C到C++/编译过程/链接方式/内存模型/STL

1.面向对象三个最重要的特性：

①封装 ②继承③多态

2.C++ VS C （C++是C的超集）

• C语言头文件29个
  • 面向过程
• C++头文件58个
  • 异常处理
  • 类和对象
    • 面向对象
  • Lambda
    • 函数式编程
  • 模板
    • 泛型编程
  • STL：标准模板库

3.编译过程

• 1.预处理 Preprocessing
  • 将.cpp文件转化成.i文件
  • 预处理命令cpp命令：cpp -o test.i test.cpp
  • gcc/g++ 命令： gcc -E test.c -o test.i
• 2.编译 Compilation （网站：Compiler Explorer）
  • 将.cpp/.h文件转换成.s文件
  • 编译命令cc: cc test.i -o test.s
  • gcc/g++命令：gcc -S test.i -o test.s
• 3.汇编 Assemble
  • 将.s文件转化成.o文件
  • 汇编命令： as -o test.o test.s
  • gcc/g++ 命令：gcc -c test.s -o test.o
• 4.链接 Linking
  • 将.o文件转化成可执行程序
  • 链接命令ld: ld test.o -o test
  • gcc/g++ 命令：gcc test.c

4.链接方式

• 1.静态链接
  • 将源代码从静态链接库中拷贝到最终的可执行程序中。可能会导致最终目标文件很大。
• 2.动态链接
  • 需调用的库函数以动态链接库形式存在，多个进程之间共享。链接时只需知道调用函数位置即可。
  • 在程序执行时，当需要调用某个动态链接库函数时，操作函数首先查找所有正在运行程序，看内存中是否已经有该库函数的拷贝。如果有，则多进程之间可共享拷贝，否则会将其载入到该进程的虚拟内存。

5.内存模型

• C++程序内存分成5个区
  • ①堆区 heap
    • 用于动态内存分配。
    • 堆在内存中位于bss区和栈区之间。由程序员分配和释放。
  • ②栈区 stack
    • 由编译器自动分配释放，存放函数的参数值、局部变量的值等。
  • ③静态全局区 static
    • 存放全局变量、静态数据、常量。程序结束后由系统释放。
  • ④常量区（字面量区）
    • 存放常量字符串，程序结束后由系统释放。
  • ⑤代码区 text segment
    • 存放函数体的二进制代码。
• 堆VS栈
  • 管理方式
    • 栈由程序自动申请和释放空间。
    • 堆是需要程序员手动申请和释放。
  • 空间大小
    • 栈的空间比较小，一遍只有几兆大小。
    • 堆空间非常大（与虚拟内存相关）。
  • 产生碎片
    • 栈和数据结构中的栈原理相同，在弹出一个元素前，上一个已经弹出，不会产生碎片，而不停调用malloc/new、free/delete会造成很多内存碎片
  • 生长方向
    • 堆生长方向是向上的，向着内存地址增加的方向
    • 栈相反，向着内存减小的方向生长
  • 分配方式
    • 堆是动态分配，没有静态分配。
    • 栈由静态分配和动态分配。
    • 静态分配是编译器完成的，如局部变量分配。动态分配由malloc/new函数分配。
    • 栈的动态分配和堆的不同，动态分配是由编译器进行释放，无需手工实现。
    • 静态分配：发生在程序编译和链接阶段。
    • 动态分配：发生在程序运行阶段。
  • 分配效率
    • 栈效率比堆高很多。
    • 栈是极其系统提供的数据结构，计算机在底层提供栈的支持，分配专门的寄存器来存放栈地址，压栈出栈有相应指令，比较快。
    • 堆是由库函数提供的，机制很复杂，库函数按照一定算法进行搜索内存，比较慢。

6.STL

• queue
  • 声明：queue<data_type> q;
    • 队首元素：q.front()
    • 队尾元素：q.back()
    • 队列判空：q.empty()
    • 入队：q.push()
    • 出队：q.pop()
    • 队列元素数量：q.size()
• stack
  • 声明：stack<data_type> s;
    • 查看栈顶元素：s.top()
    • 栈判空：s.empty()
    • 入栈：s.push()
    • 出栈：s.pop()
    • 栈元素数量：s.size()
• string
  • 声明：string s1, s2;
    • 字符串判等：s1 == s2
    • 字典序小于：s1 < s2
    • 字典序大于：s2 > s2
    • 字符串连接：s1 += s2
    • 字符串长度：s1.length()
  • string会不断扩容，比char功能更强。
• hash_map(非标准)
  • 命名空间：__gnu_cxx;
  • 声明：hash_map<key_type, value_type, hash_func> h;
    • 判断某个key值是否在hash_map中：h.find(key)
    • 将value存储在key位上：h[key] = value
    • 访问key值对应的value：h[key]
    • 哈希表的起始位置：h.begin()
    • 哈希表的结束位置：h.end()
• unordered_map(C++11标准)
  • 声明：unordered_map<key_type, value_type, hash_func> h;
    • 判断某个key值是否在hash_map中：h.find(key)
    • 将value存储在key位上：h[key] = value
    • 访问key值对应的value：h[key]
    • 哈希表的起始位置：h.begin()
    • 哈希表的结束位置：h.end()

7.编码规范

• 重要性：
  • 1.规范代码可促进团队合作。
  • 2.规范代码可减少bug处理。
  • 3.规范代码可降低维护成本。
  • 4.规范代码有助于代码审查。
  • 5.统一代码规范可大家轮岗更容易。
• 原则：
  • 重要的是执行，命名。
  • 好的版式易于阅读，学会用换行和注释做代码片段区隔。
  • 注释要正确，一定要和代码保持同步。