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c++知识点1

news 来源：原创 2025/6/19 5:29:29

高级模板技术45：
- 模板元编程：这是一种在编译期进行计算和代码生成的技术。通过模板的递归展开、特化等操作，可以实现一些复杂的功能，例如编译期的计算、类型安全的容器等。例如，使用模板元编程可以实现一个编译期计算斐波那契数列的代码。
- SFINAE（Substitution Failure Is Not An Error）：这是 C++ 模板编程中的一个重要技术，允许根据模板参数的特性进行条件化编程。通过使用 std::enable_if，可以限制某些模板仅在特定条件下有效，从而实现更灵活的模板代码编写。比如，可以编写一个模板函数，只有当参数类型是整数时才进行特定的操作4。
智能指针：
- std::unique_ptr：独占式智能指针，保证一个对象只有一个指针指向它，在其生命周期结束时自动释放所管理的资源，避免了内存泄漏和悬空指针的问题。常用于管理单个对象的生命周期，例如在函数内部创建并返回一个对象时，可以使用 std::unique_ptr 来确保资源的正确释放4。
- std::shared_ptr：共享式智能指针，通过引用计数的方式来管理资源的生命周期。多个 std::shared_ptr 可以指向同一个对象，当引用计数为 0 时，才会释放所管理的资源。适用于多个对象需要共享同一个资源的场景，但要注意循环引用可能导致的内存泄漏问题3。
- std::weak_ptr：弱引用智能指针，它是对 std::shared_ptr 的一种补充，用于解决循环引用的问题。std::weak_ptr 不会增加对象的引用计数，只是对 std::shared_ptr 所管理的资源进行弱引用，当 std::shared_ptr 所管理的资源被释放时，std::weak_ptr 也会自动变为无效。
多线程与并发编程4：
- 基本线程操作：C++11 引入了多线程的标准库，使用 std::thread 类可以创建和管理线程。学会如何启动线程、等待线程结束、传递参数给线程函数等基本操作。例如：
cpp
```
#include <iostream>
#include <thread>

void hello() {
    std::cout << "Hello from thread!" << std::endl;
}

int main() {
    std::thread t(hello);
    t.join();
    return 0;
}
```
- 并发数据结构与同步机制：在多线程环境下，需要使用同步机制来保证数据的正确性和线程的安全。C++11 提供了 std::mutex（互斥锁）、std::lock_guard（互斥锁的 RAII 包装类）、std::condition_variable（条件变量）等工具来实现线程间的同步。例如，使用 std::mutex 和 std::lock_guard 来保护共享数据的访问：
cpp
```
#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>

std::mutex mtx;
int counter = 0;

void increment() {
    for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
        counter++;
    }
}

int main() {
    std::thread t1(increment);
    std::thread t2(increment);
    t1.join();
    t2.join();
    std::cout << "Counter: " << counter << std::endl;
    return 0;
}
```
设计模式4：
- 常见设计模式的实现与应用：学习常见的设计模式，如单例模式、工厂模式、观察者模式、装饰器模式等，并掌握如何在 C++ 中实现和应用这些模式。例如，单例模式用于保证一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点：
cpp
```
class Singleton {
private:
    static Singleton* instance;
    Singleton() {}
public:
    static Singleton* getInstance() {
        if (instance == nullptr) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
};
Singleton* Singleton::instance = nullptr;
```
- 设计模式的组合与变化：了解如何将多个设计模式组合使用，以及如何根据具体的需求对设计模式进行变体或扩展，以满足复杂的业务逻辑。
STL 高级用法：
- 容器适配器：除了基本的容器（如 vector、list、map 等），STL 还提供了容器适配器，如 stack（栈）、queue（队列）、priority_queue（优先队列）。掌握这些容器适配器的使用方法和特点，以及如何根据不同的场景选择合适的容器适配器。
- 迭代器：深入理解迭代器的概念和分类（如输入迭代器、输出迭代器、前向迭代器、双向迭代器、随机访问迭代器），学会使用迭代器来遍历容器、修改容器中的元素，并掌握迭代器的一些高级操作，如迭代器适配器（如 reverse_iterator）和迭代器算法（如 std::transform、std::find_if 等）。
- 算法的高级应用：STL 提供了大量的算法，如排序、查找、遍历、变换等。学习如何根据具体的需求选择合适的算法，并掌握一些算法的高级用法和技巧，如自定义比较函数、使用谓词函数等。
C++11/14/17 等新特性5：
- Lambda 表达式：是一种定义匿名函数的简洁方式，可以在需要的地方直接定义并使用函数，而无需事先声明函数名。Lambda 表达式在与 STL 算法结合使用时非常方便，可以作为算法的参数，用于指定排序规则、查找条件等。例如：
cpp
```
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

int main() {
    std::vector<int> nums = { 5, 2, 8, 1, 9 };
    std::sort(nums.begin(), nums.end(), [](int a, int b) { return a < b; });
    for (int num : nums) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}
```
- 范围 for 循环：简化了对容器中元素的遍历操作，使得代码更加简洁易读。例如：
cpp
```
#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> nums = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    for (int num : nums) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}
```
- auto 关键字和 decltype 关键字：auto 关键字用于自动推导变量的类型，减少了类型声明的繁琐；decltype 关键字用于获取表达式的类型，在一些复杂的模板编程和类型推导场景中非常有用。
性能优化：
- 内存管理优化：了解 C++ 中内存的分配和释放机制，掌握如何通过合理的内存管理来提高程序的性能。例如，避免不必要的内存分配和释放操作，使用对象池技术来重用...