C++FAQ

Q: 有人和我說如果我要對一個變數做增加(increment)的動作 ，我應該使用 ++x 而不是使用 x++，這是真的嗎?

A: 如果你要做的事就只是增加 (沒有要把這個變數給(assign)別人)，那麼這是個好習慣，特別是你在一個class上使用increment operator時。

// Prefix operators are preferred in cases in the following common cases:

for (;checkstate(x);++x) dosomething(x);

++x; 

標準的資料型態其實是不會有效能上的差異，但是對於 class 的確是有的。原因是(大多數的實作上)，postfix operator會對原本的變數做一個暫時的複製，而回傳值是以 by value 的方式回傳，不是 by reference，下面的這個例子可以說明一切:

class MyClass
{
public:
   MyClass& operator++()    //Prefix increment operator  (++x)
   {
       //Perform increment operation
       return *this;
   }

   MyClass  operator++(int) //Postfix increment operator (x++)
   {
       MyClass temp = *this;
       //Perform increment operation
       return temp;
   }
}; 

Q:如何overload postfix的++以及--運算子? (像是x++, x--) ?

A: 必須以一個 int 做為參數:

class MyClass
{
public:
   MyClass& operator++();    //Prefix increment operator  (++x)
   MyClass  operator++(int); //Postfix increment operator (x++)

   MyClass& operator--();    //Prefix decrement operator  (--x)
   MyClass  operator--(int); //Postfix decrement operator (x--)
};

 

1. 如何overload postfix的++以及--運算子?
2. 為什麼我應該使用++i，而不要使用i++?

Q: 參數是如何傳遞到function的?

A: 在C++當中有二種方式，一種是by value，一種是by reference。By value表示被呼叫者的stack會產生一份原參數的複製品，任何在此複製品上的動作都不會影響到原本function的參數。而by reference代表東西的位置會被傳遞(reference握有某個東西位置，但它表現得像是它自己就是那東西)，所以被呼叫者可以直接更動最原始被傳進來的那個東西。

Q: 那麼所謂的"pass by pointer"是什麼?

A: 沒有這種東西，這是一種錯誤的概念。一個指標就是握有某個記憶體位置。你可以傳遞一個指標變數到一個function中，但這個指標變數是"pass by value"的。你可以簡單的說，如果一個function prototype的參數是有'&'的，那麼它就是pass by reference，否則就是pass by value。

Q: 我可以看些例子嗎?

A: 可以，下面是幾個例子:

第一個例子是一個整數由pass by value傳遞到function foo()中，並且將它們變大。由於一份複製品會產生，所以變大不會影響原本的變數，所以程式會輸出0 1 0。

void foo(int i)
{
  i++;
  cout << i << endl;
}

int main()
{
  int i = 0;

  cout << i << endl;
  foo(i);
  cout << i << endl;

  return 0;
} 

由於pass by value需要建立一個複製品，所以當你在傳遞東西時，如果它是個class或是struct的話，它們必須提供copy constructor才行，因為這樣才能讓function去做複製品。

下面這個例子在foo() function中使用了pass by reference，它可以真的去改變原始的參數，所以它會輸出 0 1 1 。

void foo(int &i)
{
  i++;
  cout << i << endl;
}

int main()
{
  int i = 0;

  cout << i << endl;
  foo(i);
  cout << i << endl;

  return 0;
} 

你也可以將一個指向整數的指標(即一個位置)傳遞到foo()中。指標的傳遞是pass by value (這代表如果你在foo()當中改變pointer的話不會影響在main當中的pointer值)，但是由於這複製品亦是main當中數值的位置，所以我們可以直接改變該數。這個程式也會輸出0 1 1。

void foo(int *i)
{
  (*i)++;
  cout << *i << endl;
}

int main()
{
  int i = 0;

  cout << i << endl;
  foo(&i);
  cout << i << endl;

  return 0;
} 

當function以指標為參數時，有可能發生別人將NULL pointer傳進來的情況(各種理由都有可能)，所以你最好逼免掉這樣的bug。

假設，你想要傳遞一個指標某個buffer的指標，並且希望該function(重新)為它配置記憶體空間，並且將此buffer填滿，就像這樣:

// 這程式是"錯的"
void foo(byte *buffer)
{
  // delete the previous buffer
  if(buffer != NULL)
  delete [] buffer;

  // allocate new memory
  buffer = new byte[2];

  // fill the memory
  buffer[0] = 0;
  buffer[1] = 1;
}

int main()
{
  byte * buffer = NULL;

  foo(buffer);

  delete [] buffer;

  return 0;
} 

這將會造成錯誤，就如同前面所解釋的，由於傳遞指標是pass by value，一份指標複製品會產生，當function return回到main之後，main當中的指標仍舊會是指向原本的位置，和呼叫foo()之前一樣 (在這個例子中就是NULL)。要做到你想做的事，你必須在傳遞指標時 (即buffer的起始位置)，使用pass by referene。

// 這是修正後正確的程式
void foo(byte* &buffer)
{
  // delete the previous buffer
  if(buffer != NULL)
   delete [] buffer;

  // allocate new memory
  buffer = new byte[2];

  // fill the memory
  buffer[0] = 0;
  buffer[1] = 1;
}

int main()
{
  byte * buffer = NULL;

  foo(buffer);

  delete [] buffer;

  return 0;
} 

這可以保證在foo()中更改指向byte陣列的指標，可以真的更動到main當中的指標值。

Q: 'this'指標是什麼?

A: 一般人很容易誤以為'this'指標是一個class或struct的隱函成員。實際上它是non-static member function的隱藏參數。當你宣告一個function時，Compiler會自動在前面加上這個參數到你function的prototype中。這個參數的形別是根據你在如何宣告你的function。根據C++標準，9.3.2.1中所提到:

在nonstatic member function中，關鍵字'this'是一個non-lvalue expression，它的值是目前呼叫此function的物件之記憶體位置。若此function是宣告在class X中，則這個'this'的形別就是X*。若這個member function是被宣告為const，則此'this'的形別就是const X*，如果這個function宣告為volatile，則這個'this'的形別就是volatile X*，如果這個function被宣告為const volatile，則此'this'的形別就是const volatile X*。

比如說:

class T
{
public:
  void foo(int a);
  int goo() const;
};

實際上是:

class T
{
public:
  void foo(T* this , int a);
  int goo(const T* this) const;
};

Static member function不會有這個額外的參數。你不能使用non-static member function做為thread function，即使它有正確的prototype。(One consequence is that you cannot use a non-static member function as a thread function even if it has the correct prototype，不太確定對不對)

比如:

UINT ThreadFunction(LPVOID param);

因為上述的理由，會變成:

UINT ThreadFunction(T* this, LPVOID param);

Q: 如何把數值形別變成字串形別?

A:

舊時 C 的做法 (已不被建議使用):

char c[10];   // simply large enough - don't forget the 
        // extra byte needed for the trailing '\0' 
int i = 1234;
sprintf(c, "%d", i);
 

可以在如MSDN查到'sprintf()'的細節。

使用 'CString':

int i = 1234;
CString cs;
cs.Format("%d", i);
 

使用的方式類似於'sprintf()'。可以在MSDN查到更多細節。

注意: 如果指定的specifiers (也就是上面'%d'的部份)與實際傳入的參數不同，將會造成不可預期的結果，'sprintf()'與'CString::Format()'都要小心這種錯誤。


C++的做法

下面的這個例子告訴你如何使用標準的C++ class來做:

#include <string>
#include <sstream>
#include <iostream>

template <class T>
std::string to_string(T t, std::ios_base & (*f)(std::ios_base&))

{
 std::ostringstream oss;
 oss << f << t;

 return oss.str();
}

int main()

{
 // the second parameter of to_string() should be one of 
 // std::hex, std::dec or std::oct
 std::cout<<to_string<long>(123456, std::hex)<<std::endl;

 std::cout<<to_string<long>(123456, std::oct)<<std::endl;

 return 0;
}

/* output:
1e240
361100
*/

這個方法不只非常漂亮，而且是type safe的，因為Compiler在compile time時根據運算元(operand)的形別選擇適當的'std::ostringstream::operator << ()'。

另外: (下面這段不知道怎麼翻)

There is a new method with 'boost::format', which combines the advantages of printf with the type-safety and extensibility of streams.

One of the advantages (as with printf) is you can store the entire format string as a template (not a C++ template). This is better for internationalisation (making string tables), as well as the fact that even just using a local string table can significantly reduce the code-size.

Q: 有哪些字串的形別(type)?

A:

• 'char*' -> 這也稱為C-Style string，或是叫做ANSI string.
• 'wchar_t*' -> 這是wide character string，i.e. 'unsigned short*'
• 'CString' -> 這是string wrapper class，是Microsoft Foundation Classes(MFC)的一部份。
• 'std::string' -> 這是標準的C++ class，用以包含char string。這是STL的一部份。
• 'std::wstring' -> 這是標準的C++ class，用以包含wchar_t string。這是STL的一部份。
• 'BSTR' -> 這是基本字串，或稱為binary string，是一個指向wide character string used by Automation data manipulation functions. (不知道怎麼翻)

1. 有哪些字串的形別(type)?
2. '\n'與'\r\n'的差異在哪?
3. 如何在非MFC的程式中使用'CString'?
4. 如何給定或比較字串?
5. 'CString'與'std::string'的差異在哪?
6. 如何在'CString'與'std::string'之間轉換?
7. 如何把數值形別變成字串形別?
8. 如何把字串形別變成數值形別?

Q: 標準之前(pre-standard)的傳統(traditional) C++ header是怎麼回事?

A: 傳統的C++ header定義classes, values, macros, 以及function，並且以.h做為副檔名(extension)。包括了非標準的STL header，也是以.h做為副檔名 (iostream.h, fstream.h, vector.h, ... 諸如此類)，以及過去C的header也是 (stdlib.h, stdio.h, ... 諸如此類)。標準之前的header具有全域的 namespace (Pre-standard headers have all the code in the global namespace，不太確定怎麼翻這句。)

Q: C++的標準header是怎麼回事?

A: 就是那些已經被列入了C++標準的headers。


Q: 我怎麼知道某個header是不是C++的標準header?

A: 命名的方式和傳統的header命名是一樣的，只是去掉了'.h'的副檔名。比如說，'fstream.h'變成了'fstream'，'memory.h'變成了'memory'，諸如此類。


Q: 'iostream.h'是怎麼回事?

A: 這個'iostream.h'從未成為官方的C++標準，這代表任何實作iostream.h的C++ compiler，可以依著它想要的方式去做，而這樣的compiler仍舊會被視為與C++標準相容的。無論如何，C++標準有把input/output library列入其中。


Q: 傳統ANSI C的標準header是怎麼回事?

A: 傳統的ANSI C標準header是以'c'字母為開頭。因此，如'stdio.h'就變成了'cstdio'，'stdlib.h'就變成了'cstdlib'，'math.h'就變成了'cmath'，'time.h'就變成了'ctime'，依此類推。以下是完整的列表:

• <assert.h> - <cassert>
• <ctype.h> - <cctype>
• <errno.h> - <cerrno>
• <float.h> - <cfloat>
• <iso646.h> - <ciso646>
• <limits.h> - <climits>
• <locale.h> - <clocale>
• <math.h> - <cmath>
• <setjmp.h> - <csetjmp>
• <signal.h> - <csignal>
• <stdarg.h> - <cstdarg>
• <stddef.h> - <cstddef>
• <stdio.h> - <cstdio>
• <stdlib.h> - <cstdlib>
• <string.h> - <cstring>
• <time.h> - <ctime>
• <wchar.h> - <cwchar>
• <wtype.h> - <cwtype>

Q: 哪一些是C++標準header?

A: 以下是列表:

語言支援:

• Types: <cstddef>
• Implementation properties: <limits>, <climits>, <cfloat>
• Start and termination: <cstdlib>

動態記憶體管理: <new>

• Type identification: <typeinfo>
• Exception handling: <exception>
• Other runtime support: <cstdarg>, <csetjmp>, <ctime>, <csignal>, <cstdlib>

偵錯:

• Exception classes: <stdexcept>
• Assertions: <cassert>
• Error numbers: <cerrno>

一般公用:

• Utility components: <utility>
• Function objects: <functional>
• Memory: <memory>
• Date and time: <ctime>

字串:

• Character traits: <string>
• String classes: <string>
• Null-terminated sequence utilities: <cctype>, <cwctype>, <cstring>, <cwchar>, <cstdlib>

本地化:

• Locales: <locale>
• C library locales: <clocale>

容器:

• Sequences: <deque>, <list>, <queue>, <stack>, <vector>
• Associative containers: <map>, <set>
• Bitset: <bitset>
• Iterators: <iterator>

演算法:

• Non-modifying sequence operations: <algorithm>
• C library algorithms: <cstdlib>

數值:

• Complex numbers: <complex>
• Numeric arrays: <valarray>
• Generalized numeric operations: <numeric>
• C library: <cmath>, <cstdlib>

輸入/輸出:

• Forward declarations: <iosfwd>
• Standard iostream objects: <iostream>
• Iostreams base classes: <ios>
• Stream buffers: <streambuf>
• Formatting and manipulators: <istream>, <ostream>, <iomanip>
• String streams: <sstream>, <cstdlib>
• File streams: <fstream>, <cstdio>, <cwchar>

Q: 我仍舊可以使用舊版的C header嗎 (stdlib.h, stdio.h, etc.)?

A: 所有與C++相容的compiler都支援上述那18個以'.h'做為結尾的header檔，即使它們是不被建議使用的 (stdlib.h, stdio.h, etc.)。這些*.h的 C header檔都是global namespace。使用這些版本的C header仍舊被視為具有可攜性的 (portability)，但它有可能與未來的標準不相容。無論如何，這些header在未來不太完全可能被官方標準移除。


Q: 我仍舊可以使用那些非標準的，以'.h'做為副檔名版本的STL header嗎 (iostream.h, fstream.h, vector.h, etc.) ?

A: 這樣的STL header從未成為C++官方標準，大部份的C++ Compiler支援這樣非標準的header，也有些過時的Compiler(如Turbo C++)只支援這樣非標準的寫法。有些更新穎的Compiler，如VC++ 7.1已經不再支援這樣非標準的寫法。除非你必須要使用這些過時的Compiler，否則的話最好是使用標準的寫法 (<iostream>, <fstream>, <vector>, etc.)。使用*.h的寫法不好。

另外:

在某些Compiler上，你可以發現它同時有'iostream'以及'iostream.h'。如上所述，在include 'iostream'時那些成員(members)是在std namespace，而'iostream.h'是在global namespace。這可能會在某些時後造成混淆(ambiguities)，namespace的設計就是為了避免這樣的情況。這也是建議不要使用*.h的原因之一。

Q: 到底ntohl()與htonl()做了什麼?
A: 'ntohl()'與'htonl()'是四個相關function中的其中二個，另外二個是'ntohs()'與'htons()'，以下是Linux manual中的解釋:

• 'htonl()' function將unsigned integer hostlong從host byte order轉為network byte order.
• 'htons()' function將unsigned short integer hostshort從host byte order轉為network byte order.
• 'htohl()' function將unsigned integer netlong從network byte order轉為host byte order.
• 'ntohs()' function將unsigned short integer netshort從network byte order轉為host byte order.

這四個function在host byte order與network byte order之間做轉換。當二者的byte order不同時，則使用這些function會造成endian-ness的改變。當二者的byte ordre一樣時，則不會有任何的改變。因此，當你只是單純想要做endian-ness的轉換(無關乎平台)，則不該使用這些function。這一篇FAQ告訴你如何做無關乎平台的endian-ness轉換。

Special notes:

• 'ntohs()', 'ntohl()', 'htons()', and 'htonl()' 並非C的標準函式，所以不能保證portability。
  
• POSIX 實作'ntohs()', 'ntohl()', 'htons()' and 'htonl()' 時，參數是以'uint16_t' 與 'uint32_t'做為type，這二個type可以在netinet/in.h這二個header file中找到。
  
• Windows實作使用'unsigned short'與'unsigned long'，可以在winsock2.h這個header file中找到。
  
• 'ntoht()' 與 'htont()' 在其它的系統上可能還有著不同的變形，像是'ntohi()'/'htoni()' 或 'ntohll()'/'htonll()'.

Q: 我如何轉換Big-Endian與Little-Endian的格式?
A:
轉換的動作是可逆的 (Big-Endian <-> Little-Endian)，下面這個例子可以用來轉換unsigned data types.

inline void endian_swap(unsigned short& x)
{
x = (x>>8) |
    (x<<8);
}

inline void endian_swap(unsigned int& x)
{
x = (x>>24) |
    ((x<<8) & 0x00FF0000) |
    ((x>>8) & 0x0000FF00) |
    (x<<24);
}

// __int64 for MSVC, "long long" for gcc
inline void endian_swap(unsigned __int64& x)
{
x = (x>>56) |
    ((x<<40) & 0x00FF000000000000) |
    ((x<<24) & 0x0000FF0000000000) |
    ((x<<8)  & 0x000000FF00000000) |
    ((x>>8)  & 0x00000000FF000000) |
    ((x>>24) & 0x0000000000FF0000) |
    ((x>>40) & 0x000000000000FF00) |
    (x<<56);
} 

Q: 為何不直接使用ntohl()與htonl()就好了?
A: 這二個function:

• 不一定會改變endian-ness
• 不一定具有可攜性 (portability)

更多的資訊，請看到底ntohl()與htonl()做了什麼?

1. C++有什麼推薦的好書?
2. 我如何轉換Big-Endian與Little-Endian的格式?
3. 到底ntohl()與htonl()做了什麼?
4. 如何宣告與使用二維陣列?
5. 不同的數字表示法差異何在?
6. 浮點數是怎麼表示的?
7. 如何處理references?
8. 物件導向設計(OOD)的概念精神是什麼?
9. Inline Function與Macros的差異何在?
10. 'this'指標是什麼?
11. 傳遞參數到functions有哪幾種不同的方法?
12. C++ Headers是什麼?
13. 一個class有什麼已經被隱涵定義好的成員?

• General
• Preprocessor
• MemoryManagement
• Operator
• ExceptionHandling
• Structure
• Casting
• Callback
• Template
• Polymorphism
• DesignPattern
• Profiling
• RandomNumber
• String

The purpose I made this Blog is that when I see the C++ FAQ in CodeGuru, I think it is very useful for any newbie who is studying C++, so I want to translate it into Chinese. I am a C++ newbie too, I will try to do my best to translate the FAQ, and any comment is appreciated.