C++入门-程序员修炼手册

一,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,C语言解决不了冲突的问题,所以再C++中引入namespace,解决冲突.

比如我的代码中想使用scanf这个名称,当我想使用scanf作为输入函数时,就不能再实现此功能,就是一个命名污染.,再C++中使用namespace就是针对此问题解决.

1.1命名空间定义

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. 命名空间可以嵌套
 namespace N2
 {
 int a;
 int b;
 int Add(int left, int right)
 {
 return left + right;
 }
 namespace N3
 {
 int c;
 int d;
 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,编译器最后会合成同一个命名空间中。
 namespace N1
 {
 int Mul(int left, int right)
 {
 return left * right;
 }
 }

1.2,命名空间使用

命名空间使用有三种方式

a:加命名空间名称及作用域限定符

b:使用using将命名空间中成员引入

c:使用using namespace 命名空间名称引入

 二,C++输入输出

         C的标准输入输出是scanf,printf,但是C的输出有局限性,比如输出十进制数字%d,字符串使用%c,......等;但在C++中,只需引用std库中的cout,就可以自动匹配格式输出,输出类型也不用加限制符%d等,而输出方式也有三种

2.1, 指定命名空间 

以std::输出,缺点:麻烦，每个地方要用都要指定，到那时他是最规范的方式

2.2把std命名空间全部展开

缺点:相当于库里面的东西都到全局域了,看起来方便了，如果我们自己定义的东西跟库冲突了就没办法解决了,看起来方便了，如果我们自己定义的东西跟库冲突了就没办法解决了。

 2.3,对部分常用的库里面的东西展开 

三,缺省参数        

        缺省参数就是备胎,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。

 a,全缺省

        全缺省就是调用时不给任何值,凭初始化的值输出.

 b:半缺省

函数有部分值没有默认值,需要函数调用时赋值.

 注意:

1,半缺省参数必须从左到右依次来给出,不能间隔着拿,

2,缺省参数不能在函数声明和定义中同时给出.

3. 缺省值必须是常量或者全局变量

4. C语言不支持（编译器不支持)

四:函数重载

自然语言中，一个词可以有多重含义，人们可以通过上下文来判断该词真实的含义，即该词被重载了。

4.1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.

4.2,C++是如何支持函数重载的,C为什么不行

        这就需要从C++的修饰规则说起,首先一个程序的实现通常需要以下几个方面,

a,预处理:头文件展开+宏替换+去掉注释+条件编译(ifndef)

b,编译:检查语法,生成汇编代码

c,汇编:把汇编代码转换成二进制机器码

d,链接:链接在一起生成可执行程序

而在汇编过程中,由于C++的修饰规则在对函数进行转化成汇编时,对函数的命名就有所不同,在linux系统,我们可以看到

在C++汇编后可得到

但在C语言汇编时产生的 

在linux下，采用g++编译完成后，函数名字的修饰发生改变，编译器将函数参数类型信息添加到修改后的名字中,所以在汇编后,命名的不同就会在程序链接时产生区别,

C++可以识别,但C不能识别,所以C++支持函数重载,C不支持函数重载.

4.3,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。比如：tcmalloc是google用C++实现的一个项目，他提供tcmallc()和tcfree两个接口来使用，但如果是C项目就没办法使用，那么他就使用extern “C”来解决

5,引用

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.

5.1引用概念

 类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；

void TestRef()
{
int a = 10;
int& ra = a;//<====定义引用类型
printf("%p\n", &a);
printf("%p\n", &ra);
}

注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的

5.2,引用特性

1. 引用在定义时必须初始化
2. 一个变量可以有多个引用

3. 引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体

void TestRef()
{
int a = 10;
// int& ra; // 该条语句编译时会出错
int& ra = a;
int& rra = a;
printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra);
}

5.3,常引用

这种情况被允许.

但不能有赋值的状况

 但当赋值后a的值就会被改变

 隐式转换

int main()
{
	const int a = 10;
	// int& ra = a;      //->ra引用a属于权限放大，所以不行 
	const int& ra = a;

	int b = 10;
	int& rb = b;
	const int& crb = b;  // -》crb引用b属于权限缩小，所以可以

	int c = 10;
	double d = 1.11;
	d = c; // 隐式类型转换
//  形成临时变量,进行隐式类型转换 

	//double& rc = c;  
	const double& rc = c; 

	return 0;

引用和指针的不同点:
1. 引用在定义时必须初始化，指针没有要求
2. 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
3. 没有NULL引用，但有NULL指针
4. 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)
5. 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
6. 有多级指针，但是没有多级引用
7. 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
8. 引用比指针使用起来相对更安全

6,内联函数

6.1,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。

        内联函数为了优化C语言中宏定义,实现了宏的可调试,代码可读性增加,容易维护,增加了类型安全的检查.

6.2,特性

        1. inline是一种以空间换时间的做法，省去调用函数额开销。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

        2. 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。

        3. 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

6.3,宏与内联函数的优缺点

6.3.1,宏的优缺点:

优点:

1,增强代码复用性.

2,提高性能.

缺点:

1,宏不方便调试,在编译时已经展开了.

2,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

6.3.2,内联函数的优缺点

a：支持调试

b：语法简单, 

c:有类型安全的检查

7,auto关键字(C++11)

7.1 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，大家可思考下为什么？

        早期的auto关键字,定义变量时加auto局部变量还是局部变量,全局变量还是全局变量,对变量没有影响,所以很鸡肋,基本没人使用.
        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

        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。

7.2,auto的使用细则 

1. auto与指针和引用结合起来使用
  用auto声明指针类型时，用auto和auto*没有任何区别，但用auto声明引用类型时则必须加&

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。

3.auto不能推导的场景

a,auto不能作为函数的参数

b,auto不能直接用来声明数组

c,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
d. auto在实际中最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表达式进行配合使用。

8. 基于范围的for循环(C++11)

8.1 范围for的语法
在C++98中如果要遍历一个数组，可以按照以下方式进行： 

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。

8.2 范围for的使用条件

1. for循环迭代的范围必须是确定的
对于数组而言，就是数组中第一个元素和最后一个元素的范围；对于类而言，应该提供begin和end的
方法，begin和end就是for循环迭代的范围。

2. 迭代的对象要实现++和==的操作。(关于迭代器这个问题，以后会讲，现在大家了解一下就可以了)

9,指针空值nullptr(C++11)

9.1,C++98中的指针空值

在良好的C/C++编程习惯中，声明一个变量时最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

NULL实际是一个宏，在传统的C头文件(stddef.h)中，可以看到如下代码：

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： 

 

        程序本意是想通过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。
        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 

注意：
1. 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。2. 在C++11中，sizeof(nullptr) 与 sizeof((void*)0)所占的字节数相同。
3. 为了提高代码的健壮性，在后续表示指针空值时建议最好使用nullptr