C++入门必备基础知识（上篇）

目录

1.命名空间

2.C++的输入和输出 

3.缺省参数 

4.函数重载

5.引用 

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1.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。命名空间的出现就是解决这些问题，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
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

命名空间里面不仅可以定义变量、函数、结构体……

 命名空间里面还可以嵌套命名空间

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
 test.cpp 

 test.h

注意： 一个命名空间就是一个新的作用域，命名空间中的所有内容都局限于该命名空间中

使用：

 要访问命名空间里的成员需要加命名空间名称和域作用限定符::，否则它只会从局部域和全局域里面找，找不到就会报错。

 如果觉得这种写法太麻烦的话，可以使用using+命名空间中某个成员引入

也可以使用using namespace+命名空间名称引入

2.C++的输入和输出 

我们知道C语言的输入和输出是scanf和print，C++中也可以用scanf和printf, 但是C++觉得C语言的scanf和printf不够好，所以自己有重新弄了输入和输出。那么C++ 的输入和输出是怎么样的呢？

正如我们所看到的的一样C++的输入和输出用的是cin和cout，但是对比C语言的scanf和printf，C++做了很大的改进。C语言的scanf和printf需要指定类型（%d、%lf……）输入输出，而C++不用，它会自动识别类型。

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。

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,在日常练习中可以这样写，但是在项目中，尽量不要用它，因为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，但是在项目开发中代码较多、规模大，就很容易出现。不过在项目中可以指定命名空间访问+展开常用的。

比如像这样：

 不这样写，每个都要加上std::还是挺麻烦的。

继续看上面的代码，<<是流插入运算符，>>是流提取运算符，endl表示换行的意思，等同于'\n'。

3.缺省参数 

缺省参数是声明或定义函数时给函数的形参指定一个默认值，当你调用函数没有传任何参数时，它会使用这个默认值，否则使用你给定的参数。 

 演示：

缺省参数又分为全缺省参数和半缺省参数

全缺省参数（全给缺省值）

注意： 传参是从左往右给，传的时候不能指定传，传一个的时候不能指定传给b或c，默认传给的是最左边的那个。

半缺省参数（给一部分的缺省值）

注意：1、半缺省参数必须从右往左连续给缺省值，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

test.h

 test.cpp

 如果声明和定义同时给出了缺省值，并且给出的值不同，编译器就无法识别该用哪个缺省值，就会导致报错。不过一般是在声明给缺省参数。

4.函数重载

 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。

 演示：

 形参顺序不同指的是两个不同类型的参数可以交换顺序

注意：函数返回值不同不构成重载，调用时也无法区分

 那么为什么C++支持函数重载而C语言不支持？

这是一个大工程需要用到linux，后面我会写一篇文章深入讲讲这个问题

5.引用 

引用不是新定义一个变量，而是给已有变量取了个别名，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。
 这个就相当于你给你同学取了个外号一样。

使用：类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体
 

引用和取地址还是要区分开，&单独用在变量的前面是取地址，加在类型和变量之间的是引用 

 通过打印a和b的地址我们可以更加确定引用是不会开辟新空间的，它和引用的变量共用一块内存空间。所以对b++和对a++都会改变值。

 注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的

引用的特性

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，便不能引用其他实体

第一条好理解，就比如说你给取外号总得有一个对象吧

第二条也好理解，一个人可以有多个外号嘛

第三条我们用一个实例来说明

这里的b是x的别名呢？还是x赋值给b？ 

让我们打印一下它们的值看一下

结果都是10，所以是x赋值给了b，因此引用一旦引用一个实体，便不能引用其他实体

引用的应用场景

 1、做参数

就拿一个交换函数来举例，如果传值的话，它是不会改变的，因为形参是实参的拷贝，形参的改变不会引起实参的变化，如果用指针的话，有点太麻烦了，这时候用引用就在适合不过了。

 用引用做参数的话，如果传的是比较大的对象（如比较大的数组），可以提高效率。

可以用下面的代码测试一下。

#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;
}

运行结果：

用引用做参数几乎是没有时间的消耗的。 

2、做返回值

传值返回和传引用返回的对比

传值返回

 如果是传值返回，这里在return n的时候它不会真的返回n，它会形成一个n的临时拷贝，返回的就是这个n的临时拷贝，因为这个n是在count这个栈帧里面的，在return返回的时候count这个栈帧就会被销毁，里面的变量也将被系统清理，置成随机值，所以它会生成一个临时变量，如果这个临时变量很小它会保存到寄存器中，如果这个临时变量很大，它会在main函数栈帧里面提前开好一块空间保存这个临时变量。

 下面这个代码和上面的类似，不过它的n是存在静态区的，当count这个函数的栈帧在栈区中被销毁时n不会被销毁，但是编译器不会这么智能的去识别你是在哪个区，只要是传值返回都会形成一个临时拷贝作为函数调用的返回值。

传引用返回

、 

这里传引用返回其实是返回n的别名，其实这里是越界访问了，但是编译器不报错，它侥幸通过了。（有些场景下越界编译器是不一定会报错的）

 根据我上面所说的，n都已经销毁了，你返回n别名也没什么用。

如果ret也弄成引用又会是什么结果？

假设返回n别名叫tmp，ret是这个tmp的别名，那么ret不就是n的别名嘛。 

运行结果：

 

第一次取到了值，第二次取到的是随机值。这个就好比酒店住房一样，第一次可能你还没退房，还可以查到你的住房信息和房间号，能取到正确的值，第二次你已经退了房，就查不到你的住房信息和房间号了，因此操作系统就会给置成了随机值。

总结：针对传值返回和传引用返回的特性，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，则可以使用传引用返回，如果已经还给系统了，则必须使用传值返回。

 传值和传参返回的性能测试代码

#include 
struct A { int a[10000]; };
A a;
// 值返回
A Test1() { return a; }
// 引用返回
A& Test2() { return a; }
void TestReturn()
{
	// 以值作为函数的返回值类型
	size_t begin1 = clock();
	for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
		Test1();
	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)
		Test2();
	size_t end2 = clock();
	// 计算两个函数运算完成之后的时间
	cout << "Test1 time:" << end1 - begin1 << endl;
	cout << "Test2 time:" << end2 - begin2 << endl;
}
int main()
{
	TestReturn();
	return 0;
}

运行结果：

你多运行几次可以看出传引用返回的消耗还是非常小的。 

3、常引用

 注意：权限只能缩小和平移不能放大。（这里权限问题是只针对引用）

那下面的代码又是怎么回事？

隐式类型的转换/强制类型转换都会产生一个临时变量，临时变量具有常性就相当于被const修饰了一样 ，int类型的ii发生隐式类性转换，产生一个double类型的临时变量，再赋值给dd，引用也是一样。

引用和指针的区别

从语法角度来讲，引用是不开空间的，它和引用实体共用一块空间

从底层角度来讲，引用实际上有自己的空间，因为引用就是按照指针方式来实现的

转到汇编看一下

 指针和引用对应的汇编代码是一样的。

 引用和指针的不同点:（八股文不建议死记硬背要带自己的理解）
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意一个同类型实体
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节个数(32位平台下占4个字节，64位平台占8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，但是没有多级引用
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