C++入门介绍
1.C++关键字
- 先附图了解，后期会慢慢介绍
2.命名空间
- 在C/C++中，变量、函数和后面要学到的类都是大量存在的，这些变量、函数和类的名称将都存在于全局作用 域中，可能会导致很多冲突。使用命名空间的目的是对标识符的名称进行本地化，以避免命名冲突或名字污 染，namespace关键字的出现就是针对这种问题的。
2.1 命名空间的定义
- 定义命名空间，需要使用到namespace关键字，后面跟命名空间的名字，然后接一对{ }即可，{ }中即为命名空间的成员。
1. 普通的命名空间
namespace N1 //N1为命名空间的名称
{
// 命名空间中的内容，既可以定义变量，也可以定义函数
int a;
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
}
2.嵌套命名
namespace N2
{
int a;
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
namespace N3
{
int b = 5;
int sub(int left, int right)
{
return left - right;
}
}
}
3. 同一个工程中允许存在多个相同名称的命名空间 , 编译器后会合成同一个命名空间中
namespace N1//在同一个工程中，此处的N1会与上面普通命名空间N1合在一起
{
int Mul(int left, int right)
{
return left * right;
}
}
2.2 命名空间的使用
-
命名空间的使用有三种方式：
①：加命名空间名称及作用域限定符
int main()
{
printf("%d\n", N1::a);
return 0;
}
②：使用using将命名空间中成员引入
using N1::a;
int main()
{
printf("%d\n", a);
return 0;
}
③：使用using namespace 命名空间名称引入
using namespce N1;
int main()
{
printf("%d\n", b);
Add(10, 20);
return 0;
}
3. C++输入&输出
#include- 使用cout标准输出(控制台)和cin标准输入(键盘)时，必须包含< iostream >头文件以及std标准命名空 间。
- 使用C++输入输出更方便，不需增加数据格式控制，比如：整形–%d，字符–%c
4.缺省参数
- 4.1缺省参数概念
缺省参数是声明或定义函数时为函数的参数指定一个默认值。在调用该函数时，如果没有指定实参则采用该默 认值，否则使用指定的实参。
#include-
4.2 缺省参数分类
①：全缺省参数
#include②：半缺省参数
#include缺省参数应该注意的几点:
a:半缺省参数必须从右往左依次来给出，不能间隔着给.
b:缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现.
//a.h
void TestFunc(int a = 10);
//a.c
void TestFunc(int a = 20)
{
}
注意：如果生命与定义位置同时出现，恰巧两个位置提供的值不同，
那么编译器就无法确定到底该用那个缺省值。
c.缺省值必须是常量或者全局变量.
#included. C语言不支持（ 编译器不支持 ）.
5.函数重载
- 5.1函数重载概念
函数重载是函数的一种特殊情况，C++允许在同一作用域中声明几个功能类似 的同名函数，这些同名函数的形参列表(参数个数 或 类型 或 顺序)必须不同， 常用来处理实现功能类似数据类型不同的问题
举个例子：
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
double Add(double left, double right)
{
return left + right;
}
long Add(long left, long right)
{
return left + right;
}
int main()
{
Add(10, 20); Add(10.0, 20.0); Add(10L, 20L);
return;
}
- 5.2 名字修饰(name Mangling)
①：在C/C++中，一个程序要运行起来，需要经历以下几个阶段：预处理、编译、汇编、链接。
之前的博客有提到过，在这里附上链接：https://blog.csdn.net/Adenson/article/details/93665508
②：Name Mangling是一种在编译过程中，将函数、变量的名称重新改编的机 制，简单来说就是编译器为了区分各个函数，将函数通过某种算法，重新修饰为一个全局唯一的名称。
③：C语言的名字修饰规则非常简单，只是在函数名字前面添加了下划线。比如在这里举个例子，对于以下代码:
int Add(int left, int right);
int main()
{
printf("%d\n", Add(5, 6));
system("pause");
return 0;
}
在vs下，对上述代码进行编译链接，最后编译器报错: error LNK2019: 无法解析的外部符号 _Add，该符号在函数 _main 中被引用:
注意:上述例子中，Add函数只给了声明没有给定义，因此在链接时就会报错，提示：在main函数中引用的Add函数找不到函数体。从报错结果中可以看到，C语言只是简单的在函数名前添加下划线。因此当工程中存在相同函数名的函数时，就会产生冲突。所以可以因此得出结论： C语言中为不能支持函数重载。
④：由于C++要支持函数重载，命名空间等，使得其修饰规则比较复杂，不同编译器在底层的实现方式可能都有差异，比如在这里举个例子，对于以下代码:
int Add(int left, int right);
int Add(double left, double right);
int main()
{
cout << Add(5, 6) << endl;
cout << Add(5.2, 6.3) << endl;
system("pause");
return 0;
}
在vs下，对上述代码进行编译链接，最后编译器报错：
error LNK2019: 无法解析的外部符号 “double cdecl Add(double,double)” (?Add@@YANNN@Z)
error LNK2019: 无法解析的外部符号 “int __cdecl Add(int,int)” (?Add@@YAHHH@Z)
通过上述错误可以看出，编译器实际在底层使用的不是Add名字，而是被重新修饰过的一个比较复杂的名字，被重新修饰后的名字中包含了：函数的名字以及参数类型。这就是为什么函数重载中几个同名函数要求其参数列表不同的原因。只要参数列表不同，编译器在编译时通过对函数名字进行重新修饰，将参数类型包含在最终的名字中，就可保证名字在底层的全局唯一性。所以可以因此得出结论： C++语言可以支持函数重载。
附上C++中基本函数在函数底层此修饰后的民名称：
- 5.3 extern “C”
有时候在C++工程中可能需要将某些函数按照C的风格来编译，在函数前加extern “C”，意思是告诉编译器，将该函数按照C语言规则来编译。
extern "C"int Add(double left, double right);
int main()
{
cout << Add(5, 6) << endl;
system("pause");
return 0;
}
链接时报错：error LNK2019: 无法解析的外部符号_Add，该符号在函数 _main 中被引用.
6. 引用
- 6.1引用的概念
引用不是新定义一个变量，而是给已存在变量取了一个别名，编译器不会为引用变量开辟内存空间，它和它引用的变量共用同一块内存空间。引用方式为：类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；
int main()
{
int a = 10;
int& b = a;
cout << a << endl << b << endl;
cout << &a << endl << &b << endl;
system("pause");
return 0;
}
注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的.
- 6.2引用的特性
a. 引用在定义时必须初始化
b. 一个变量可以有多个引用
c. 引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体
int main()
{
int a = 10;
//int &ra;//这句代码是错误的,编译时会出错
int& pa = a;
int& ppa = a;
system("pause");
return 0;
}
- 6.3 常引用
void TestConstRef()
{
const int a = 10;
//int& ra = a; // 该语句编译时会出错，a为常量
const int& ra = a;//因为 a 是只读的，所以 ra 也只能变为只读
// int& b = 10; // 该语句编译时会出错，b为常量
const int& b = 10;
double d = 12.34;
//int& rd = d; // 该语句编译时会出错，类型不同
const int& rd = d;//常引用就会避免这种情况
}
在这里我们应该注意一点，对于指针和引用赋值：
①：权限的缩小是 OK 的（例如：从可读可写 ------>到只可读或者只可写）
②：权限的放大是 NO 的（例如：只可读或者只可写------>到可读可写）
6.4 引用使用场景
- 做参数
void Swap(int& left, int& right)
//因为left 和 right 分别是 a 和 b 的别名，
//改变left 和 right 相当于该变 a 和 b
{
int tmp = left;
left = right;
right = tmp;
}
int main()
{
int a = 20;
int b = 10;
Swap(a, b);
cout << a << endl << b << endl;
//输出为 10 ，20，可以看出已经交换 a 和 b 的值
system("pause");
return 0;
}
- 做返回值
int& TestRefReturn(int& pa)
{
pa += 3;
return pa;
}
int main( )
{
int a = 10;
int& ret = TestRefReturn(a);
cout << ret << endl;//输出为13
system("pause");
return 0;
}
看一个比较奇怪的代码：
int& Add(int a, int b)
{
int c = a + b;
return c;
}
int main()
{
int& ret = Add(1, 2);
Add(3, 4);
cout << "Add(1, 2) is :" << ret << endl;
//结果输出为 7 而不为 3，想想为什么？
system("pause");
return 0;
}
原因是：如果函数返回时，离开函数作用域后，其栈上空间已经还给系统，因此不能用栈上的空间作为引用类型返回。如果以引用类型返回，返回值的生命周期必须不受函数的限制(即比函数生命周期长)
- 6.5 传值、传引用效率比较
-
以值作为参数或者返回值类型，在传参和返回期间，函数不会直接传递实参或者将变量本身直接返回，而是传递实参或者返回变量的一份临时的拷贝，因此用值作为参数或者返回值类型，效率是非常低下的，尤其是当参数或者返回值类型非常大时，效率就更低。
①：值和引用传参的性能比较：
#include ②：值和引用的作为返回值类型的性能比较：
#include 通过上述代码的比较，发现传值和指针在作为传参以及返回值类型上效率相差很大。
-
6.6 引用和指针的区别
①.相同点：
在底层实现上实际是有空间的，实现方式与指针相同，因为引用是按照指针方式来实现的。
int main()
{
int a = 10;
int& ra = a;
ra = 20;
int* pa = &a;
*pa = 20;
system("pause");
return 0;
}
②.不同点：
a. 引用在定义时必须初始化，指针没有要求
b. 引用在初始化时引用一个实体后，就不能再引用其他实体，而指针可以在任何时候指向任何一个同类型实体
c. 没有NULL引用，但有NULL指针
d. 在sizeof中含义不同：引用结果为引用类型的大小，但指针始终是地址空间所占字节个数(32位平台下占4个字节)
e. 引用自加即引用的实体增加1，指针自加即指针向后偏移一个类型的大小
f. 有多级指针，但是没有多级引用
g. 访问实体方式不同，指针需要显式解引用，引用编译器自己处理
h. 引用比指针使用起来相对更安全
7.内联函数
- 7.1 概念
以 inline 修饰的函数叫做内联函数，编译时C++编译器会在调用内联函数的地方展开，没有函数压栈的开销，内联函数提升程序运行的效率。
未用 inline 修饰的函数在Debug下转到反汇编是这样子的:
如果在上述函数前增加 inline 关键字将其改成内联函数，在编译期间编译器会用函数体替换函数的调用。
加了 inline 修饰的函数载Debug下转到反汇编是这样子的： 
- 7.2 特性
a. inline是一种 以空间换时间 的做法，省去调用函数额开销,内联函数在编译时直接将函数体插入函数调用的地方,所以代码很长或者有循环/递归的函数不适宜使 用作为内联函数。
b. inline对于编译器而言只是一个建议，编译器会自动优化，如果定义为inline的函数体内有循环/递归等 等，编译器优化时会忽略掉内联。
c. inline不建议声明和定义分离，分离会导致链接错误。因为inline被展开，就没有函数地址了，链接就会找 不到.
d.内联函数在最终生成的代码中是没有定义的；C++编译器直接将函数体插入函数调用的地方；内联函数没有普通函数调用时的额外开销(压栈，跳转，返回)。
- 7.3有关宏的一些问题
宏的 优点：
- 1.增强代码的复用性。
- 2.提高性能
宏的 缺点：
-
1.不方便调试。（因为预编译阶段进行了替换）
-
2.导致代码可读性差，可维护性差，容易误用。
-
3.没有类型安全的检查
C++有哪些技术替代宏？
- 常量定义 换用const
- 函数定义 换用内联函数
8. auto关键字(C++11)
- 8.1 auto简介
- 在早期C/C++中auto的含义是：使用auto修饰的变量，是具有自动存储器的局部变量，但遗憾的是一直没有人去使用它，最后在 C++11中，标准委员会赋予了auto全新的含义即：auto不再是一个存储类型指示符，而是作为一个新的类型指示符来指示编译器，auto声明的变量必须由编译器在编译时期推导而得。
int TestAuto()
{
return 10;
}
int main()
{
int a = 10;
auto b = a;
auto c = &a;
auto d = 'a';
auto e = TestAuto();
cout << typeid(b).name() << endl;//输出为 int
cout << typeid(c).name() << endl;//输出为 int*
cout << typeid(d).name() << endl;//输出为 char
cout << typeid(e).name() << endl;//输出为 int
//auto e; 无法通过编译，使用auto定义变量时必须对其进行初始化
system("pause");
return 0;
}
- 使用auto定义变量时必须对其进行初始化，在编译阶段编译器需要根据初始化表达式来推导auto的实际类 型。因此auto并非是一种“类型”的声明，而是一个类型声明时的“占位符”，编译器在编译期会将auto替换为变 量实际的类型。
- 8.2 auto使用细则
- ①：auto与指针和引用结合起来使用（注意：用auto声明指针类型时，用auto和auto*没有任何区别，但用auto声明引用类型时则必须加 &）
int main()
{
int x = 10;
auto a = &x;
auto* b = &x;
//a 和 b 都是 x 地址
//用auto声明指针类型时,用 auto 和 auto* 没有任何区别
auto& c = x;
//但用auto声明引用类型时则必须加 &
cout << typeid(a).name() << endl;//输出为 int*
cout << typeid(b).name() << endl;//输出为 int*
cout << typeid(c).name() << endl;//输出为 int
*a = 20;
cout << x << endl;//输出为 20
*b = 30;
cout << x << endl;//输出为 30
c = 40;
cout << x << endl;//输出为 40
system("pause");
return 0;
}
- ②： 在同一行定义多个变量（当在同一行声明多个变量时，这些变量必须是相同的类型，否则编译器将会报错，因为编译器实际只对第一个 类型进行推导，然后用推导出来的类型定义其他变量。）
void TestAuto()
{
auto a = 1, b = 2;
auto c = 3, d = 4.0;
//该行代码会编译失败，因为c和d的初始化表达式类型不同
}
- 8.2 auto不能推导的场景
- ①：auto不能作为函数的参数
// 此处代码编译失败，auto不能作为形参类型，因为编译器无法对a的实际类型进行推导
//这段代码是错误的。
void TestAuto(auto a)
{
}
- ②：auto不能直接用来声明数组
void TestAuto()
{
//这段代码是错误的，auto 不能直接用来声明数组
auto b[] = { 4，5，6 };
}
- ③. 为了避免与C++98中的auto发生混淆，C++11只保留了auto作为类型指示符的用法
- ④. auto在实际中常见的优势用法就是跟以后会讲到的C++11提供的新式for循环，还有lambda表达式等进 行配合使用。
- ⑤. auto不能定义类的非静态成员变量
- ⑥. 实例化模板时不能使用auto作为模板参数
9. 基于范围的for循环(C++11）
- 9.1 范围for的语法
void TestFor()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for (auto e : array)
cout << e << " ";
}
代码解释：在上面的for循环中，e是array中的一个元素，auto则是让编译器自动推导出 e 的类型（在上面的使用情况中 e 被自动推导为int）。在 e 的定义之后，紧跟着一个冒号“:”，之后直接写上需要遍历的表达式，for循环将自动以表达式返回的容器为范围进行迭代。
- 在上面的代码中可以指定 e 的类型，如下的代码也是能够通过编译的:
void TestFor()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for (int e : array)
cout << e << " ";
}
- 上面的代码都是对容器进行只读式访问，若迭代器变量的值希望能够在for中被修改，可以采用引用 & 的方式；
void TestFor()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for (auto& e : array)
e *= 2;
//对数组中每一个元素都乘 2 倍操作
//也可以进行访问,比如下面：
//for (auto& e : array)
//cout << e << " ";
for (auto e : array)
cout << e << " ";
//输出结果为：2， 4，6， 8，10
}
- 注意：与普通循环类似，可以用continue来结束本次循环，也可以用break来跳出整个循环。
void TestFor()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for (auto& e : array)
{
e *= 2;
break;
}//第一个元素乘 2 后，结束循环
for (int e : array)
cout << e << " ";//输出 2,2,3,4,5,
}
9.2 范围for的使用条件
① ：for循环迭代的范围必须是确定的：如数组的第一个元素和最后一个元素便构成了for选好的迭代范围。
②：对于用户自定义的类：若类中定义便实现的有begin、end函数，则这个begin、end便是for循环的迭代范围。
③：基于范围的for循环要求迭代器的对象实现：++ ==等操作符。
④：对于STL标准模板库中（如：vector , set , list ,map , queue, deque, string等）的各种容器使用“基于范围的for循环”是不会有任何问题的，因为这些容器中都定义了相关操作。
10. 指针空值nullptr(C++11)
-
10.1 C++98中的指针空值
在我么进行编程时，声明一个变量时最好好给该变量一个合适的初始值，否则可能会出现不可预料的错 误，比如未初始化的指针。如果一个指针没有合法的指向，我们基本都是按照如下方式对其进行初始化：
void testptr()
{
int* p1 = NULL;
int* p2 = 0;
}
在传统的C头文件(stddef.h)中，NULL实际是一个宏：
可以看到，NULL可能被定义为字面常量 0，或者被定义为无类型指针(void*)的常量。不论采取何种定义，在 使用空值的指针时，都不可避免的会遇到一些麻烦，比如：
void f1(int*)
{
cout << "f(int*)" << endl;
}
void f1(int x)
{
cout << "f(int)" << endl;
}
int main()
{
f1(NULL);//输出 f(int)
f1((int*)NULL);//输出 f(int*)
f1(0);//输出 f(int)
system("pause");
return 0;
}
我的本意是想通过 f(NULL) 调用指针版本的 f( int* ) 函数，但是由于NULL被定义成0，因此与程序的初衷相悖，调用了f (int )。 在C++98中，字面常量0既可以是一个整形数字，也可以是无类型的指针(void*)常量，但是编译器默认情况下 将其看成是一个整形常量，如果要将其按照指针方式来使用，必须对其进行强转(void *)0 。
-
10.2 nullptr 与 nullptr_t
①:为了考虑兼容性，C++11并没有消除常量0的二义性，C++11给出了全新的nullptr表示空值指针,。因此：为了避免混淆，C++11提供了nullptr， 即：nullptr代表一个指针空值常量。nullptr是有类型的，其类型为nullptr_t .
②：注意几点：
a. 在使用nullptr表示指针空值时，不需要包含头文件，因为nullptr是C++11作为新关键字引入的。
b. 在C++11中，sizeof(nullptr) 与 sizeof((void*)0)所占的字节数相同。
c. 为了提高代码的健壮性，在后续表示指针空值时建议使用nullptr。