C++初阶入门

C++语法

1、命名空间

1. 在同一个作用域里面，不能有同名变量
2. 为了解决这个C语言没有解决的问题，C++引入了 namespace 解决这个问题
3. namespace hello { int rand = 0; int time = 0; }
4. 第三条就是由 namespace 形成的 命名空间域 ，命名空间里不仅能定义变量，还能定义函数、类型等。
5. 如果想要访问这个命名空间域就要用 域作用限定符‘ :: ’ ，用法见第六条
6. printf("%d\n",hello::rand);
7. 如果定义了两个同名的命名空间，那么编译器编译时会将两个同名命名空间合并
8. 命名空间里面可以再嵌套命名空间
9. 命名空间不影响变量的生命周期
10. 不能在函数里定义命名空间，只能在全局范围里定义命名空间，且命名空间大多数都放在头文件中定义
11. using namespace hello;把命名空间展开，相当于把这一层命名空间拿掉

我们常常会看到这样一句代码using namespace std;这句代码的意思是拿掉封C++库的命名空间

2、命名空间的用法

了解了命名空间之后，我们就要学习命名空间的运用，有以下代码，我们应该怎么使用他的命名空间呢？

namespace N
{
 int a = 10;
 int b = 20;
 int Add(int left, int right)
 {
 return left + right;
 }
 int Sub(int left, int right)
 {
 return left - right;
 }
}
int main()
{
 printf("%d\n", a); // 该语句编译出错，无法识别a
 return 0;
}

1. 加命名空间名称及作用域限定符

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

2. 放出命名空间中部分常用的变量

using N::b;
int main()
{
 printf("%d\n", N::a);
 printf("%d\n", b);
 return 0; 
}

3. 放出整个命名空间

using namespce N;
int main()
{
 printf("%d\n", N::a);
 printf("%d\n", b);
 Add(10, 20);
 return 0; 
}

3、C++的输入、输出

1、cin>> (流提取运算符) 相当于C语言的输入printf
2、cout<< （流插入运算符）相当于C语言的输出scanf

4、缺省 / 默认参数

1、缺省参数是声明或定义函数时为函数的参数（形参位置）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

2、缺省分为全缺省和半缺省，半缺省必须从右往左缺省

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

半缺省

void TestFunc(int a, int b = 10, int c = 20)
{
 cout<<"a = "<<a<<endl;
 cout<<"b = "<<b<<endl;
 cout<<"c = "<<c<<endl;
}

3、缺省参数不能在声明和定义中同时出现，会产生歧义，只能在声明的时候给

5、函数重载

C++支持同名函数，有两个前提
1、要求参数名相同
2、参数不同：参数个数 / 类型 / 顺序（顺序指的是不同类型的形参的顺序），至少有一个不同
3、返回值类型不同不构成重载，因为使用的时候无法区分要调用的是谁
4、C++重载时会进行函数名修饰：_Z+函数名长度+函数名+类型首字母
5、extern "C"的作用是告诉编译器，extern "C"声明的函数，是C语言的库，要用C语言的方式去调用链接

6、编译链接的过程

1、预处理：头文件展开、宏替换、条件编译（ifdef 等）、去掉注释、生成test.i文件
2、编译：检查语法，生成汇编代码（有语法错误就是在这一步检查出来的）、生成test.s文件
3、汇编：把汇编代码转换成二进制的机器码、生成test.o文件
4、链接：找调用函数的地址，链接对应上，合并到一起、生成a.out文件

7、了解引用“ & ”

1、引用就是给一个变量取另外一个名字，不会开辟新的内存空间
2、引用的写法
3、引用必须在定义的时候初始化
4、引用一旦引用了一个实体，就不能再有其他实体
5、取别名原则：对原引用变量，读写权限只能缩小，不能放大

int main()
{
   int a = 10;
   int& b = a;//b就是a的另外一个名字

   //取别名原则：对原引用变量，权限只能缩小，不能放大
   const int x = 20;
   int&y = x;//权限放大
   const int&y = x;//权限不变
   
   int c = 10;
   const int&d = c;//权限缩小
   return 0;
}

6、const对引用的影响

int main()
{
   int a = 10;
   int& b = a;
   const int& c = 20;

   double d = 2.2;
   int f = d;//不同类型的赋值会发生隐式类型转化，产生临时变量，临时变量具有常性
   const int& e = d;//用const的修饰引用，表示此引用只有读权限没有写权限，权限不变
   //所以const int& e可以变成double类型的d的别名
   
   //这时候e不是d的别名，是 临时变量 的别名
   return 0;
}

7、引用的两个作用

1、引用的第一个作用就是做参数，可以在函数的形参位置使用引用，这样的好处是方便理解，同时也能提高代码的效率：下面是传值参数和传引用参数效率的比较

• 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，需要浪费拷贝的效率，尤其是 当参数或者返回值类型非常大时，效率就更低。
• 引用的第二个作用就是传引用返回，和传值返回相比，区别在于传值返回会有一个临时拷贝，而传引用返回，返回的是返回参数的别名（实际上就是直接返回参数），而不是拷贝
• 注意：如果函数返回时，出了函数作用域，如果返回对象还没有还给系统，则可以使用传引用返回，如果已经还给系统，则必须使用传值返回，否则可能会出越界问题

8、指针与引用的区别

1、引用概念上定义一个变量的别名，指针存储一个变量的地址
2、引用在定义的时候必须初始化，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，而指针可以再任何时候指向任何一个同类型的实体
4、没有NULL引用，但是有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）
6、引用自加即引用的实体+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，指针需要解引用，引用通过编译器自身处理
9、引用比指针使用起来相对更安全

10、注：从语法层面而言引用是取别名，没有开额外空间，指针是存储地址，开了4/8byte的空间；但从底层来看，他们是用一样的方式实现的，他们直接的差别就像耐克鞋子和莆田鞋子一样，其实都是一个厂子里生产出来的，本质上鞋的模样和品质都是一样的，但是一个就是有牌子，另一个就是假鞋

9、内联函数

1、在反复使用的简短函数前面加上inline，就会使它变成内联函数
2、内联函数的作用是提高函数的使用效率，让函数能够直接展开，而不用反复构建函数栈帧，效果类似于宏
3、和宏定义相比，内联函数解决了宏函数晦涩难懂，容易写错的问题
4、内联函数比宏的优点更在于，内联函数支持调试，而宏不支持调试

• 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（一般超出10行）或者有循环/递归的函数不适宜使用作为内联函数
• 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。
• 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。

10、宏定义的检测方法

1、验证自己的宏定义写的是否正确，最好的方法就是调用替换一下

#define ADD(X,Y) ((X)+(Y))
int main()
{
   //下面是几种常见的宏替换的场景
   ADD(1,2);//第一种
   if(ADD(1,2))//第二种
   {}

   ADD(1 & 2,3 | 4);//第三种
   ADD(1,2)*4;//第四种
}

• 宏的优点：1、增强代码复用性；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、没有类型安全检查
• C++可以替代宏的技术：1、常量定义 换用const ;2、函数定义 换用内联函数

11、AUTO关键词

• 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。
• auto的意义之一：当类型很长时，懒得写，可以让auto自动推导

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

int TestAuto()
{
	return 10;
}

int main()
{
	const int a = 10;
	auto b = &a;//auto b的类型是编译器推导的右边变量的类型（这个auto的类型是const int*）
	auto c = 'a';
	auto d = TestAuto();

	cout << typeid(c).name() << endl;//打印变量类型的函数typeid
    cout << typeid(d).name() << endl;
	return 0;
}

• auto的意义之二：

int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};

TestFor(array);
for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(int); ++i)
{
    array[i] *= 2;
}

	for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(int); ++i)
	{
		cout << array[i] << " ";
	}
	cout << endl;

	//范围for循环
    // 依次自动取array中的数据，赋值给e，自动判断结束
	for (auto& e : array)//加上引用，此时e就是array的别名，可以直接修改到array的元素
	{
		e /= 2;
	}

	for (auto x : array)//范围for，效果与上面int写的for循环作用相同，可以遍历array数组
	{
		cout << x << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

• 注意：auto不能做函数的参数；不能直接定义变量，定义变量时必须初始化；不能直接用于声明数组