C++ 核心知识点解析

1. extern 声明与 extern "C"

• extern 声明：仅声明变量或函数而不分配内存，通常用于头文件中共享全局变量或函数声明。
• extern "C"：强制以 C 语言方式编译函数，避免 C++ 的名称修饰（name mangling）。常用于 C/C++ 混合编程。

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
void c_style_function();
}
#endif

2. static、inline 与 const

• 限制作用域为当前源文件（文件作用域）。
• 静态成员变量需在类外定义，静态成员函数不能访问非静态成员。
• 建议编译器内联展开函数体，适用于短小且频繁调用的函数。
• 只能被常量对象调用，且不能修改成员变量（除非变量标记为 mutable）。

const 成员函数：

class ConstExample {
    mutable int modifiable;
public:
    void const_func() const {
        modifiable = 1;
    }
};

inline：

inline int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

static：

class Example {
public:
    static int count;
    static void print() { /* 仅访问静态成员 */ }
};
int Example::count = 0;

3. 友元函数与友元类

• 友元函数/类可访问目标类的私有成员，但友元类不反向共享权限。

class FriendTarget {
private:
    int secret;
    friend class FriendClass;
    friend void friend_func();
};

4. 构造函数类型

1. 默认构造函数：无参数。
2. explicit 构造函数：禁止隐式转换。

   explicit String(int size);
   

3. 委托构造函数：通过初始化列表调用其他构造函数。

   Example() : Example(0) {}
   

4. 移动构造函数：接管右值资源，标记为 noexcept。

   String(String&& other) noexcept : data(other.data) {
       other.data = nullptr;
   }
   

5. 拷贝构造函数：复制对象状态。

   String(const String& other);
   

5. 移动语义与完美转发

完美转发：std::forward 保持参数原始值类别（左值/右值）。

template<typename T>
void wrapper(T&& arg) {
    target(std::forward<T>(arg));
}

移动语义：std::move 将左值转为右值，避免拷贝开销。

std::vector<int> v1 = std::move(v2);

6. 函数对象（仿函数）

重载 operator() 使对象可调用：

struct Adder {
    int operator()(int a, int b) {
        return a + b;
    }
};
Adder add;
add(1, 2);

7. 多重继承与菱形继承

• 菱形继承问题：派生类间接继承基类多次。
• 虚继承：通过 virtual 关键字解决重复继承。

class A {};
class B : virtual public A {};
class C : virtual public A {};
class D : public B, public C {};

8. 虚函数

纯虚函数：定义接口，强制子类实现。

class Abstract {
public:
    virtual void pure() = 0;
};

虚函数：运行时动态绑定，需通过指针/引用调用。

class Base {
public:
    virtual void show() {
        std::cout << "Base";
    }
};
class Derived : public Base {
    void show() override {
        std::cout << "Derived";
    }
};
Base* obj = new Derived();
obj->show();

9. new 与 malloc 对比

特性	new (C++)	malloc (C)
内存分配	调用构造函数	仅分配内存
返回类型	类型指针（T*）	void*
失败处理	抛出 bad_alloc 异常	返回 nullptr
示例	int* p = new int(10);	int* p = (int*)malloc(sizeof(int));