C++入门基础
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。本文主要介绍C++对C语言语法不足的补充，以及C++是如何对C语言设计不合理的地方进行优化的。
目录
一、C++关键字（C++98）
二、命名空间
1.命名空间定义
2.命名空间使用
三、C++中的输入和输出
四、缺省参数
1.缺省参数的概念
2.缺省参数分类
五、函数重载
六、引用
1.引用的概念
2.引用特性
3.常引用
4.使用场景
5.引用和指针的区别
七、内联函数
1.概念
2.特性
八、auto关键字（C++11）
1.auto简介
2.auto的使用细则
3.auto不能推导的场景
九、基于范围的for循环(C++11)
1.范围for的语法
2.范围for的使用条件
十、指针空值nullptr(C++11)
1.C++98中的指针空值
一、C++关键字（C++98）
C++总计63个关键字，包括C语言32个关键字。
此处只是看一下C++有多少关键字，不对关键字进行具体的介绍。
二、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。
#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。
1. 正常的命名空间定义
namespace Ss
{
// 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 S1
{
int a;
int b;
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
namespace S2
{
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S1会被合并成一个。
// test.h
namespace S1
{
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。
2.命名空间使用
命名空间中成员该如何使用呢？比如：
#include
namespace Ss
{
// 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：
1.加命名空间名称及作用域限定符
Ss（命名空间名称）+ “::”（作用域限定符）+a（命名空间成员）
int main()
{
printf("%d\n", Ss::a);
return 0;
}
2.使用using将命名空间中某个成员引入
using + Ss（命名空间名称）+ “::”（作用域限定符）+ b（命名空间成员）。引入后即可直接使用该成员变量。
using Ss::b;
int main()
{
printf("%d\n", Ss::a);
printf("%d\n", b);
return 0;
}3.使用using namespace 命名空间名称引入
using namespace Ss（命名空间名称）将引入该命名空间，即将该命名空间内的所有成员引入。
using namespace Ss;
int main()
{
printf("%d\n", Ss::a);
printf("%d\n", b);
Add(10, 20);
return 0;
}三、C++中的输入和输出
#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;
} 说明：
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< iostream >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，他们都包含在包含在 < iostream >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， 只是简单学习他们的使用。
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)中还支持格式，后续编译器已不支持，因此推荐使用
#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;
} ps：关于cout和cin还有很多更复杂的用法，比如控制浮点数输出精度，控制整形输出进制格式等 等。因为C++兼容C语言的用法，这些又用得不是很多，这里就不展开介绍了。
std命名空间的使用惯例：
1. 在日常练习中，建议直接using namespace std即可，这样就很方便。
2. using namespace std展开，标准库就全部暴露出来了，如果我们定义跟库重名的类型/对象/函数，就存在冲突问题。该问题在日常练习中很少出现，但是项目开发中代码较多、规模大，就很容易出现。所以建议在项目开发中使用，像 std::cout 这样使用时指定命名空间 + using std::cout展开常用的库对象/类型等方式。
四、缺省参数
1.缺省参数的概念
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。
#include
using namespace std;
void Func(int a = 0)
{
cout << a << endl;
}
int main()
{
Func(); // 没有传参时，使用参数的默认值
Func(10); // 传参时，使用指定的实参
return 0;
} 2.缺省参数分类
1.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;
}2.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;
}注意：
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。
//a.h
void Func(int a = 10);
// a.cpp
void Func(int a = 20)
{}
// 注意：如果生命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到底该
//用那个缺省值。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
自然语言中，一个词可以有多重含义，人们可以通过上下文来判断该词真实的含义，即该词被重 载了。
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 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;
} 其中：
1.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。（此处涉及汇编和链接，不做详细介绍）
2.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。
六、引用
1.引用的概念
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；
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
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
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
引用类型必须和引用实体是同种类型的，如果引用实体具有常属性（实体被const修饰或者为常数）那么引用类型也需要const修饰。
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.使用场景
1.做参数
left和right 是传入实参a，b的引用。
void Swap(int& left, int& right)
{
int temp = left;
left = right;
right = temp;
}
int main()
{
int a = 10;
int b = 20;
Swap(a, b);
return 0;
}2.做返回值
static int n为一个静态全局变量，Count（）函数运行函数结束后不会被销毁。
int& Count()
{
static int n = 0;
n++;
// ...
return n;
}
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;
}
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。
5.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。
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。
int main()
{
int a = 10;
int& ra = a;
ra = 20;
int* pa = &a;
*pa = 20;
return 0;
}我们来看下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
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、内联函数
1.概念
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。
inline int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
int main()
{
int ret = 0;
ret = Add(1, 2);
return 0;
}
从汇编代码中可以看出，内联函数调用时并没有调用函数的汇编指令。
2.特性
1. 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。
2. 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。
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。
#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 八、auto关键字（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。
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。
int TestAuto()
{
return 10;
}
int main()
{
int a = 10;
auto b = a;
auto c = 'a';
auto d = TestAuto();
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。
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，但用auto声明引用类型时则必须加 & 。
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。
void TestAuto()
{
auto a = 1, b = 2;
auto c = 3, d = 4.0; // 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
}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};
}
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跟以后会讲到的C++11提供的新式for循环，还有 lambda表达式等进行配合使用。
九、基于范围的for循环(C++11)
1.范围for的语法
在C++98中如果要遍历一个数组，可以按照以下方式进行：
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 << " ";
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：以下代码就有问题，因为for的范围不确定
void TestFor(int array[])
{
for (auto& e : array)
cout << e << endl;
}
十、指针空值nullptr(C++11)
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，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;
// ……
}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：
#ifndef NULL
#ifdef __cplusplus
#define NULL 0
#else
#define NULL ((void *)0)
#endif
#endif
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：
void f(int)
{
cout << "f(int)" << endl;
}
void f(int*)
{
cout << "f(int*)" << endl;
}
int main()
{
f(0);
f(NULL);
f((int*)NULL);
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：
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)所占的字节数相同。
3. 为了提高代码的健壮性，在后续表示指针空值时建议使用nullptr。