命名空间出现的主要目的是为了解决命名冲突或名字污染这种问题,对标识符的名称进行本地化,关键字是namespace。
例如:
#include
#include //在库里有个rand随机值函数
int rand = 0; //此处在定义一个全局的rand整形变量与rand函数命名冲突
int main() {
printf("%d\n", rand);
return 0;
}
//编译后报错:rand重定义
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,{}中为命名空间的成员。
//tyb是命名空间的名字
namespace tyb {
//命名空间中可以定义变量、函数、类型
int rand = 10;
int Add(int x, int y) {
return x + y;
}
}
//命名空间可以嵌套,N1中嵌套了N2
namespace N1 {
int a;
int b;
int Add(int x, int y) {
return x + y;
}
namespace N2 {
int c;
int d;
int Sub(int x, int y) {
return x - y;
}
}
}
//同一个工程中允许出现多个相同名称的命名空间,编译器后会合成到同一个命名空间中
namespace N1 {
int Mul(int x, int y) {
return x * y;
}
}
注意:一个命名空间就定义了一个作用域,命名空间中的所有内容都局限于该命名空间中
namespace N1 {
int a = 10;
int b = 20;
int Add(int x, int y) {
return x + y;
}
namespace N2 {
int c;
int d;
int Sub(int x, int y) {
return x - y;
}
}
}
int main() {
//编译报错,未声明的标识符“a”
printf("%d\n", a);
return 0;
}
命名空间的使用有三种方式:
int main() {
printf("%d\n", N1::a);
return 0;
}
using N1::b;
int main() {
printf("%d\n", N1::a);
printf("%d\n", b);
return 0;
}
using namespace N1;
int main() {
printf("%d\n", N1::a);
printf("%d\n", b);
printf("%d\n", Add(a, b));
return 0;
}
局部变量->全局变量,编译器都是先访问局部变量,在访问全局变量。
访问命名空间中的成员,需要指定访问或则是命名空间暴露于全局
//示例1
namespace N1 {
int a = 10;
int b = 20;
int Add(int x, int y) {
return x + y;
}
namespace N2 {
int c;
int d;
int Sub(int x, int y) {
return x - y;
}
}
}
int a = 0;
int main() {
int a = 30;
printf("%d\n", a);
return 0;
}
//示例2
namespace N1 {
int a = 10;
int b = 20;
int Add(int x, int y) {
return x + y;
}
namespace N2 {
int c;
int d;
int Sub(int x, int y) {
return x - y;
}
}
}
int a = 0;
int main() {
//int a = 30;
printf("%d\n", a);
return 0;
}
//示例3
namespace N1 {
int a = 10;
int b = 20;
int Add(int x, int y) {
return x + y;
}
namespace N2 {
int c;
int d;
int Sub(int x, int y) {
return x - y;
}
}
}
//int a = 0;
int main() {
//int a = 30;
printf("%d\n", a);
return 0;
}
//上段代码解决方案
namespace N1 {
int a = 10;
int b = 20;
int Add(int x, int y) {
return x + y;
}
namespace N2 {
int c;
int d;
int Sub(int x, int y) {
return x - y;
}
}
}
//int a = 0;
int main() {
//int a = 30;
printf("%d\n", N1::a);
return 0;
}
//或者
namespace N1 {
int a = 10;
int b = 20;
int Add(int x, int y) {
return x + y;
}
namespace N2 {
int c;
int d;
int Sub(int x, int y) {
return x - y;
}
}
}
//int a = 0;
using namespace N1;
int main() {
//int a = 30;
printf("%d\n", a);
return 0;
}
//或者
namespace N1 {
int a = 10;
int b = 20;
int Add(int x, int y) {
return x + y;
}
namespace N2 {
int c;
int d;
int Sub(int x, int y) {
return x - y;
}
}
}
//int a = 0;
using N1::a;
int main() {
//int a = 30;
printf("%d\n", a);
return 0;
}
//访问局部a,全局a,和命名空间a
namespace N1 {
int a = 10;
int b = 20;
int Add(int x, int y) {
return x + y;
}
namespace N2 {
int c;
int d;
int Sub(int x, int y) {
return x - y;
}
}
}
int a = 0;
//using N1::a;
int main() {
int a = 30;
printf("%d\n", a);
//作用域限定修饰符,左边不加命名空间名称就会在全局搜索该标识符
printf("%d\n", ::a);
printf("%d\n", N1::a);
return 0;
}
//c++的Hello World
#include
// std是c++标准库的命名空间,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;
}
- 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。
- 实际上cout和cin分别是ostream和istream类型的对象,>>和<<也涉及运算符重载等知识,后序博客会详细道来。
#include
// std是c++标准库的命名空间,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;
double b;
char c;
//可以自动识别类型,输入数据
cin >> a >> b;
cin >> c;
cout << a;
cout << ' ' << b << ' ' << c << endl; //endl其实就是换行
return 0;
}
//cout控制浮点数输出精度
#include
#include
using namespace std;
int main() {
double a = 6543.1415926;
// 只是用setprecision(n),保留n位有效数字
cout << setprecision(9) << a << endl;
//这里只会会保留上面设置的保留6位有效数字
cout << a << endl;
//设置保留小数点后n位
cout << fixed;
cout << setprecision(3) << a << endl;
cout << setprecision(11) << a << endl;
//会显示最后一一次设置是保留方式,不够后面会补0
cout << a << endl;
//取消fixed,保留小数点后n位的设置
cout.unsetf(ios::fixed);
cout << a << endl;
return 0;
}
#include
#include
using namespace std;
int main() {
int n = 16;
//设置输出八进制
cout << oct;
cout << n << endl;
//取消设置,恢复默认
cout.unsetf(ios::oct);
cout << n << endl;
//设置输出十进制
cout << dec;
cout << n << endl;
//设置输出十六进制
cout << hex;
cout << n << endl;
//取消设置,恢复默认
cout.unsetf(ios::hex);
cout << n << 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。
#include
using namespace std;
void func(int a = 10, int b = 20, int c = 30) {
cout << "a:" << a << ' ';
cout << "b:" << b << ' ';
cout << "c:" << c << endl;
}
int main() {
func(); //没有参数使用默认值
func(1);
func(1, 2);
func(1, 2, 3);
//func(1, , 3);//不能间隔传参
return 0;
}
#include
using namespace std;
void func(int a = 10, int b = 20, int c = 30) {
cout << "a:" << a << endl;
cout << "b:" << b << endl;
cout << "c:" << c << endl;
}
#include
using namespace std;
void func(int a, int b = 20, int c = 30) {
cout << "a:" << a << endl;
cout << "b:" << b << endl;
cout << "c:" << c << endl;
}
注意:
- 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(有函数声明时在声明里面写缺省值,定义处不能写缺省值)
- 缺省值必须是常量或者全局变量
- C语言不支持(编译器不支持)
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,返回值没有要求。
#include
using namespace std;
//参数类型不同
int Add(int x, int y) {
return x + y;
}
double Add(double x, double y) {
return x + y;
}
//参数个数不同
void func() {
cout << "func()" << endl;
}
void func(int a) {
cout << "func(int a)" << endl;
}
//参数类型顺序不同
void func(int a, char b) {
cout << "func(int a, char b)" << endl;
}
void func(char b, int a) {
cout << "func(char b, int a)" << endl;
}
int main() {
Add(10, 20);
Add(11.1, 22.2);
func();
func(1);
func(1, 'a');
func('a', 1);
return 0;
}
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。
- 实际项目通常是由多个头文件和多个源文件构成,而通过C语言阶段学习的编译链接,我们可以知道,【当前a.cpp中调用了b.cpp中定义的Add函数时】,编译后链接前,a.o的目标文件中没有Add的函数地址,因为Add是在b.cpp中定义的,所以Add的地址在b.o中。
- 所以链接阶段就是专门处理这种问题,链接器看到a.o调用Add,但是没有Add的地址,就会到b.o的符号表中找Add的地址,然后链接到一起。
- 那么链接时,面对Add函数,这里每个编译器都有自己的函数名修饰规则。
- Linux下g++的修饰规则简单易懂,我们使用了g++演示了这个修饰后的名字。
- 通过下面我们可以看出gcc的函数修饰后名字不变。而g++的函数修饰后变成【_Z+函数长度+函数名+类型首字母】。
- 采用C语言编译器编译后结果
结论:在linux下,采用gcc编译完成后,函数名字的修饰没有发生改变。- 采用C++编译器编译后结果
结论: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。
- 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。
- 如果两个函数函数名和参数是一样的,返回值不同是不构成重载的,因为调用时编译器没办法区分。
引用不是定义一个新的变量,而是给已存在的变量起了一个别名,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一块内存空间。
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
1.引用在定义时必须要初始化
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 b = 20;
//int& ra; //编译会报错
int& ra = a;
int& rra = a;
printf("&a=%p,&b=%p,&ra=%p,&rra=%p\n", &a, &b, &ra, &rra);
}
int main() {
TestRef();
return 0;
}
补充小知识:进行类型转换时,会创建临时变量,先将转换后的数据放到临时变量中,在使用临时变量中的值(临时变量具有常属性)。
例子:int main() { int i = 1; double d = 1.1; if (d > i) { //这里会将类型转换成一致,在进行比较,两个类型不同的会自动转换成高类型的, //这里是将int转换成double,将i转换成double类型放到临时变量中与d比较 cout << "xxxx" << endl; } return 0; }
void TestRef() {
const int a = 10;
//int& ra = a; //编译报错,a为常量,ra会放大权限
const int& ra = a;
//int& b = 10; //编译报错,10为常量,b会放大权限
const int& b = 10;
double d = 10.10;
//int& rd = d; //编译报错,d为double类型转换成int类型会将转换的数值放到临时变量中,
//将临时变量(临时变量具有常属性)的值放到rd会放大权限
const int& rd = d;
double& rrd = d; //没有转换类型,不会产生中间变量
}
结论:
1.引用在定义时不能放大权限,只能缩小权限或平移权限
2.类型不同的引用会发生类型转换,产生中间变量,就只能缩小权限引用
1.做参数
//做输出型参数,形参的改变会影响实参,提高效率 void Swap(int& e1, int& e2) { int tmp = e1; e1 = e2; e2 = tmp; }
2.做返回值
//做返回值,减少拷贝,提高效率,有读写返回值的权限 int& Count() { static int n = 0; n++; return n; }
例子:
int& Add(int x, int y) {
int c = x + y;
return c;
}
int main() {
int& ret = Add(1, 2);
Add(3, 4);
cout << ret << endl;
}
这里应该打印3,为什么会打印7?
我们展开这个问题进行讨论
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。
#include
struct A { int a[10000]; };
void TestFunc1(A a) {}
void TestFunc2(A& a) {}
void TestRefAndValue()
{
A a;
// 以值作为函数参数
size_t begin1 = clock();
for (size_t i = 0; i < 10000; ++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 < 10000; ++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;
}
int main() {
TestRefAndValue();
return 0;
}
#include
struct A { int a[10000]; };
A a;
// 值返回
A TestFunc1() { return a; }
// 引用返回
A& TestFunc2() { return a; }
void TestReturnByRefOrValue()
{
// 以值作为函数的返回值类型
size_t begin1 = clock();
for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
TestFunc1();
size_t end1 = clock();
// 以引用作为函数的返回值类型
size_t begin2 = clock();
for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
TestFunc2();
size_t end2 = clock();
// 计算两个函数运算完成之后的时间
cout << "TestFunc1 time:" << end1 - begin1 << endl;
cout << "TestFunc2 time:" << end2 - begin2 << endl;
}
int main() {
TestReturnByRefOrValue();
return 0;
}
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<
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; }
引用和指针的不同点:
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。
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:
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vs2019的设置方式)
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,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(即函数不是很长,具体没有准确的说法,取决于编译器内部实现)、不是递归、且频繁调用的函数采用inline修饰,否则编译器会忽略inline特性。
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(1);
return 0;
}
// error LNK2019: 无法解析的外部符号 "void __cdecl f(int)" (?f@@YAXH@Z),函数 _main 中引用了该符号
1.类型难于拼写
2.含义不明确导致容易出错
#include
#include
int main() {
std::map<std::string, std::string> m{ {"apple","苹果"},{"orange","橙子"},{"pear","梨"} };
std::map < std::string, std::string >::iterator it = m.begin();
return 0;
}
std::map < std::string, std::string >::iterator
是一个类型,但是该类型太长了,特别容易写错。
使用typedef虽然也可以简化:#include
#include #include 但是会遇到新的问题,在编程时,常常需要把表达式的值赋值给变量,这就要求在声明变量的时候清楚地知道表达式的类型。然而有时候要做到这点并非那么容易,因此C++11给auto赋予了新的含义。
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 1;
}
int main() {
int a = 1;
auto b = a;
auto c = TestAuto();
auto d = 'a';
//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
//typeid(变量名).name() 用于获取变量的类型
cout << typeid(b).name() << endl;
cout << typeid(c).name() << endl;
cout << typeid(d).name() << endl;
return 0;
}
【注意】
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。
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&#include
using namespace std; int main() { int x = 10; auto a = &x; auto* b = &x; auto c = x; auto& d = x; cout << "x=" << x << "a=" << *a << "b=" << *b << "c=" << c << "d=" << d << endl; cout << typeid(x).name() << endl; cout << typeid(a).name() << endl; cout << typeid(b).name() << endl; cout << typeid(c).name() << endl; cout << typeid(d).name() << endl; *a = 20; cout << "x=" << x << "a=" << *a << endl; *b = 30; cout << "x=" << x << "b=" << *b << endl; c = 40; cout << "x=" << x << "c=" << c << endl; d = 50; cout << "x=" << x << "d=" << d << endl; return 0; }
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。void TestAuto() { auto a = 1, b = 2; auto c = 3, d = 3.5; //编译失败,c和d的初始化表达式类型不同 } int main() { TestAuto(); return 0; }
1.auto不能作为函数的参数
//编译器无法对a的实际类型进行推导 void TestAuto(auto a) {}
2.auto不能直接用来声明数组
void TestAuto() {
auto a[] = {1,2,3};
auto b[] = {4,5,6};
}
3.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
4.auto在实际中最常见的优势用法就是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,可以按照如下方式进行:
void TestFor() { int array[] = {1,2,3,4,5}; 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}; for (auto& e : array) { e *= 2; } for (auto e : array) { cout << e << " "; } }
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。
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循环的范围不确定void TestFor(int array[]) { for (auto& e : array) { //数组传参只传递了首元素的地址 cout << e << endl; } }
2.迭代的对象要实现++和==的操作。
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,就会很危险。
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; int* p3 = nullptr; }
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:
#include
using namespace std; void f(int) { cout << "f(int)" << endl; } void f(int*) { cout << "f(int*)" << endl; } int main() { f(0); f(NULL); //我们想调用f(int*)函数,但是编译器在这里调用的是f(int)函数, //要将NULL强转为(int*)类型,才可以调用f(int*)函数,或者使用nullptr空指针 f((int*)NULL); f(nullptr); return 0; } 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:
到这里这篇博客已经结束啦。
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