c++中和c语言不相同的地方

       c++糅合了c语言的语法，并且在c语言的基础上进行了改进，并且具有向下兼容的特性；

        但是c++改进了什么东西呢？今天就来学习一下吧；

目录

命名空间 (namespace)

cout与cin与endl

流插入符与流运算符

using namespace (命名空间名)的缺陷

命名空间的嵌套和合并

引用

常引用

做返回值

引用做返回值的好处

引用和指针的对比

重载函数

 缺省函数

内联函数

内联函数的特点

关键字auto

范围for循环

c++的nullptr

总结

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命名空间 (namespace)

 在使用c语言写代码的时候，我们有时候会碰到这种报错：

有时候是因为代码过长，忘记自己已经定义了这个变量，有时候兴许是某处的域没注意到；

就会出现这种状况；

而c++针对这种情况推出了一个新的语法——命名空间； 

语法：

namespace (命名空间名）

{

        （变量表）
}

 使用方法：

(命名空间名）::  (变量名);

or

using namespace  (命名空间名);

我们看看实例：

#include

namespace Date {
	int year = 2022;
	int month = 9;
	int date = 28;
}

int main()
{
	int date = 10;
	printf("%d\n%d", Date::date, date);
	return 0;
}

 我们可以看到，编译器没有报错，并且成功的输出了结果；

而c++中我们用的最多的命名空间就是std了；

那么std又是什么命名空间呢？

这里我们就不得不提一下c++专用的输入输出语句了；

cout与cin与endl

c++中，更新了新的输入输出方式：cout与cin；

其使用方式是：

int a ;

std::cin>>a;

std::cout<std::endl其实和'\n'的作用是一样的；

正如上面所写，所谓cin和cout实际上也是在一个命名空间中有的，大家可能很疑惑，cout和cin按理说应该是函数一类，为何会在命名空间中呢？

实际上命名空间中不仅可以设置变量，你还可以设定函数，结构体等一系列东西；

那么这两个输入输出语句有什么特别之处，能够胜过scanf和printf呢？

这就不得不聊到c++中新添加的几个运算符了

流插入符与流运算符

流插入运算符：>>

流提取运算符:  >>

在c语言中提到的流只有在文件中用到过，比如 fgetc 或者 fgets 是从文件流中提取字符或者字符串；

而c++则可以利用cin和cout直接提取流用来输入或者输出，并且会自动辨别变量的类型；

 可以自动辨别！这可是一个好东西啊，以后要多用，当然也有人觉得 std:: 这个前缀很麻烦，我们可以在使用 cin 和 cout 之前写下 "using namespace std;"就可以了；

提到了using namespace std；之后，就不得不提到命名空间这个用法的缺陷了；

using namespace (命名空间名)的缺陷

之前提到过，命名空间的最大的好处是可以避免重命名的错误，但是当我们使用这条语句后，这个好处就没有了；

就好像原本紧闭的大门被开了一个洞，大家都能随便进出了；

因此是否使用这条语句，还得看实际场景；

当然，这个缺陷c++的创始人当然也发现了，于是他有一个好点子——局部展开；
 

语法：

using namespace  (命名空间名):: (空间内部变量);

这样大部分都能避免重定义，并且可以指展开常用的；

命名空间的嵌套和合并

命名空间虽然内部的变量不能直接使用，但是其实内部变量全部都是全局变量；

只是因为namespace限定了这些变量的访问方式；

因此，命名空间又有一个骚操作——合并

 命名空间的合并只有一个条件——空间名相同；

就像这样：

#include

using namespace std;

namespace Date {
	int year = 2022;
	
}
namespace Date {
	int month = 9;
	int date = 28;
}
int main()
{
	int date = 10;
	printf("%d\n%d", date, Date::date);
	return 0;
}

 就像这样；

而命名空间既然只是将域限定了，那么命名空间内部能不能再限定一个域呢？

答案是肯定的，这就是命名空间的第二个骚操作之——嵌套；

namespace Date
{
	int year = 2022;
	int month = 9;
	int day = 28;
	namespace Week {
		int  Mon = 1;
		int Tue = 2;
		
	}
}

int main()
{
	cout << Date::Week::Mon << endl;

	return 0;
}

 实际上这个嵌套不过是在命名空间内再搞一个命名空间罢了，大家了解一下就可以了；

引用

在c语言中，我们如果需要用函数将两个变量的值交换的时候，我们需要用到指针才能将数据成功交换；

但是指针比较难，因此c++对此进行了改进，那就是引用；

什么是引用？

实际上就是相当于给变量起了一个别名；

int main()
{
	int  a = 10;
	int& ra = a;
	ra = 0;
	cout << ra << endl;

	return 0;
}

 我们可以看到，变量 a 的值确实改变了，这就是引用的作用；

有的同学就会问了，这有什么，我们指针也能改变 a 的值啊，有什么用啊？

虽然这里表现上看上去和指针类似，实则大不相同；

我们的指针其实也是一种变量，只是这个变量里面存的是另一个变量的地址，而指针依旧占用内存；

而引用则不同，引用实际上就是相当于给变量起了一个别名，实际上并没有占用内存；

既然知道了引用和指针的区别，我们就来继续了解一下引用的规则；

1：引用必须一开始就初始化；

2：一个变量可以有多个引用；

3：引用初始化一个实体后，就不能引用别的实体；

了解后，我们再来了解引用的一些奇奇怪怪的错误；

常引用

 如图上所示，我们设了一个常变量a，并且用 ra  引用 a，却显示错误；

这就涉及了权限的放大和缩小了；

我们这张图就是典型的权限放大；

const int a 是一个常变量，只可读，不可写；

而 ra 则是一个变量，可读，可写；

这就涉及到了权限放大，而权限只能缩小不能放大；

但是如果我们反过来

这样就可以了；

按照上面的说法，ra只可读，不可写，而a可读可写，因此是权限缩小，可以使用； 

 当然，若是两边权限相同当然是可以的

 两边都只可读不可写，权限的平移，因此可以；

做返回值

当用引用返回的时候，有一个需要注意的地方，那就是那个引用的实体地址不在栈区；

又或者说，引用的实体的地址没有被销毁；

 就像这样，途中a的值已经修改成a了，但是输出依旧是0；

这是因为返回的n的空间已经被销毁了，可以随意访问，那么自然a的值就会被随机改变了；

因此我们需要给n加个修饰符；

 这样就没出错了；

引用做返回值的好处

对比：

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;
}

 我们发现，引用做返回值的时候，其实还是很好用的，对性能消耗是非常小的；

引用和指针的对比

1. 引用概念上定义一个变量的别名，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

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

别看引用和指针有这么多不同，其实引用和指针在底层设计都是类似的；

 当我们转到反汇编看汇编代码的时候，我们发现，这两个在底层逻辑是一样的；

重载函数

在c语言中，不能够有相同名字的函数，但是在c++中，有一个新的概念名叫函数的重载；

可以使得我们的函数可以名字相同而不报错；

我们可以看看

 我们可以看到确实是运行了起来，那么为什么呢？

我们知道，代码需要经过 预编译——编译——汇编——链接几个阶段才能生成可执行文件；

而c++正是在这之中动了手脚；

它在编译的时候，会根据函数名称，形参个数，形参类型以及不同环境下的名字修饰规则，生成不同的函数名，随后编译器链接的时候，就会到对应的地址使用对应的函数了；

因此就能够实现函数重载；

函数重载规则

1.函数形参个数要不同；

2.函数形参类型要不同；

3.函数形参顺序要不同；

 缺省函数

c++中，我们的函数可以不给值，而在函数中直接给值；

就像这样；

缺省函数又分为全缺省和半缺省；

上图就是全缺省，即所有参数都有值；

接下来就是半缺省；

 半缺省就是有的值有初始值，有的没有；

那么缺省函数有什么需要注意的呢？

那是当然有的；

1. 半缺省参数必须 从右往左依次 来给出，不能间隔着给

2. 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现（若是两边缺省值不同会错误）

3. 缺省值必须是全局变量或者常量

只有注意了以上几点，才能够正确的使用缺省函数，还请注意；

内联函数

在讲这个之前，请大家回忆一下，大家还记得宏函数是什么吗？

宏函数在使用的时候，编译器会直接将函数内部的代码直接替换掉宏所在位置；

没有栈帧的消耗；

而内联函数也是类似的；

用inline修饰的函数，会在函数调用的位置展开，没有栈帧消耗，提升程序运行效率

接下来我们直接看看内联函数是怎么用的吧；

 那么内联函数和普通的函数有什么不同呢？

这就要去看看底层代码了；

 我们先看看普通函数的底层代码，发现Add前面有一个call指令，也就是调用Add函数的指令；

我们再来看看内联函数的底层代码；

我们发现，此处并没有call指令，而是直接利用 eax寄存器将数据放到函数内部；

这就是内联函数的作用；

内联函数的特点

1.内联函数是一种以空间换时间的做法，虽然会增大程序的大小，但是会减少程序运行时间；

2.内联对编译器只是一个建议，不同编译器的要求不同，一般建议是函数体较小，不用递归且使用频繁的函数才使用内联；

3.内联函数的声明和定义不能分离，若是分离函数的链接可能会出错，因为inline函数被展开了，没有函数地址，链接时会出错；

之前用宏来引入内联函数，那么内联函数和宏有什么不同呢？

 宏：

优点：

1.增加代码复用性

2.增加效率

缺点：

1.没有类型安全检查；

2.代码可读性差；

3.容易出错；

4.不可调试

内联函数：

优点：

1.增加代码复用性；

2.增加效率；

3.有类型安全检查； 

4.可读性好；

5.可以调试；

缺点：

1.不可递归；

2.声明和定义不可分离

不过有一点需要注意，内联函数其实只是一个建议，并不代表编译器一定会执行；

比如有的编译器，你的代码超过20行或者30行，inline关键字就会被忽略。

关键字auto

在c++中还有这样一个关键字：auto；

那么auto是干什么的呢？

用于将那些类型名特别长容易写错的类型推导出来；

auto是一个类型指示器来指示编译器，并且 auto 声明的变量必须在编译时期推导出来；

 那么auto怎么用呢？

int a;

auto b = a;

auto c = 'a';

这样，就声明了int类型的b变量，char类型的c变量；

 但是auto虽然好用，但是也有很多限制；

auto的限制：

1.auto定义变量必须初始化；

2.auto不能作为函数的参数；

3.auto不可直接声明数组；

4.auto用来引用别的变量时，必须写auto&，而auto指针则没必要加*；

5.在一行定义多个auto变量，必须类型的都一样；

 实例

int main()
{
	int  a = 10;
	auto b = a, c = 10;
	auto& ra = a;
	auto d = &a;
	auto* e = &a;
	return 0;
}

这样就是auto的使用方法了；

范围for循环

c++中有一个范围的or循环，可以直接来循环遍历数组内部的所有元素；

使用方法：

void TestFor()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for(auto& e : array)
     e *= 2;
for(auto e : array)
     cout << e << " ";
return 0; 
}

int main()
{
    TestFor();
    return 0;
}

  我们可以看到，我们不仅可以访问内部的数据，也可以改变内部的数据；

c++的nullptr

在c++中，NULL并不是所谓的空指针；

实际上c++中的NULL是数据0；

nullptr才是空指针；

这点需要注意；

总结

        c++针对C语言的一些缺陷或者说不好用的地方都提出了新的语法，比如难以理解的引用，以及函数重载等技术，都说明C++是C语言的升级，而且C++语言包含C语言的语法，可以直接使用C语言的语法，这点需要点个赞。