C++练级之路——C++入门

1、命名空间

        在C/C++中会出现大量的变量,函数,起名字是一个很大的问题,为了防止命名重复,就出现了命名空间的概念,使用命名空间的目的是对标识符的名称进行本地化,以避免命名冲突和名字污染

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
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;
}
// 编译后报错:error C2365: “rand”: 重定义;以前的定义是“函数”

        命名空间内可以定义变量,函数,也可以嵌套定义,使用命名空间有三种方式:

1.直接展开命名空间

using namespace ljp

        ljp是命名空间的名字,自己可以随便起,要是有相同名字的命名空间,会合并成一个空间

2.使用using将命名空间中某个成员引入

using ljp::a 

        例如我引入的是一个int 类型的变量a,::是作用域限定符,

3.加命名空间和作用域限定符

 ljp::a

        这样就可以直接使用a变量了

2、C++的输入&输出

        C++定义了新的输入和输出,输入是cin,输出是cout,但是使用时要展开C++官方的命名空间

using namespace std ,例如:

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int a = 10;
	cin >> a;
	cout << a << endl;
	cout << "hello world" << endl;
	return 0;
}

         使用cin和cout输入输出非常方便,不需要控制格式了,cin和cout可以自动识别类型,关于更加复杂的知识我们后面了解,这里简单使用一下输入输出。

        std命名空间的使用惯例:

1.在日常练习中建议直接展开using namespace std,这样比较方便。

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。

3、缺省参数

缺省参数的定义

        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,在调用这个函数时,如果实参没有指定的函数值,就采用该缺省参数。

        第一个fun()函数,没有指定实参的值,则默认使用形参的缺省值,第二个fun()函数,实参是20,那么就用实参的值。

  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:

1.半缺省参数只能从右往左依次定义,不能间隔着给;

2.缺省参数不能在函数定义和声明中同时出现,

  //a.h
  void Func(int a = 10);
  
  // a.cpp
  void Func(int a = 20)
 {}
  
  // 注意:如果声明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全局变量,

4.C语言不支持。

4、函数重载

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,常用来实现功能类似但数据类型不同的问题。

int Add(int a, int b)
{
	return a + b;
}
int Add(double a, double b)
{
	return a + b;
}
int Add(double a, int b)
{
	return a + b;
}
int Add(int a, double b)
{
	return a + b;
}
int Add(double a, double b,int c)
{
	return a + b+c;
}
int main()
{
	cout << Add(10, 20) << endl;
	cout << Add(10.5, 20.5) << endl;
	cout << Add(10.5, 20) << endl;
	cout << Add(10, 20.5) << endl;
	cout << Add(10.5, 20.5,30) << endl;

	return 0;
}

        这些都是同名函数,但都是函数重载; 

C++支持函数重载的原理——名字修饰

        为什么C++支持函数重载,而C语言不支持函数重载呢?

在C/C++中,一个程序的运行需要经过以下几个阶段:预处理,编译,汇编,链接

 1.实际上 项目通常是由多个头文件和源文件组成的,当a.cpp中调用b.cpp中的add函数时,编译后连接前,a.o的目标文件中没有add函数的地址,因为add是在b.cpp中定义的,所以add的地址在b.cpp中,

2.  链接器看到a.o调用add,但是没有add的地址,就会到b.o的符号表中去找add的地址,然后链接到一起,

3.但是链接器会使用哪个名字去找呢?这里每个编译器都会有自己的函数名修饰规则。具体的up主就噶了(我也不会了,更加深入了,以后慢慢了解)

4.通过这里就理解了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。

5.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了。

5、引用

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

voidTestRef()
{
    inta=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同种类型的。

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,不能再引用其他实体。

voidTestRef()
{
   inta=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);  
}

常引用

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,10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;
}

        1.权限可以平移/缩小,但是不能放大, 

        2.类型转换会产生临时变量,所以上面代码的最后一行要加上const,否则会报错。

引用的使用场景

        略

引用和指针的区别

        语法概念上引用就是一个别名,没有独立空间,和实体共用一块空间,但在地层逻辑上是有空间的,

引用和指针的不同点:

1.引用在概念上是定义一个变量的别名,指针是变量的地址;

2.引用在定义时必须初始化,指针没有要求;

3.引用在初始化引用一个实体后,不在引用其他实体,而指针可以指向任何实体;

4.没有NULL引用。但是有NULL指针;

5.在sizeof含义下,引用的大小是引用类型的大小,而地址的指针大小始终是地址空间所占字节大小的个数(64位平台下是8个字节,32位平台下是4个字节);

6.引用自加则引用的实体增加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,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。 

6、内联函数

        以inline修饰的函数是内联函数,编译器会在调用内联函数的地方展开,没有函数栈帧的开辟,提升程序运行的效率, Add就是内联函数;

特性;

1.inline是一种空间换时间的做法,如果编译器将内联函数当一个函数体处理,减少了函数的调用,提高程序效率,但会使目标文件变大;

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。下图为
《C++prime 》第五版关于 inline的建议:

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。

// F.h
#include <iostream>
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

7、auto关键字(C++11)

        auto可以自动识别变量的类型,auto声明的变量由编译器编译得知,方便了使用者,使用auto变量时一定要初始化,在编译阶段编译器会根据初始化类型来推导auto的实际类型。因此auto并不是一种“类型”的声明,而是一个类型声明的“占位符”,编译时auto会被替换成变量实际的类型。

typedef的用法:

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;
}

 auto与指针和引用结合起来使用:

1.用auto声明指针类型时用auto和auto*没有任何区别,但是声明引用类型时必须加&;

2.在同一行定义多个变量时,变量类型要一致,否则会报错;

 3.auto不能直接作为函数的参数,也不能直接用来声明数组;

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。

8、基于范围的for循环(C++11)

        for循环后面的括号有冒号“:”分为两部分,第一部分是范围内用于迭代的变量,第二部分用于被迭代的范围。

        

范围for的使用条件:

1.for循环迭代的范围必须是确定的;对数组而言,就是数组的第一个元素和最后一个元素,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。

        以后会慢慢了解,这里简单了解一下。

9. 指针空值nullptr(C++11)

NULL其实是一个宏,在传统的C头文件中(stdio.h),我们可以看到以下代码:

#ifndef NULL
#ifdef __cplusplus
#define NULL   0
#else
#define NULL   ((void *)0)
#endif
#endif

 可以看到,NULL可能被定义成字面常量0,或者被定义成无类型指针(void*)的常量,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最好使用nullptr。

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