C++学习历程:入门
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博主的能力有限,出现错误希望大家不吝赐教
- 分享给大家一句我很喜欢的话: 也许你现在做的事情,暂时看不到成果,但不要忘记,树成长之前也要扎根,也要在漫长的时光中沉淀养分。静下来想一想,哪有这么多的天赋异禀,那些让你羡慕的优秀的人也都曾默默地翻山越岭。
C++
- C++是一种
面向对象
的计算机程序设计语言(C语言是面向过程的)
,最初它被称作“C with Classes”(包含类的C语言)。- C++它是一种
静态数据类型检查的、支持多重编程范式的通用程序设计语言
,支持过程化程序设计、数据抽象、面向对象程序设计、泛型程序设计等多种程序设计风格。- C++是
C语言的继承
,进一步扩充和完善了C语言,成为一种面向对象的程序设计语言
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。
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。
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
C++为了防止命名冲突,把自己库里面的东西都定义在一个
std的命名空间中
要使用标准库里面的东西,有三种方式:
::在C++中叫做作用域限定符
,我们通过“命名空间名称::命名空间成员
”便可以访问到命名空间中相应的成员。
- 使用cout标准输出对象(控制台)和cin标准输入对象(键盘)时,
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
例如:
#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()
{
int a = 1;
float b = 2.1;
double c= 2.111;
char arr[10] = { 0 };
char d[] = "hello world";
cin >> arr;
cout << arr << endl;//endl相当于换行 -> /n
cout << a << endl;//C++的输入输出可以自动识别变量类型
cout << b << endl;
cout << c << endl;
cout << d << endl;
return 0;
}
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。
这儿的0就相当于缺省参数,如果实参什么都没传过来,缺省参数就赋值给a,相当于备胎的意思。(没轮胎用的时候才会考虑备胎)
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;
}
//全缺省参数,即函数的全部形参都设置为缺省参数。
void testFunc2(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{
cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;
cout << "c = " << c << endl;
}
void Func1(int a, int b = 10, int c = 20)//
{
cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;
cout << "c = " << c << endl;
}
缺省参数注意事项:
半缺省参数必须从右往左依次来给出,不能间隔着给
- 缺省参数
不能在函数声明和定义中同时出现
(如果声明与定义位置同时出现,恰巧两个位置提供的值不同,那编译器就无法确定到底该用那个缺省值。)- 缺省值必须是
常量或者全局变量
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
using namespace std;
int Add(int x, int y)
{
return x + y;
}
double Add(double x, double y)
{
return x + y;
}
int main()
{
cout << Add(0,1) << endl;//打印0+1的结果
cout << Add(1.1,2.2) << endl;//打印1.1+2.2的结果
return 0;
}
如果只是返回值不同,则不构成函数重载
short Add(short left, short right)
{
return left+right;
}
int Add(short left, short right)
{
return left+right;
}
为什么C++支持函数重载,而C语言不支持函数重载呢?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。
- 通过这里就理解了C语言没办法支持重载,因为
同名函数没办法区分
。而C++是通过函数修饰规则来区分
,只要参数不同,修饰出来的名字就不一样,就支持了重载。- 在gcc下的修饰规则是:【_Z+函数长度+函数名+类型首字母】。
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,所以这个函数不能进行重载。
例子:
extern "C" int Add(int left, int right);
int main()
{
Add(1, 2);
return 0;
}
- 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
。类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体
- 引用类型必须和引用实体是同种类型的
例子:
#include
using namespace std;
int main()
{
int a = 1;
int&b = a; //相当于给a起了一个别名为b,int是b的类型
cout << a << endl;
cout << b << endl;
b = 100; //改变b也就相当于改变了a
cout << b << endl;
cout << a << endl;
}
- 引用在定义时必须初始化
- 一个变量可以有多个引用
- 引用一旦引用一个实体,再不能引用其他实体
void TestConstRef()
{
//常引用是创建一个临时变量,引用名是临时变量的引用
const int a = 10;
//int& ra = a; // 该语句编译时会出错,a为常量,而且a为不可以修改
const int& ra = a;
// 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;
}
这里的
a,b,d都是常量,常量是不可以被修改的
,但是如果你用int&ra等这样来引用a的话,那么引用的这个a是可以被修改的
,因此会出问题。
我们再来看一个例子:
#include
using namespace std;
int main()
{
int a = 10;
double&ra = a;
}
这里涉及了
隐士类型提升的问题
,在这里int到double存在隐士类型的提升
,而在提升的过程中系统会创建一个常量区来存放a类型提升后的结果。因此到这儿,这段代码一看就是错了,因为你隐士类型提升时a是存放在常量区中的,常量区是不可以被修改的,而你用double&ra去引用他,ra这个引用是可以被修改的。
注意:将不可修改的量用可读可写的量来引用是不可以的,但是反过来是可以的,将可读可写的量用只可读的量来引用是可以的。
用交换函数来举例,我们学习了引用,可以不用指针作为形参了。因为在这里
a和b是传入实参的引用
,我们将a和b的值交换,就相当于将传入的两个实参交换了。
void Swap2(int& a, int& b) //通过引用来交换
{
int tmp = a;
a = b;
b = tmp;
}
void Swap1(int* a, int *b) //通过指针来交换
{
int tmp = *a;
*a = *b;
*b = tmp;
}
int& Count()
{
static int n = 0;//留一个问题,为什么要加static
n++;
// ...
return n;
}
函数调用会开辟栈桢,所以Add(1,2)在调用完以后就被销毁了
注意:如果函数返回时,出了函数作用域,
如果返回对象还在(还没还给系统),则可以使用引用返回,如果已经还给系统了,则必须使用传值返回。
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。
在语法概念上引用就是一个别名,
没有独立空间,和其引用实体共用同一块空间。
int main()
{
int a = 10;
int& ra = a;
cout<<"&a = "<<&a<<endl;
cout<<"&ra = "<<&ra<<endl;
return 0;
}
在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。
int main()
{
int a = 10;
int& ra = a;
ra = 20;
int* pa = &a;
*pa = 20;
return 0;
}
引用和指针的区别:
- 引用概念上定义一个变量的别名,指针存储一个变量地址。
- 引用在定义时
必须初始化
,指针没有要求- 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(32位平台下占4个字节)
- 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
有多级指针,但是没有多级引用
- 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
- 引用比指针使用起来
相对更安全
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
,没有函数调用建立栈帧的开销,内联函数提升程序运行的效率。(与宏类似)
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
- 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。- 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的函数体内代码比较长/递归等等,编译器优化时会忽略掉内联。
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
。
// 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
宏和内联有一定的相似性
宏的优缺点:
- 优点:
1.增强代码的复用性
。
2.提高性能
。- 缺点:
1.不方便调试宏
。(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 enum
- 短小函数定义 换用内联函数
- 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?
- 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。
#include
using namespace std;
int TestAuto()
{
return 10;
}
int main()
{
int a = 10;
auto b = a;
auto c = 'a';
auto d = TestAuto();
cout << typeid(b).name() << endl; //这个地方要学到后面类的时候才可以解释,这里打印出的是类型名
cout << typeid(c).name() << endl;
cout << typeid(d).name() << endl;
cout << a << endl;
cout << b<< endl;
cout << c << endl;
cout << d << endl;
//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
return 0;
}
- 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&
#include
using namespace std;
int main()
{
int a = 10;
auto b = &a; //自动推导出b的类型为int*
auto* c = &a; //自动推导出c的类型为int*
auto& d = a; //自动推导出d的类型为int
//打印变量b,c,d的类型
cout << typeid(b).name() << endl;//打印结果为int*
cout << typeid(c).name() << endl;//打印结果为int*
cout << typeid(d).name() << endl;//打印结果为int
return 0;
}
- 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
}
// 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)
{}
void TestAuto()
{
int a[] = {1,2,3};
auto b[] = {4,5,6};
}
注意:
- 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
- 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。
在C++98中如果要遍历一个数组,可以按照以下方式进行:
void TestFor()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
//将数组所有元素乘以2
for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)
array[i] *= 2;
for (int* p = array; p < array + sizeof(array)/ sizeof(array[0]); ++p)
cout << *p << endl;
}
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
。
void TestFor()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
//将数组中所有元素乘以2
for(auto& e : array)//记得是需要写出auto&
e *= 2;
for(auto e : array)
cout << e << " ";
return ;
}
int main()
{
TestFor();
}
注意:与普通循环类似,可用continue来结束本次循环,也可以用break来跳出整个循环。
- 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 array[])
{
for(auto& e : array) //这里的array其实不是数组,数组在传参时会退化成指针
cout<< e <<endl;
}
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:
int* p1 = NULL;
int* p2 = 0;
NULL其实是一个宏,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:
#include
using namespace std;
void Fun(int p)
{
cout << "Fun(int)" << endl;
}
void Fun(int* p)
{
cout << "Fun(int*)" << endl;
}
int main()
{
Fun(0); //打印结果为 Fun(int)
Fun(NULL); //打印结果为 Fun(int)
Fun((int*)NULL); //打印结果为 Fun(int*)
return 0;
}
- 程序本意本意是想通过Fun(NULL)调用指针版本的Fun(int* p)函数,但是由于NULL被定义为0,Fun(NULL)最终调用的是Fun(int p)函数。
- 在C++98中字面常量0,既可以是一个整型数字,也可以是无类型的指针(void*)常量,但编译器默认情况下将其看成是一个整型常量,如果要将其按照指针方式来使用,必须对其进行强制转换。
注意:
- 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。
- 在C++11中,sizeof(nullptr) 与 sizeof((void*)0)所占的字节数相同。
- 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。
#include
#include
#include
using namespace std;
//namespace byh
//{
// // 命名空间中可以定义变量/函数/类型
// int rand = 10;
// int Add(int left, int right)
// {
// return left + right;
// }
// struct Node
// {
// struct Node* next;
// int val;
// };
//}
2. 命名空间可以嵌套
//namespace N1
// {
// int a = 20;
// 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;
// }
// }
// }
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;
// }
// }
//int rand = 10;//变量和函数重名
// C语言没办法解决类似这样的命名冲突问题,所以C++提出了namespace来解决
//int main()
//{
// printf("%d\n",byh :: rand);//rand是函数,编译会报错
// return 0;
//}
//using N1::a;
//using namespace byh;
//int main()
//{
// int c = 1;
// int d = 2;
// printf("%d\n",byh::rand);
// printf("%d\n",a);
// printf("%d\n",Add(c, d));
// return 0;
//}
//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()
//{
// int a = 1;
// float b = 2.1;
// double c= 2.111;
// char arr[10] = { 0 };
// char d[] = "hello world";
// cin >> arr;
// cout << arr << endl;//endl相当于换行 -> /n
// cout << a << endl;//C++的输入输出可以自动识别变量类型
// cout << b << endl;
// cout << c << endl;
// cout << d << endl;
// return 0;
//}
//using namespace std;
//
//int Add(int x, int y)
//{
// return x + y;
//}
//
//double Add(double x, double y)
//{
// return x + y;
//}
//int main()
//{
// cout << Add(0,1) << endl;//打印0+1的结果
// cout << Add(1.1,2.2) << endl;//打印1.1+2.2的结果
// return 0;
//}
//
//short Add(short left, short right)
//{
// return left+right;
//}
//int Add(short left, short right)
//{
// return left+right;
//}
//#include
//using namespace std;
//
//int main()
//{
// int a = 1;
// int&b = a; //相当于给a起了一个别名为b,int是b的类型
// cout << a << endl;
// cout << b << endl;
// b = 100; //改变b也就相当于改变了a
// cout << b << endl;
// cout << a << endl;
//}
//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);
//}
//void TestConstRef()
//{
// //常引用是创建一个临时变量,引用名是临时变量的引用
// const int a = 10;
// //int& ra = a; // 该语句编译时会出错,a为常量,而且a为不可以修改
// const int& ra = a;
// // 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;
//}
//#include
//using namespace std;
//int main()
//{
// int a = 10;
// //double&ra = a;
//
//
//
// const double&ra = a;
//}
//
//void Swap2(int& a, int& b) //通过引用来交换
//{
// int tmp = a;
// a = b;
// b = tmp;
//}
//void Swap1(int* a, int *b) //通过指针来交换
//{
// int tmp = *a;
// *a = *b;
// *b = tmp;
//}
//using namespace std;
//int& Add(int a, int b)
//{
// static int c = a + b;
// return c;
//}
//int main()
//{
// int& ret = Add(1, 2);
// Add(3, 4);
// cout << "Add(1, 2) is :"<< ret <
// return 0;
//}
//int main()
//{
// int a = 10;
// int& ra = a;
// cout<<"&a = "<<&a<
// cout<<"&ra = "<<&ra<
// return 0;
//
//}
//int main()
//{
// int a = 10;
//
// int& ra = a;
// ra = 20;
//
// int* pa = &a;
// *pa = 20;
//
// return 0;
//
//}
//#include
//using namespace std;
//int TestAuto()
//{
// return 10;
//}
//int main()
//{
// int a = 10;
// auto b = a;
// auto c = 'a';
// auto d = TestAuto();
//
// cout << typeid(b).name() << endl; //这个地方要学到后面类的时候才可以解释,这里打印出的是类型名
// cout << typeid(c).name() << endl;
// cout << typeid(d).name() << endl;
//
// cout << a << endl;
// cout << b<< endl;
// cout << c << endl;
// cout << d << endl;
//
// //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
// return 0;
//}
//
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
}
//
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)
{}
//
//void TestAuto()
//{
// int a[] = {1,2,3};
// auto b[] = {4,5,6};
//}
//void TestFor()
//{
// int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
// //将数组所有元素乘以2
// for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)
// array[i] *= 2;
//
// for (int* p = array; p < array + sizeof(array)/ sizeof(array[0]); ++p)
// cout << *p << endl;
//
//}
//void TestFor()
//{
// int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
// //将数组中所有元素乘以2
// for(auto& e : array)//记得是需要写出auto&
// e *= 2;
//
// for(auto e : array)
// cout << e << " ";
//
// return ;
// }
//
//int main()
//{
// TestFor();
//}
//void TestFor(int array[])
//{
// for(auto& e : array) //这里的array其实不是数组,数组在传参时会退化成指针
// cout<< e <
//}
//#include
//using namespace std;
//void Fun(int p)
//{
// cout << "Fun(int)" << endl;
//}
//void Fun(int* p)
//{
// cout << "Fun(int*)" << endl;
//}
//int main()
//{
// Fun(0); //打印结果为 Fun(int)
// Fun(NULL); //打印结果为 Fun(int)
// Fun((int*)NULL); //打印结果为 Fun(int*)
// return 0;
//}