一些C 概念辨析

const與指標的結合方式有時候令人迷惑，如：

int * a0;
int * const a1;
int const * a2;
const int * a3;
int const * const a4;
const int * const a5;
const int const * const a6;

相比於乙個裸指標 a0，const 限定了指標的可變性，分為兩層：頂層指標的可變性、底層資料的可變性。

頂層指標的可變性，指的是指標本身的指向是否可變，是否能從指向乙個元素變成指向另乙個元素，比如是否能用該型別的指標遍歷乙個陣列。

底層資料的可變性，指的是指標指向的資料是否可變，是否能從乙個值原地改變成另乙個值，比如常用的qsort傳入的cmp函式就限制了不能修改底層資料。

區分const限制的是頂層指標還是底層資料，要看const相對於*的位置。*將乙個基礎型別的裸指標分為兩部分，左邊描述了底層資料的型別，右邊描述了這個裸指標的名字。如果const靠近左邊底層資料型別，則限制的是底層資料不可變；如果const靠近右邊頂層指標，則限制的是頂層指標不可變。

所以，a1 是頂層指標不可變，a2 和 a3 是底層資料不可變，a4、a5 和 a6 是指標資料都不可變。當然，最常用的還是 a3 這種形式，用於qsort函式的引數。

c++裡的引用相當於不可變的頂層指標，c++裡的const引用，則相當於指標資料都不可邊的指標，廣泛用於 sort 和 priority_queue。

也就是說：

int b;
int &a = b; // eq. int * const pa = &b; a = *pa;
const int &a = b; // eq. const int * const pa = &b; a = *pa;

但是引用有很多優點：寫法簡單、省掉一次解引用、不會發生解空指標、不會有野指標……

class a 
void fun(int a) 
virtual double fun(double x, double y) 
virtual void fun(const char* str) 
static void fun(char);
};void a::fun(char c) 
class b : public a 
virtual double fun(double x, double y) override 
};int main() ;
return 0;
}

可以看到，overload 是同一層級內部的水平關係，override 和 hide 是不同層級之間的垂直關係。

c++ 中，利用同型別的乙個物件來構造另乙個物件，有兩種不同的形成方式：賦值和拷貝。乙個簡答的例子如下：

class a 
a& operator= (const a& a) 
};int main()

在這裡例子中，a1是呼叫的拷貝建構函式，直接憑空生成乙個新物件；a2呼叫了賦值操作符，在已有物件的基礎上進行賦值，修改了原有的物件。

class t                  // 預設建構函式，無參
explicit t (int r) : t (r, 0) {} // 轉換建構函式，單參，且引數是其他型別
t (int a, int b) : x(a), y(b) {} // 初始化建構函式，有參
t (const t&); // 拷貝建構函式
t (t&&); // 移動建構函式
t& operator= (const t&); // 拷貝賦值
t& operator= (t&&); // 移動賦值
}

單個引數的建構函式稱為轉換建構函式，使用explicit修飾之後，可以禁止隱式型別轉換，只允許以顯式轉換構造。建議的做法是總是使用 explicit，這樣，t t = 10;之類的語句就無法通過編譯了。

拷貝和賦值的區別前面已經提到過，這裡另外介紹兩個關鍵字default和delete。當不指定建構函式的時候，編譯器預設提供無參建構函式，以及淺拷貝的拷貝建構函式。當給定了建構函式，編譯器就不再提供預設建構函式，但是可以通過使用t() = default;來啟用編譯器提供的建構函式。與之相對的，可以通過t& operator= (const t&) = delete;來取消編譯器提供的賦值操作。典型應用場景是unique_ptr以及單例。

委託建構函式是另一種特例。早期的時候，每個建構函式都需要手動初始化類的每乙個成員，無法一次性指定每個成員的預設值。委託建構函式的寫法是，使用乙個建構函式寫好所有的構造邏輯，其他建構函式只需要呼叫這個建構函式，達到委託的效果。上面的例子中，單參和無參的建構函式，就是委託了雙參建構函式來完成工作。

移動構造，是配合右值引用來實現的。主要使用場景是物件的「搬運」，也就是利用乙個將要消失的物件，來建立乙個仍要使用的物件。可用於代替rvo。

c++17引入了結構化繫結（structured binding），這種好東西一方面為我們簡化**帶來了方便，比如不用寫paira.first這種；另一方面與其他特性的結合有時會有一些意想不到的情況發生。

比如下面這個bfs的例子，型別推導 + 右值引用 + 結構化繫結會導致記憶體出錯：

queue> q;
q.push();
while (!q.empty())

問題出在auto&& [i, j] = q.front(); q.pop();這兩句上，我們使用的是乙個引用，但是後來這個元素被 pop 釋放掉了，所以會報記憶體錯誤。

使用auto& [i, j]也會出錯，因為也是引用型別；只有使用auto [i, j]做拷貝賦值才不會引起記憶體錯誤。

什麼時候用auto&&是安全的呢？在變數被使用前不會釋放記憶體的時候，比如for (auto&& x : vec)；或者物件的所有權被直接轉移給右值引用的時候auto&& res = func();。

除了結構化繫結（structured binding），可以將乙個結構體拆解開分別賦值之外；c++還加入了一堆 emplace/emplace_back/emplace_front 函式，分別對應於 push/push_back/push_front 系列函式，與之不同的是不適用拷貝賦值的方式，而是直接在容器內「原地構造」省掉了臨時物件的開銷，基本相當於 push + move 操作。

什麼物件才能用結構化繫結和原地構造呢？

答案是可以準確知道結構的型別，比如 struct、pair、tuple 等，而 vector 這一類不定長的則不能使用結構化繫結來獲取，也不能適用emplace來存入。如以下寫法是錯誤的：

vector> res; res.emplace_back(2, 3); // can't get  } but get  } for it calls vector(n, val)
auto [start, end] = res[0]; // ce, can't decompose vector with structured binding

與結構化繫結類似，原地構造也是需要知道物件的記憶體布局，才能呼叫統一初始化函式，不然可能呼叫的某個建構函式。比如上面的例子，vector的單參和雙參建構函式都有其特殊含義，和統一初始化的結構並不一致。

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