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
工作之后,看谁的技术牛不牛逼,不用看谁写出多牛逼的代码,就代码风格扫一眼,立刻就能看出来是正规军还是野生的程序员。代码的风格和质量可以反映出一个程序员的水平和专业度。在工作中,代码的可读性和规范性非常重要,因为代码将被多人阅读、修改和维护。下面我介绍几种代码命名风格。
通常来讲 java和go都使用驼峰,C++的函数和结构体命名也是用大驼峰,这种命名风格在C++社区中被广泛接受和使用。
C++总计63个关键字,C语言32个关键字
auto、bool、break、case、catch、char、class、const、const_cast、continue、default、delete、do、double、dynamic_cast、else、enum、explicit、export、extern、false、float、for、friend、goto、if、inline、int、long、mutable、namespace、new、operator、private、protected、public、register、reinterpret_cast、return、short、signed、sizeof、static、static_cast、struct、switch、template、this、throw、true、try、typedef、typeid、typename、union、unsigned、using、virtual、void、volatile、wchar_t、while | |
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这些关键字具有特殊的含义,在C++程序中有特定的用法和语法规则。请注意,C++的新标准中可能会有一些新增的关键字,例如C++11、C++14、C++17、C++20等,这些关键字根据不同的标准版本可能会有所改变或添加。 |
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,在C++中,可以使用namespace
关键字来定义命名空间,如下所示:
#include
#include
int rand = 10;
// 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", rand);
return 0;
}
// 编译后后报错:error C2365: “rand”: 重定义;以前的定义是“函数”
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,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
#include
#include
namespace Xm
{
int rand = 10;
}
int main()
{
printf("%d\n", Xm::rand); //关于Xm::后续会有讲解,在这里铺垫一下
return 0;
}
关于Xm::后续会有讲解.
namespace Xm
{
// 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;
};
}
// 命名空间可以嵌套
test.cpp
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;
}
}
}
test.h
namespace N1
{
int Mul(int left, int right)
{
return left * right;
}
}
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.这意味着在一个命名空间内声明的变量、函数、类等实体,只能在该命名空间内部或通过限定符(作用域解析运算符::或using声明)进行访问。
那命名空间如何使用
命名空间中成员该如何使用呢?比如:
namespace Xm
{
// 命名空间中可以定义变量/函数/类型
int a = 0;
int b = 1;
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
struct Node
{
struct Node* next;
int val;
};
}
int main()
{
// 编译报错:error C2065: “a”: 未声明的标识符
printf("%d\n", a);
return 0;
}
::
是作用域解析运算符(Scope Resolution Operator)。它用于访问命名空间、类、结构体、枚举、静态成员和全局作用域中的成员。对于命名空间,::用于访问命名空间中的变量、函数或类。例如:
int main()
{
printf("%d\n", Xm::::a);
return 0;
}
using
是C++中的一个关键字,用于引入命名空间或定义类型别名。通过using关键字
可以引入一个命名空间,使得其中的成员可以在当前作用域中直接访问,无需使用作用域解析运算符::
相当于把命名空间部分展开
例如:
using Xm::b;
int main()
{
printf("%d\n", Xm::a);
printf("%d\n", b);
return 0;
}
using namespace
是C++中的一个语法结构,用于引入整个命名空间的所有成员。通过using namespace
可以将一个命名空间中的所有成员引入到当前作用域中,使得这些成员可以直接访问,无需使用作用域解析运算符::。这样可以简化代码,使得访问命名空间中的成员更加方便。 相当于把命名空间全部展开
using namespce Xm;
int main()
{
printf("%d\n", Xm::a);
printf("%d\n", b);
Add(10, 20);
return 0;
}
不少同学看到过这个 using namespace std;
那是什么意思呢?
std是C++标准库的命名空间,标准库的东西都放到std, 如何把std东西全部展开
但是在实际开发,把std全部展开要慎重,
展开整个std命名空间可能会导致以下问题:
using std::cout
来引入std命名空间中的cout
对象,而不是使用using namespace std来引入整个std命名空间。项目:指定名空间访问+展开常用
如:using std::cout
using std::cin
cout与cin 后面会有讲解新生婴儿会以自己独特的方式向这个崭新的世界打招呼,C++刚出来后,也算是一个新事物,
那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。
#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;
}
说明:
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。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
此推荐使用 #< iostream > +std的方式。来使用.
#include
using namespace std;
int main()
{
int a;
double b;
char c;
// 可以自动识别变量的类型
cin >> a;
cin >> b >> c;
cout << a << endl;
cout << b << " " << c << endl;
return 0;
}
C++中的缺省参数(Default Arguments)是指在函数定义中为函数参数提供默认值。当调用函数时,如果实参没有传递给该参数,那么将使用该参数的默认值。
void Func(int a = 0)
{
cout << a << endl;
}
int main()
{
Func(); // 没有传参时,使用参数的默认值0
Func(10); // 传参时,使用指定的实参
return 0;
}
以下是一个使用全缺省参数的函数定义的示例:
void myFunction(int x = 0, int y = 0, int z = 0) {
// 函数体
}
上述示例中,myFunction 函数有三个参数:x、y 和 z。这三个参数都被赋予了默认值 0,
因此调用该函数时可以省略所有参数。以下是调用 myFunction 的几个示例:
myFunction() // 不传递任何参数,使用所有参数的默认值,默认值为 x = 0, y = 0, z = 0
myFunction(10); // 只传递一个参数,x = 10,y 和 z 使用默认值 0
myFunction(10, 20); // 传递两个参数,x = 10,y = 20,z 使用默认值 0
myFunction(10, 20, 30); // 传递所有参数,x = 10,y = 20,z = 30
以下是一个使用半缺省参数的函数定义的示例:
void myFunction(int x, int y, int z = 0) {
// 函数体
}
在上述示例中,myFunction 函数有三个参数:x、y 和 z。其中,
z 被赋予了默认值 0,而 x 和 y 没有默认值。这样,在函数调用时,
必须传递 x 和 y 的实参,而 z 可以选择性地省略。
以下是调用 myFunction 的几个示例:
myFunction(10, 20); // 只传递两个参数,x = 10,y = 20,z 使用默认值 0
myFunction(10, 20, 30); // 传递所有参数,x = 10,y = 20,z = 30
注意:
test.h
// 函数声明中设置默认参数
void myFunction(int x, int y = 0, int z = 0);
test.cpp
// 函数定义中不用设置默认参数
void myFunction(int x, int y /* = 0 */, int z /* = 0 */) {
// 函数体
}
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;
void TestRef()
{
int a = 10;
int& ra = a;//<====定义引用类型
printf("%p\n", &a);
printf("%p\n", &ra);
}
共用了同一块内存空间
注意:引用类型必须和引用实体是同种类型的
int number = 42;
int& ref = number; // 引用初始化为变量 number
int a = 42;
int b = 99;
int& ref = a; // 引用 ref 绑定到变量 a
ref = b; // 错误!不能重新将 ref 绑定到变量 b
一旦引用初始化完成后,它将一直与该对象关联,不能再引用其他对象。
需要注意的是,引用可以通过指针的方式进行间接更改。通过指向引用的指针,可以间接修改引用所绑定的实体,但指针本身不能再引用其他实体。
下面是一个示例说明通过指针修改引用所绑定的实体:
int a = 42;
int b = 99;
int& ref = a; // 引用 ref 绑定到变量 a
int* ptr = &ref; // 指针 ptr 指向引用 ref
*ptr = b; // 通过指针间接修改引用所绑定的实体
3. 一个变量可以有多个引用
int number = 42;
int& ref1 = number; // 第一个引用绑定到 number
int& ref2 = number; // 第二个引用也绑定到 number
这意味着无论通过 ref1 还是 ref2 修改对象的值,实际上都是修改了同一个对象。
常引用(const reference)是指绑定到常量对象的引用。通过使用常引用,可以确保在引用的过程中,不会对被引用的对象做任何修改。
void TestConstRef()
{
const int a = 10;
//int& ra = a; // 该语句编译时会出错,a为常量
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;
}
有的同学会感到疑惑,为什么有的要加了const 才可以通过.这里要说一下权限的问题.
这里要先说一下
在引用的过程中
什么意思呢,下面我分别举例.
const int a = 0;
const int& c = a; // 权限的平移
int x = 0;
const int& y = x; //权限可以缩小
const int a = 0;
int& b = a;// 权限的放大 error
那这样可以吗
const int a = 0;
int b = a;
答案是可以的,因为这里是赋值拷贝
,b修改不影响a!
同学们在看看这个例子,这样引用正确吗
int i = 0;
const double& d = i;
答案也是可以的:为什么i不是直接赋值给d的,他是通过一个临时变量来交换的,而这个临时变量拥有常属性,所有接收时候必须带上const来接收.
举一反3,同学在来看看这题
int func()
{
int a = 0;
return a;
}
int main()
{
//int ret& = fuc();error
const int& ret = func();
}
为什么不加const 编译不过?
答案: 其实跟上题差不多一样的道理,函数返回时候他是通过一个临时变量保存着a返回的,在这种情况下,常引用是需要的,因为临时变量的生命周期与表达式的生命周期相同,这个临时变量有着常属性,必须加上const 来接收,而const可以延长该临时变量的生命周期.通过使用常引用,将临时变量 a 的生命周期与常引用 ret 的生命周期进行了绑定.
当然,对于较小的数据类型(如整数或指针),编译器通常会选择将其存储在寄存器中进行返回。这是为了提高返回值的效率。这种寄存器返回值的优化是由编译器自动完成的。我们无需关心.
1. 做参数
函数可以通过引用来传递参数,不仅可以避免复制大型对象的开销,还可以修改传入的参数。
void Swap(int& left, int& right)
{
int temp = left;
left = right;
right = temp;
}
2. 做返回值
函数可以返回引用类型,使得可以直接对返回值进行修改,而无需拷贝。例如:
int& Count()
{
static int n = 0;
n++;
// ...
return n;
}
下面代码输出什么结果?为什么?
int& Add(int a, int b)
{
int c = a + b;
return c;
}
int main()
{
int& ret = Add(1, 2);
Add(3, 4);
cout << "Add(1, 2) is :"<< ret <<endl; //输出7
return 0;
}
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();
system("pause");
}
通过上述代码的比较,发现传值和指针在作为传参以及返回值类型上效率相差很大。
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。那就看下以下操作吧
int main()
{
int a = 10;
int* p1 = &a;
int& ref = a;
return 0;
}
我们来看下引用和指针的汇编代码对比
可能有的同学不太看的懂汇编,但是我们会发现他们的汇编指令一模一样.
那我简单解释一下这几个指令:
lea
是取地址的意思,先把把a的地址放到eax寄存器中。dword ptr:
表示操作数的大小,这里表示一个双字(32位)。mov:
表示将一个值从源操作数复制到目标操作数。将寄存器 eax 中的值复制到内存地址 p1 指向的位置,由于 eax 是一个32位寄存器,因此会将32位的值存储到该地址。下面的两行同样意思.那有的的同学还有疑惑,那对他们进行 +±-的操作还会一样吗,我们继续来看看
int main()
{
int a = 0;
int* p1 = &a;
int& ref = a;
++(*p1);
++ref;
return 0;
}
我们发现他们的汇编代码也都是一样的,我在带大家解释一下这几个指令。
mov eax, dowrd ptr [p1] ::
p1存的是一个地址,把这个地址放在eax寄存器上。mov ecx, dword ptr [eax]::
寄存器加个[] 就是解引用的意思,把这个解引用的值放在ecx上,add ecx,1 ::
对ecx的值加1mov edx ,dword ptr [p1] ::
在将p1的地址放在edx寄存器里面mov dword ptr [edx],ecx::
把ecx的值放回 edx里面
下面的ref的操作也是一模一样的底层的汇编语言级别,确实没有直接对应引用的概念。底层汇编语言通常只提供了指针的概念和相关指令,而没有引用的语法糖。- 所有我们从底层角度里面看,我们只有指针没有引用,
引用概念上定义一个变量的别名,指针存储一个变量地址。
初始化:引用必须在创建时进行初始化,并绑定到某个对象。指针可以在任何时候被初始化,包括创建后再指向一个对象。
空值:引用不能为null,它必须始终引用一个有效的对象。指针可以为null,表示它当前没有指向任何对象。
重新赋值:引用一旦初始化后,无法更改其绑定的对象。指针可以通过重新赋值来指向不同的对象。
空引用和空指针:引用不能表示不存在的对象,它始终引用一个有效的对象。指针可以为空,表示它目前没有指向任何对象。
访问对象:通过引用可以直接访问和操作对象,而指针需要使用解引用操作符(*)来访问指向的对象。
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
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)
引用比指针使用起来相对更安全
总的来说,引用提供了方便的别名机制,用于直接访问对象,而指针则提供了更灵活的内存操作,可以指向不同的对象,并允许对对象的位置进行更多的控制。
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。
函数重载的规则如下:
#include
using namespace std;
// 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;
}
void f()
{
cout << "f()" << endl;
}
void f(int a)
{
cout << "f(int a)" << endl;
}
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;
}
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。具体的讲解我已经写在该文章了【C语言】 程序员的自我修养之(程序编译过程)
这里我们直接总结一下:
- 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。那么
怎么办呢?- 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。(老师要带同学们回顾一下)- 那么链接时,面对Add函数,链接接器会使用哪个名字去找呢?这里每个编译器都有自己的
函数名修饰规则。- 由于Windows下vs的修饰规则过于复杂,而Linux下g++的修饰规则简单易懂,下面我们使
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。C语言是静态链接的语言,函数的调用是通过函数名进行匹配的。由于函数名在编译阶段必须唯一,因此在C语言中,同一个作用域内不能存在同名的函数。
采用C++编译器编译后
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。
对比Linux会发现,windows下vs编译器对函数名字修饰规则相对复杂难懂,但道理都
是类似的.
- 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。
C++内联函数(inline function)是一种特殊类型的函数,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
查看方式:
// 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
在通常情况下,将内联函数的声明和定义放在同一个头文件中是比较推荐的做法。这是因为内联函数在编译时被展开,没有实际的函数地址,所以链接器无法正确地解析和连接分离的内联函数的定义。
如果将内联函数的声明放在头文件中,而将定义放在源文件中,那么在链接时,其他源文件无法找到该函数的定义,从而导致链接错误。
为了避免链接错误,通常的做法是在头文件中同时包含内联函数的声明和定义,并且将这些函数声明为
inline
,以确保函数被正确地展开和内联。