day 19
如何理解C++面向对象编程?
类（Class）：类是面向对象编程的核心概念，它是对象的蓝图或模板。类定义了对象的属性（成员变量）和行为（成员函数）。
对象（Object）：对象是类的实例。通过类创建的对象具有类定义的属性和行为。
封装（Encapsulation）：封装是将数据（属性）和操作数据的方法（行为）捆绑在一起，并对外隐藏内部实现的细节。通过访问控制（如private、public、protected）来实现。
继承（Inheritance）：继承允许一个类（派生类）基于另一个类（基类）来创建，继承基类的属性和行为，并可以扩展或修改它们。
多态（Polymorphism）：多态允许不同类的对象对同一消息做出不同的响应。在C++中，多态通常通过虚函数（virtual）和函数重写（override）来实现。
虚函数底层机制
当通过基类指针调用虚函数时，编译器会生成以下代码：
1.通过对象的vptr找到虚函数表。
2.根据虚函数在表中的偏移量找到对应的函数地址。
3.调用该函数。
虚函数的实现引入了以下性能开销：
内存开销：每个对象需要额外存储一个vptr，每个类需要维护一个虚函数表。
时间开销：虚函数调用需要通过vptr查找虚函数表，比普通函数调用多一次间接寻址。
this指针
它是一个隐含的指针，指向当前对象的地址。
1.this的概念
this指针是一个隐含的指针，每个非静态成员函数都可以访问它。因为静态成员函数属于类不属于对象
this指针指向调用该成员函数的对象。
this指针的类型是ClassName*，其中ClassName是当前类的名称。
this指针是一个常量指针，不能修改它的值（即不能让它指向其他对象）。
2.this的作用
区分成员变量和局部变量：当成员变量与局部变量同名时，可以使用this指针明确访问成员变量。
返回当前对象：在成员函数中返回当前对象的引用或指针。
链式调用：通过返回*this，可以实现链式调用。
3.底层实现
void MyClass::setValue(int value) {
this->value = value;
}
会被编译器转换为：
void MyClass::setValue(MyClass* this, int value) {
this->value = value;
}
当调用obj.setValue(42)时，编译器会隐式传递obj的地址作为this指针：setValue(&obj, 42);
this存在哪
（1）寄存器
在函数调用时，this指针通常会被存储在寄存器中（如x86架构中的ECX寄存器，x64架构中的RCX寄存器）。
寄存器是CPU内部的高速存储单元，访问速度非常快。
（2）栈
如果寄存器不足以存储所有参数，this指针可能会被压入栈中。
栈是程序运行时的一块内存区域，用于存储函数调用的上下文信息（如参数、局部变量等）。
生命周期
this指针的生命周期与成员函数的调用周期相同。
struct中有this指针吗
几乎完全相同，所以有
struct和class最本质的区别
struct和class的最本质区别在于默认的访问控制权限：
struct默认是public访问权限和public继承。
class默认是private访问权限和private继承。
函数运行全过程的底层机制
1. 函数调用
调用指令：当程序执行到函数调用时，会生成一条调用指令（如 call 指令），该指令会将当前指令的下一条指令的地址（返回地址）压入栈中，然后跳转到函数的入口地址。
参数传递：函数的参数通常通过寄存器或栈传递给被调用函数。具体传递方式取决于调用约定（如 cdecl、stdcall、fastcall 等）。
2. 栈帧管理
栈帧（Stack Frame）：每个函数调用都会在栈上创建一个栈帧，用于存储函数的局部变量、返回地址、保存的寄存器等信息。
栈指针（SP）和帧指针（FP）：栈指针指向当前栈顶，帧指针指向当前栈帧的基址。函数调用时，栈指针会向下移动，为新的栈帧分配空间。
3. 局部变量存储
局部变量：函数的局部变量通常存储在栈帧中。编译器会根据变量的类型和大小，在栈帧中为它们分配空间，局部变量多，栈帧就大。
初始化：局部变量在进入函数时会被初始化，通常是通过将栈帧中的相应位置清零或赋初值。
4. 函数执行
指令执行：函数体中的指令会依次执行，可能会涉及到对局部变量的读写、调用其他函数、进行算术运算等操作。
寄存器使用：函数执行过程中会使用寄存器来存储临时数据、进行运算等。为了保存调用者的寄存器状态，函数通常会先将寄存器的值压入栈中，函数返回时再恢复。
5. 返回值处理
返回值：函数的返回值通常通过寄存器（如 eax 在 x86 架构中）返回给调用者。如果返回值较大，可能会通过栈或内存传递。
返回指令：函数执行完毕后，会执行返回指令（如 ret 指令），该指令会从栈中弹出返回地址，并跳转到该地址继续执行。
6. 栈帧销毁
栈帧释放：函数返回后，栈指针会恢复到调用前的状态，释放当前栈帧。调用者继续执行后续指令。
7. 异常处理
异常机制：如果函数执行过程中发生异常（如除零错误、内存访问违规等），操作系统或运行时环境会捕获异常，并根据异常处理机制（如 try-catch 块）进行处理。
8. 递归调用
递归：如果函数是递归调用的，每次调用都会创建一个新的栈帧，直到递归终止条件满足。递归深度过深可能导致栈溢出。
9. 优化
内联函数：编译器可能会将小型函数内联展开，以减少函数调用的开销。
尾调用优化：如果函数的最后一步是调用另一个函数，编译器可能会进行尾调用优化，直接跳转到被调用函数，而不创建新的栈帧。
typedef和define区别
typedef 是类型定义，适合用于创建类型别名，提高代码可读性和类型安全性。
类型安全：typedef 是类型定义，编译器会进行类型检查。
作用域：typedef 的作用域遵循 C/C++ 的作用域规则（如块作用域、文件作用域等）。
#define 是文本替换，适合用于定义常量、函数宏和条件编译，但缺乏类型安全，容易引入错误。
文本替换：#define 是简单的文本替换，不涉及类型检查。
作用域：#define 的作用域从定义处开始，直到文件结束或被 #undef 取消定义。