C++初阶 --入门基础中的基础语法

1. C++关键字

C++共计63个关键字，C语言32个关键字

2. 命名空间

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。

2.1 命名空间的定义

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。

2.2 命名空间的使用

命名空间的使用有三种方式：

• 加命名空间名称及作用域限定符
  

• 使用using将命名空间中成员引入
  

• 使用using namespace 命名空间名称引入
  

3.C++输入&输出

#include 
using namespace std;
int main()
{
	cout << "hello world" << endl;


	return 0;
}

说明：
1.使用cout标准输出（控制台）和cin标准输入（键盘）时，必须包含头文件以及std标准命名空间。
注意：
2.使用C++输入输出更方便，不需要增加数据格式控制（%d，%c）

#include 
using namespace std;

int main()
{
	int a;
	double b;
	char c;
	cin >> a;
	cin >> b >> c;
	
	cout << a << endl;
	cout << b << "  " << c << endl;
	return 0;
}

4.缺省参数（备胎）

4.1缺省参数概念

缺省参数是声明或定义函数时为函数的参数指定一个默认值。在调用该函数的时候，如果没有指定实参则采用该默认值，否则使用指定实参 。

#include 
using namespace std;

void TestFunc(int a = 0)
{
	cout << a << endl;
}


int main()
{
	TestFunc();   //没有传参，使用默认值
	TestFunc(10); //传参，使用实参
	return 0;
}

4.2缺省参数分类

• 全缺省参数
  

• 半缺省参数
  

注意：
1.半缺省参数必须从右往左依次给出，不能间隔。
2.缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现。

3.缺省值必须是常量或者全局变量
4.C语言不支持（编译器不支持）

5. 函数重载

乒乓球、男足
“谁也赢不了！”
“谁也赢不了”

5.1 函数重载的概念

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。

#include 
using namespace std;


int Add(int left, int right)
{
	return left + right;
}
double Add(double left, double right)
{
	return left + right;
}
long Add(long left, long right)
{
	return left + right;
}

int main()
{

	Add(10, 20);
	Add(10.0, 20.0);
	Add(10L, 20L);


	return 0;
}

下面两个函数属于函数重载吗？

很明显不属于函数重载，函数在调用的时候，不会根据返回值选择函数，只与参数列表有关。

5.2 名字修饰

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。

1. 实际上我们的项目通常是由多个头文件和多个源文件构成，而通过我们C语言的学习，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函数的地址，因为Add是在b.cpp中定义的，所以Add的地址在b.o中，那该怎么办？
2. 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。
3. 那么链接时，面对Add函数，链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。
4. 通过gcc和g++，观察函数修饰规则。

采用gcc

采用g++

【_Z+函数长度+函数名+类型首字母】

windows下的修饰规则

那为什么c语言无法重载呢，因为同名函数没办法区分。而c++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。同时重载的要求中为什么与返回值无关就很清楚了。

5.3 extern"C"

有时候C++工程中可能需要将某些函数按照C的风格来编译，在函数前面加extern"C",意思是告诉编译器，将该函数按照C语言规则来编译。比如tcmalloc是google用C++实现的一个项目，他提供tcmalloc（）和tcfree（）两个接口来使用，但如果是C项目就没有办法使用，那么他们使用extern "C"来解决。

链接时报错：error LNK2019：无法解析外部符号_Add,该符号在函数_main中被引用。

下面两个函数构成函数重载吗？

不构成，因为符号列表与缺省参数无关。

6. 引用

6.1 引用概念

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

6.2 引用特性

1.引用在定义时必须初始化
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

6.3 常引用

6.4 使用场景

1.做参数

这里的交换函数，如果不使用引用，则应用地址进行交换。引用则不需要。

2.做返回值
C语言中的传值返回，返回的是变量的临时拷贝，一般是生成一个临时变量

传引用返回，返回的是返回对象C的引用

这个是个错误的代码。
返回c的别名，但这里已经进行了越界访问，因为c已经被销毁了，如果c的地址上的值没有变，则碰巧正确（大概率），如果变了，会是随机值。

越界不一定报错

那这种写法呢？

这个值是12，因为返回的是c的别名，ret又为返回的别名，则ret就为c的别名。但是c已经销毁了。
第二次调用add时，上一个c已经销毁，但c语言中函数栈帧是重复开辟的，所以ret还是c的别名，结果为12.


实际中，如果出了函数作用域，返回对象就不存在了，不能用引用返回，依旧存在越界访问。

那什么情况下可以用引用反回呢？

出了作用域，c在静态区，所以这样是正确的。

注意：如果函数返回时，出了函数作用域，如果返回对象还未还给系统，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。

6.5 传值、传引用效率的比较

6.6 引用和指针的区别

在语法概念上引用就是一个别名，没有独立的空间，和其引用实体公用一个空间。

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。

引用和指针的不同点：
1.引用在定义时必须初始化，指针没有要求。
2.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。
3.没有NULL引用，但有NULL指针。
4.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符（32位平台下占4个字节）
5.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。
6.有多级指针，但没有多级引用。
7.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。
8.引用比指针使用起来相对更安全。

7. 内联函数

7.1 概念

以inline修饰的函数叫内联函数，编译时C++编译器会在调用内联函数的地方展开，没有函数压栈的开销，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
1.在release模式下，查看编译器生成的汇编代码中是否存在call Add
2.在debug模式下，需要对编译器进行设置，否则无法展开。（因为debug模式下，编译器默认不会对代码进行优化）

7.2 特性

1.inline是一种以空间换时间的做法，省去调用函数的开销。所以代码很长或者有递归/循环的函数不宜使用其作为内联函数。

举个例子：
Sort（）有100行指令，10个地方调用，总计是110条指令。 inline
Sort（）有100行指令，10个地方调用，总计是1000条指令。
指令多意味着-》编译出来的可执行程序变大，安装时间变慢，执行程序内存消耗变多。

结论：频繁调用小函数，建议定义成inline

2.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。

3 . 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。

这里有一道面试题：

宏的优缺点：
优点：
1.增强代码复用性。
2.提高性能
缺点：
1.不方便调试宏（因为预编译阶段进行了宏替换）
2.导致代码可读性变差，可维护性差，容易误用。
3.没有类型安全检查。

C++有哪些技术替代宏：
1.常量定义 换用 const
2.函数定义换用内联函数

8. auto关键字（C++11）

8.1 auto简介

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，但一直没有人使用它。

C++11中，赋予auto全新的含义：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。

8.2 auto的使用细则

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auto声明引用类型时则必须加&。


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。

8.3 auto不能推导的场景

1.auto不能作为函数的参数

2.auto不能直接用来声明数组

3.为了避免与C++98中的auto发生混淆，c++11只保留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跟c++提供的新式for循环，还有lambda表达式等进行配合使用。

9. 基于范围的for循环（C++11）

9.1 范围for的语法

在C++98中如果遍历一个数组，可以按照以下方式进行：

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“：”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。

注意：与普通的循环类似，可以用continue来结束本次循环，也可以用break跳出整个循环。

9.2 范围for 的使用条件

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。

2.迭代的对象要实现++和==的操作。

10.指针空值nullptr（c++11）

10.1 c++98中的指针空值

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，否则可能出现不可预料的错误，比如未初始化指针。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进行初始化：

NULL其实是一个宏，在传统的c头文件（stddef.h）中可以看到：

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。不论哪种定义，在使用空值的指针时，都不可避免遇到一些麻烦，比如：

程序本意是通过f（NULL）调用指针版本f（int）函数，但是由于NULL被定义为0，因此无法实现。
在C++98中，字面常量0，既可以是一个整形数字，也可以是无类型常量（void*），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，必须对其强转（void*）0.

注意：
1.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。
2.在c++11中，sizeof（nullptr）与sizeof（（void*）0）所占字节数相同。
3.为了提高代码健壮性，在后序表示指针空值时建议最好使用nullptr。