C扩展 C++回顾到入门

引言

　　C扩展也称C++, 是一个复(za)杂(ji)优(ken)秀(die)的语言. 本文通过开发中常用C++方式
来了解和回顾C++这么语言. C++看了较多的书但还是觉得什么都不会. 只能说自己还付出太少,哎.

在引言部分我们先感受C++类的设计.

有个如下需求, 设计一个简单的日志系统. 先看下面 LogSimple.hpp

#ifndef _HPP_LOGSIMPLE
#define _HPP_LOGSIMPLE

#include <iostream>

using namespace std;

// 特殊技巧构建类构造器
class LogInit {
    // 设置LogSimple为友员, 可以访问当前私有属性
    friend class LogSimple;

    // _log写普通文件, _wf写级别高的文件
    static FILE* _log;
    static FILE* _wf;

    // 私有的构造器, 证明这个类是私有类
    LogInit() {
        const char* log = "rpc.log";
        const char* wf = "rpc.log.wf";

        _log = fopen(log, "ab");
        if (NULL == _log) {
            fprintf(stderr, "fopen is error : %s
", log);
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        _wf = fopen(wf, "ab");
        if (NULL == _wf) {
            fclose(_log);
            fprintf(stderr, "fopen is error : %s
", wf);
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
    }

    // 析构打开的句柄
    ~LogInit() {
        fclose(_wf);
        fclose(_log);
    }
};

// 定义静态变量
FILE* LogInit::_log = NULL;
FILE* LogInit::_wf = NULL;

// 基础的日志系统
class LogSimple {

protected:
    // 只能在当前类和继承类中使用的单例对象, 这个只是声明
    static LogInit _li;

protected:
    // 打印普通信息
    void LogWrite(string msg) {
        fprintf(LogSimple::_li._log, msg.c_str());
    }

    // 打印等级高信息
    void WfWrite(string msg) {
        fprintf(LogSimple::_li._wf, msg.c_str());
    }

public:
    virtual void Log(string msg) = 0;
};

// 定义在 LogSimple 中声明的静态量
LogInit LogSimple::_li;

// Debug 模式日志
class LogDebug : public LogSimple {

public:
    // 重写Log输出内容 
    void Log(string msg) {
#if defined(_DEBUG) 
        this->LogWrite(msg);
#endif
    }
};

// Debug 模式日志
class LogFatal : public LogSimple {

public:
    // 重写Log输出内容 
    void Log(string msg) {
        this->LogWrite(msg);
        this->WfWrite(msg);
    }
};

#endif // !_HPP_LOGSIMPLE

这里使用了 *.hpp 文件,也称C++的充血模型. 当使用 hpp头文件时候表示当前代码是开源的, 头文件和实现都在一起.

并且不使用全局变量和全局函数.

还有这段代码

    // 设置LogSimple为友员, 可以访问当前私有属性
    friend class LogSimple;

......

    
    // 只能在当前类和继承类中使用的单例对象, 这个只是声明
    static LogInit _li;

是构建上层语言的 类的构造器. "只会在第一次使用这个类的时候构建这个对象". C++中通过技巧能够完成一切, 是一个强调技巧,强混乱约束的语言.

测试代码如下 main.cpp

#include "LogSimple.hpp"

/*
 * 主函数, 测试简单的日志系统
 * 快速熟悉C++类的使用方法.
 */
int main(void) {

    LogSimple *log;
    LogDebug debug;
    LogFatal fatal;

    // 简单测试
    log = &debug;
    log->Log("debug 日志测试!
");

    log = &fatal;
    log->Log("fatal 日志测试
");

    // 测试完毕
    puts("测试完毕!");

    system("pause");
    return 0;
}

运行结果

生成日志文件图

 

再扯一点, C++类中静态变量, 分两步构造,先在类中声明, 再在外面定义分配实际空间. 好,这里关于C++的类回顾完毕. 

前言

　　前言部分回顾一下C++中模板用法.

开始先回顾了解函数模板, 看下面测试文件 main.cpp

#include <iostream>

using namespace std;

/*
 * 快速排序递归核心, 当前是从小到大排序
 */
template <typename T> static void
_sortquick(T a[], int si, int ei) {
    // 递归结束条件
    if (si >= ei) return;

    int low = si, high = ei;
    T axle = a[low];
    while (low < high) {
        // 找最右边不合适点
        while (low < high && a[high] > axle)
            --high;
        if (low >= high) break;
        a[low++] = a[high];

        //找最左边不合适点
        while (low < high && a[low] < axle)
            ++low;
        if (low >= high) break;
        a[high--] = a[low];
    }
    // 分界点找好了, 归位 此时low == high
    a[low] = axle;

    //新一轮递归
    _sortquick(a, si, low - 1);
    _sortquick(a, high + 1, ei);
}

// 包装对外使用的快排接口
template<typename T> inline void 
sortquick(T a[], int len) {
    _sortquick(a, 0, len - 1);
}


/*
 * 这里温故函数模板,以快速排序为例
 */
int main(void) {
    // 开始测试, 模板函数
    int a[] = {5, 6, 1, 2, 4, 5, 1, 4, 14, 1, 17 };

    // 开始调用测试 是 sortquick<int> 自动推导
    sortquick(a, sizeof(a) / sizeof(*a));

    puts("排序后数据为:");
    for (int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(*a); ++i)
        printf("%d ", a[i]);
    putchar('
');

    system("pause");
    return 0;
}

通过 template<typename T> 构建一个模板的快排函数. 测试结果如下

 再来回顾一下 模板类用法 我们构建一个 简单的 智能指针类 AutoPtr.hpp

#ifndef _HPP_AUTOPTR
#define _HPP_AUTOPTR

#include <cstring>
#include <cstdlib>

/**
 *简单的智能指针,支持创建基本类型 基本类型数组
 *支持智能管理对象类型,对象数组类型
 *不允许赋值构造,复制构造,不允许new创建
 */
template<typename T> class AutoPtr {
    T *_ptr;
    unsigned _len;
    AutoPtr<T>(const AutoPtr<T> &autoPtr);
    AutoPtr<T> &operator=(const AutoPtr<T> &autoPtr);
    void *operator new(unsigned s);

public:
    AutoPtr(unsigned len = 1U)
    {
        this->_len = len;
        this->_ptr = !len ? NULL : (T*)calloc(len, sizeof(T));
    }
    ~AutoPtr(void)
    {
        for (unsigned u = this->_len; u > 0U; --u)
            this->_ptr[u - 1].~T();//delete的本质
        free(this->_ptr);
    }

    inline T& operator*(void) const
    {
        return *this->_ptr;
    }

    inline T* operator->(void) const
    {
        return this->_ptr;
    }

    inline T& operator[](unsigned idx) const
    {
        return this->_ptr[idx];
    }

    inline T* operator+(unsigned idx) const
    {
        return this->_ptr + idx;
    }
    //获取智能托管资源的长度,在数组中有用
    inline unsigned size(void)
    {
        return this->_len;
    }
};

#endif // !_HPP_AUTOPTR

测试代码如下 main.cpp

#include <iostream>
#include "AutoPtr.hpp"

using namespace std;

struct abx {
    int a;
    float b;
    char *c;
};

/*
 *  这里将处理 泛型类的使用讲解
 * 泛型还是在开发中少用.这里只是初级熟悉篇.
 */
int main(void) {

    // 先使用基础的用法
    AutoPtr<int> iptr;

    *iptr = 666;
    printf("*iptr = %d
", *iptr);

    // 使用 数组类型
    AutoPtr<abx> abs(10);
    printf("abs[6].c = %s
", abs[6].c);

    system("pause");
    return 0;
}

演示结果

通过上面两个例子, 练习一下基本熟悉泛型语法简易用法了.高级的用法, 那还得春夏秋冬......

正文

　　这里简单讲解STL中开发中用到的容器类.使用一些简单例子,方便上手使用.

先看list 链表使用案子

同样通过代码开始 main.cpp, 通过list处理随机业务.

#include <iostream>
#include <cassert>
#include <ctime>
#include <list>

using namespace std;

/*
 * 主函数 - 熟悉STL list 用法
 * 业务需求如下:
 *        有一堆这样数据 
 *    标识        权重
 *    1        100
 *    2        200
 *    3        100
 *    ...        ...
 * 需要随机出一个数据. 
 */

class RandGoods {
    list<int> idxs;            //存所有索引的
    list<int> weights;        //存所有权重的
    int sum;                //计算总的权重和
public:
    RandGoods(void) {
        this->sum = 0;
        // 初始化随机种子
        srand((unsigned)time(NULL));
    }

    /*
     * 添加数据
     */
    void Add(int idx, int weidth) {
        // 简单检测一下参数
        assert(idx>=0 && weidth > 0);

        this->idxs.push_front(idx);
        this->weights.push_front(weidth);
        this->sum += weidth;
    }

    // 得到一个随机数据
    int Get(void) {
        int ns = 0;
        int rd = rand() % sum;
        int len = this->weights.size();
        list<int>::iterator it = this->idxs.begin();
        list<int>::iterator wt = this->weights.begin();

        while (wt != this->weights.end()) {
            ns += *wt;
            if (ns > rd)
                return *it;
            ++it;
            ++wt;
        }

        return -1;
    }

    // 输出所有数据
    void Print(void) {
        list<int>::iterator it = this->idxs.begin();
        list<int>::iterator wt = this->weights.begin();

        puts("当前测试数据如下:");
        while (wt != this->weights.end()) {
            printf("%3d %3d
", *it, *wt);
            ++it;
            ++wt;
        }
    }
};

/*
 * 温故 list用法, C++ STL 没有上层语言封装的好用
 */
int main(void) {
    // 随机对象
    RandGoods rg;
    int len = rand() % 20 + 5; // 返回是 [5, 24]

    //添加数据
    for (int i = 0; i < len; ++i) {
        int weight = rand() % 200 + 1;
        rg.Add(i, weight);
    }

    // 这里测试 得到数据
    rg.Print();

    // 得到一个数据
    int idx = rg.Get();

    printf("得到随机物品索引:%d
", idx);

    system("pause");
    return 0;
}

对于STL 库有很多功能, 这里就是最简单的使用方式. 工作中需要用到高级的用法, 可以及时查. 关键是有思路.

演示结果

C++ 的list 没有 java和C#的List好用. 差距太大. 或者说STL相比上层语言提供的容器, 显得不那么自然. 估计是C++是开创者,

后面的语言知道坑在那, 简化创新了. 也可以用vector可变数组代替list. 如果在C中直接用语法层提供的可变数组 int max = 10; int a[max];

在栈上声明可变数组就可以了.

再看queue 队列使用方式

关于stl 容器用法都是比较基础例子, 重点能用, 高级的需要看专门介绍的书籍. 关于队列底层库中常用. 和多线程一起配合.

流程很绕, 这里简单写个容易的例子如下main.cpp

#include <iostream>
#include <queue>

using namespace std;

/*
 * 这里使用 queue队列, 简单使用了解 
 * 最简单的生产后, 直接消耗
 */
int main(void) {

    queue<double> qds;
    int i, len = rand() % 20 + 5;
    double c;
    int a, b;

    puts("生产的数据如下:");
    // 先生产 队列是尾巴插, 头出来
    for (i = 0; i < len; ++i) {
        a = rand();
        b = rand();
        if (a >= b)
            c = a + 1.0 * b / a;
        else
            c = (double)-b - 1.0 * a / b;

        // 队列中添加数据
        printf("%f ", c);
        qds.push(c);
    }
    
    puts("
释放的数据如下:");
    while (!qds.empty()) {
        c = qds.front();
        printf("%f ", c);

        qds.pop();
    }
    putchar('
');

    system("pause");
    return 0;
}

运行截图如下

注意的是C++队列是尾查头出.

后看map 键值对使用例子

先看 main.cpp

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>

using namespace std;

/*
 *  这里是使用 map. 简单的熟悉map的使用方法
 */
int main(void) {
    map<string, string> kvs;
    const char* strs[] = { "Sweet", "are", "the", "uses", "of", "adversity", 
        "Knowledge", "is", "one", "thing", "but", "faith", "is", "another" };

    // 先添加数据
    int i;
    pair<map<string, string>::iterator, bool> pit;
    for (i = 1; i < sizeof(strs) / sizeof(*strs); ++i) {
        pit = kvs.insert(pair<string, string>(strs[i - 1], strs[i]));
        if (!pit.second) {
            printf("插入失败<%s,%s>
", strs[i-1], strs[i]);
        }
    }

    // 这里开始查找处理
    map<string, string>::iterator it = kvs.find("are");
    if (it != kvs.end())
        printf("找见了 %s => %s
", it->first.c_str(), it->second.c_str());
    else
        printf("没有找见 are => NULL
");

    // 全局输出
    puts("当前的数据内容如下:");
    for (it = kvs.begin(); it != kvs.end(); ++it) {
        printf("%s => %s
", it->first.c_str(), it->second.c_str());
    }

    system("pause");
    return 0;
}

运行结果

到这里基本上C++ 语言中常用的语法规则, 基本都回顾熟悉完毕了. 后面随着开发, 慢慢了解突破. 最快的熟悉手段还是大量看专业书籍和敲代码. 

后记

　　错误是难免, 这里纯属回顾C++基础语法. 有问题随时交流, 接受任何C++高玩的批评. 拜~~