模式

适配器模式例子

桥接模式

桥接模式例子

观察者模式

观察者模式例子

设计模式的六大原则

<a id="link-loading-library"></a>

⚙️ 链接装载库

本节部分知识点来自《程序员的自我修养——链接装载库》

内存、栈、堆

一般应用程序内存空间有如下区域：

栈

栈保存了一个函数调用所需要的维护信息，常被称为堆栈帧（Stack Frame）或活动记录（Activate Record），一般包含以下几方面：

堆

堆分配算法：

“段错误（segment fault）” 或 “非法操作，该内存地址不能 read/write”

典型的非法指针解引用造成的错误。当指针指向一个不允许读写的内存地址，而程序却试图利用指针来读或写该地址时，会出现这个错误。

普遍原因：

编译链接

各平台文件格式

平台可执行文件目标文件动态库/共享对象静态库
Windowsexeobjdlllib
Unix/LinuxELF、outosoa
MacMach-Oodylib、tbd、frameworka、framework

编译链接过程

  1. 预编译（预编译器处理如 #include、#define 等预编译指令，生成 .i 或 .ii 文件）
  2. 编译（编译器进行词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、目标代码生成、优化，生成 .s 文件）
  3. 汇编（汇编器把汇编码翻译成机器码，生成 .o 文件）
  4. 链接（连接器进行地址和空间分配、符号决议、重定位，生成 .out 文件）

现在版本 GCC 把预编译和编译合成一步，预编译编译程序 cc1、汇编器 as、连接器 ld

MSVC 编译环境，编译器 cl、连接器 link、可执行文件查看器 dumpbin

目标文件

编译器编译源代码后生成的文件叫做目标文件。目标文件从结构上讲，它是已经编译后的可执行文件格式，只是还没有经过链接的过程，其中可能有些符号或有些地址还没有被调整。

可执行文件（Windows 的 .exe 和 Linux 的 ELF）、动态链接库（Windows 的 .dll 和 Linux 的 .so）、静态链接库（Windows 的 .lib 和 Linux 的 .a）都是按照可执行文件格式存储（Windows 按照 PE-COFF，Linux 按照 ELF）

目标文件格式

PE 和 ELF 都是 COFF（Common File Format）的变种

目标文件存储结构
段功能
File Header文件头，描述整个文件的文件属性（包括文件是否可执行、是静态链接或动态连接及入口地址、目标硬件、目标操作系统等）
.text section代码段，执行语句编译成的机器代码
.data section数据段，已初始化的全局变量和局部静态变量
.bss sectionBSS 段（Block Started by Symbol），未初始化的全局变量和局部静态变量（因为默认值为 0，所以只是在此预留位置，不占空间）
.rodata section只读数据段，存放只读数据，一般是程序里面的只读变量（如 const 修饰的变量）和字符串常量
.comment section注释信息段，存放编译器版本信息
.note.GNU-stack section堆栈提示段

其他段略

链接的接口————符号

在链接中，目标文件之间相互拼合实际上是目标文件之间对地址的引用，即对函数和变量的地址的引用。我们将函数和变量统称为符号（Symbol），函数名或变量名就是符号名（Symbol Name）。

如下符号表（Symbol Table）：

Symbol（符号名）Symbol Value （地址）
main0x100
Add0x123
......

Linux 的共享库（Shared Library）

Linux 下的共享库就是普通的 ELF 共享对象。

共享库版本更新应该保证二进制接口 ABI（Application Binary Interface）的兼容

命名

libname.so.x.y.z

路径

大部分包括 Linux 在内的开源系统遵循 FHS（File Hierarchy Standard）的标准，这标准规定了系统文件如何存放，包括各个目录结构、组织和作用。

动态链接器会在 /lib、/usr/lib 和由 /etc/ld.so.conf 配置文件指定的，目录中查找共享库

环境变量

so 共享库的编写

使用 CLion 编写共享库

创建一个名为 MySharedLib 的共享库

CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
project(MySharedLib)

set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)

add_library(MySharedLib SHARED library.cpp library.h)

library.h

#ifndef MYSHAREDLIB_LIBRARY_H
#define MYSHAREDLIB_LIBRARY_H

// 打印 Hello World!
void hello();

// 使用可变模版参数求和
template <typename T>
T sum(T t)
{
    return t;
}
template <typename T, typename ...Types>
T sum(T first, Types ... rest)
{
    return first + sum<T>(rest...);
}

#endif

library.cpp

#include <iostream>
#include "library.h"

void hello() {
    std::cout << "Hello, World!" << std::endl;
}

so 共享库的使用（被可执行项目调用）

使用 CLion 调用共享库

创建一个名为 TestSharedLib 的可执行项目

CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
project(TestSharedLib)

# C++11 编译
set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)

# 头文件路径
set(INC_DIR /home/xx/code/clion/MySharedLib)
# 库文件路径
set(LIB_DIR /home/xx/code/clion/MySharedLib/cmake-build-debug)

include_directories(${INC_DIR})
link_directories(${LIB_DIR})
link_libraries(MySharedLib)

add_executable(TestSharedLib main.cpp)

# 链接 MySharedLib 库
target_link_libraries(TestSharedLib MySharedLib)

main.cpp

#include <iostream>
#include "library.h"
using std::cout;
using std::endl;

int main() {

    hello();
    cout << "1 + 2 = " << sum(1,2) << endl;
    cout << "1 + 2 + 3 = " << sum(1,2,3) << endl;

    return 0;
}

执行结果

Hello, World!
1 + 2 = 3
1 + 2 + 3 = 6

Windows 应用程序入口函数

_tWinMain 与 _tmain 函数声明

Int WINAPI _tWinMain(
    HINSTANCE hInstanceExe,
    HINSTANCE,
    PTSTR pszCmdLine,
    int nCmdShow);

int _tmain(
    int argc,
    TCHAR *argv[],
    TCHAR *envp[]);
应用程序类型入口点函数嵌入可执行文件的启动函数
处理ANSI字符（串）的GUI应用程序_tWinMain(WinMain)WinMainCRTSartup
处理Unicode字符（串）的GUI应用程序_tWinMain(wWinMain)wWinMainCRTSartup
处理ANSI字符（串）的CUI应用程序_tmain(Main)mainCRTSartup
处理Unicode字符（串）的CUI应用程序_tmain(wMain)wmainCRTSartup
动态链接库（Dynamic-Link Library）DllMain_DllMainCRTStartup

Windows 的动态链接库（Dynamic-Link Library）

部分知识点来自《Windows 核心编程（第五版）》

用处

注意

加载 Windows 程序的搜索顺序

  1. 包含可执行文件的目录
  2. Windows 的系统目录，可以通过 GetSystemDirectory 得到
  3. 16 位的系统目录，即 Windows 目录中的 System 子目录
  4. Windows 目录，可以通过 GetWindowsDirectory 得到
  5. 进程的当前目录
  6. PATH 环境变量中所列出的目录

DLL 入口函数

DllMain 函数

BOOL WINAPI DllMain(HINSTANCE hinstDLL, DWORD fdwReason, LPVOID lpvReserved)
{
    switch(fdwReason)
    {
    case DLL_PROCESS_ATTACH:
        // 第一次将一个DLL映射到进程地址空间时调用
        // The DLL is being mapped into the process' address space.
        break;
    case DLL_THREAD_ATTACH:
        // 当进程创建一个线程的时候，用于告诉DLL执行与线程相关的初始化（非主线程执行）
        // A thread is bing created.
        break;
    case DLL_THREAD_DETACH:
        // 系统调用 ExitThread 线程退出前，即将终止的线程通过告诉DLL执行与线程相关的清理
        // A thread is exiting cleanly.
        break;
    case DLL_PROCESS_DETACH:
        // 将一个DLL从进程的地址空间时调用
        // The DLL is being unmapped from the process' address space.
        break;
    }
    return (TRUE); // Used only for DLL_PROCESS_ATTACH
}

载入卸载库

LoadLibrary、LoadLibraryExA、LoadPackagedLibrary、FreeLibrary、FreeLibraryAndExitThread 函数声明

// 载入库
HMODULE WINAPI LoadLibrary(
  _In_ LPCTSTR lpFileName
);
HMODULE LoadLibraryExA(
  LPCSTR lpLibFileName,
  HANDLE hFile,
  DWORD  dwFlags
);
// 若要在通用 Windows 平台（UWP）应用中加载 Win32 DLL，需要调用 LoadPackagedLibrary，而不是 LoadLibrary 或 LoadLibraryEx
HMODULE LoadPackagedLibrary(
  LPCWSTR lpwLibFileName,
  DWORD   Reserved
);

// 卸载库
BOOL WINAPI FreeLibrary(
  _In_ HMODULE hModule
);
// 卸载库和退出线程
VOID WINAPI FreeLibraryAndExitThread(
  _In_ HMODULE hModule,
  _In_ DWORD   dwExitCode
);

显示地链接到导出符号

GetProcAddress 函数声明

FARPROC GetProcAddress(
  HMODULE hInstDll,
  PCSTR pszSymbolName  // 只能接受 ANSI 字符串，不能是 Unicode
);

DumpBin.exe 查看 DLL 信息

在 VS 的开发人员命令提示符 使用 DumpBin.exe 可查看 DLL 库的导出段（导出的变量、函数、类名的符号）、相对虚拟地址（RVA，relative virtual address）。如：

DUMPBIN -exports D:\mydll.dll

LoadLibrary 与 FreeLibrary 流程图

LoadLibrary 与 FreeLibrary 流程图

LoadLibrary

WindowsLoadLibrary

FreeLibrary

WindowsFreeLibrary

DLL 库的编写（导出一个 DLL 模块）

DLL 库的编写（导出一个 DLL 模块） DLL 头文件

// MyLib.h

#ifdef MYLIBAPI

// MYLIBAPI 应该在全部 DLL 源文件的 include "Mylib.h" 之前被定义
// 全部函数/变量正在被导出

#else

// 这个头文件被一个exe源代码模块包含，意味着全部函数/变量被导入
#define MYLIBAPI extern "C" __declspec(dllimport)

#endif

// 这里定义任何的数据结构和符号

// 定义导出的变量（避免导出变量）
MYLIBAPI int g_nResult;

// 定义导出函数原型
MYLIBAPI int Add(int nLeft, int nRight);

DLL 源文件

// MyLibFile1.cpp

// 包含标准Windows和C运行时头文件
#include <windows.h>

// DLL源码文件导出的函数和变量
#define MYLIBAPI extern "C" __declspec(dllexport)

// 包含导出的数据结构、符号、函数、变量
#include "MyLib.h"

// 将此DLL源代码文件的代码放在此处
int g_nResult;

int Add(int nLeft, int nRight)
{
    g_nResult = nLeft + nRight;
    return g_nResult;
}

DLL 库的使用（运行时动态链接 DLL）

DLL 库的使用（运行时动态链接 DLL）

// A simple program that uses LoadLibrary and 
// GetProcAddress to access myPuts from Myputs.dll. 
 
#include <windows.h> 
#include <stdio.h> 
 
typedef int (__cdecl *MYPROC)(LPWSTR); 
 
int main( void ) 
{ 
    HINSTANCE hinstLib; 
    MYPROC ProcAdd; 
    BOOL fFreeResult, fRunTimeLinkSuccess = FALSE; 
 
    // Get a handle to the DLL module.
 
    hinstLib = LoadLibrary(TEXT("MyPuts.dll")); 
 
    // If the handle is valid, try to get the function address.
 
    if (hinstLib != NULL) 
    { 
        ProcAdd = (MYPROC) GetProcAddress(hinstLib, "myPuts"); 
 
        // If the function address is valid, call the function.
 
        if (NULL != ProcAdd) 
        {
            fRunTimeLinkSuccess = TRUE;
            (ProcAdd) (L"Message sent to the DLL function\n"); 
        }
        // Free the DLL module.
 
        fFreeResult = FreeLibrary(hinstLib); 
    } 

    // If unable to call the DLL function, use an alternative.
    if (! fRunTimeLinkSuccess) 
        printf("Message printed from executable\n"); 

    return 0;
}

运行库（Runtime Library）

典型程序运行步骤

  1. 操作系统创建进程，把控制权交给程序的入口（往往是运行库中的某个入口函数）
  2. 入口函数对运行库和程序运行环境进行初始化（包括堆、I/O、线程、全局变量构造等等）。
  3. 入口函数初始化后，调用 main 函数，正式开始执行程序主体部分。
  4. main 函数执行完毕后，返回到入口函数进行清理工作（包括全局变量析构、堆销毁、关闭I/O等），然后进行系统调用结束进程。

一个程序的 I/O 指代程序与外界的交互，包括文件、管程、网络、命令行、信号等。更广义地讲，I/O 指代操作系统理解为 “文件” 的事物。

glibc 入口

_start -> __libc_start_main -> exit -> _exit

其中 main(argc, argv, __environ) 函数在 __libc_start_main 里执行。

MSVC CRT 入口

int mainCRTStartup(void)

执行如下操作：

  1. 初始化和 OS 版本有关的全局变量。
  2. 初始化堆。
  3. 初始化 I/O。
  4. 获取命令行参数和环境变量。
  5. 初始化 C 库的一些数据。
  6. 调用 main 并记录返回值。
  7. 检查错误并将 main 的返回值返回。

C 语言运行库（CRT）

大致包含如下功能：

C语言标准库（ANSI C）

包含：

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📚 书籍

huihut/CS-Books：📚 Computer Science Books 计算机技术类书籍 PDF

语言

算法

系统

网络

其他

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🔱 C/C++ 发展方向

C/C++ 发展方向甚广，包括不限于以下方向， 以下列举一些大厂校招岗位要求。

后台/服务器

【后台开发】

桌面客户端

【PC 客户端开发】

图形学/游戏/VR/AR

【游戏客户端开发】

测试开发

【测试开发】

网络安全/逆向

【安全技术】

嵌入式/物联网

【嵌入式应用开发】

音视频/流媒体/SDK

【音视频编解码】

  1. 硕士及以上学历，计算机、信号处理、数学、信息类及相关专业和方向；
  2. 视频编解码基础扎实，熟常用的 HEVC 或 H264，有较好的数字信号处理基础；
  3. 掌握 C/C++，代码能力强, 熟悉一种汇编语言尤佳；
  4. 较强的英文文献阅读能力；
  5. 学习能力强，具有团队协作精神，有较强的抗压能力。

计算机视觉/机器学习

【计算机视觉研究】

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💯 复习刷题网站

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📝 面试题目经验

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📆 招聘时间岗位

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👍 内推

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👬 贡献者

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🍭 支持赞助

Avalive：一个面部捕捉的虚拟形象扮演软件。

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