C++入门——命名空间、输入输出、缺省参数、函数重载、引用、内联函数
目录
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- 1. 命名空间
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- 什么是命名空间？
- 定义命名空间
- 命名空间使用
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- 命名空间的三种使用方式
- 2. 输入&&输出
- 3. 缺省参数
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- 什么是缺省参数？
- 缺省参数的分类
- 4. 函数重载
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- 什么是函数重载？
- 函数重载的几种常见情况
- 函数重载的特点
- 5. 引用
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- 什么是引用？
- 引用的特性
- 引用和指针的区别
- 6.内联函数
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- 什么是内联函数？
- 内联函数的特点
1. 命名空间
什么是命名空间？
**命名空间是C++中用来避免命名冲突的一种机制。**它可以将一组相关的函数、类、变量等封装在一个命名空间中，从而将它们与其他代码分隔开来。通过使用命名空间，可以将不同的代码模块独立开来，以便更好地组织和管理代码。
定义命名空间
定义命名空间，需要用到namespace关键字，后面跟命名空间的名字，然后接一对**{}**，{}中的就是命名空间的成员。
//1. 定义命名空间
namespace ycm
{
int count = 12;
//命名空间支持定义函数
int Add(int number1, int number2)
{
return number1 + number2;
}
}
//2. 命名空间支持嵌套定义
namespace N1
{
int a = 12;
int Add(int number1, int number2)
{
return number1 + number2;
}
//嵌套定义
namespace N2
{
int a = 12;
int Add(int number1, int number2)
{
return number1 + number2;
}
}
}
//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;
}
}
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
命名空间使用
命名空间中成员该如何使用呢？比如：
namespace bit
{
// 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;
}
命名空间的三种使用方式
- 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;
}
2. 输入&&输出
任何一门编程语言都有自己的输入输出的方式，C++这门语言也是如此。
#include说明：
- 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。
- 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< iostream >头文件中。
- <<是流插入运算符，>>是流提取运算符。
- 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。
#include std命名空间的使用惯例：
std是C++标准库的命名空间，如何展开std使用更合理呢？
- 在日常练习中，建议直接using namespace std即可，这样就很方便。
- using namespace std展开，标准库就全部暴露出来了，如果我们定义库重名的类型/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。
3. 缺省参数
什么是缺省参数？
缺省参数是指在函数声明中为某个参数提供默认值，如果调用函数时没有传入该参数的值，则会使用默认值。这样可以在调用函数时省略某些参数，使函数调用更简洁。
缺省参数的分类
- 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;
}
注意：
- 半缺省参数必须从右往左依次来给出，不能间隔着给
- 缺省参数不能同时出现在声明和定义中（缺省参数只能出现在函数声明中，而不能出现在函数定义中。这是因为编译器在编译函数调用时需要知道函数的参数列表，而函数定义是在函数实现时才会出现，编译器无法提前知道默认值。）
- 缺省值必须是常量或者全局变量
- C语言不支持缺省参数（编译器不支持）
4. 函数重载
什么是函数重载？
函数重载是指在同一个作用域内，可以定义多个同名但参数列表不同的函数。通过函数重载，可以根据不同的参数类型和个数来调用不同的函数，提高代码的灵活性和复用性。
函数重载的几种常见情况
- 参数类型不同
int add(int a, int b) {
return a + b;
}
float add(float a, float b) {
return a + b;
}
int main() {
int result1 = add(1, 2); // 调用第一个add函数
float result2 = add(1.5f, 2.5f); // 调用第二个add函数
return 0;
}
- 参数个数不同
void func()
{
cout << "func()" << endl;
}
void func(int a)
{
cout << "func(int a)" << endl;
}
int main()
{
func();//调用第一个func函数
func(5);//调用第二个func函数
return 0;
}
- 参数类型顺序不同
// 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()
{
f(10, 'a');//调用第一个f函数
f('a', 10);//调用第二个f函数
return 0;
}
函数重载的特点
- 同一作用域内：重载函数必须在同一个作用域内定义
- 同名函数：重载函数必须有相同的函数名。
- 参数列表不同：重载函数的参数列表必须不同，可以包括参数的类型、个数或顺序的差异。
- 返回值类型不同：重载函数的返回值类型可以相同也可以不同。
注意：函数重载只能通过参数列表的差异来进行区分，不能仅通过返回值类型的差异来进行重载。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。
5. 引用
什么是引用？
引用是一种别名，用于给一个已经存在的变量起一个新的名字。通过引用，可以通过两个不同的名字来访问同一个变量（访问同一块空间），从而方便地操作变量的值。因此，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。
比如：李逵，在家称为"铁牛"，江湖上人称"黑旋风"。
引用的特性
- 引用声明：引用必须在定义时进行声明，并且要指定与之关联的变量。例如：
int a = 10;
int &ref = a;
在上述例子中，通过int &ref = a;语句将变量a的引用赋给了ref，此时ref成为a的别名。
- 别名：引用是变量的别名，对引用的操作实际上是对原变量的操作。例如：
int a = 10;
int &ref = a;
ref = 20;//此时a会被修改为20
- 必须初始化：引用在声明时必须进行初始化，即必须指定与之关联的变量。一旦引用被初始化后，就不能再改变其关联的变量。例如：
int a = 10;
int &ref = a; // 正确的引用初始化
int &ref2; // 错误，引用必须进行初始化
- 引用作为函数参数：引用可以作为函数的参数传递，通过引用参数可以直接修改传入的变量的值。例如：
void changeValue(int &ref) {
ref = 30;
}
int main() {
int a = 10;
changeValue(a); // 传入a的引用
// 此时a的值已经被修改为30
return 0;
}
- 引用作为函数返回值：函数可以返回引用类型，返回的引用可以直接操作函数内部的变量。但需要注意返回的引用不能指向局部变量，因为局部变量在函数执行完毕后会被销毁。例如：
int& getValue() {
int a = 10;
return a; // 错误，返回了局部变量a的引用
}
int main() {
int &ref = getValue(); // 错误，引用指向了已经销毁的局部变量
return 0;
}
在上述例子中，getValue()函数返回了局部变量a的引用，但在函数执行完毕后，a会被销毁，引用ref指向的是一个无效的内存地址。
引用和指针的区别
引用和指针都是C++中用于间接访问变量的机制，它们之间有以下几个区别：
| ----- | 引用 | 指针 |
|---|---|---|
| 声明方式 | 引用使用&符号来表示引用类型 |
指针使用*符号来表示指针类型 |
| 初始化 | 引用在声明时必须进行初始化，即必须指定与之关联的变量 | 而指针可以不进行初始化 |
| 关联变量 | 一旦引用被初始化后，就不能再改变其关联的变量 | 指针可以指向不同的变量 |
| 值为空 | 引用不存在空引用，即不可能定义一个引用变量但没有指向任何变量 | 指针可以定义为NULL或nullptr |
| 运算符 | 引用没有自增自减运算符 | 而指针可以使用自增自减运算符来移动指针指向的变量 |
| 解引用 | 引用在使用时不需要解引用 | 而指针需要使用*符号来解引用 |
| 作为函数参数 | 引用作为函数参数传递时更加安全，可以避免指针操作中的空指针和野指针问题 | 需要使用者自己注意为空的情况 |
6.内联函数
什么是内联函数？
内联函数是一种特殊的函数，它的定义和调用方式与普通函数相同，但在编译时会被直接插入到调用它的地方，而不是通过函数调用的方式执行。这样可以减少函数调用的开销，提高程序的执行效率。
内联函数的定义方式与普通函数相同，只需要在函数声明前加上关键字inline即可。例如：
//定义一个内联函数
inline int add(int a, int b) {
return a + b;
}
内联函数的特点
- 函数体较小：由于内联函数的代码会被插入到调用它的地方，因此内联函数的函数体应该较小，一般在几行到十几行之间。
- 提高执行效率：由于内联函数的代码被直接插入到调用它的地方，避免了函数调用的开销，可以提高程序的执行效率。
- 编译器决定是否内联：虽然使用inline关键字可以提示编译器将函数进行内联，但最终是否内联由编译器决定。编译器会根据函数的复杂度、调用频率等因素进行判断，是否将函数进行内联。
注意：
- 内联只是向编译器发出一个请求，编译器可以忽略这个请求。
- 内联函数的定义通常放在头文件中，以便在多个源文件中使用。
