本次回答邀请boolean，由他来分享自己在学习C++过程中踩过的那些坑~相信对自学C++的朋友会有帮助~

如果，将编程语言比作武功秘籍，C++无异于《九阴真经》。《九阴真经》威力强大、博大精深，经中所载内功、轻功、拳、掌、腿、刀法、剑法、杖法、鞭法、指爪、点穴密技、疗伤法门、闭气神功、移魂大法等等，无所不包，C++亦如是。C++跟《九阴真经》一样，如果使用不当，很容易落得跟周芷若、欧阳锋、梅超风等一样走火入魔。这篇文章总结了在学习C++过程中容易走火入魔的一些知识点。为了避免篇幅浪费，太常见的误区(如指针和数组、重载、覆盖、隐藏等)在本文没有列出，文中的知识点也没有前后依赖关系，各个知识点基本是互相独立，并没有做什么铺垫，开门见山直接进入正文。

目录

1 函数声明和对象定义

2 静态对象初始化顺序

3 类型转换

3.1 隐式转换

3.2 显示转换

4 inline内联

5 名称查找

5.1 受限名称查找

5.2 非受限名称查找

6 智能指针

6.1 std::auto_ptr

6.2 std::shared_ptr

6.3 std::unique_ptr

7 lambda表达式

1 函数声明和对象定义

对象定义写成空的初始化列表时，会被解析成一个函数声明。可以采用代码中的几种方法定义一个对象。

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2020-3-18 16:25 上传

2 静态对象初始化顺序

在同一个编译单元中，静态对象的初始化次序与其定义顺序保持一致。对于作用域为多个编译单元的静态对象，不能保证其初始化次序。如下代码中，在x.cpp和y.cpp分别定义了变量x和y，并且双方互相依赖。

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x.cpp中使用变量y来初始化x

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y.cpp中使变量x来初始化y

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如果初始化顺序不一样，两次执行的结果输出不一样，如下所示：

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如果我们需要指定依赖关系，比如y依赖x进行初始化，可以利用这样一个特性来实现：函数内部的静态对象在函数第一次调用时初始化，且只被初始化一次。使用该方法，访问静态对象的唯一途径就是调用该函数。改写后代码如下所示：

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getX()函数返回x对象

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y对象使用x对象进行初始化

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打印x和y值。通过这种方式，就保证了x和y的初始化顺序。

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3 类型转换

这里只描述自定义类的类型转换，不涉及如算数运算的类型自动提升等。

3.1 隐式转换

C++自定义类型在以下两种情况会发生隐式转换：

1) 类构造函数只有一个参数或除第一个参数外其他参数有默认值；2) 类实现了operator type()函数；

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上面定义了一个Integer类，Integer(int)构造函数可以将int隐式转换为Integer类型。operator int()函数可以将Integer类型隐式转换为int。从下面代码和输出中可以看出确实发生了隐式的类型转换。

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隐式类型转换在某些场景中确实比较方便，如：

a、运算符重载中的转换，如可以方便的使Integer类型和内置int类型进行运算

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b、条件和逻辑运算符中的转换，如可以使智能指针像原生裸指针一样进行条件判断

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隐式类型转换在带来便利性的同时也带来了一些坑，如下所示：

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构造函数隐式转换带来的坑。上述代码定义了一个Array类，并重载了operator==运算符。本意是想比较两个数组，但是if(arr1 == arr2)误写成了f(arr1 == arr2[0])，编译器不会抱怨，arr2[0]会转换成一个临时Array对象然后进行比较。

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operator type()带来的坑。上述String类存在到const char *的隐式转换，strcat函数返回时String隐身转换成const char *，而String对象已经被销毁，返回的const char *指向无效的内存区域。这也是std::string不提提供const char *隐式转换而专门提供了c_str()函数显示转换的原因。

3.2 显示转换

正是由于隐式转换存在的坑，C++提供explicit关键字来阻止隐式转换，只能进行显示转换，分别作用域构造函数和operator()，如下所示：

1) explicit Ctor(const type &)；2) explicit operator type()；

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用explicit改写Integer类后，需要进行显示转换才能与int进行运算，如下：

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为了保持易用性，C++11中explicit operator type()在条件运算中，可以进行隐式转换，这就是为什么C++中的智能指针如shared_ptr的operator bool()加了explicit还能直接进行条件判断的原因。下面代码来自shared_ptr源码。

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4 inline内联

内联类似于宏定义，在调用处直接展开被调函数，以此来代替函数调用，在消除宏定义的缺点的同时又保留了其优点。内联有以下几个主要特点：

a、内联可以发生在任何时机，包括编译期、链接期、运行时等；

b、编译器很无情，即使你加了inline，它也可能拒绝你的inline；

c、编译器很多情，即使你没有加inline，它也可能帮你实施inline；

d、不合理的inline会导致代码臃肿。

使用内联时，需要注意以下几个方面的误区：

1)inline函数需显示定义，不能仅在声明时使用inline。类内实现的成员函数是inline的。

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2)通过函数指针对inline函数进行调用时，编译器有可能不实施inline

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3)编译器可能会拒绝内联虚函数，但可以静态确定的虚函数对象，多数编译器可以inline

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4)inline函数有局部静态变量时，可能无法内联

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5)直接递归无法inline，应转换成迭代或者尾递归。下面分别以递归和迭代实现了二分查找。

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二分查找的递归方式实现。

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二分查找的迭代方式实现。

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分别调用二分查找的递归和迭代实现，开启-O1优化，通过查看汇编代码和nm查看可执行文件可执行文件符号，只看到了递归版本的call指令和函数名符号，说明递归版本没有内联，而迭代版本实施了内联展开。

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6)构造函数和析构函数可能无法inline，即使函数体很简单

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表面上构造函数定义为空且是inline，但编译器实际会生成如右侧的伪代码来构造基类成分和成员变量，从而不一定能实施inline。

5 名称查找

C++中名称主要分为以下几类：

a) 受限型名称：使用作用域运算符(::)或成员访问运算符(.和->)修饰的名称。如：::std、std::sort、penguin.name、this->foo等。

b) 非受限型名称：除了受限型名称之外的名称。如：name、foo

c) 依赖型名称：依赖于形参的名称。如：vector::iterator

d) 非依赖型名称：不属于依赖型名称的名称。如：vector::iterator

5.1 受限名称查找

受限名称查找是在一个受限作用域进行的，查找作用域由限定的构造对象决定，如果查找作用域是类，则查找范围可以到达基类。

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5.2 非受限名称查找

5.2.1 普通查找：由内向外逐层查找，存在继承体系时，先查找该类，然后查找基类作用域，最后才逐层查找外围作用域

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5.2.2 ADL(argument-dependent lookup)查找：又称koenig查找，由C++标准委员会Andrew Koenig定义了该规则——如果名称后面的括号里提供了一个或多个类类型的实参，那么在名称查找时，ADL将会查找实参关联的类和命名空间。

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根据类型C的实参c，ADL查找到C的命名空间ns，找到了foo的定义。

了解了ADL，现在来看个例子，下面代码定义了一个Integer类和重载了operator

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上面的代码输出什么？ 1 1 5 10吗。上面的代码无法编译通过，提示如下错误

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operator

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把operator

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再来看一个名称查找的例子。

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这段代码编译时提示如下错误，我们用int *实例化D1的模板参数并给m_value赋值，编译器提示无法将int *转换成int类型，也就是m_value被实例化成了int而不是int *。

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我们将代码改动一下，将D2继承B改为B，代码可以顺利编译并输出。

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D1和D2唯一的区别就是D1继承自B，D2继承自B。实例化后，为何D1.m_value类型是int，而D2.m_value类型是int *。在分布式事务领域有二阶段提交，在并发编程设计模式中二阶段终止模式。在C++名称查找中也存在一个二阶段查找。

二阶段查找(two-phase lookup)：首次看到模板定义的时候，进行第一次查找非依赖型名称。当实例化模板的时候，进行第二次查找依赖型名称。

D1中查找T时，基类B是非依赖型名称，无需知道模板实参就确定了T的类型。

D2中查找T时，基类B是依赖型名称，在实例化的时候才会进行查找。

6 智能指针

6.1 std::auto_ptr

std::auto_ptr是C++98智能指针实现，复制auto_ptr时会转移所有权给目标对象，导致原对象会被修改，因此不具备真正的复制语义，不能将其放置到标准容器中。auto_ptr在c++11中已经被标明弃用，在c++17中被移除。

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2020-3-18 16:25 上传

6.2 std::shared_ptr

std::shared_ptr采用引用计数共享指针指向对象所有权的智能指针，支持复制语义。每次发生复制行为时会递增引用计数，当引用计数递减至0时其管理的对象资源会被释放。但shared_ptr也存在以下几个应用方面的陷阱。

1)勿通过传递裸指针构造share_ptr

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2020-3-18 16:25 上传

这段代码通过一个裸指针构造了两个shared_ptr，这两个shared_ptr有着各自不同的引用计数，导致原始指针被释放两次，引发未定义行为。

2)勿直接将this指针构造shared_ptr对象

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这段代码使用同一个this指针构造了两个没有关系的shared_ptr，在离开作用域时导致重复析构问题，和1)是一个道理。当希望安全的将this指针托管到shared_ptr时，目标对象类需要继承std::enable_shared_from_this模板类并使用其成员函数shared_from_this()来获得this指针的shared_ptr对象。如下所示：

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3)请勿直接使用shared_ptr互相循环引用，如实在需要请将任意一方改为weak_ptr。

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代码运行结果，没有看到打印任何内容，析构函数没有被调用。最终你我都没有jump，完美的结局。但是现实就是这么残酷，C++的世界不允许他们不jump，需要将其中一个shared_ptr改为weak_ptr后资源才能正常释放。

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4)优先使用make_shared而非直接构造shared_ptr。make_shared主要有以下几个优点：

a、可以使用auto自动类型推导。

shared_ptr sp(new Object());

auto sp = make_shared();

b、减少内存管理器调用次数。shared_ptr的内存结构如下图所示，包含了两个指针：一个指向其所指的对象，一个指向控制块内存。

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这条语句会调用两次内存管理器，一次用于创建Object对象，一次用于创建控制块。如果使用make_shared会一次性分配内存同时保存Object和控制块。

c、防止内存泄漏。

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2020-3-18 16:25 上传

这段代码可能发生内存泄漏。一般情况下，这段代码的调用顺序如下：

new Handler()     ① 在堆上创建Handler对象

shared_ptr()        ②创建shared_ptr

getData()             ③调用getData()函数

但是编译器可能不按照上述①②③的顺序来生成调用代码。可能产生①③②的顺序，此时如果③getData()产生异常，而new Handler对象指针还没有托管到shared_ptr中，于是内存泄漏发生。使用make_shared可以避免这个问题。

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2020-3-18 16:25 上传

这条语句在运行期，make_shared和getData肯定有一个会先调用。如果make_shared先调用，在getData被调用前动态分配的Hander对象已经被安全的存储在返回的shared_ptr对象中，接着即使getData产生了异常shared_ptr析构函数也能正常释放Handler指针对象。如果getData先调用并产生了异常，make_shared则不会被调用。

但是make_shared并不是万能的，如不能指定自定义删除器，此时可以先创建shared_ptr对象再传递到函数中。

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2020-3-18 16:25 上传

6.3 std::unique_ptr

std::unique_ptr是独占型智能指针，仅支持移动语义，不支持复制。默认情况下，unique_ptr有着几乎和裸指针一样的内存开销和指令开销，可以替代使用裸指针低开销的场景。

1)与shared_ptr不同，unique_ptr可以直接指向一个数组，因为unique_ptr对T[]类型进行了特化。如果shared_ptr指向一个数组，需要显示指定删除器。

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2020-3-18 16:25 上传

2)与shared_ptr不同，unique_ptr指定删除器时需要显示指定删除器的类型。

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7 lambda表达式

1)捕获了变量的lambda表达式无法转换为函数指针。

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2)对于按值捕获的变量，其值在捕获的时候就已经确定了(被复制到lambda闭包中)。而对于按引用捕获的变量，其传递的值等于lamdba调用时的值。

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3)默认情况下，lambda无法修改按值捕获的变量。如果需要修改，需要使用mutable显示修饰。这其实也好理解，lambda会被编译器转换成operator() const的函数对象。

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4)lambda无法捕捉静态存储的变量。

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