C++初阶 —— 入门
目录
一，关键字（C++98）
二，命名空间
命名空间定义
命名空间使用
三，C++输入/输出
四，缺省参数
五，函数重载
六，引用
七，内联函数
八，auto关键字(C++11)
九，基于范围的for循环(C++11)
十，指针空值nullptr(C++11)
一，关键字（C++98）
- C语言32个关键字；
- C++总共63个关键字；
二，命名空间
在C/C++，如大量变量、函数、类的名称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（namespace）的目的就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；
命名空间定义
- namespace + 命名空间名字 + { }；
- 命名空间可嵌套；
- 同一个工程可存在多个相同命名空间，编译器最后会合成到同一个命名空间中；
- 一个命名空间即定义一个新的作用域，其中所有内容都局限于该空间中；
//命名空间，N为命名空间名字
namespace N
{
//可定义变量，也可定义函数
int a;
void fun() {};
}namespace N
{
int a;
void fun() {};
//可嵌套
namespace N
{
int a;
void fun() {};
}
}//命名空间可相同，最后会合并
namespace N
{
int a;
void fun1() {};
}
namespace N
{
int b;
void fun2() {};
}命名空间使用
- 命名空间名称 + 作用域限定符（"::"）；
- using + 命名空间成员（引入指定成员）；
- using namespace + 命名空间名称（将内部成员全部展开）；
//命名空间名称+限定符
int main()
{
N::a = 2;
N::N:a = 2;
return 0;
}//using + 命名空间成员
using N::a;
int main()
{
a = 2;
return 0;
}//using namespace + 命名空间名称
using namespace N;
int main()
{
a = 2;
b = 2;
return 0;
}三，C++输入/输出
- 使用cout/cin标准输入输出，需包含头文件
及标准命名空间std； - cout标准输出（控制台）；
- cin标准输入（键盘）；
- endl一行输出结束输出下一行（等价于"\n"）；
#include
int main()
{
std::cout << "hello world!" << std::endl;
return 0;
} //推荐此方式
#include
using namespace std;
int main()
{
cout << "hello world!" << endl;
return 0;
} //输入输出
#include
using namespace std;
int main()
{
int a, b;
cin >> a >> b;
cout << a << "/" << b << endl;
return 0;
} 注：
- 早期标准库没有在std命名空间中实现，只需包含.h的头文件即可，后来为了和C头文件区分及正确使用命名空间，规定头文件不带.h；
- 使用C++输入输出更方便，无需数据格式控制，自动识别类型，如%d/%c等，浮点数最多输出五位，但类似结构体的连续输出用printf更好；
四，缺省参数
是指声明或定义函数时，为函数的参数指定一个默认值；在调用函数时，如未指定实参则使用该默认值；
#include
using namespace std;
void fun(int a = 0)
{
cout << a << endl;
}
int main()
{
fun();
fun(10);
return 0;
} 分类
- 全缺省参数；
- 半缺省参数；
//全缺省参数
void fun(int a = 0, int b = 1, int c = 2)
{
cout << a << b << c << endl;
}//半缺省参数
void fun(int a , int b = 1, int c = 2)
{
cout << a << b << c << endl;
}注：
- 参数必须从右往左依次给出，不可间隔；
- 缺省参数不可在函数声明和定义中同时出现，如声明和定义缺省位置默认值不同，编译器无法确定默认值，即使默认值相同也不可，此时建议定义是不加默认值；
- 缺省值必须是常量或全局变量；
- C不支持；
//支持全局变量
nt ab = 1212;
void fun(int a = ab)
{
cout << a << endl;
}五，函数重载
函数重载是函数的一种特殊情况，C++允许早同一个作用域中声明几个功能类型的同名函数，其形参列表（参数个数或类型或顺序）必须不同，常用来实现功能类型数据类型不同的问题；
- 不支持返回值不同的函数重载，因为函数调用时会有歧义；
//可根据参数不同调用不同函数
int Add(int a, int b) { return a + b; }
double Add(double a, double b) { return a + b; }
int main()
{
Add(1, 2);
Add(1.0, 2.0);
return 0;
}名字修饰（name mangling）
运行程序时，需经历：预处理、编译、汇编、链接；在编译后链接前，如a.o目标文件中无Add函数的地址，地址在b.o文件中，链接器会到b.o符号表中查找地址，然后链接；链接时，依据名字（函数名修饰）查找，不同编译器修饰规则不同；如：g++函数名修饰规则，[_Z+函数长度+函数名+类型首字母]；
- C语言不支持重载，因为同名函数无法区分；
- C++通过函数名修饰规则来区分，修饰出来的名字不一样；
注：(f.h/f.c/test.c)
- 预处理：头文件的展开、宏替换、条件编译、去掉注释，f.i/test.i；
- 编译：检查语法，生成汇编代码，f.s/test.s；
- 汇编：把汇编代码转化为二进制机器码，目标文件f.o/test.o；
- 链接：链接到一起，生成可执行程序，.exe；
extern "C"
在C++中有时候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"；即编译后的函数修饰名，可调用C库；
//按C编译
extern "C" int Add(int a, int b) { return a + b; }六，引用
不是定义一个新的变量，而是给已存在的变量取个别名；编译器不会为引用的变量开辟内存空间，是共用同一块内存空间的；
- 类型 + & + 引用变量名(即别名) = 引用实体；
- 引用类型必须和引用实体类型一致；
//引用变量
int a = 10;
int& ra = a;
//引用变量
int a = 10;
int* pa = &a;
int*& rpa = pa;
特性
- 引用在定义时必须初始化；
- 一个变量可以有多个引用(即多个别名)；
- 引用一旦引用一个实体，再也不能引用其他实体(即不能同时引用两个实体)；
int& ra; //此时会报错，必须初始化；//一个变量可以有多个引用(即多个别名)
int a = 10;
int& ra = a;
int& rb = a;//引用一旦引用一个实体，再也不能引用其他实体(即不能同时引用两个实体)
int a = 10;
int b = 20;
int& ra = a;
int& ra = b;常引用
- 可保护形参，形参不会被改变；
- 即可传变量，也可传常量；
const int a = 10;
//int& ra = a; //编译时会报错，因为a为常变量，且不可扩大读写权限
const int& ra = a;//int& ra = 10; //编译时会报错，因为10为常量
const int& ra = 10;//可缩小读写权限，但不可放大读写权限
int a = 10;
int& ra = a;
const int& rb = a;
//保护形参，避免误改
void PrintStack(const ST& s);//即可传变量，也可传常量
int Add(const int& a, const int& b)
{
return a + b;
}
int main()
{
int a = 10, b = 20;
Add(a, b);
Add(1, 2);
return 0;
}int a = 3.14;
double b = a; //类型转换中间会产生一个临时变量
//double& ra = a;
const double& ra = a; //类型转换中间会产生一个临时变量，临时变量具有常性使用场景
- 做参数，避免拷贝提高效率(引用传参)、可修改参数(输出型参数)；
- 做返回值；
//做参数
//因为是实参的别名，实际交换的就是原本的参数变量，类似指针；
void Swap(int& a, int& b)
{
int tmp = a;
a = b;
b = tmp;
}//C语法
void SListPushBack(SLTNode** phead, int x);
//C++语法
void SListPushBack(SLTNode*& phead, int x);//传值返回
//c出作用域会销毁，编译器会生成一个临时变量，复制c的值
//临时变量，如比较小通常再寄存器，如比较大会再main中开辟一块空间
int Add(int a, int b)
{
int c = a + b;
return c;
}
//传引用返回
//临时引用，int& tmp=c;
int& Add(int a, int b)
{
int c = a + b;
return c;
}注：如函数返回时，出了函数作用域，返回对象还未还给系统，则可使用引用返回，如已还给系统，则必须传值返回；
传值/传引用效率对比
用值作为参数或返回值，效率低下，尤其是非常大时；
- 以值作为参数，在传参时函数不会直接传递实参，而是传递实参的拷贝；
- 以值作为返回值，在返回期间函数不会将变量本身直接返回，也是返回变量的一份临时拷贝；
引用和指针的区别
在语法上，引用是别名无独立空间，和引用实体共用同一块空间；
在实现上，实际是有空间的，因为引用是按照指针方式实现的；
- 引用在定义时必须初始化，指针没有要求；
- 引用初始化后，不能在引用其他实体，而指针可在任何时候指向任何同类型实体；
- 没有NULL引用，但有NULL指针；
- sizeof含义不同，引用为引用类型的大小，指针始终是地址空间字节个数(4/8)；
- 自加不同，引用为引用实体加1，指针则为向后偏移一个类型大小；
- 有多级指针，无多级引用；
- 指针需显示解引用，引用编译器自动处理；
- 引用比指针使用相对安全；
七，内联函数
以inline修饰的函数叫做内联函数，C++编译器会在调用内联函数的地方展开，没有函数调用建立栈帧的开销，内联函数提升程序运行的效率；C语言是利用宏实现的；
特性
- inline是一种以空间交换时间的做法，省去调用函数的开销，所以代码很长或有循环/递归函数不宜使用做为内联函数；
- inline对于编译器只是个建议，编译器会自动优化，如定义为inline的函数体内有循环/递归等，编译器会优化忽略掉内联；
- 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；
宏优点：
- 增强代码复用性；
- 提高性能；
宏缺点：
- 语法复杂，容易出错；
- 无类型安全检查；
- 无法调试；
C++替代宏：
- const/enum替代宏常量；
- inline替代宏函数；
八，auto关键字(C++11)
早期C/C++中，使用auto修饰的变量具有自动生命周期变量(多余，变量默认拥有自动的生命周期)，但一直没有人去使用；C++11中，auto不在是一个存储类型标识符，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推导而得；
注，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，编译器在编译时会将auto替换为实际变量类型；
//通过右边赋值对象，自动推导变量类型
int a = 10;
auto b = a;//定义变量时，必须初始化
//auto b;auto使用细则
- auto于指针和引用结合起来使用，用auto声明指针类型时，用auto和auto*没有区别，但用auto声明引用类型时则必须加&；
- 在同一行定义多个变量，但在同一行声明多个变量时，必须是相同类型，否则编译器报错，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；
int a = 10;
auto b = a;
auto c = &a;
int& ra = a;
auto d = ra;
auto& e = a;
//定义多个变量，必须是相同类型
int a;string b;
//auto c = a, d = b;auto不能推导的场景
- auto不能作为函数的参数；
- auto不能直接用来声明数组；
- 为了避免与C++98中的auto混淆，C++11保留了auto作为类型指示符的用法；
- auto实际中最常见的优势用法，是跟新式for循环及lambda表达式等进行配合使用；
//auto不能作为函数的参数
void fun(auto a){}//auto不能直接用来声明数组
auto arr[] = { 1,2,3 };九，基于范围的for循环(C++11)
范围for语法
对于有范围的集合，有程序员来说明循环的范围是多余的，有时还会容易犯错误；因此C++11中引入基于范围的for循环；
for（ 用于迭代的变量 ：被迭代的范围）
int main()
{
int arr[] = { 1,2,3 };
for (auto& i : arr)
{
i = 1;
}
for (auto i : arr)
{
cout << i << endl;
}
return 0;
}注：与普通循环类似，可用continue来结束本次循环，或break来跳出整个循环；
范围for使用条件
- for循环迭代的范围必须是确定的；
- 迭代的对象要实现++和==操作；
十，指针空值nullptr(C++11)
空指针，不是内存不存在的指针，是内存为第一个字节的编号，一般不使用这个字节数据；空指针一般用来初始化，表示指针指向无效的空间；
C++98中的指针空值
- NULL实际是一个宏，可能被定义为字面常量0，或无类型指针常量(void*)；
//C语言
#define NULL ((void *)0)
//一个指针没有合法的指向时，指定一个空值
//把void*类型赋予p1,其实会隐式转换相应的类型
int* p1 = NULL;
int* p2 = 0;C++11指针空值nullptr
C++为强类型，无法隐式转换，引入nullptr表示空指针；
- 不需要包含头文件，nullptr是作为新关键字引入的；
- sizeof(nullptr)与sizeof((void*)0)所占字节数相同；
- 为了提高代码的健壮性，后续表示指针空值时建议最好使用nullptr；
void f(int a){cout << "f(int)" << endl;}
void f(int* a){cout << "f(int*)" << endl;}
int main()
{
f(0); //f(int)
f(NULL); //f(int)
f((int*)NULL); //f(int*)
f(nullptr); //f(int*)
}#ifndef NULL
#ifdef __cplusplus
#define NULL 0
#else
#define NULL ((void *)0)
#endif
#endif