C++面向对象高级开发（下）

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2025-09-07

1. 转换函数

1.1 conversion function

在类内设计一个 operator double() ，可以把当前类型转换为double类型，注意要使用const。

分析：double d = 4 + f; 这一行代码是一个整型加 Fraction ，并返回一个 double 类型，因此会尝试把 Fraction 转换为整型或者浮点型， Fraction 内部正好设计了 operator double() ，因此编译可以通过。

1.2 non-explicit-one-argument ctor

分析：Fraction d2 = f + 4; 这一行代码是一个 Fraction 加整型，并返回一个 Fraction 类型，此时我们没有提供类型转换函数，注意到我们的成员函数实现了 operator+ 的重载，但其要求右边是一个 Fraction 对象，而这里是 4 ，编译器尝试把 4 构造成一个Fraction，注意到我们的构造函数内部只有一个实参，发现 4 可以转化为4/1，因此编译也可以通过。

1.3 conversion function vs.non-explicit-one-argument ctor

如果同时存在转换函数和操作符重载呢？两者都是合法的，编译器不知道该怎么处理，因此报错 ambiguous ，引发歧义。

1.4 explicit-one-argument ctor

如果加上关键字 explict ，告诉编译器不要自动改变我的变量类型，那么此处 4 无法构造成一个 Fraction ，只能走转换函数把 f 转成 double ，那么两个 double 相加最后的结果也是 double ，而接受类型要一个 Fraction ，因此这里报的是 double 转 Fraction 的错误：conversion from 'double' to 'Fraction' requested

提示

explict 通常使用在构造函数的前面，极小一部分用在模板里。

1.5 代理

这里本应该传回一个bool值，但是却传回 reference 去代表，这种手法叫做代理(proxy)。

可以看到 reference 也就是 _bit_reference ，而查阅源码发现其确实是返回一个 bool 类型。

2. pointer-like classes

设计一个 class ，让它的行为像一个指针。

2.1 智能指针

智能指针接受一个普通指针来把它转化为智能指针，其内部有两个常用的运算符重载：* 和 -> ，这里稍有不同的是， * 作用于指针就消耗掉了，但是 -> 得到的东西要继续用 -> 作用上去。

2.2 迭代器

迭代器相比智能指针，需要移动指针去遍历容器，因此需要 ++ -- 的操作。

3. function-like classes

3.1 仿函数

设计一个 class ，让它的行为像一个函数，也就是能接受一个小括号的东西（类内定义 operator() ），就叫仿函数。

3.2 标准库中的仿函数的奇特模样

plus看似只要相加返回即可，为什么要继承？这里卖了个关子，标准库课程里再做介绍。

这里有一堆typedef，占用应该是0，但sizeof可能是1。

4. namespace 经验谈

不同部门的函数和名称可能冲突，因此我们使用 namespace 来分离。

5. class template, 类模板

在使用类模板时需指定类型。

6. function template, 函数模板

函数模板使用一定是调用，因此无需指定类型，如果是自定义类型，那么会继续去查找运算符重载。

7. 成员模板

7.1 pair

pair 接受任意类型的T1，T2，但是拷贝构造函数要求U1，U2类型的p可以转型成T1，T2，换成文字解释就是说，鲫鱼和麻雀可以转成鱼类和鸟类，因此是允许的，但反过来就不行。

7.2 shared_ptr

base 的指针可以指向 derived ，同理智能指针也应该如此，因此在源码中，我有一个指针_TP指向鱼类，那么赋初值的时候我可以给它一个鲫鱼的初值

up-cast：基类往往画在上面，指针可以向上移动。

7.3 specialization, 模板特化

特化可以有任意个版本，运行时会优先匹配特化的版本，没有符合的特化版本则改为使用泛化版本。

7.4 partial specialization, 模板偏特化（局部特化）

个数的偏：只绑定一个或部分，其他参数仍然使用泛化模板的默认参数

范围的偏：如果是指针类型，我们使用指针专属模板，非指针类型使用泛化版本。因此 obj1 使用上面的，obj2 使用下面的。

7.5 template template parameter, 模板模板参数

即模板的参数也是一个模板

7.6 template template parameter

这里的参数 list<int> 已经被确定了，已经绑定了，因此这种写法不能叫模板模板参數。

8. 关于C++标准库

侯捷老师建议每个算法和容器都使用过

9. C++11的三个主题

C++11的一部分内容

9.1 variadic templates (since C++11)数量不定的模板参数

typename... 表示支持任意数量的类型

print(args...) 递归调用自己，每次都把第一个参数打印出来，然后把剩下的一包再次分成一个和一包，直到分成一个和0个，打印完最后一个参数，我们还提供了一个空参数的 print() 。

sizeof...(args) 可以知道这一包到底有多少变量。

9.2 auto

一种自动类型，适用那些肉眼很难推测出类型的变量，让编译器来帮忙推测

9.3 ranged-base for

for (decl:coll) {
    statement
}

每一轮从 coll 中取出一个容器内的元素 decl ，类似 python 的 for num in nums:，也是 pass by value，就是修改 decl 不会影响容器内的元素，除非使用&。

10. reference

引用和 const 一但赋予就不能改变

10.1 reference 的常见用途

可以看出与传指针相比，传引用和传值操作非常统一，而且传引用无需创建副本，并在原数据直接修改，因此传引用的效率更高。

11. 复合、继承、复合 + 继承关系下的构造和析构

之前讲过，同前

12. 对象模型（Object Model）

12.1 关于vptr和vtbl

先来看三个类：class A有两个虚函数v1，、v2，两个成员函数f1、f2；class B重写了v1，没有重写v2，因此这里v2实际是A的v2，同时这里还重写了A的f1（理想情况子类不应该重写父类的非虚函数，但这里为了举例子这样写了），因此B内的函数为 B::v1、A::v2、A::f1、B::f2；同理class C重写了v1，没有重写v2，因此C内的函数为 C::v1、A::v2、A::f1、C::f2。因此一共有8种不同的函数，其中四种虚函数，那么当一个对象创建时，其内部会生成一个虚指针，指向该类的虚函数表，虚函数表内的地址决定了调用哪个虚函数。

(*(p->vptr)[n])(p)：一层层来看，p指向一个C类对象，p->vptr ，调用内部的虚指针，此时来到虚函数表，vbtl[n] 从中取出某一个虚函数地址，* 通过地址解引用出要执行的虚函数，最后传递参数 (p) 到虚函数。

list<A*> myLst;：这样的好处是可以用 base 指针把所有子类放进一个容器内存储，当需要实例化的时候，只需要依次遍历，取出每一个指针，调用各自的 draw() 即可。

多态就是在函数运行时进行动态绑定，要看 p 在 vptbl 中实际指向的是谁