这些知识点你都知道吗，测试你的C++入门程度-技术圈

做公众号以来，很多人都私信问我如何入门C++，其实之前也有很多人问过这个问题，觉得还是有必要写一篇完整的文章，给大家参考。

既然要写一篇文章，程序喵本着对读者负责任的态度，在写这篇文章前我咨询了好多人，既有身经百战的大佬，也有初入职场的精英码农，我也查阅了好多入门C++相关的资料（发现内容都差不多），结合自身经历，整理出一篇文章分享给大家。

不同人入门C++的方式应该都有所不同，就我自己而言，大一先学习了C语言，稀里糊涂一个学期过去了，用C语言做个控制台界面的学生管理系统，然后大一下学期学习C++时，恰好上了一门编译原理的课，当时实现了个小编译器，做过校园导航系统，小型数据库系统，有点小成就感，原以为算是“C++入门”了吧。现在想想其实很多东西学生时期还是知其然而不知其所以然。之后在工作中使用C++做项目，才是真正意义的“入门”了，所以对我而言，可能更多的是依靠“实战”去入门的C++。

本篇文章我不会全篇介绍入门C++需要看什么书，看什么视频，因为这种文章太多了，相信读者看的已经眼花缭乱了，正文主要介绍C++的一些基础的知识点，基本上对每个知识点我会贴一段示例代码，读者如果要具体了解某个知识点，可以去文末的书籍或视频中针对性学习，我会在文末列出比较容易入门的几本书和视频。老规矩，废话停止，直接开始：

C++是什么？

通俗的讲，可以简单理解为C语言的延伸语言，这里会主要介绍C++相对于C语言来说，有哪些特性。

C++的一些特点：

允许重载：函数名相同，参数类型不同，参数个数不同，即可重载，使用见下面代码：

// overload.cc#include <iostream>using std::cout;void func(int a) { cout << "func " << a << "\n"; }void func(int a, int b) { cout << "func " << a << " " << b << "\n"; }void func(float a) { cout << "func " << a << "\n"; }int main() {    func(1);    func(1, 2);    func(1.1f);return 0;}

namespace：namespace是什么？其实就相当于为变量和函数划个范围

如果不加namespace会有什么问题：

// namespace.cc
#include <iostream>
void func() {    std::cout << "n1 func" << "\n";}
void func() {    std::cout << "n2 func" << "\n";}// redefinition of 'func'int main() {    func();     return 0;}

结果大家可能都知道，这样的代码编译会报错：redefinition of 'func'

一般规定一个程序内不允许同一个强符号有多个定义，那怎么解决？

可使用namespace：

// namespace.cc
#include <iostream>
namespace n1 {
void func() {    std::cout << "n1 func"              << "\n";}
}  // namespace n1
namespace n2 {
void func() {    std::cout << "n2 func"              << "\n";}
}  // namespace n2
// redefinition of 'func'
int main() {    n1::func();    n2::func();    return 0;}

这样编译成功，加入namespace后其实对编译器来说就是两个不同的函数，因为生成的是两个不同的符号：

注意：不要过多using namespace xxx，例如using namespace std；可能就容易引起符号冲突问题，

可以使用using std::cout这种方式。

class & struct：

很多面试官可能都会问class和struct的区别？具体答案我这里就不贴出来了，大家自己搜索答案就可，或者留言问我，它俩在C++里其实没什么区别，就是默认权限不同而已。

这里需要掌握几个知识点：

如何定义一个类
构造函数的定义及使用
析构函数的定义及使用
拷贝构造函数的定义及使用
移动构造函数的定义及使用
赋值构造函数的定义及使用
移动赋值函数的定义及使用

下面贴出一段示例代码：

// class.cc#include <iostream>#include <memory>
using std::cout;
class TClass {   public:    TClass() {        cout << "构造函数1" << "\n";    }
    TClass(int a) : a_(a) {        cout << "构造函数2" << "\n";        data_ = new int[10];    }
    TClass(const TClass &a) : a_(a.a_) {        cout << "拷贝构造函数" << "\n";        data_ = new int[10];
        memcpy(data_, a.data_, 10 * sizeof(int));    }
    TClass(TClass &&a) : a_(a.a_), data_(a.data_) {        a.data_ = nullptr;        cout << "移动构造函数" << "\n";    }
    TClass &operator=(TClass &a) {        a_ = a.a_;        if (data_) delete[] data_;        data_ = new int[10];        memcpy(data_, a.data_, 10 * sizeof(int));
        cout << "赋值构造函数" << "\n";        return *this;    }
    TClass &operator=(TClass &&a) {        a_ = a.a_;        if (data_) delete[] data_;        data_ = a.data_;        a.data_ = nullptr;        cout << "移动赋值函数" << "\n";        return *this;    }
    ~TClass() {        cout << "析构函数" << "\n";        if (data_) delete[] data_;    }
    void func() { cout << "a " << a_ << " \n"; }
   private:    int a_;    int *data_;};
int main() {    TClass a(1);              //构造函数2    TClass b(a);              //拷贝构造函数    TClass c(std::move(a));   //移动构造函数    c = b;                    //赋值构造函数    c = std::move(b);         //移动赋值函数    TClass d = c;             //拷贝构造函数    TClass e = std::move(d);  //移动构造函数    a.func();    b.func();    return 0;}

模板

模板主要分为函数模板和类模板，下面有示例代码：

// template.cc#include <iostream>
using std::cout;template <typename T>T max(T a, T b) {  // 函数模板    return a > b ? a : b;}
template <typename T>struct Vec {  // 类模板    Vec(T a) : a_(a) {}
    void func() { cout << "func value " << a_ << "\n"; }    T a_;};
int main() {    cout << "max(1, 2) " << max(1, 2) << "\n";    cout << "max(1.1f, 2.2f) " << max(1.1f, 2.2f) << "\n";    cout << "max(1.10, 2.20) " << max(1.10, 2.20) << "\n";
    Vec<int> vi(1);    vi.func();
    Vec<float> vf(1.1f);    vf.func();    return 0;}

引用：C++里多了个引用的概念，很多人面试应该有被问到过引用和指针有什么区别吧？

关于指针和引用，在这里强烈推荐大家阅读《面试系列之指针和引用的使用场景》这篇文章，通俗易懂的纯干货型文章。

大家可以记住一个关键点就是引用追求从一而终，它的指向永远不会变，而指针是个善变的东西，它的指向随时可以改变，一般开发中会使用const &方式进行参数传递，省去不必要的对象拷贝：

void func(const A& a) {}

多态：这是C++语言所支持的或者说面向对象的一个重要特性，直接看代码：

// polymorphic.cc
#include <iostream>using std::cout;struct Base {    Base() {        cout << "base construct" << "\n";    }
    virtual ~Base() {        cout << "base destruct" << "\n";    }
    void FuncA() {}
    virtual void FuncB() { cout << "Base FuncB \n"; }
    int a;    int b;};
struct Derive1 : public Base {    Derive1() { cout << "Derive1 construct \n"; }    ~Derive1() { cout << "Derive1 destruct \n"; }    void FuncB() override { cout << "Derive1 FuncB \n"; }};
struct Derive2 : public Base {    Derive2() { cout << "Derive2 construct \n"; }    ~Derive2() { cout << "Derive2 destruct \n"; }    void FuncB() override { cout << "Derive2 FuncB \n"; }};

int main() {    {        Derive1 d1;        d1.FuncB();    }
    cout << "======= \n";    {        Derive1 d1;        d1.FuncB();
        Base &b1 = d1;        b1.FuncB();    }
    cout << "======= \n";    {        Derive2 d2;        d2.FuncB();
        Base &b2 = d2;        b2.FuncB();    }
    cout << "======= \n";    {        Base b;        b.FuncB();    }
    cout << "======= \n";    {        Base *b = new Derive1();        b->FuncB();        delete b;    }
    return 0;}

这里简单介绍了实现多态的两种方式：通过指针或者通过引用。

注意：

构造函数不能是虚函数
基类析构函数最好是虚函数
尽量不要使用多继承

new和delete

C++内存申请和释放会使用new和delete关键字，而基本不会使用C语言中的malloc和free，可看下面的示例代码：

// new_delete.cc
#include <iostream>
using std::cout;
struct A {    int a_;};
int main() {    A* a1 = new A;    delete a1;
    A* a2 = new A[10];    delete[] a2;    return 0;}

注意：

new和delete要配对使用
new[]和delete[]要配对使用
maloc和free要配对使用

类型转换：既然使用了C++语言，在类型转换方面就一定要使用C++风格，这比C语言风格的强制类型转换更安全。

static_cast

float f = 1.0f;int a = static_cast<int>(f);

const_cast

const char* cc = "hello world\n";char* c = const_cast<char*>(cc);

dynamic_cast

struct Base {};struct Derive : public Base {};void func() {    Base* base = new Derive;    Derive* derive = dynamic_cast<Derive*>(base);}

reinterpret_cast

A *a = new A;void* d = reinterpret_cast<void*>(a);

C++11常用新特性

C++的重大变革肯定是C++11啦，C++11标准引入了很多有用的新特性，这仿佛打开了新世界的大门，让C++开发者开发效率大幅提高，下面我会列出C++11常用的新特性，并附上简单的实例代码：

auto & decltype：用于类型推导

auto用于推导变量类型，decltype用于推导表达式返回值类型

// auto_decltype.cc
int main() {    auto a = 10;  // 10是int型，可以自动推导出a是int
    int x = 0;    decltype(x) y;      // y是int类型    decltype(x + y) z;  // z是int类型
    return 0;}

std::function：用于封装一个函数，功能类似于函数指针，但却比函数指针方便的多。

// function.cc
#include <functional>#include <iostream>
using std::cout;
void printNum(int i) { cout << "print num " << i << "\n"; }
typedef void (*FuncPtr)(int i);
int main() {    FuncPtr ptr = printNum;    ptr(2);
    void (*ptr2)(int) = printNum;    ptr2(3);
    std::function<void(int)> func = printNum;    func(1);
    return 0;}

lambda表达式：随时可方便定义的一个匿名函数。

// lambda.cc#include <iostream>using std::cout;
int main() {    auto func = [](int a) -> int { return a + 1; };    int b = func(2);    cout << b << "\n";    return 0;}

注意：lambda表达式的变量捕获方式分为值捕获和引用捕获

int a = 0;auto f1 = [=](){ return a; }; // 值捕获acout << f1() << endl;
auto f2 = [=]() { return a++; }; // 修改按值捕获的外部变量，errorauto f3 = [=]() mutable { return a++; };

std::function和std::bind使得我们平时编程过程中封装函数更加的方便，而lambda表达式将这种方便发挥到了极致，可以在需要的时间就地定义匿名函数，不再需要定义类或者函数等，在自定义STL规则时候也非常方便，让代码更简洁，更灵活，开发效率也更高。

std::thread：C++11中使用std::thread创建线程，使用非常的方便，直接看代码：

void func() { std::cout << "new thread \n"; }int main() {    std::thread t(func);    if (t.joinable()) {        t.join(); // 或者t.detach();     }    return 0;}

注意：使用std::thread一定要记得join或者detach。

RAII：既然使用C++，那一定要理解RAII风格（利用对象生命周期管理资源），继续往下看：

如果不使用RAII风格，加锁解锁我们怎么办？

// 不使用RAIIvoid func() {    std::mutex mutex;    mutex.lock();    if (xxx) {        mutex.unlock();        return;    }    if (xxxx) {        mutex.unlock();        return;    }    ...    mutex.unlock();}

而如果使用RAII呢：

void func() {    std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex);    if (xxx) return;    if (xxxx) return;    ...}

是不是方便了很多，这里介绍了std::unique_lock的使用，还有一种锁是std::lock_guard，使用方式相同，至于它们之间有什么区别，我这里卖个关子，大家可以自行查找哈，锻炼一下自己的搜索能力。

智能指针也是典型的RAII风格，如果不使用智能指针管理内存是这样：

void func() {    A* a = new A;    if (xxx) {        delete a;        return;    }    if (xxxx) {        delete a;        return;    }    ...    delete a;}

而如果使用智能指针是这样：

void func() {    std::shared_ptr<A> sp = std::make_shared<A>(); // unique_ptr类似    std::shared_ptr<A> sp = std::shared_ptr<A>(new A); // 尽可能使用make_shared或者make_unique(C++14)    if (xxx) return;    if (xxxx) return;    ...}

又方便了很多吧，unique_ptr和shared_ptr的区别本文也不介绍，文章最后我会列出学习资料，在学习资料里可以找到答案。

原子操作：使用std::atomic可达到原子效果，使用方法：

std::atomic<int> ai;ai++;ai.store(100);int a = ai.load();

enum class：带有作用域的枚举类型，可用于完全替代enum，为什么要使用enum class呢？我们先看一段直接使用enum的代码：

enum AColor {    kRed,    kGreen,    kBlue};
enum BColor {    kWhite,    kBlack,    kYellow};
int main() {    if (kRed == kWhite) {        cout << "red == white" << endl;    }    return 0;}

不带作用域的枚举类型可以自动转换成整形，且不同的枚举可以相互比较，代码中的kRed居然可以和kWhite比较，这都是潜在的难以调试的bug，而这种完全可以通过有作用域的枚举来规避。

所以出现了enum class：

enum class AColor {    kRed,    kGreen,    kBlue};
enum class BColor {    kWhite,    kBlack,    kYellow};
int main() {    if (AColor::kRed == BColor::kWhite) { // 编译失败        cout << "red == white" << endl;    }    return 0;}

使用enum class可以在编译层面就规避掉一些难以调试的bug，使代码健壮性更高。

condition_variable：条件变量

std::condition_variable cv;std::mutex mutex_;void func1() {    std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);    --count;    if (count == 0) cv.notify_all();}void func2() {    std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);    while (count) {        cv.wait(lock);    }}

注意：不要直接用wait，而要记得使用wait(mutex, cond)或者while(cond) {wait(mutex);}

nullptr：表示空指针可以使用nullptr，不要使用NULL

void func(char*) {    cout << "char*";}void func(int) {    cout << "int";}
int main() {     func(NULL); // 编译失败 error: call of overloaded ‘func(NULL)’ is ambiguous    func(nullptr); // char*    return 0;}

chrono：时间相关函数可以考虑使用chrono库，例如休眠某个时间段：

void customSleep() {    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(5));    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));}

使用chrono可以精确的指定时间单位，可以明确的之道休眠的是几毫秒还是几秒，非常方便。

chrono中包含三种时钟：

steady_clock：单调时钟，只会增加，常用语记录程序耗时
system_clock：系统时钟，会随系统时间改动而变化
high_resolution_clock：当前系统最高精度的时钟，通常就是steady_clock

拿计时举例：

void customSleep() {    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(5));    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));}
int main() {    std::chrono::time_point<std::chrono::high_resolution_clock> begin = std::chrono::high_resolution_clock::now();    customSleep();    auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();    auto diff = end - begin;    long long diffCount = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(diff).count();    cout << diffCount << "\n";
    return 0;}

STL

使用C++有几个能不用STL标准库的，这里列出了常用的STL，并贴出使用代码。

std::vector：可以理解为动态可自动扩容的数组，使用vector需要掌握几个常用函数的使用

resize
reserve
capacity
clear
swap
at

灵活使用

void func() {    std::vector<int> vec;    std::cout << "vector size " << vec.size() << "\n";          // vector size 0    std::cout << "vector capacity " << vec.capacity() << "\n";  // vector capacity 0    vec.push_back(1);    vec.emplace_back(2);    vec.push_back(3);    std::cout << "====================== \n";    std::cout << "vector size " << vec.size() << "\n";          // vector size 3    std::cout << "vector capacity " << vec.capacity() << "\n";  // vector capacity 4    vec.reserve(200);    std::cout << "====================== \n";    std::cout << "vector size " << vec.size() << "\n";          // vector size 3    std::cout << "vector capacity " << vec.capacity() << "\n";  // vector capacity 200    vec.resize(20);    std::cout << "====================== \n";    std::cout << "vector size " << vec.size() << "\n";          // vector size 20    std::cout << "vector capacity " << vec.capacity() << "\n";  // vector capacity 200    vec.clear();    std::cout << "====================== \n";    std::cout << "vector size " << vec.size() << "\n";          // vector size 0    std::cout << "vector capacity " << vec.capacity() << "\n";  // vector capacity 200    std::vector<int>().swap(vec);    std::cout << "====================== \n";    std::cout << "vector size " << vec.size() << "\n";          // vector size 0    std::cout << "vector capacity " << vec.capacity() << "\n";  // vector capacity 0}

注意：for循环中erase某一个节点时要处理好迭代器的指向问题

void erase(std::vector<int> &vec, int a) {    for (auto iter = vec.begin(); iter != vec.end();) { // 正确        if (*iter == a) {            iter = vec.erase(iter);        } else {            ++iter;        }    }
    for (auto iter = vec.begin(); iter != vec.end(); ++iter) {  // error        if (*iter == a) {            vec.erase(iter);        }    }}

继续注意：remove函数不会真正的删除某个元素，它只会把某个要删除的元素移动到容器尾部，真正要删除还需使用erase，需要remove要和erase搭配使用。

bool isOdd(int i) { return i & 1; }
void print(const std::vector<int>& vec) {    for (const auto& i : vec) {        std::cout << i << ' ';    }    std::cout << std::endl;}
int main() {    std::vector<int> v = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};    print(v);
    std::remove(v.begin(), v.end(), 5);  // error    print(v);
    v.erase(std::remove(v.begin(), v.end(), 5), v.end());    print(v);
    v.erase(std::remove_if(v.begin(), v.end(), isOdd), v.end());    print(v);}

std::array：开发时可以考虑用std::array代替普通数组，因为它有获取长度，遍历，边界检查等功能

int main() {    std::array<int, 10> array;    // int array[10];    array.at(10) = 20;  // terminating with uncaught exception of type std::out_of_range: array::at    std::cout << "hello " << array.at(10) << "\n";    return 0;}

std::map & std::unordered_map：都是key-value级别的字典，使用方式相同，一个使用树实现，一个使用哈希表实现，可根据需求选择具体使用哪种字典。

int main() {    std::map<int, std::string> map;    map[1] = std::string("hello");    std::cout << map[1] << "\n";    return 0;}

std::list：链表

int main() {    std::list<int> list{1, 2, 3, 2};    list.sort();    // std::sort(list.begin(), list.end());    for (auto i : list) {        std::cout << i << " ";    }    std::cout << "\n";    return 0;}

注意：list的排序需要使用list.sort()，不能使用std::sort

std::tuple：我个人经常使用，tuple像结构体一样，也可以理解为pair的延伸

struct T {    int a_;    int b_;    int c_;    T(int a, int b, int c) : a_(a), b_(b), c_(c) {}};
int main() {    T a(1, 2, 3);    std::cout << "a " << a.a_ << " b " << a.b_ << " c " << a.c_ << "\n";    std::tuple<int, int, int> tuple = std::make_tuple(2, 3, 4);    std::cout << "a " << std::get<0>(tuple) << " b " << std::get<1>(tuple) << " c " << std::get<2>(tuple) << "\n";    return 0;}

编码规范

每一门语言基本都有几种常见的编码规范，想必大多数C++开发者都会基于google的C++编码规范去开发，下面是格式化代码常用的一些配置：

// .clang-formatBasedOnStyle: GoogleIndentWidth: 4ColumnLimit: 120SortIncludes: trueMaxEmptyLinesToKeep: 2

下面再列出一些常见的命名规则：

文件命名：文件名字要全部小写，中间用_相连，后缀名为.cc .cpp和.h

hello_world.cchello_world.cpphello_world.h

类型命名：类型名称的每个单词首字母均大写：

struct MyExcitingClass;

常量和枚举命名：声明为 constexpr 或 const 的变量, 或在程序运行期间其值始终保持不变的, 命名时以 “k” 开头, 大小写混合

const int kDaysInAWeek = 7;

函数命名：大驼峰方式

MyExcitingFunction()

命名空间命名：全部小写

namespace abcdefg{}

成员变量命名：小写字母加下划线分隔，最后加个下划线

普通变量命名：小写字母加下划线分隔

struct A {    int a_;}void f(int a) {    int b;}

代码：

struct A {    int a_;}void f(int a) {    int b;}

规范要点总结

下面是我查阅很多资料又结合自身工作经验总结的一些要点：

每个头文件都要使用#ifndef #define或者#pragma once修饰，避免被重复引用
每个命名都要尽可能表达清晰其具体含义，除非特别常用，否则不要使用缩写，宁可名字特别长
鼓励在 .cc 文件内使用匿名命名空间或 static 声明. 使用具名的命名空间时, 其名称可基于项目名或相对路径. 尽量不要使用 using 指示
一行尽量不要超过120个字符，一个函数尽量不要超过40行（性能优化除外），同时一个文件尽量控制在500行内.
所有的引用形参如不做改动一律加const，在任何可能的情况下都要使用 const或constexpr
new内存的地方尽量使用智能指针，c++11 就尽量用std::unique_ptr
合理使用移动语义或者COW，减少内存拷贝
使用 C++ 的类型转换, 如 static_cast<>(). 不要使用 int y = (int)x 或 int y = int(x) 等转换方式
明确使用前置++还是后置++的具体含义，如不考虑返回值，尽量使用前置++ (++i)
不要使用uint类型，如果需要使用大整型可以考虑int64，否则类型的隐式类型转换会带来很多麻烦
如无特殊必要不要使用宏，可以考虑使用const或constexpr替代宏，宏的全局作用域很麻烦，如果非要用在马上要使用时才进行 #define, 使用后要立即 #undef
尽可能用 sizeof(varname) 代替 sizeof(type).使用 sizeof(varname) 是因为当代码中变量类型改变时会自动更新. 或许会用 sizeof(type) 处理不涉及任何变量的代码，比如处理来自外部或内部的数据格式，这时用变量就不合适了
类型名如果过长的话可以考虑使用auto关键字
注释统一使用 // ，不要通过注释禁用代码，擅用git，不要为易懂的代码写注释
写完代码后记得format，每个项目最好都有统一的.clang_format文件
使用C++的string替代C语言风格的char*
尽量使用STL标准库的容器而不是C语言风格的数组，数组的越界访问之类当时是不会报错的，反而可能弄脏堆栈信息，导致奇奇怪怪难以排查的bug
可以更多的使用模板元编程，尽量多的使用constexpr等编译期计算，编译器是我们的好搭档，个人认为模板元编程以后会是C++的主流技术
可以考虑更多的使用异常处理方式，而不是C语言风格的errno错误码等
常用大括号控制生命周期，能提前结束的就可以提前结束
注意memcpy和memset的使用，仅适用于POD结构
理解内存对齐，可以使结构体更小，也可以使访问速度更快
基类析构函数一定要加virtual修饰
谨慎使用多继承，可能导致菱形继承
全局变量不要有任何依赖关系

这里我只列出来两本学习C++的书，可以按顺序阅读，我相信读完并理解这两本书的内容可以算是入门C++啦~

书

《C++ Primer Plus》注意是Plus！

《Effective Modern C++》

视频

有喜欢看书的也有喜欢看视频的，这里再推荐两个比较好的C++视频教程：

①清华大学郑莉教授的视频，通俗易懂

https://www.bilibili.com/video/BV1QE41147RT?from=search&seid=8449657388898463710

②还有一个是技术交流群群友推荐，也是清华大学的课程

https://www.bilibili.com/video/BV1yk4y1d7ns?p=1

③喜欢英文的同学可以看看MIT或斯坦福的C++课程

具体是看书快还是看视频快，因人而异。适合自己的才是最实在、最好的。

再推荐两个比较好的C++学习网站：

最好的肯定是cppreference啦，不用多说，也可以看看cppfaq，里面的很多问题可以增长我们的见识，让我们对C++的理解也更加深刻。

http://www.sunistudio.com/cppfaq/

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