【C++入门】命名空间、缺省参数、函数重载和引用

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一、C++关键字(C++98)

C++总计63个关键字，C语言32个关键字
注：下面我们只是看一下C++有多少关键字，不对关键字进行具体的讲解。

二、命名空间

在C/C++中，变量、函数和类都是大量存在的，这些变量、函数和类的名称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。

#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” */

1. 命名空间定义

定义命名空间，需要使用到namespace关键字，后面加命名空间的名字，然后接一对 {} 即可，{} 中即为命名空间的成员。

/* ns是命名空间的名字，一般开发中是用项目名字做命名空间名 */

/* 1. 正常的命名空间定义 */
namespace ns
{
/* 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;
	};
}
/*
 * 2. 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);
		}
	}
}
/*
 * 3. 同一个工程中允许存在多个相同名称的命名空间,编译器最后会合成同一个命名空间中。
 * ps：一个工程中的test.h和上面test.cpp中两个N1会被合并成一个
 * test.h
 */
namespace N1
{
	int Mul( int left, int right )
	{
		return(left * right);
	}
}

2. 命名空间使用

命名空间中成员该如何使用呢？比如：

namespace N
{
/* 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;
}

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

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

• 使用using将命名空间中某个成员引入

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

• 使用using namespace 命名空间名称引入

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

三、C++输入&输出

#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;
}

注：

1. 使用cout标准输出对象 (控制台) 和cin标准输入对象 (键盘) 时，必须包含头文件 以及按命名空间使用方法使用std。
2. cout 和 cin是全局的流对象，endl是特殊的C++符号，表示换行输出，你也可以使用"\n"。它们都包含在头文件中。
3. <<是流插入运算符，>>是流提取运算符。
4. 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。
5. 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，这里只是简单学习它们的使用。

#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;
}

四、缺省参数

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。

void Func(int a = 0)
{
	cout << a << endl;
}
int main()
{
	Func();     // 没有传参时，使用参数的默认值。 输出 0
	Func(10);   // 传参时，使用指定的实参。 输出 10
	return 0;
}

2. 缺省参数分类

• 全缺省参数

void Func(int a = 10, int b = 20, int c = 30) 
{
	cout << "a = " << a << endl; 
	cout << "b = " << b << endl; 
	cout << "c = " << c << endl;
}

• 半缺省参数

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

注：

1. 半缺省参数必须从右往左依次来指定，不能间隔着指定
2. 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现

//a.h
void Func(int a = 10);
// a.cpp
void Func(int a = 20)
{}
/* 注意：如果声明与定义位置同时出现，
恰巧两个位置提供的值不同，那编译器就无法确定使用哪个缺省值。*/

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）

五、函数重载

1. 函数重载概念

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 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。

#include 
using namespace std;
/* 1、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).
}


/* 2、参数个数不同 */
void f()
{
	cout << "f()" << endl;
}


void f(int a)
{
	cout << "f(int a)" << endl;
}


/* 3、参数类型顺序不同 */
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;
}


int main()
{
	Add(10, 20);
	Add(10.1, 20.2);
	f(); 
	f(10);
	f(10, 'a'); 
	f('a', 10);
	return 0;
}

六、引用

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，它和它所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); //输出的地址相同
	printf("%p\n", &ra);
}

注：引用类型必须和引用实体是同种类型的

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，则不能再引用其他实体

void TestRef()
{
	int a = 10;
	// int& ra;   // 该条语句编译时会出错
	int& ra = a;
	int& rra = a;
	printf("%p  %p  %p\n", &a, &ra, &rra);
}

3. 常引用

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;
}

4. 引用的使用场景

1. 做参数

void Swap(int& left, int& right)
{
	int temp = left; 
	left = right; 
	right = temp;
}

2. 做返回值

int& Count()
{
	static int n = 0;
	n++;

	return n;
}

下面这段代码会输出什么

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;
	return 0;
}

输出结果为随机值

注意：
如果函数返回时，出了函数作用域，如果返回对象还在(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。

5. 传值、传引用效率比较

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，尤其是当参数或者返回值类型非常大时，效率就更低。

• 值和引用的作为参数类型的性能比较
  
• 值和引用的作为返回值类型的性能比较

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。

6. 引用和指针的区别

在语法概念上 引用就是一个别名，没有独立空间，和其引用实体共用同一块空间。
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。

• 引用和指针的汇编代码对比：

• 引用和指针的不同点:

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(32 位平台下占4个字节)
6. 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
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

七、auto(C++11)

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，但遗憾的 是一直没有人去使用它

C++11中，标准委员会赋予了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。

#include 
using namespace std;
int Test()
{
	return 10;
}
int main()
{
	int a = 10; 
	auto b = a; 
	auto c = 'a';
	auto d = Test();
	cout << typeid(b).name() << endl; 
	cout << typeid(c).name() << endl; 
	cout << typeid(d).name() << endl;
	//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
	return 0;
}

注：
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

2. auto的使用

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;
	cout << typeid(a).name() << endl; 
	cout << typeid(b).name() << endl; 
	cout << typeid(c).name() << endl;
	*a = 20; *b = 30; c = 40;
	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。

// 该行代码会编译失败，因为c和d的初始化表达式类型不同
auto c = 3, d = 4.0;  

3. auto不能推导的场景

1. auto不能作为函数的参数

// 此处代码编译失败，auto不能作为形参类型
//因为编译器无法对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()
{
	int a[] = {1, 2, 3}; 
	auto b[] = {4，5，6};
}

八、基于范围的for循环(C++11)

1. 范围for的语法

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。

#include 
using namespace std;

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

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。

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。

注意：以下代码有问题，因为for的范围不确定

void TestFor(int array[])
{
	for(auto& e : array)
		cout<< e <<endl;
}

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