APM（三）：C++基础知识

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一、代码

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在正式阅读APM源码之前，了解C++的基础语法是必须的。以下抽取 AP_InertialSensor.h 文件的部分内容，以此说明C++基本语法。

class AP_InertialSensor : AP_AccelCal_Client
{
    friend class AP_InertialSensor_Backend;

public:
    AP_InertialSensor();
    /* Do not allow copies */
    AP_InertialSensor(const AP_InertialSensor &other) = delete;
    AP_InertialSensor &operator=(const AP_InertialSensor&) = delete;

    static AP_InertialSensor *get_singleton();
    
    enum Gyro_Calibration_Timing {
        GYRO_CAL_NEVER = 0,
        GYRO_CAL_STARTUP_ONLY = 1
    };
    
    void init(uint16_t sample_rate_hz);

    const Vector3f     &get_gyro(uint8_t i) const { return _gyro[i]; }
    const Vector3f     &get_gyro(void) const { return get_gyro(_primary_gyro); }

    Gyro_Calibration_Timing gyro_calibration_timing();
    
    static const struct AP_Param::GroupInfo var_info[];
    
    AuxiliaryBus *get_auxiliary_bus(int16_t backend_id, uint8_t instance);

    class BatchSampler {
    public:
    	...
    private:
    	...
    };
    BatchSampler batchsampler{*this};

private:
    void _start_backends();
	static AP_InertialSensor *_singleton;
    struct {
        float delta_time;
    } _hil {};
};

namespace AP {
    AP_InertialSensor &ins();
};

以下分成几个小段，依次解释。

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二、语法解释

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class AP_InertialSensor : AP_AccelCal_Client

1. 定义了一个类 AP_InertialSensor；
2. 类AP_InertialSensor继承了AP_AccelCal_Client，且是私有继承。
   C++默认的继承为私有继承，如果是公有继承应改为 class AP_InertialSensor : public AP_AccelCal_Client；
   也可以说，AP_AccelCal_Client派生了一个类 AP_InertialSensor， AP_AccelCal_Client叫做基类，AP_InertialSensor叫做派生类。

派生类对象存储了基类的数据成员（派生类继承了基类的实现）
派生类对象可以使用基类的方法（派生类继承了基类的接口）
派生类需要自己的构造函数
派生类可以添加额外的数据成员和成员函数
派生类不能直接访问基类的私有成员，只能通过基类的方法进行访问

friend class AP_InertialSensor_Backend;

3. 定义了类 AP_InertialSensor 的一个友元类 AP_InertialSensor_Backend。

友元类的成员函数可以访问原始类的私有成员和保护成员

public:
    AP_InertialSensor();
    /* Do not allow copies */
    AP_InertialSensor(const AP_InertialSensor &other) = delete;
    AP_InertialSensor &operator=(const AP_InertialSensor&) = delete;

4. 定义默认构造函数 AP_InertialSensor()，通过函数重载，定义另外两个非默认的构造函数。

构造函数是一种特殊的类成员函数，在创建类对象时被调用，构造函数没有类型声明
构造函数的名称与类名相同，但通过函数重载，可以创建多个同名的构造函数
如果只有默认构造函数，可省略。如果定义非默认的构造函数，则必须定义默认构造函数
通常，构造函数用于初始化类对象的成员，初始化应与构造函数的参数列表匹配

5. =delete 表示对于函数 AP_InertialSensor(const AP_InertialSensor &other)，传入参数时该函数被删除。换句话说，敲黑板强调了，不能使用AP_InertialSensor(const AP_InertialSensor &other) 这个函数。同理，后面一句是不允许使用 = 对AP_InertialSensor 实例进行复制。

public:
    static AP_InertialSensor *get_singleton();
private:
    static AP_InertialSensor *_singleton;

6. 定义一个 static类（静态类）成员函数 get_singleton()，返回数据类型为AP_InertialSensor类的指针。
7. 定义一个指针类型的静态类成员 _singleton。

静态类成员被所有对象共享，不会随着实例化新的对象而被复制
静态类成员须在类外初始化

静态成员函数属于类，不属于对象，是类域中的全局函数
静态成员函数被类、对象及类的派生类对象所共享
静态成员函数只能调用静态成员，不能调用非静态成员

    void init(uint16_t sample_rate_hz);

8. 一句很普通的函数声明

    const Vector3f     &get_gyro(uint8_t i) const { return _gyro[i]; }

9. 声明一个叫做 get_gyro 的函数，返回是对类成员_gyro[i]的引用。引用不会产生新的副本，也就是直接返回每个对象的_gyro[i]，不会被复制。
10. 后面的 const 说明该函数不可修改类成员_gyro[i]的值，前面的 const 说明返回值也是const，即返回值也不可修改。简单说，这是一个“只读”函数。、
11. 该函数还是一个隐式内联函数，也就是在类内定义，但没用inline显示声明。

    enum Gyro_Calibration_Timing {
        GYRO_CAL_NEVER = 0,
        GYRO_CAL_STARTUP_ONLY = 1
    };
    Gyro_Calibration_Timing gyro_calibration_timing();

12. 在类里定义了一个枚举类型 Gyro_Calibration_Timing
13. 定义了一个返回类型为枚举变量的函数。实际上，返回值将是GYRO_CAL_NEVER 或 GYRO_CAL_STARTUP_ONLY，也就是 0 或 1。

    static const struct AP_Param::GroupInfo var_info[];

14. 这里，AP_Param是一个类，GroupInfo是一个结构体，定义了一个数组 var_info。这里并没有指明数组var_info的长度，因此这是一个动态数组，也就是后面会使用 new和delete来进行动态内存分配。静态数据需要指明数组长度。
15. 返回类型中，static说明var_info是一个静态成员，该类的所有实例共同拥有该变量，而不是每个对象复制一份。const说明该类的每个对象都不可以修改var_info的值。总结起来，var_info是一个只能初始化一次而不可再被修改的全局变量。

    AuxiliaryBus *get_auxiliary_bus(int16_t backend_id, uint8_t instance);

16. 该函数返回一个指针变量。问题是什么时候使用指针什么时候使用引用？

参考链接：https://blog.csdn.net/hbtj_1216/article/details/56843014
如果数据对象是数组，则使用指向const的指针
如果数据对象是类对象，则使用const引用,传递类对象参数的标准方式是按引用传递
如果数据对象是较大的结构，则使用const指针或者const引用，以提高程序的效率

    class BatchSampler {
    public:
    	...
    private:
    	...
    };
    BatchSampler batchsampler{*this};

17. 在原来的类AP_InertialSensor中嵌套一个类BatchSampler。
18. BatchSampler 实例化了一个对象 batchsampler，大括号和圆括号的意思是一样的，都是表示初始化。*this表示传值，this指向BatchSampler的构造函数。

参考链接：https://bbs.csdn.net/topics/394335237
大括号是C++11后的统一初始化对象的一种方式，C++98年代是圆括号和大括号混用的，后来标准委员会的那帮大佬开会讨论后觉得这样不好，就统一都可以用大括号初始化了

private:
    void _start_backends();
	static AP_InertialSensor *_singleton;
    struct {
        float delta_time;
    } _hil {};

19. private表示成员及方法只能通过类AP_InertialSensor的方法进行赋值与调用。

namespace AP {
    AP_InertialSensor &ins();
}

20. 自定义了一个命名空间，名叫AP。
21. AP_InertialSensor &ins();不是很清楚，求高见！

参考链接：https://blog.csdn.net/weixin_43796685/article/details/101391950
用户或者C++本身定义了命名空间后，在该命名空间中也是一个独立的作用域，可以和其他作用域中存在相同名称的变量和函数。

— 完 —