C++初阶 入门篇

目录

1.什么是C++

2.C++的发展史和使用广泛度

3.C++入门

1. C++关键字

2. 命名空间

2.1 命名空间定义

2.2 命名空间使用 

 3. C++输入&输出

4. 缺省参数

4.1.全缺省参数

 4.1半缺省参数

5. 函数重载

5.1 函数重载概念 

5.2 为什么C++支持函数重载，而C语言不支持函数重载呢？ 

6. 引用

6.1 引用的概念

6.2 引用特性

6.3 常引用 

6.4 使用场景 

6.5 引用和指针的区别

7. 内联函数

7.1 概念

7.2 特性 

8. auto关键字(C++11)

8.1 类型别名思考

8.2 auto简介 

8.3 auto的使用细则

8.4 auto不能推导的场景 

9. 基于范围的for循环(C++11)

9.1 范围for的语法

9.2 范围for的使用条件 

 10. 指针空值---nullptr(C++11) 

---

1.什么是C++

C语言是结构化和模块化的语言，适合处理较小规模的程序。对于复杂的问题，规模较大的 程序，需要高度的抽象和建模时，C语言则不合适。为了解决软件危机， 20世纪80年代， 计算机 界提出了OOP(object oriented programming：面向对象)思想，支持面向对象的程序设计语言 应运而生。 1982年，Bjarne Stroustrup博士在C语言的基础上引入并扩充了面向对象的概念，发明了一 种新的程序语言。为了表达该语言与C语言的渊源关系，命名为C++。因此：C++是基于C语言而 产生的，它既可以进行C语言的过程化程序设计，又可以进行以抽象数据类型为特点的基于对象的 程序设计，还可以进行面向对象的程序设计。

2.C++的发展史和使用广泛度

1979年，贝尔实验室的本贾尼等人试图分析unix内核的时候，试图将内核模块化，于是在C 语言的基础上进行扩展，增加了类的机制，完成了一个可以运行的预处理程序，称之为C with classes。 

 C++还在不断的向后发展。但是：现在公司主流使用还是C++98和C++11，所有大家不用追求最 新，重点将C++98和C++11掌握好，等工作后，随着对C++理解不断加深，有时间可以去琢磨下更 新的特性。

注意：排名不能说明那个语言好，那个不好，每门编程语言都有适应自己的应用场景。 

3.C++入门

1. C++关键字

C++总计63个关键字，C语言32个关键字

2. 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

2.1 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 ele
{
	// 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;
 }
}

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 

2.2 命名空间使用 

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

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

 2.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;    
}

3.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;    
}

 3. C++输入&输出

下面让我们来写第一个C++代码，像这个新世界问好：

#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!!!"<

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< iostream >头文件中。

3. >是流提取运算符（有点像把数据流进去和流出来哈哈）

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。   

#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<

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，我们还是可以用原来C语言的输入输出方式控制精度 

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？

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。

4. 缺省参数

4.1.全缺省参数

void Func(int a, int b = 10, int c = 20)
 {
     cout<<"a = "< 4.2半缺省参数 
  
void Func(int a, int b = 10, int c = 20)
 {
     cout<<"a = "<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）
 
  
5. 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
 
  
5.1 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;
}
 
  
5.2 为什么C++支持函数重载，而C语言不支持函数重载呢？ 
 
  
这其中的原因比较复杂，牵扯到语言的编译、链接原理，简单来说就是应c语言编译链接是是用函数名查找函数，而C＋＋是用修饰以后的函数名加个数加首字母去找的，不同的编译器有不同编译器的修饰规则 ，相当于多了一套规则
 
  
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。
 
  
注意：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。
 
  
 
  
6. 引用
 
  
6.1 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。
 
  
例如：我们把冰红茶称为“屌丝饮料”，“屌丝饮料”就是冰红茶的一个引用
 
  
 
  
 
  
类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体； 
 
  
void Test()
{
    int bing = 10;
    int& diaosi = bing;//定义引用类型
    printf("%p\n", &bing);
    printf("%p\n", &diaosi);
}
 
  
注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的 
 
  
6.2 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
 
  
4. 引用不会改变指向
 
  
5. 引用的权限不能放大
 
  
void Test()
{
   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);  
}
 
  
6.3 常引用 
 
  
void Test()
{
    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;
}
 
  
6.4 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;
}
 
  
 注意，在返回引用之前，需要确保引用指向的对象在函数返回后仍然有效，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
 
  
 6.5 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。
 
  
但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;
}
 
  
我们可以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(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
 
  
 
  
7. 内联函数
 
  
7.1 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。
 
  
 
  
如果在上述函数前增加inline关键字将其改成内联函数，在编译期间编译器会用函数体替换函数的 调用。
 
  
7.2 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。
 
  
总结就是：太长的代码就不要用内联函数了（超过十行），短小精悍的代码用。
 
  
8. auto关键字(C++11)
 
  
8.1 类型别名思考
 
  
随着程序越来越复杂，程序中用到的类型也越来越复杂，经常体现在：
 
  
1. 类型难于拼写 
 
  
2. 含义不明确导致容易出错
 
  
#include 
#include 
 
  
（注：代码不懂没关系只是举例 ）
 
  
std::map::iterator 是一个类型，但是该类型太长了，特别容易写错。聪明的同学可能已经想到：可以通过typedef给类型取别名
 
  
使用typedef给类型取别名确实可以简化代码，但是typedef有会遇到新的难题：
 
  
typedef char* pstring;
int main()
{
 const pstring p1;    // 编译成功还是失败？
 const pstring* p2;   // 编译成功还是失败？
 return 0;
}
 
  
在编程时，常常需要把表达式的值赋值给变量，这就要求在声明变量的时候清楚地知道表达式的 类型。然而有时候要做到这点并非那么容易，因此C++11给auto赋予了新的含义。 
 
  
8.2 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;
}
 
  
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。 
 
  
8.3 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
}
 
  
8.4 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。 
 
  
9. 基于范围的for循环(C++11)
 
  
9.1 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。 
 
  
9.2 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 <
 
  
 10. 指针空值---nullptr(C++11) 
 
  
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)"<
 
  
 
  
 
  
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，但是nullptr可以充当NULL的作用。
 
  
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最好使用nullptr。
 
  
 
  
           以上就是本章的全部内容，希望我的文章能对你有所帮助，感谢你的观看