C++相关学习总结和整理

C++是一种强大的面向对象编程语言，它提供了许多高级特性，如类、结构体、指针、函数指针、数组、动态内存管理以及容器等。在C++中，类和结构体的主要区别在于默认访问权限和功能。类的成员默认是私有的（private），而结构体的成员默认是公有的（public）。此外，类可以定义成员函数，而结构体通常只能定义成员变量，尽管在C++中结构体也可以拥有成员函数。 指针和数组是C++中的两种基本数据结构。数组是一块连续的内存空间，用于存储相同类型的数据，数组的大小在生命周期内是固定的。指针则是一个变量，它存储的是内存地址，可以随时改变指向的内存位置。使用`sizeof`可以计算数组的元素个数，但无法得知指针指向的内存大小。数组名实际上是一个常量指针，而指针是可以改变的。 指针函数和函数指针是C++中的两种概念。指针函数是指函数的返回值是一个指针，如`int *f(int a, int b)`。而函数指针是一个指向函数的指针，例如`int (*f)(int a, int b)`。这允许函数作为参数传递或被其他函数调用。 C++中的容器如`list`和`vector`各有特点。`vector`拥有连续的内存空间，支持随机访问，但插入和删除效率相对较低。相反，`list`由一系列不连续的内存节点组成，支持快速的插入和删除，但不支持随机访问。 派生类和基类之间的关系在多态性方面尤为关键。当基类指针指向子类对象时，如果基类函数被声明为虚函数（virtual），那么调用该函数时会根据实际的对象类型调用子类的重载版本。纯虚函数（pure virtual function）则更进一步，它是一个没有实现的函数，要求派生类必须重载，使得抽象类（包含纯虚函数的类）只能作为基类使用。 析构函数是C++中处理对象销毁的关键。如果基类的析构函数声明为虚函数（virtual），那么在使用`delete`操作符时，会按照对象的实际类型调用相应的析构函数，包括子类的析构函数。不声明为虚函数的话，只会调用最靠近的非虚析构函数，可能导致子类资源未被正确释放。 C++的STL（Standard Template Library）是一个强大的库，包含了各种容器（如vector、list、deque、set、map等）、迭代器、算法和函数对象等。其中，顺序容器（如vector、deque和list）提供了一定程度的元素访问和操作灵活性。关联容器（如set、multiset、map、multimap）则依据键（key）来组织元素，通常使用红黑树或哈希表作为底层实现。例如，`set`不允许重复元素，而`map`则是一个键值对的集合，可以快速根据键检索元素。`unordered_set`和`unordered_map`则利用哈希表提供更快的查找速度，但不保证元素的排序。 红黑树是一种自平衡二叉查找树，它的引入是为了平衡插入和删除操作的时间复杂度，保持在O(logN)级别，相比AVL树，红黑树允许更大的不平衡，以减少旋转操作的频率。红黑树的一些规则包括：根节点为黑色，节点要么是黑色要么是红色，黑色节点的两个子节点必须是黑色，同一路径上不能有两个连续的红色节点，以及从任一节点到其所有叶子节点的所有路径都包含相同数量的黑色节点。 C++的学习涉及到很多深入的概念和技术，包括但不限于类与结构体、指针与数组、函数指针、容器、多态、内存管理和STL等，这些知识点构成了C++强大功能的基础。理解和掌握这些概念是成为熟练的C++程序员的关键步骤。