C++基础从0到1入门编程（三）

系统学习C++
方便自己日后复习，错误的地方希望积极指正
往期文章：
C++基础从0到1入门编程（一）
C++基础从0到1入门编程（二）
参考视频：
1.黑马程序员匠心之作|C++教程从0到1入门编程,学习编程不再难
2.系统化学习C++

1 简单链表 共同体 枚举

链表

单链表：节点之间只能单向的联系
双链表：可以双向联系

struct st_girl
{
	int bo;
	string name;
	struct st_girl* next; // 下一个超女节点的地址，如果本节点是最后一条记录，填nullptr
};

简单的链表操作
1.分配节点
2.遍历链表
3.删除链表

#include          // 包含头文件。
#include 
using namespace std;        // 指定缺省的命名空间。

struct st_girl
{
    int no;
    string name;      // 超女姓名。
    struct st_girl* next;
};

int main()
{
    // head 头指针 tail 尾指针 tmp 临时指针
    st_girl* head = nullptr, *tail = nullptr, *tmp = nullptr;
    // 分配第一个节点
    tmp = new st_girl({1, "BigDavid", nullptr});
    head = tail = tmp;
    // 分配第二个节点
    tmp = new st_girl({6, "LiuXueJin", nullptr});
    tail->next = tmp;
    tail = tmp;

    // 分配第三个节点
    tmp = new st_girl({3, "as", nullptr});
    tail->next = tmp;
    tail = tmp;

    // 遍历链表
    tmp = head;
    while (tmp!=nullptr)
    {
        cout << tmp->no << ' ' << tmp->name << tmp->next << endl;
        tmp = tmp->next;
    }
    // 释放
    while (head!=nullptr)
    {
        tmp = head;       // 让临时节点指向头节点
        head = head->next;// 头节点后移
        delete tmp;       // 删除临时节点
    }
}

共同体

能存储不同数据类型，但同一时间只能存储一个

union udata
{
	int a;
	double b;
	char c[21];
};

应用场景：
（1）当数据项使用两种或多种格式（但不会同时使用），可节省空间（嵌入式系统）
（2）回调函数的参数

Tip:

1. 共同体占用内存的大小是它最大的成员占用内存的大小（内存对齐）
2. 全部成员共用一块内存
3. 共同体中的值为最后被赋值的成员的值
4. 匿名共同体没有名字，可以在定义的时候创建匿名共同体变量（VS和Linux有差别），也可以嵌入结构体中。

#include          // 包含头文件。
#include 
using namespace std;        // 指定缺省的命名空间。

//union udata
//{
//    int a;
//    double b;
//    char c[21];
//};

struct st_girl
{
    int no;
    union
    {
        int a;
        double b;
        char c[21];
    };
};
int main()
{
//    udata data;

//    cout << sizeof(data) << endl; // 24 对齐到8的整数倍
//    cout << (void*)&data.a << endl; // 0x8e5bfff820
//    cout << (void*)&data.b << endl; // 0x8e5bfff820
//    cout << (void*)&data.c << endl; // 0x8e5bfff820
//
//    data.a = 3;
//    data.b = 8.8;
//    strcpy(data.c, "asd");
//    cout << data.a << endl;
//    cout << data.b << endl;
//    cout << data.c << endl;
      struct st_girl girl;
      cout << (void*)&girl.no << endl;
      cout << (void*)&girl.a << endl;
      cout << (void*)&girl.b << endl;
      cout << (void*)&girl.c << endl;
}

枚举

枚举：创建符号常量
语法：
enum 枚举名 { 枚举量1， 枚举量2， 枚举量3， ... ，枚举量n };

// colors 成了一种新的枚举类型的名称，可以用它创建枚举变量
enum colors { red, yellow, blue }; // 0 1 2

枚举

#include          // 包含头文件。
using namespace std;        // 指定缺省的命名空间。

int main()
{
    enum colors {red , yellow, green}; // 0 1 2
    colors cc = green; // 2
    // colors cc = colors(1);
    cout << red << ' ' << yellow << ' ' << green << ' ' << cc;
}

2 引用

2.1 引用基本概念

引用就是变量的别名
主要用途：函数的形参和返回值
语法：数据类型 &引用名 = 原变量名;
Tip:
（1）引用数据类型要与原变量名类型相同
（2）引用名和原变量名可以互换，值和内存单元是相同的
（3）必须在声名引用的时候初始化，否则编译报错

#include          // 包含头文件。
using namespace std;        // 指定缺省的命名空间。

int main()
{
    int a = 3;
    int& ra = a; // 创建引用
    // long long& b = a; 错误的
    cout << a << ' ' << ra << endl;
    cout << &a << ' ' << &ra << endl; // 地址和值都是相同的

    ra = 8;
    cout << a << ' ' << ra << endl;
    cout << &a << ' ' << &ra << endl;

    int b = 5;
    ra = b; // ra = 5
    cout << &ra << ' ' << &b << endl;
    cout << a << ' ' << ra << endl;
    cout << &a << ' ' << &ra << endl;
}

引用是指针常量的伪装

2.2 引用用于函数的参数

把函数的形参声明为引用，调用函数的时候，形参将成为实参的别名（传引用）
最主要的用途：函数的参数
（1）传引用代码更简洁
（2）传引用不必使用二级指针
回顾二级指针

#include 

int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	int *p = &a;
	int** s = &p;

	//一次解引用*s 此时类型int*
	*s = &b;
	//二次解引用**s 此时类型int
	**s = 200;
	return 0;
}

二级指针s解引用操作：

一次解引用
s的类型变成了（int）（代表着一级指针p）间接改变了p的指向，从a的地址变成了b的地址；
二次解引用
s的类型变成了int (代表着变量b)，此时s = 200;（等价于b = 200;）

#include          // 包含头文件。
using namespace std;        // 指定缺省的命名空间。
void fun1(int** p)
{
    *p = new int(3);// p是二级指针，存放指针的地址
    cout << *p << ' ' << **p << endl; // 0x1b4b87218c0 3
}
void fun2(int* &p)
{
    p = new int(3); // p是指针的别名
    cout << p << ' ' << *p << endl; // 0x1b4b87218c0 3
}
int main()
{
    int *p = nullptr; // 存放子函数动态分配内存的地址
    fun1(&p);         // 传地址，实参填指针p的地址
    fun2(p);      // 传引用，实参填指针p
}

（3）引用的属性和特别之处

传值：修改形参不会影响实参
传地址：修改形参会影响实参
传引用：修改形参会影响实参

2.3 引用的形参和const

如果引用的数据对象类型不匹配，当引用为const，C++会创建临时变量，让引用指向临时变量
创建临时变量
（1）引用是const
（2）数据对象的类型是正确的，但不是左值

左值：可以被引用的数据对象，可以通过地址访问（变量，数组元素，结构体成员，引用和解引用的指针）
非左值：字面常量（双引号的字符串除外）和包含多项的表达式

（3）数据对象类型不正确，但可以转换为正确的类型
如果函数的实参不是左值或与const引用形参的类型不匹配，那么C++将创建正确类型的匿名变量，将实参的值传递给匿名变量，并让形参来引用该变量

引用形参声明为const原因：

1. 避免无意修改数据的编程错误
2. 用const能使函数处理const和非const实参，否则只能接受非const实参
3. 使用const，函数能正确生成并使用临时变量

#include          // 包含头文件。
using namespace std;        // 指定缺省的命名空间。
void fun(const int& no, const string& str)
{
    cout << no << ' ' << str << endl;
}
int main()
{
    fun('s', "asd");
    int bh = 1;
    string a = "sadasd";
    fun(bh, a);
}

2.4 引用用于函数的返回值

函数的返回值被拷贝到一个临时位置（寄存器或栈）
如果返回引用不会拷贝内存
语法：返回值数据类型& 函数名(形参列表);
Tip:
（1）如果返回局部变量的引用，本质是野指针
（2）可以返回函数的引用形参、类的成员、全局变量、静态变量
（3）返回引用的函数是被引用的变量的别名，将const用于引用的返回类型

#include 
using namespace std;

const int& fun(int &ra)
{
    ra++;
    cout << &ra << ' ' << ra << endl;
    return ra;
}

int main()
{
    int a = 3;
    const int& b = fun(a);

    cout << &a << ' ' << &b << ' ' << endl;
    cout << a << ' ' << b << endl;
    
//    fun(a) = 3; // 返回引用的函数是被引用变量的别名
}

2.5 各种形参的使用场景

重要
（1）如果不需要在函数中修改实参

1. 如果实参很小，就值传递
2. 如果实参是数组，用const指针，因为是唯一的选择（没有为数组建立引用）
3. 实参是比较大的结构，使用const指针或const引用
4. 如果实参是类，则使用const引用，传递类的标准方式是按引用传递

（2）如果需要在函数中修改实参

1. 如果实参是内置数据类型，使用指针。只要看到fun(&x)的调用，表示函数将修改x
2. 如果实参是数组，则只能使用指针
3. 如果实参是结构体，则使用指针或者引用
4. 如果实参是类，则使用引用

3 函数的默认参数

语法：返回值 函数名(数据类型 参数 = 值,数据类型 参数 = 值,...);

#include 
using namespace std;

void fun(const string &message = "BigDavid")
{
    cout << message << endl;
}

int main()
{
    fun("Liu");  // Liu
    fun();               // BigDavid
}

Tip:
（1）函数的声明和定义分开写的，在函数的声名里写默认参数，函数的定义里不能写默认参数

#include 
using namespace std;

void fun(const string &message = "BigDavid");
int main()
{
    fun("Liu");  // Liu
    fun();               // BigDavid
}

//void fun(const string &message = "BigDavid")
//{
//    cout << message << endl;
//}
void fun(const string &message)
{
    cout << message << endl;
}

（2）函数必须右到左设置默认参数。如果为某个参数设置默认值，则它后面所有的参数都设置默认值

#include 
using namespace std;

void fun(int no, const string& name = "Big", int bh = 8)
{
    cout << no << ' ' << name << ' ' << bh << endl;
}

int main()
{
    fun(1);
}

（3）调用函数的时候，如果指定某个参数的值，该参数前面的值都需要指定

#include 
using namespace std;

void fun(int no, const string& name = "Big", int bh = 8)
{
    cout << no << ' ' << name << ' ' << bh << endl;
}

int main()
{
    //fun(1,8);
    fun(1,"as");
}

4 函数重载

函数重载（函数多态）是指设计一系列同名函数，完成相似的工作
C++允许定义名称相同的函数，条件是特征不同

特征：形参个数，数据类型，排列顺序

int fun(short a, string b);
int fun(int a, int b);
int fun(short a, string b, double c);
int fun(string b, short a);

需求重载各种数据类型，不要重载功能不同的函数
注意事项：
（1）使用重载函数时，如果数据类型不匹配，C++尝试使用类型转换与形参进行匹配，如果转换后有多个函数能匹配上，编译将报错

void fun(short a, string b)
{
	cout << a << ' ' << b << endl;
}
void fun(int a, string b)
{	
	cout << a << ' ' << b << endl;
}
int main()
{
	long bh = 0;
	// 有多个函数能匹配上，编译将报错
	fun(bh,"sas");   // long->short 会丢失精度
}

（2）引用可以作为函数重载的条件，但是，调用重载函数的时候，如果实参是变量，编译器将形参类型的本身和类型引用视为同一特征

#include 
using namespace std;
void show(int bh, string a)
{
	cout << bh << ' ' << a << endl;
}
void show(int& bh, string a)
{
	cout << bh << ' ' << a << endl;
}
int main()
{
	int a = 0;
	show(a, "asd"); // 报错
	show(10, "sd");
}

（3）如果重载函数有默认参数，调用函数时，可能导致匹配失败

#include 
using namespace std;
void show(int bh, string a)
{
	cout << bh << ' ' << a << endl;
}
void show(int bh, string a, string c = "sad")
{
	cout << bh << ' ' << a << ' ' << c << endl;
}
int main()
{
	show(1,"asd");// 可能导致匹配失败
}

（4）const不能作为函数重载的特征

#include 
using namespace std;
void show(int bh, string a)
{
	cout << bh << ' ' << a << endl;
}
void show(const int bh, string a)
{
	cout << bh << ' ' << a << endl;
}
int main()
{
	show(1,"asd");// 报错，函数已有主体
}

（5）返回值的数据类型不同不能作为函数重载的特征
（6）C++的名称修饰：编译时，对每个函数名进行加密，替换成不同名的函数。

5 内联函数

用途：提高程序运行的速度
语法：在函数声名和定义前加上关键字inline
常见的做法是将函数声名和定义写在一起
Tip：
（1）内联函数节省时间，但消耗内存
（2）如果函数过大，编译器可能不将其作为内联函数
（3）内联函数不能递归

#include 
using namespace std;

inline void show(const int bh, const string& message)
{
    cout << bh << ' ' << message << endl;
}

int main()
{
    show(1,"sd");
    show(2, "qwe");
    show(4, "asaaa");
}