Vars and Types

声明和定义

一个变量可以多次声明，但只能定义一次

如果想要声明一个变量而非定义它，就在前面加关键字extern，而且不要显示地初始化变量。
包含了显式初始化的声明将自动变成定义（extern关键字失效）

• 如果局部变量与全局变量同名，可通过 extern 声明全局变量，覆盖局部作用域的同名变量。
• 全局变量默认具有外部链接性，但如果想在 A 文件中使用 B 文件定义的全局变量，必须用 extern 声明（否则编译器会认为变量未定义）

头文件里不要放定义，因为头文件可能会被到处include，导致定义多次出现而报错

多种初始化

extern int a;
extern int a;
int main(){
  long long l = 31415926536;
  int m = l;	//警告
  int n(l);	//警告
  // int k = { d };	//错误，更安全
  // int p{l};	//错误，更安全

  int i = 3;
  long long t{i}; //OK
  return 0;
}

用{ }来初始化作为C++11的新标准一部分得到了全面应用，这种形式称为列表初始化。
重要特点：存在丢失信息的风险时，将报错。

const vs volatile

限定符	核心含义	核心目标	编译器行为
const	“只读”：修饰的对象逻辑上不可被当前代码修改（编译器强制检查）	防止意外修改，提升代码安全性	1. 禁止代码直接修改该对象； 2. 允许编译器对其做优化（如缓存到寄存器）； 3. 可通过指针强制突破（不推荐）。
volatile	“易变”：修饰的对象可能被当前代码之外的因素修改（如硬件 / 中断 / 其他线程）	禁止编译器过度优化	1. 每次访问都直接读写内存（不缓存到寄存器）； 2. 不优化掉 “看似无用” 的访问； 3. 不保证对象不可修改（反而允许外部修改）。
叠加使用 const 和。volatile	我不能改，但数据会变	硬件编程高频用法	1. 拦截试图修改变量的操作； 2.每次访问都读取最新值

声明为 const 的结构体对象，其内部的所有非静态成员（包括数据成员、成员函数）都会被隐式附加 const 属性，无法修改，且只能调用类中声明为 const 的成员函数，无法调用非 const 成员函数

左值和右值

C++中的左值与右值的区别在于是否可以寻址：可以寻址的对象（变量）是左值，不可以寻址的对象（变量）是右值。

左值持久、右值短暂。 左值具有持久的状态（取决于对象的生命周期），而右值要么是字面量，要么是在表达式求值过程中创建的临时对象。

在C语言里，左值可以出现在赋值语句的左侧(当然也可以在右侧)，右值只能出现在赋值语句的右侧。

i++: 右值，++i: 左值

左值引用&

相当于给已经存在的对象起了个别名。

对引用进行的所有操作实际上都是作用在与之绑定的对象之上。被引用的实体必须是分配内存的实体（能按字节寻址）

• 寄存器变量可被引用，因其可被编译为分配内存的自动变量。
• 位段成员不能被引用，计算机没有按位编址，而是按字节编址。
• 引用变量不能被引用。
• 数组元素不能为引用类型

引用类型都要与绑定的对象严格匹配，except

• const引用可以引用非const变量（可以增加属性，反之不然），甚至可以引用右值。
  1. 为右值（如 10）创建一个临时的无名左值对象（比如 const int temp = 10;）；
  2. 将 const T& 绑定到这个临时对象，并延长其生命周期至引用失效。
• 父类引用绑定到子类对象

右值引用&&

必须绑定右值，相当于延长了临时对象的生命周期。和赋值相比，又避免了拷贝，提升效率。

constexpr

常量表达式：是指值不会改变而且在编译时可以求值的表达式，如字面量就是常量表达式，用常量表达式初始化的const变量。

可以将变量声明为constexpr类型以便由编译器检测变量的值是否为常量表达式(c++11)

constexpr int x=10;
constexpr int y=x;

int k=0;
// constexpr int z=k; // error: 未用常量初始化

return 0;

定义指针时，constexpr仅对指针本身有效，对所指对象无效：

constexpr int *p=nullptr; //p是常量指针，指向整型变量

constexpr 函数

函数返回类型和形参类型都必须是字面值类型

#include <iostream>
using namespace std;

constexpr int t=10;

constexpr int f(int x){
  x++;
  if(x>0){
    return x*2;
  } else {
    return x+10;
  }
}

int main(){
  constexpr int x=f(1);
  cout<<x<<endl;
  cout<<f(x)<<endl;

  int k=12;
  cout<<f(k); // constexpr 函数也支持运行时调用
  // constexpr y=f(k); // error 参数不是字面量

  return 0;
}

mutable

函数后加上const承诺不修改类的成员，而用mutable声明成员变量可以bypass这一限制

const对象的mutable成员也可以被修改

mutable只能用来定义类的数据成员

class A{
  int x;
  mutable int y;

  void f() const{
    // x++; //error
    y++;
  }
};

new delete

new 分配内存并调用构造函数

delete 相当于 调用析构函数并free该对象的内存， delete[]会对数组中的每个元素调用析构函数

场景	正确delete	错误delete	后果（自定义类型）
new T（单个对象）	delete	delete[]	内存越界、崩溃
new T[N]（数组）	delete[]	delete	析构函数调用不全、资源泄漏

#include <iostream>
using namespace std;

struct A{
  A(){
    cout<<"A"<<endl;
  }
  ~A() {
    cout<<"~A"<<endl;
  }
};

int main(){
  A *a=new A[10]; // 执行10次构造函数
  delete [] a; // 执行10次析构函数
  return 0;
}

类型转换

• 简单类型之间的强制类型转换的结果为右值
• 可写变量进行同类型的左值引用转换，则转换结果为左值

强制类型转换修改const变量

#include <iostream>

struct A{
  const int v=10;
};

int main() {
   const volatile int x=10; // 非volatile会被编译器优化,仍然是10
   *(int*)&x=20;
   std::cout<<x<<std::endl;

   A a;
   *(int*)&(a.v)=20;
   std::cout<<a.v<<std::endl;
   return 0;
}

cast

• static_cast同C语言的强制类型转换用法基本相同，但不能从源类型中去除const和volitale属性，不做多态相关的检查。
• const_cast同C语言的强制类型转换用法基本相同，但能从源类型中去除const和volitale属性。
• dynamic_cast主要用于有继承关系的基类型和派生类型之间的相互转换。将子类对象转换为父类对象时无须子类多态，而将基类对象转换为派生类对象时要求基类多态。
• reinterpret_cast通常为运算对象的位模式提供低层级的重新解释。主要用于名字（运算对象）同指针或引用类型之间的转换，以及指针与足够大的整数类型（能够存放地址）之间的转换。

引用异常抛出std::bad_cast

自动推导类型

auto

auto: 通过表达式的值判断变量类型

• auto 可以再加 static/const 修饰
• 函数也可以用const
• 类的成员不能用auto，因为在编译时没有对象
• 数组会被推断为指针

typeid(x).name 检查类型

decltype

decltype()：返回操作数的类型（不会计算操作数的值）

所有写类型的地方都可以用decltype()代替