【C++】C++入门

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C++入门知识超详剖析

  • 欢迎来到C++专栏~~C++的入门
    • 前言
    • 1. C++关键字(C++98)
    • 2.命名空间
      • 2.1 命名空间定义
      • 2.2 命名空间使用
    • 3. C++输入&输出
    • 4.缺省参数(备胎)
      • 4.1 缺省参数概念
      • 4.2 缺省参数分类
    • 5.函数重载
      • 5.1 函数重载概念
      • 5.2 C++支持函数重载的原理--名字修饰(name Mangling)和extern “C”
    • 6.引用
      • 6.1 引用的概念
      • 6.2 引用特性
      • 6.3 常引用
      • 6.4 使用场景
        • 1.做参数
        • 2.做返回值
      • 6.5 传值、传引用效率比较
      • 6.6 引用和指针的区别
    • 7.内联函数
      • 7.1 概念
      • 7.2 内联函数特性
    • 8. auto关键字(C++11)
      • 8.1 类型别名思考
      • 8.2 auto简介
      • 8.3 auto的使用细则
      • 8.4 auto不能推导的场景
    • 9. 基于范围的for循环(C++11)
      • 9.1 范围for的语法
      • 9.2 范围for的使用条件
    • 10. 指针空值nullptr(C++11)
      • 10.1 C++98中的指针空值
      • 10.2 nullptr
  • 写在最后

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前言

C++是在C的基础之上,容纳进去了面向对象编程思想,并增加了许多有用的库,以及编程范式等。熟悉C语言之后,对C++学习有一定的帮助,本文的主要目标

  • 补充C语言语法的不足,以及C++是如何对C语言设计不合理的地方进行优化的,比如:作用域方面、IO方面、函数方面、指针方面、宏方面等。
  • 为后续类和对象学习打基础。

1. C++关键字(C++98)

C++总计63个关键字,C语言32个关键字
ps:下面我们只是看一下C++有多少关键字,不对关键字进行具体的讲解。后面我们学到以后再细讲。

本文会将会提及————

【C++】C++入门_第1张图片

2.命名空间

举个例子
【C++】C++入门_第2张图片
❌报错了

  • 在全 局域中我们定义的rand函数库中的rand函数发生了命名冲突,这时的编译器该找哪个呢?

命名冲突情况的发生

  1. 自己定义的函数和库中的函数,重名冲突
  2. 在公司工作时候,组内的伙伴一起写代码的时候,也会产生命名冲突❗

对此C++对这个进行了优化——提出了命名空间

命名空间

其中namespace是一个域

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include 
#include

namespace bit//一个名为bit的域
{
	int rand = 0;
}

int main()
{
	printf("%d\n",rand);
	return 0;
}

【C++】C++入门_第3张图片
在此可以看到打印结果 —— 是函数的地址

因为变量的访问是从:局部——⚡全局

那么我们该怎么样访问命名空间里的变量呢?

  • 作用域限定符::
	printf("%d\n",bit::rand);//作用域的限定

此时就是指定到bit这个域找,打印结果‍
【C++】C++入门_第4张图片

2.1 命名空间定义

1. 命名空间中可以定义变量/函数/类型

namespace bit
{
    //变量
	int rand = 10;
	
	//函数
	int Add(int left, int right)
	{
		return left + right;
	}
	
	//类型
	struct Node
	{
		struct Node* next;
		int val;
	};
}

访问如下⚡

bit :: rand =50;
bit :: Add(1,2);
struct bit :: Node next
  1. 命名空间可以嵌套使用
namespace N1
{
 int a;
 int b;
 int Add(int left, int right)
 {
 return left + right;
 }
 namespace N2
 {
 int c;
 int d;
 int Sub(int left, int right)
 {
 return left - right;
 }
 }
}

访问如下⚡

N1 :: Add(1,2);
N1 :: N2::Sub(2,2);
  1. 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。

test.h:声明

namespace N1
{
 int Mul(int left, int right)
 {
 return left * right;
 }
}

test.cpp :定义

namespace N1
{
	int a;
	int b;
	int Add(int left, int right)
	{
		return left + right;
	}
	namespace N2
	{
		int c;
		int d;
		int Sub(int left, int right)
		{
			return left - right;
		}
	}
}

最后test.cpptest.h会合并在一起
(ps:一个工程中的test.h和上面test.cpp中两个N1会被合并成一个)

注意:一个命名空间就定义了一个新的作用域,命名空间中的所有内容都局限于该命名空间中

2.2 命名空间使用

命名空间中成员该如何使用呢?比如:
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: 名字::
int main()
{
	 printf("%d\n", N::a);
	 return 0; 
}
  • ::前指定作用域,能很好的隔离
  • 但是缺点也很明显,每个都要手动加上
  1. 使用using将命名空间中某个常用成员引入
using N::b;
int main()
{
 	printf("%d\n", N::a);
 	printf("%d\n", b);
 	return 0; 
}
  • 指定展开项,比如常用的项,其他的不展开
  1. 使用using namespace 命名空间名称 引入
using namespce N;
int main()
{
 	printf("%d\n", N::a);
 	printf("%d\n", b);
	Add(10, 20);
    return 0; 
}
  • 把整个命名空间全部展开,用起来方便
  • 同时也展开到了全局,一句话:自己用很爽,一起用不建议

std命名空间的使用惯例:✅

  • 日常练习中,建议直接using namespace std即可,这样就很方便。
  • 用using namespace std展开,标准库就全部暴露出来了。如果我们定义跟库重名的类型/对象/函数,就会存在冲突问题。然而这个问题在日常练习中很少出现,但是在代码较多、规模大的项目开发中就很容易出现。所以建议在项目开发中使用std::cout 指定命名空间 + using std::cout展开常用的库对象/类型等方式。

3. C++输入&输出

C++是否也应该向这个美好的世界来声问候呢?我们来看下C++是如何来实现问候的
【C++】C++入门_第5张图片

#include
// std是C++标准库的命名空间名,C++将标准库的定义实现都放到这个命名空间中
using namespace std;
int main()
{
	 cout<<"Hello world!!!"<<endl;
 	 return 0; 
}

结果如下:
【C++】C++入门_第6张图片
那么这两行代码究极是干嘛的呢?
【C++】C++入门_第7张图片说明:

  • 使用cout标准输出对象(控制台)和cin标准输入对象(键盘)时,c代表控制台,必须包含< iostream >头文件以及按命名空间使用方法使用std。
  • cout和cin是全局的流对象,endl是特殊的C++符号,表示换行输出,他们都包含在包含< iostream >头文件中。
  • <<是流插入运算符,>>是流提取运算符。
  • 使用C++输入输出更方便,不需要像printf/scanf输入输出时那样,需要手动控制格式。C++的输入输出可以自动识别变量类型。

举例子:

int main()
{
	//特点:自动识别类型
	int i;
	double d;
	// >> 流提取:提取数据放到i、d中     in代表提取、c代表控制台
	cin >> i >> d;//

	// << 流插入:提取到的数据插入到控制台里
	cout << i << endl;
	//cout << d << '\n';    //endl 代表换行 等价与“\n”
	cout << d << endl;

	//关于精度的c++太麻烦,c++可以兼任c的,所以还是可以用c的
	return 0;
}

结果如下:

【C++】C++入门_第8张图片

究竟是使用C还是cpp的输入输出方式,取决于哪个更加方便❓

cout和cin也可以控制输出数据的精度、按照格式去输出进制格式等,但是实现起来比较复杂,主要是因为C++兼容C语法,这些用的又不是很多,就不展开学习了。后续如果有需要,再配合文档学习一下。

  • 实际上cout和cin分别是ostream和istream类型的对象,>><<也涉及运算符重载等知识,这些知识我们我们后续才会学习,所以我们这里只是简单学习他们的使用。后面我们还有有一个章节更深入的学习IO流用法及原理。

注意:早期标准库将所有功能在全局域中实现,声明在.h后缀的头文件中,使用时只需包含对应头文件即可,后来将其实现在std命名空间下,为了和C头文件区分,也为了正确使用命名空间,规定C++头文件不带.h;旧编译器(vc 6.0)中还支持格式,后续编译器已不支持,因此推荐使用+std的方式。

4.缺省参数(备胎)

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缺省值。在调用该函数时,如果没有指定实参则采用该形参的缺省值,否则使用指定的实参。(省流:没有实参就取缺省值

#include 
using namespace std;

void Func(int a = 0) 
{
	 cout<<a<<endl;
}

int main()
{
 	Func(); // 没有传参时,使用参数的默认值
 	Func(10); // 传参时,使用指定的实参
 
 	return 0; 
 }

【C++】C++入门_第9张图片

4.2 缺省参数分类

1. 全缺省参数

//全缺省参数
void TestFunc(int a = 10, int b = 20, int c = 30) 
{
	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;
	cout << "c = " << c << endl << endl;
}

int main()
{
	TestFunc();// 没有传参时,使用参数的默认值
	TestFunc(1);//从左往右给,传给第1个参数,第2、3个参数缺省用默认值
	TestFunc(1, 2);  // 传参时,使用前两个指定的实参
	TestFunc(1, 2, 3); //都使用指定实参
	//TestFunc(,,1);这样不可以,也没有为什么,因为语法是规定死的,我们只能学习,不能更改人家规定
	return 0;
}

【C++】C++入门_第10张图片

  • 注意传值默认从左向右依次给,很多人会好奇为什么要这样,但是要注意的是我们是在学习别人的语法,在用别人规定好的东西,我们当然可以吐槽什么的,但是如果不想用这种语法,完全可以去开发一种语言比如X语言
  1. 半缺省参数
  • 半缺省参数必须从右往左依次来给出,不能间隔着给,看下面的例子
//半缺省
void TestFunc(int a, int b = 10, int c = 20)  //必须从右往左连续缺省,不能间隔
{
	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;
	cout << "c = " << c << endl <<endl;
}

int main()
{
	//要传的放在前边,爱传不传的放在后边
	TestFunc(1);//这第一个参数必须传
	TestFunc(1, 2);
	TestFunc(1, 2, 3);
	//不能这样TestFun(,,1) 原因很简单,因为这不叫C++
	return 0;
}

【C++】C++入门_第11张图片

3. 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现推荐放在声明里 声明是大哥(好比不知道是妈妈当家说话还是爸爸当家说话一样哈哈哈)

举例:

#include
#include

struct Stack
{
	int* a;
	int top;
	int capacity;
};

//部分缺省
void StackInit(struct Stack* ps,int capacity = 4)
{
	ps->a = (int*)malloc(sizeof(int)*capacity);
	ps->top =  0;
	ps->capacity = capacity;
}

int main()
{
	struct Stack st;
	StackInit(&st);//不知道栈最多存多少数据,就用缺省值初始化
	StackInit(&st, 100);//知道我一定会插入100个数据,就可以显示传参数100,提前开好空间,插入数据避免扩容,这样可以减少增容次数,提高效率

	return 0;
}

5.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。
比如:以前有一个笑话,国有两个体育项目大家根本不用看,也不用担心。一个是乒乓球,一个是男足。前
者是“谁也赢不了!”,后者是“谁也赢不了!”

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 类型顺序)不同,常用来处理实现功能类似数据类型不同的问题。

#include
using namespace std;

// 1、参数类型不同
int Add(int left, int right) 
{
	cout << "int Add(int left, int right)" << endl;
	return left + right;
}
double Add(double left, double right) 
{
	cout << "double Add(double left, double right)" << endl;
	return left + right;
}

// 2、参数个数不同
void f()
{
	cout << "f()" << endl;
}
void f(int a) 
{
	cout << "f(int a)" << endl;
}

// 3、参数类型顺序不同
void f(int a, char b) 
{
	cout << "f(int a,char b)" << endl;
}
void f(char b, int a) 
{
	cout << "f(char b, int a)" << endl;
}

int main()
{
	Add(10, 20);
	Add(10.1, 20.2);
	f();
	f(10);
	f(10, 'a');
	f('a', 10);
	return 0;
}

结果如下:

【C++】C++入门_第12张图片

下面思考一下这两个函数支持冲载吗?

short Add(short left, short right) 
{
	return left + right;
}
int Add(short left, short right) 
{
	return left + right;
}

答案:❌不能,函数重载和返回值不同没有关系❗ 是与参数的不同有关,这里不要搞混了哈

函数重载的意义就是让用的很方便,就像在用同一个函数一样

5.2 C++支持函数重载的原理–名字修饰(name Mangling)和extern “C”

这部分要单独写一篇文章,8月中更新,不鸽

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

比如:李逵,在家称为"铁牛",江湖上人称"黑旋风"。
【C++】C++入门_第13张图片

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);
}

通过监视窗口我们可以看到—— a和b的地址相同
【C++】C++入门_第14张图片所以我们知道原来引用只是对原来的空间起了个“花名”

注意:引用类型必须和引用实体是同种类型的

6.2 引用特性

  1. 引用在定义时必须初始化
    好比:你要给谁起别名,这个谁要先说戳来
    【C++】C++入门_第15张图片

  2. 一个变量可以有多个引用
    好比:一个人有多个外号

int main()
{
	// 一个变量可以有多个引用 —— 好比一个人可以有很多个外号一样
	int a = 0;
	int& b = a; //引用, 在类型和变量之间
	int& c = a;
	int& d = b;
}

【C++】C++入门_第16张图片

  1. 引用一旦引用一个实体再不能引用其他实体
    好比:引用是一个老实人,一旦和一个人结婚就一定终身了,但是指针可以解引用(可理解成离婚)所以指针就是一个渣男❗

思考 b是x的别名呢? 还是x赋值给b呢?

int main()
{
	int a = 10;
	int& b = a;

	int x = 20;
	b = x;
	return 0;
}

【C++】C++入门_第17张图片

通过调试后看到,很明显是赋值了,地址都没改动

6.3 常引用

我们知道,const修饰只读,引用修饰读和写

const引用

  1. 权限扩大
	const int a = 10;//只读
	int& b = a;//编译器报错 - 权限扩大 - int可读可写
  1. 权限缩小
	int c = 10;//可读可写
	const int& d = c;//d是c的别名,缩小成只读 —— 权限缩小
  1. 权限平移
	const int a = 10;
	const int& b = a;//权限不变

接下来再看看这个例子⚡

int main()
{
	int ii = 1;
	double dd = ii;
	//int& rdd = ii; //编译出错	
	const double& rdd = ii;	//编译通过
	return 0;
}

隐式类型转换会产生临时变量有常属性相当于const)因为不能发生权限变大,引用要加上const
【C++】C++入门_第18张图片
小小的总结:const有很强的接收度(const type&)——通吃,可以接收任意类型的对象

✨const的权限放大和缩小只在指针和引用奏效

因此,如果使用若函数中不改变参数n,那么建议使用const &传参 涉及到权限不能放大的问题

	void fun2(const int& n)

6.4 使用场景

1.做参数

void Swap(int& r1, int& r2)
{	
	int tmp = r1;	
	r1 = r2;	
	r2 = tmp;
}
int main()
{
	int x = 10;
	int y = 20;
    //这里相当于把本身传了过去
	Swap(x, y);//传引用

	printf("a = %d,b = %d\n", x, y);
	return 0;
}

上述的调用方法就是在传引用做输出型参数, r1,r2就是x,y的别名

这样不就是指针的用法吗?
我们举个例子:

以SListPushBack这个函数为例传引用来改造一下,其中phead是plist的别名,改变phead就是在改变plist,这样就没有指针那样“复杂

【C++】C++入门_第19张图片

2.做返回值

传值返回:生成一个返回对象的copy作为函数调用的返回值

我们平时见的最多的就是传值返回
特点:返回值是在函数栈桢销毁之前,copy一份放在临时变量中,所以Count里的是n的拷贝

【C++】C++入门_第20张图片
如果是static ,变量就会被放在静态区、栈帧都在堆区,但是编译器没有这么聪明,他还是会copy一份

按照上面的动画演示来看,Count栈帧都已经销毁了,仍然取n的返回值,那如果n被清成随机值?很明显有问题

  • 若n比较小(4/8byte),一般是寄存器充当临时变量
  • 若n比较大,临时变量存放在调用层函数(main)的栈桢中

传引用返回:返回n(返回对象)的别名

int& Count()
{
	int n = 0;
	n++;
	// ...
	return n;
}
int main()
{
	int ret = Count();
	return 0;
}

传引用返回,return c; 即是返回c的引用,ret就是c的别名(引用)。

❌你看出来这段代码是有问题的了吗?因为引用返回的这种返回方式,并没有生成c的拷贝(引用这样减少拷贝[大对象 + 深拷贝对象],可以很好的提高性能),而是直接返回c的引用,作为ret的别名。然而Add函数栈桢已经销毁了,还回去访问c的空间,就发生了非法访问(越界)

但我们发现还是能正常打印,越界就一定报错吗,犯罪一定会被抓吗?

  • 这种情况下,如果c空间没被覆盖,ret还能侥幸拿到所谓"正确"的值;如果清理了空间,ret拿到的就是随机值(取决于编译器)

【C++】C++入门_第21张图片
所以我们总结出一个结论❗:

  • 如果函数返回值,出了作用域,如果返回对象未还给系统全局变量),则可以引用返回;如果已经还给系统了局部变量),则必须使用传值返回,不能返回局部变量的引用(随机值)

所以在日常中很少使用传引用返回,但是在类和对象中有大用途,后面慢慢讲

为此我们还可以把 n 置为全局变量 :+static

int& Count()
{
	static int n = 0;//static
	n++;
	// ...
	return n;
}
int main()
{
	int ret = Count();
	cout << ret << endl;
	return 0;
}

例:我们改一个函数加深一下对传引用返回的好处

int& SLAt(SL& s, int pos)
{
	assert(pos >= 0 && <= s.size);

	return s.a[pos];
}

我们调用这个函数,销毁函数之后,sl的空间不会被销毁,因为sl是malloc出来的,所以是在上的
【C++】C++入门_第22张图片
总结:

  1. 前提:出了作用域,返回对象还在的
  2. 使用场景
    1️⃣做参数————输出型参数 、✨大对象传参,提高效率
    2️⃣做返回值————输出型返回对象,调用者可以修改返回对象 ✨减少拷贝,提高效率

6.5 传值、传引用效率比较

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,对比来看,引用可以提高能效

话不多说下面我们来测试一下:

#include 
//全局变量
struct A { int a[10000]; };

void TestFunc1(A a) {} //传值 ~ 生成拷贝

void TestFunc2(A& a) {}//引用别名

void TestRefAndValue()
{
	A a;
	// 以值作为函数参数
	size_t begin1 = clock();
	for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
		TestFunc1(a);
	size_t end1 = clock();
	// 以引用作为函数参数
	size_t begin2 = clock();
	for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
		TestFunc2(a);
	size_t end2 = clock();
	// 分别计算两个函数运行结束后的时间
	cout << "TestFunc1(A)-time:" << end1 - begin1 << endl;
	cout << "TestFunc2(A&)-time:" << end2 - begin2 << endl;
}

调用10000次的结果⚡

【C++】C++入门_第23张图片
引用做参数如此,做返回值就不用我多说了吧

6.6 引用和指针的区别

以下的建议不要背,要去理解,理解透了看一眼就好⚡

  1. 引用概念上定义一个变量的别名引用没开空间)、指针存储一个变量地址。
  2. 引用在定义时必须初始化,指针没有要求
  3. 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
  4. 没有NULL引用,但有NULL指针
  5. 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(占4个字节/ 8个字节)
  6. 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
  7. 有多级指针,但是没有多级引用
  8. 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
  9. 引用比指针使用起来相对更安全

了解一下即可,用的时候不要想底层实现
底层实现上实际是有空间的,因为引用是按照指针方式来实现的

我们来看下引用和指针的汇编代码对比:
【C++】C++入门_第24张图片
发现是引用和指针在底层实现是一样的,但语法上不一样

【C++】C++入门_第25张图片
好比同一条流水线生产出来的鞋子,一种卖1000块钱,一种卖100块,但解刨来看居然是同一家厂商做出来的哈哈哈生动吧 这样就好理解了

7.内联函数

我们对于短小的函数(1~10行) 频繁的调用就要不断开创栈帧,这些都是有消耗的,那么我们怎么样优化呢?

C语言:宏 C++:内联函数(inline)
我们知道C++是大佬觉得c语言写的不够好才创出了内联

接下来我们先回顾一下宏:

#define ADD(a,b) ((a)+(b))//要注意每一个括号的含义

int main()
{
	cout << ADD(1, 2) << endl;
	return 0;
}
//括号用的场景
//	ADD(1, 2) * 3;//   ((1)+(2))*3  外面的括号
//	ADD(x | y, x & y);//  ((x | y)+(x & y))  里面的括号————运算符的优先级

优点:增强代码的复用性、 提高性能。
缺点

  1. 导致代码可读性差,可维护性差,容易误用。
  2. 不方便调试宏。(因为预编译阶段进行了替换)
  3. 没有类型安全的检查 。

那么我请来了宏的大哥【C++】C++入门_第26张图片

7.1 概念

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,没有函数调用建立栈帧的开销,内联函数提升程序运行的效率。

【C++】C++入门_第27张图片
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
查看方式:

  1. 在debug模式下,需要对编译器进行设置,否则不会展开(因为debug模式下,编译器默认不会对代码进行优化,以下给出vs2013的设置方式)
    【C++】C++入门_第28张图片

可以看见内联函数,没有调用而是直接展开

【C++】C++入门_第29张图片

7.2 内联函数特性

  1. inline是一种以空间换时间的做法,如果编译器将函数当成内联函数处理,在编译阶段,会用函数体替换函数调用,缺陷:可能会使目标文件变大,优势:少了调用开销,提高程序运行效率
    【C++】C++入门_第30张图片

  2. inline对于编译器而言只是一个建议,不同编译器关于inline实现机制可能不同,一般建议:将函数规模较小(取决于编译器内部实现)。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++】C++入门_第31张图片

  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,一般建议在定义中放内联

// F.h
#include 
using namespace std;
inline void f(int i);
// F.cpp
#include "F.h"
void f(int i) 
{
	cout << i << endl;
}
// main.cpp
#include "F.h"
int main()
{
	f(10);
	return 0;
}
// 链接错误:main.obj : error LNK2019: 无法解析的外部符号 "void __cdecl f(int)" (?f@@YAXH@Z),该符号在函数 _main 中被引用

8. auto关键字(C++11)

8.1 类型别名思考

8.2 auto简介

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?

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

可以自动推导类型

【C++】C++入门_第32张图片

ps: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

8.3 auto的使用细则

  1. 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;  //int*
	auto* b = &x; //int*  强调一定要传指针
	auto& c = x;  //int 强调c是一个引用   c是x的别名

	cout << typeid(a).name() << endl;
	cout << typeid(b).name() << endl;
	cout << typeid(c).name() << endl;
	*a = 20;
	*b = 30;
	c = 40;
	return 0;
}

【C++】C++入门_第33张图片

  1. 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
}

8.4 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
void TestAuto(auto a)
{}
  1. auto不能直接用来声明数组

【C++】C++入门_第34张图片

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表达式等
进行配合使用。

9. 基于范围的for循环(C++11)

9.1 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:

int main()
{
	int arr[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	for (int i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++)
	{
		cout << arr[i] << " ";
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

C ++ 的大佬又看不惯上面的方法,开创了范围for,对于一个有范围的集合而言,由程序员来说明循环的范围是多余的,有时候还会容易犯错误。因此C++11中引入了基于范围的for循环。for循环后的括号由冒号“ :”分为两部分:第一部分是范围内用于迭代的变量,第二部分则表示被迭代的范围。

看下面的代码:范围for:自动依次取arr的数据,赋值给e,并且自动迭代,自动判断结束

	//C++11
	int arr[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	for (auto e : arr)
	{
		cout << e << " ";
	}

那么我们怎么样给改变数组的元素呢?

int main()
{
	int arr[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	for (auto e : arr)
	{
		e++;
	}
	for (auto e : arr)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

发现数组元素并没有发生改变

【C++】C++入门_第35张图片
对此我们可以现学现卖——引用,e就是arr数组中每个元素的别名

【C++】C++入门_第36张图片

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
    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。

注意:以下代码就有问题,因为for的范围不确定

void TestFor(int arr[])
{
 	for(auto& e : arr)
 	cout<< e <<endl; 
}
  1. 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)

10. 指针空值nullptr(C++11)

10.1 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:

void TestPtr()
{
   	int* p1 = NULL;
	int* p2 = 0;
 // ……
}

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

#ifndef NULL
#ifdef __cplusplus
#define NULL 0
#else
#define NULL ((void *)0)
#endif
#endif

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 f(int) 
{
	 cout<<"f(int)"<<endl; 
}
void f(int*) 
{
  	cout<<"f(int*)"<<endl; 
}
int main()
{
 	f(0);
 	f(NULL);
 	f((int*)NULL);
 	return 0; 
}

【C++】C++入门_第37张图片

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。

这就是因为在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

为了补上这个坑,我们就不再使用null了,用nullptr

int* p3 = nullptr;

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。

写在最后

  • 能看到这里的都是棒棒哒!
  • 想必以上知识点是C++中比较基础但是很重要的部分了,如果认真看完以上部分,肯定有所收获。
  • 接下来我还会继续写关于《类和对象》等…
  • 如有错误可以尽管指出
  • 想学吗?我教你啊
  • 觉得博主写的还不错的可以一键三连撒
    【C++】C++入门_第38张图片

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