简介

这样的提纲目的只是为了方便区别知识点的重要程度，有选择性地学习C++庞大而繁杂的知识体系，减少不必要的精力消耗。

所列提纲仅个人愚见，或有不妥，会及时更正。

有什么问题。。及时问。。

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第1章 开始

• 从编写简单的C++程序开始，了解编译和运行程序的流程。
• 初步认识程序的输入输出过程，了解程序中定义变量的行为和规则。
• 初步认识控制流语句，对于控制流语句的基本模板有一个大体的认知。
• 了解类和成员函数。

第Ⅰ部分 C++基础

第2章 变量和基本类型

1. 数据的内存表示：
   • 掌握数据在内存中的表示方法
   • 了解内存地址和数据存储的关系
2. 基本的内置数据类型：
   • 了解C++中所有内置数据类型
   • 掌握常用数据类型（bool，char，int，float，double）
   • 掌握数据类型的无符号和有符号形式（unsigned和signed）
   • 掌握不同数据类型间的强制转换（精度损失）
   • 掌握变量的字面值含义
3. 变量和标识符：
   • 掌握变量的声明，定义，赋值，初始化
   • 掌握变量的作用域
   • 掌握基本的C++标识符的规则
4. 复合数据类型：指针和引用
   掌握C++的复合类型，着重掌握指针和引用，要将两者的区别联系烂熟于心，不混淆。

   • 引用
     区别于普通类型的变量，引用有以下几个特点：

     • 引用只是别名，定义引用时，程序把引用和它的初始值绑定在一起
     • 引用本身不是对象，编译器不会为引用分配内存空间，它只是一个别名

     牢记以上两点就很容易理解引用了：

     • 引用必须初始化（定义时要执行绑定的过程）
     • 对引用进行操作，实际是在操作引用绑定的对象（引用只是别名）

   • 指针
     和引用一样，指针也能实现对其他对象的间接访问。

     • 指针和引用的最大区别就是，指针本身是一个对象
     • 指针和普通变量的最大区别是，指针存放的是其他对象的地址
5. const限定符。
   • 了解const限定符的基本功能和const的作用域
   • 掌握const限定符和指针引用的组合使用
   • 区别顶层const和底层const
   • 熟悉常量表达式和constexpr
6. 处理数据类型
   • 熟练掌握类型别名typedef的基本功能和用法
   • 了解推断类型decltype
   • 掌握auto类型变量的使用
7. 自定义数据类型
   • 着重掌握数据结构体和数据成员
   • 着重掌握头文件的编写方式和调用方式（头文件保护符）

第3章 字符串、向量和数组

1. 掌握命名空间和using声明
2. 熟练掌握string标准库类型
   • string是可变长的字符序列
   • 定义和初始化

     • 直接初始化和拷贝初始化（用赋值符号进行的初始化）

     • 直接初始化的两种形式：

       string valuename("value");
       string valuename(n,‘c’);

   • 操作
     • 输入(is<<s)和输出(os>>s)
     • 获取行getline()
     • 拼接、赋值、相等、不等
     • 字典顺序遍历<.<=,>=,>
       • 两个规则
     • 函数s.empty()和s.size()
   • 运用cctype头文件进行处理string对象中的字符
     • 基于范围的for

       for (declaration: expression)
           statement

   • 下标运算符
     • 掌握下标运算符接受的参数类型和返回值
     • 严格注意下标越界问题
3. 熟练掌握vector标准库

   • vector是可变长的对象序列

   • 使用vector有何优点？

   • 定义和初始化方式

     vector<T> v1;
     vector<T> v2(v1);
     vector<T> v2 = v1;
     vector<T> v3(n,val);
     vector<T> v4(n);
     vector<T> v5{a,b,c...};
     vector<T> v5 = {a,b,c...};

     • 要注意到vector的对象类型的匹配问题

   • 操作

     • 添加元素v.push_back(t)
     • 函数v.empty()和v.size()
     • 相等、不等、字典顺序遍历<.<=,>=,>
       • 两个规则！（“数量相同”和“数量不同”）

   • 无法向空vector对象通过使用下标操作的方式添加元素

4. 迭代器

   • 掌握迭代器的使用

     auto itBegin = v.begin(), itEnd = v.end();

     • begin成员返回第一个元素的迭代器
     • end成员返回指向“尾元素的下一个位置”的迭代器，又称为尾后迭代器
     • 当容器为空时，begin和end返回同一个迭代器，都是尾后迭代器

   • 掌握迭代器的操作

5. 数组
   • 掌握数组各种定义和初始化的方式
     • 数组的大小是确定不变的，需要在定义时明确指定
     • 数组维度必须是常量表达式
     • 数组本身是不允许进行赋值和拷贝操作的
   • 掌握复合类型数组的声明
   • 掌握如何访问并操作数组元素
     • 范围for
     • 下标
     • 迭代器、指针
       • 理解掌握指针操作和下标操作，了解两者的异同和等价关系
       • 理解掌握解引用和指针运算的交互
         • 数组名的内涵
   • 学会处理C风格字符串 并 与string类型对比优劣
   • 学会C风格字符串与string类型、vector容器的转化
6. 多维数组
   • 理解“多维数组”：数组的数组
   • 掌握多维数组的初始化方式，不同初始化方式对于数组元素初始值的影响。
   • 多维数组的下标引用和操作。==P115==
     • 用指针操作多维数组
       • 必须熟悉、明辨多维数组名会被转化为指向数组首元素的指针
       • 必须熟悉、明辨指针究竟指向了多维数组的何处

第4章 表达式

1. 什么是表达式（expression）？

   • 了解什么是表达式
   • 了解什么是运算符
   • 掌握表达式中组合运算符和其运算对象
     • 熟悉表达式中的运算符对运算对象的转换（类型转换）
     • 熟悉重载运算符操作
   • 熟练掌握表达式的左值和右值并区分
     • c++中，当一个对象被用作右值的时候，用的是对象的值（内容）；当对象用作左值的时候，用的是对象的身份（在内存中的位置）
   • 熟练掌握复合表达式中的优先级和结合规律
     • 必须熟记常见运算符的优先级顺序。==P147==
   • 了解表达式的求值顺序。知晓未定义求值顺序可能产生的后果

2. 算术运算符

   • 算术运算符包含：（依照优先级顺序）（括号内为运算符的用法示例）
     • 一元正号( + expr )、一元负号( - expr ))
     • 乘法( expr1 * expr2)、除法( expr1 / expr2 )、求余( expr1 % expr2)
     • 加法( expr1 + expr2 )、减法( expr1 - expr2 )
   • 算术运算符都满足左结合律
   • 算术运算符的运算对象和求值结果都是右值
   • 了解溢出和其他算术运算符异常问题

3. 逻辑和关系运算符

   • 逻辑和关系运算符包含：（依照优先级顺序）（括号内为运算符的用法示例）
     • 逻辑非 ( !epxr )
     • 小于( expr1 < expr2 )、 小于等于( expr1 <= expr2 )、大于( expr1 > expr2 )、大于等于( expr1 >= expr2 )
     • 相等( expr1 == expr2 )、不相等( expr1 != expr2 )
     • 逻辑与( expr1 && expr2 )
     • 逻辑或( expr1 || expr2 )
   • 逻辑和关系运算符中，只有逻辑非是右结合。
   • 熟悉逻辑与(&&)和逻辑或(||)运算符的短路求值策略

4. 赋值运算符

   • 赋值运算符的左侧必须是一个可修改的左值
   • C++11 新标准的列表初始化用作赋值的右侧运算对象
   • 掌握的赋值运算符是右结合、优先级的等级
   • 切勿混淆相等运算符和赋值运算符
   • 复合赋值运算符==P131==

5. 递增和递减运算符

   • 掌握递增运算符(++)和递减运算符(--)的两种形式：前置版本和后置版本
   • 理解这条建议：
     • 建议：除非必须，否则不用递增运算符的后置版本

6. 成员访问运算符

   • 掌握点运算符和箭头运算符
     • 各自左右值的区分

7. 条件运算符

   • 掌握并运用唯一的三元运算符——条件运算符(cond ? expr1 : expr2)

8. 位运算符

   • 掌握移位运算符的原理和操作使用（区别于IO中的重载版本）
   • 掌握位求反的原理
   • 掌握位与、位或、位异或运算符的原理

9. sizeof运算符

   • 返回一个表达式或类型名字所占的字节数，结果是size_t类型
   • 对类型使用

     sizeof (type)

   • 对表达式使用

     sizeof expr
     Sales_data data, *p;  
     
     sizeof (Sales_data);  
     
     sizeof data;  
     
     sizeof p;  
     
     sizeof *p;

   • sizeof不实际计算运算对象的值
   • sizeof运算符的结果 ==P139==

10. 逗号运算符

    • 逗号运算符的优先级最低，又常与;混淆。
    • 需熟练掌握逗号运算符的运算方式。
    • 区分,和;将对程序产生的影响

11. 类型转换

    • 熟悉隐式转换（哪些情况会引发隐式转换）==P141==
    • 算数转换中的整型提升、无符号有符号等情况下的转换结果
    • 掌握显式转换的方式

第5章 语句

1. 简单语句

   • 表达式语句的构成：表达式末尾加上分号便构成了表达式语句
   • 了解空语句的常见用途
   • 掌握复合语句（块）
     • 复合语句的定义（花括号）
     • 复合语句在编程中使用的普遍性（举例）
     • 块不以分号作为结束。块本身由花括号决定始末。

2. 语句作用域

   • 熟悉在语句的不同位置出现的变量的作用域。（句内、句外，产生的影响）

3. 条件语句

   • if语句
     • 基本模式

       //if语句
       if (condition)
           statement;
       
       //if-else语句
       if (condition)
           statement1;
       else 
           statement2;
       
       //嵌套if-else语句
       if (conditon1)
           statement1;
       else if(conditon2)
           statement2;
           ……

     • 在使用if语句时，要注意statement处的语句块，需要合理使用花括号控制执行
     • 悬垂else问题
       • C++规定：else与离他最近的尚未匹配的if匹配。
       • 与缩进对齐的位置无关
   • switch语句
     • 熟练掌握switch的使用
       • case标签必须是整形常量表达式
       • 必须明确掌握switch内部的控制流，知晓switch内部的程序的执行顺序和方式
       • 掌握通过使用break语句控制执行
       • 掌握default标签
     • 了解在switch内部变量的定义情况

4. 迭代语句

   • while语句
     • 基本模式

       while (condition)
           statement

     • 要注意到定义在while条件部分和while循环体内的变量每次迭代都会经历从创建到销毁的过程
   • 传统for语句
     • 基本模式

       for (initializer; condition; expression)
           statement

     • 理解掌握for循环中的执行流程。可以用简单的流程图表示出来
     • 掌握在for语句头中可以进行多重定义
     • 掌握for语句头中的省略用法
     • 熟悉for语句中各部分的变量作用域
   • 范围for语句
     • 基本模式

       for (declaration: expression)
           statement

     • 掌握范围for的执行原理
   • do while语句
     • do while语句是唯一一个必须先无条件执行一次循环体的迭代语句。
     • 基本模式

       do
           statement
       while (condition)

     • 掌握do while语句的执行流程
     • 学会利用do while语句无条件先执行一次循环体的特性进行合理的运行

5. 跳转语句

   • break语句
     • 理解掌握这句话
       break语句负责终止离他最近的while、do while、for或switch语句，并从这些语句之后的第一条语句开始继续执行
   • continue语句
     • 理解掌握这句话
       continue语句功能是终止最近的循环体中的当前迭代并立即开始下一次迭代
     • continue语句只能出现在for、while、do while循环的内部，或者嵌套在此类循环里的语句或语句块中
   • goto语句
     • goto的功能是从goto语句无条件跳转到同一函数的另一条语句。（不建议使用。）
     • 了解goto的用法

6. TRY语句块和异常处理

   • 暂不要求掌握此部分

第6章 函数

1. 函数基础
   • 什么是函数？
     • 掌握函数的声明
       • 函数原型：函数的三要素
     • 掌握函数的定义
     • 理解函数的声明和定义提供了分离式编译
   • 函数�的构成
     掌握函数的构成要素，区别不同函数的关键要素（重载）
     • 返回类型
     • 函数名
     • 参数列表（形参列表）
     • 函数体
       注：区别函数的关键在于函数名和参数列表

   #include <iostream>
   
   int add(int, int); // function prototype, declare a function
   
   int main()
   {
       int param_1 = 10;
       int param_2 = 5;
       int result = add(param_1, param_2); // call the function add
   
       return 0;
   }
   
   int add(int num1, int num2) // function definition
   {
       return num1 + num2;
   }

   • 调用函数
     了解函数调用的过程机制
     • 函数如何调用？
     • 主调函数和被调函数
   • 形参和实参
     理解并掌握形参和实参的区别和联系
     • 实参是形参的初始值
     • 实参的类型必须和形参的类型一一对应
   • 函数返回类型与返回值
     理解并掌握函数返回类型与返回值
     • 有返回类型的函数体中，触发return执行结束即代表该次调用执行完毕。
   • 局部对象
     理解函数中的局部对象及其生命周期
     • 函数体内所声明丁义的变量为局部变量
     • 函数体内的局部变量生命周期为函数执行周期
   • 局部静态对象
     理解静态对象的作用域和生命周期
     • 局部静态对象的生命周期被延长至整个程序结束之时
   • 自动对象
     了解什么是函数的自动对象
2. 参数传递
   理解并掌握不同的参数传递的机理，尤其是传值传递和引用传递

   • 形参的初始化机理与变量的初始化一致

   • 值传递

     • 值传递的过程是将初始值拷贝给参数，即，将实参的值复制到形参
     • 当形参为指针类型时，进行值传递也是将实参指针的值拷贝给形参

     理解这句话

     值传递过程中，函数对形参所有的操作不会影响实参，不改变实参的任何内容

   • 引用传递

     • 引用的操作实际上是作用的在引用所引的对象上
     • 引用传递允许函数改变一个或多个实参的内容
     • 普通引用只接受同类型的对象作为初始值
     • 常量引用可以用同类型对象、表达式、字面值初始化

   • 如果函数需要多个返回值，可以使用引用形参来返回额外信息

     理解这两句话

     传递引用可以避免对象的拷贝，因此建议尽量使用引用传递
     如果不需要改变引用形参的值，最好使用常量引用，它能接受的实参类型比普通引用多

   • const形参和实参

     • 当形参中有顶层const时，允许传递常量对象和非常量对象
       注意以下例子

     void func(const int i) {/* func能够读取i，但无法写入i */}
     void func(int i) {/* ... */} // 错误：重复定义了func

   • 数组形参

     • 了解掌握数组形参的两个特殊性质
       • 不支持拷贝
       • 数组名会被自动转化为指针（数组名 - 参考“数组”一章节）
     • 数组形参的使用和调用

       void print(const int*);  
       void print(const int[]);  
       void print(const int[10]);

       • 主观上我们会以为这三个是不同的定义，然而后面两个也会自动转化为const int *来处理
       • 在调用时，实参可以是数组名，也可以是整形指针
     • 了解数组形参并没有传递数组的大小
     • 掌握防止数组形参在函数体内越界的三种办法：

       1. 使用数组引用形参

          void print(int (&arr)[10] );
          // &arr 必须用圆括号括起来提升优先级

          • 不过这种定义也限制了我们只能传递维度既定的数组

       2. 使用标准库规范

          • 传递首元素和尾后元素的指针

       3. 显式传递一个表示数组大小的形参

     • 了解传递多维数组中的细节

       void print(int matrix[10][10], int rowSize);
       // 数组会被自动转化为指针，上述函数原型等同于
       void print(int (*matrix)[10], int rowSize);
       // 需要rowSize来指定二维数组的第一个维度大小

   • main函数的形参：处理命令行选项

     • 简单了解main函数的形参的功能

   • 含有可变兴产的函数

     • 简单了解如何传递不定量的参数
3. 返回类型和return语句
   • 了解return语句的功能
     • return语句终止当前正在执行的函数并将控制权返回到调用该函数的地方
     • return语句有两种形式

       return;             // 无返回值
       return expression;  // 有返回值

   • 无返回值函数
     • 无返回值函数无需return语句，也可以含有无返回值的return语句
     • 无返回值函数可以调用带有返回值的return，但返回值必须是另一个返回void的函数
   • 有返回值函数

     • 有返回值return提供了函数执行的结果

     • 返回值类型必须和函数返回值类型一致（或能够进行隐式类型转换）

     • 确保有返回值函数只能通过一条有效的return语句退出

       • 确保函数无论哪条路径都能有return退出

     • 了解函数返回值是如何返回的

       • 返回一个值的方式和初始化一个变量或形参的方式完全一样
       • 返回值用于初始化调用点的一个临时量，该临时量就是函数调用的结果
       • 不要返回局部对象的引用或指针

         const string &manip()  
         {  
             string ret;  
             if( !ret.empty() )  
             {  
                 return ret;      // 错误：返回局部对象的引用
             }  
             else  
             {  
                 return "Empty";  // 错误：“Empty”是一个局部对象
             }  
         }

     • 返回类 类型的函数和调用运算符

       • 如果函数返回指针、引用或者类的对象，可以直接在函数调用的结果访问结果对象的成员

         const string shorterString(string, string);
         ...
         ...
         ...
         auto sz = shorterString(s1, s2).size();
         // shorterString()的结果是一个string，故可以直接调用string中的size()方法

     • 引用返回左值

       • 了解函数返回的结果是左值还是右值
         • 调用一个返回引用的函数得到左值，其他返回类型则得到右值
       • 如果函数返回的是引用类型的对象，可以直接对函数调用的结果进行赋值

     • 列表初始化返回值

       • 了解C++11中支持的“函数可以返回花括号包围的值的列表”

         vector<string> process()  
         {  
             return {"Hi", "bye"};  
         }

     • main函数的返回值

       • 简单了解mian函数返回值的意义

     • 理解并掌握如何使用递归函数

     • 返回数组指针

       • 了解函数为何无法返回数组
         • 数组无法被拷贝，函数无法返回数组
         • 函数可以返回数组的指针或引用
       • 了解C++11新增的尾置返回指针
4. 函数重载

   • 掌握何为重载函数和如何进行函数的重载

     • 同一作用域内的几个函数名相同但形参列表不同的函数，称为重载函数

       // print函数的3个重载
       void print(const char *cp);
       void print(const int *beg, const int *end);
       void print(const int ia[], size_t size)

     • 形参列表的不同指的是形参数量不同或数量相同但形参类型不同
     • 类型别名不构成重载，顶层const不构成重载

   • 简单了解const_cast重载

   • 重载函数的调用

     • 掌握函数匹配的机制（见“函数匹配”）
5. 特殊用途与语言特性 理解并掌握默认实参、内联函数和constexpr函数

   • 默认实参

     • 默认实参作为形参的初始值出现在形参列表中
     • 如果某个形参被赋予了默认值，它后面的所有形参都必须有默认值
     • 如果在调用时省略了实参，则使用默认实参初始化形参

   • 默认实参声明

     • 允许多次声明同一个函数，给不同的形参添加默认实参
     • 在给定的作用域中，一个形参只能被赋予一次默认实参

       string screen( int width, int height, char title = ' ' );  
       string screen( int width, int height, char title = '*' );       // 错误：一个形参只能被赋予一次默认实参
       string screen( int width = 24, int height = 80, char title );   // 正确：可以看到它并没有再次给title设置默认实参

   • 默认实参初始化

     int wd = 80;  
     char def = ' ';  
     int ht();  
     string screen( int width = ht(), int height = wd, char title = def );  
     
     void f2()  
     {  
         def = '*';  
         //def改变了默认实参的值  
         int wd = 100;  
         //wd隐藏了外层定义的wd，但没有改变默认值  
         string window = screen();  
     }

     下面的两句话很好的解释了这个现象

     用作实参的名字在函数声明所在的作用域内解析
     求值过程发生在函数调用时

     也就是说

     screen只会找同一作用域内的变量作为实参，所以后来定义的局部变量wd根本是不可见的
     默认实参只是代替了实参，但是初始化形参的时机没有变，还是发生在函数调用时。因此改变全局变量def的值后，默认实参也发生了改变

   • 内联函数

     • 了解函数调用的过程和内联函数的意义
     • 一次函数调用实际包含着一系列工作：
       • 调用前要先保存寄存器，并在返回时恢复
       • 可能要拷贝实参
       • 程序转向一个新的位置继续执行
     • 把函数声明为内联函数可以避免这一系列的开销

       函数声明前加上inline关键字将函数转换为内联函数

       声明为内联函数后，在编译时将函数在每个调用点上“内联地”展开

       因为要展开，所以内容长的函数不适合内联

   • constexpr函数
     了解什么是constexpr函数

     • 能用于常量表达式的函数
       • 函数的返回类型必须是字面值类型
       • 所有形参的类型必须是字面值类型
       • constexpr函数被隐式地指定为内联函数
6. 函数匹配
   • 理解并掌握函数的匹配规则
     1. 选定本次调用需要的对应的重载函数集，其中的函数称为候选函数
        • 候选函数的两个特征：
          1. 与被调函数同名
          2. 其声明在调用点可见
     2. 根据调用实参，从候选函数中选出能被实参匹配的可行函数
        • 可行函数的两个特征
          1. 形参数量与本次调用提供的实参数量相等
          2. 每个实参的类型与对应的形参类型相同
     3. 寻找最佳匹配
   • 调用重载函数时的三种可能结果
     1. 编译器找到与实参最佳匹配的函数
     2. 找不到函数与调用的实参匹配，编译器报错无匹配
     3. 找到多个可匹配的函数，但每一个都不是最佳匹配，编译器报错二义性调用
   • 多形参的重载调用
     • 具有多个形参的重载函数在调用时，最佳匹配需同时满足以下条件
       1. 每个实参的匹配都不劣于其他可行函数的匹配
       2. 至少有一个实参的匹配优于其他可行函数的匹配
       3. 满足条件的函数只能有一个

       void f();
       void f(int);
       void f(int, int);
       void f(double, double=3.14);
       
       f(1, 1.2);  // 错误：二义性调用
       // 考虑第一个参数时f(int, int)胜出，考虑第二个参数时f(double, double)胜出，因此没有最佳匹配

   • 实参类型转换
     • 前面提到实参和形参的类型越接近，匹配的越好。有以下的排序规则：
       1. 精确匹配
          • 实参和形参类型相同
          • 实参从数组或函数类型转换成对应的指针
          • 向实参添加顶层const或从实参删除顶层const
       2. 通过const转换实现的匹配
       3. 通过类型提升实现的匹配
       4. 通过算术类型转换或指针转换实现的匹配
       5. 通过类类型转换实现的匹配
     • 调用重载函数时应该尽量避免强制类型转化。如果在实际应用中需要强制类型转换，则说明设计的形参集合不合理
7. 函数指针

   • 理解函数指针的声明和定义

   • 掌握函数指针在形参和返回值中的应用

   • 声明函数指针

     • 函数的类型由它的返回类型和形参类型共同决定，与函数名无关
       bool lengthCompare(const string&, const string&);
     • 该函数的类型是:
       bool (const string&, const string&)
     • 声明函数指针:
       bool (*pf)( const string&, const string& );

   • 使用函数指针
     函数指针有以下特殊：

     1. 函数名会自动地转换成指针，取地址符不是必须的
     2. 可以直接使用指向函数的指针调用函数，解引用不是必须的

     pf = lengthCompare;  
     pf = &lengthCompare;

   • 调用函数指针

     bool b1 = pf( "Hello", "goodbye" );  
     bool b2 = (*pf)( "Hello", "goodbye" );  
     bool b3 = lengthCompare( "Hello", "goodbye" );

   • 函数指针形参

     void useBegger(const string &s1, const string &s2, bool pf( const string &, const string &));  
     
     void useBegger(const string &s1, const string &s2, bool (*pf)( const string&, const string&));

     上面两个函数都是合法的

     我们在使用函数指针作形参时, 可以显示的将形参定义成指向函数的指针, 也可以直接使用函数类型，会自动转换为函数指针

第7章 类

1. 定义抽象数据类型
2. 访问控制与封装
3. 类的其他特性
4. 类的作用域
5. 构造函数
6. 类的静态成员

第Ⅱ部分 C++标准库

第8章 IO库

第9章 顺序容器

第10章 泛型算法

第11章 关联容器

第12章 动态内存

第Ⅲ部分 类设计者的工具

此部分为C++高阶部分。暂不列入。