C++入门

发布于:2024-05-06 ⋅ 阅读:(28) ⋅ 点赞:(0)

一、C++的关键字(C++98)

二、命名空间

可以看到,当我们用给一个整型变量起名叫rand时,会引起rand的重定义。c语言没办法解决这样类似的命名冲突问题,所以C++提出了命名空间来来解决这个问题。在C/C++中,变量、函数和后面我们会学到的类都是大量存在的,这些变量、函数、类的名称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就是要对这些标识符的名称进行本地化,以避免名字冲突或名字污染。

2.1 命名空间的定义

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,如下

2.1.1 正常命名空间的定义

2.1.2 命名空间也可以嵌套

2.2 命名空间的合并

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

比如说在test.h 和 test.c 里都存在名字叫xy的命名空间,最终二者会进行合并 

2.3 命名空间域

注意,一个命名空间就定义了一个命名空间域,命名空间里的所有内容都局限在这块域中

2.4 命名空间的使用

命名空间的使用共有三种方式,分别是加命名空间名称及作用域限定符 、 使用using将命名空间某个成员引入 、 使用using namespace 命名空间名称 引入

2.4.1 加命名空间名称及作用域限定符

 2.4.2  使用using将命名空间某个成员引入

2.4.3  使用using namespace 命名空间名称 引入

三、C++的输入和输出 

在c语言中,我们的输入经常使用scanf等,输出用printf.但在C++中,标准输出对象是cout,标准输入对象是cin

注:1.std是C++标准库的命名空间名,C++将标准库的定义实现都放在这个命名空间中 

2.使用cout(标准输出函数)和cin(标准输入函数)时,必须包含<iostream>头文件意见命名空间使用方法使用std。

3.endl相当于c语言中的‘\n’换行符,cin,cout,endl都被包含在<iostream>头文件中

4.<<是流插入运算符,>>是流提取运算符

5.cin和cout可自动识别变量类型,较方便。

6.注意:早期标准库将所有功能在全局域中实现,声明在.h后缀的头文件中,使用时只需包含对应 头文件即可,后来将其实现在std命名空间下,为了和C头文件区分,也为了正确使用命名空间, 规定C++头文件不带.h;旧编译器(vc 6.0)中还支持格式,后续编译器已不支持,因 此推荐使用+std的方式。

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。

四、缺省参数

4.1 缺省参数

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。再调用函数时,如果没有指定实参则则采用该形参的缺省值,否则使用指定的实参。

4.2 缺省参数的分类

4.2.1 全缺省参数(每一个形参都有缺省值)

注意:若是实参数<实参数,从左向右依次传参

4.2.2 半缺省参数(部分参数有缺省值)

注意:1.半缺省参数只能从右向左依次给出,不能有间隔

           2.缺省参数不能在定义和声明中同时存在(通常写在定义中),防止声明处和定义处缺省值不同,编译器不知道用哪个。

           3.缺省参数只能是常量或者是全局变量

五、函数重载

5.1 函数重载概念

函数重载是函数的一种特殊情况,在C++中允许在同一作用域中申请声明几个功能类似的同名函数

这些同名函数的形参列表(形参个数/类型/参数顺序)不同,常用来处理实现功能类似数据类型不同的问题。

5.2 不同的函数重载

5.2.1 参数类型不同

5.2.2 参数个数不同

5.2.3 参数类型的顺序不同

5.3 C++支持函数重载原因

原因:在C/C++中,一个程序想要编译运行起来,需要经历以下几个阶段:预处理、编译、汇编、链接。而在链接的过程中,C++会将同名的函数进行名字的修饰,而C语言不会,所以C++可以识别同名函数,C语言不能。

注意:若两个函数名相同,参数相同,只有返回类型不同,编译器是无法进行区分的。

六、引用

6.1 引用:(基本类型& 引用变量名 = 引用实体)

引用不是定义一个新的变量,而只是给已存在的变量起一个别名,编译器不会给引用变量开辟一块空间,他和他引用的变量存在于同一块内存空间中。

比如:高阳,人称“黑马、七影,金田南”,但都是指同一个人

6.2 引用性质

1.引用变量在定义时必须初始化(且非常量初始化的值必须为左值)

2.引用变量的基本类型域引用实体的类型一致

3.一个变量可以有多个引用

4.引用对象(实体)不允许更改(一生一人而已)

5.引用本身并不是一个对象(对象要有内存空间和基本类型),不能有引用的引用

6.3 const的引用

我们可以把引用绑定在const对象上,就像绑定在其他对象上一样,我们称之为对常量的引用,与普通引用不同,对常量的引用不能用于修改他所绑定的对象(实体)。

权限:权限只能缩小,不能放大,这里的权限指的时操作能力,比如说int型变量的权限就高于const int常量。

6.4 使用场景

6.4.1 做参数

不开辟空间,空间复杂度低(其实引用的底层就是指针,但是语法上引用并不开辟空间)

6.4.2 做返回值

可以看到ret是7而不是3,原因是Add函数运行结束后,该函数对应的栈空间就被回收了,即c变量没有意义了,注意空间被回收指的是空间不能使用了,但是空间本身还在,而ret引用的c的位置被改成7了,因此ret的值改变。

注意:若函数返回时,除了函数作用域,如果返回对象还在(没还给系统),就可以用引用返回,若已经还给系统,必须使用传值返回

6.5 传值和传引用效率比较

以值作为参数或者返回值类型,在传参和返回的期间,函数不会直接传递实参或将变量本身直接返回,而是传递实参或者返回变量的一份临时拷贝,因此用值作为参数或者返回类型,效率是十分低下的,尤其是当参数或返回值类型非常大时,效率会更加低下。

6.6 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

在底层上引用实际上是有空间的,因为引用是按照指针方式来实现的

指针和引用的不同点:

1.引用概念上定义一个变量的别名,指针存储一个变量的地址。

2.引用在定义时必须初始化,指针没有这要求

3.引用在初始化后,不能改变其所指向的实体,但指针可以指向任何一个同类型的实体

4.没有NULL引用,但有NULL指针

5.在sizeof中含义不同:引用的结果为引用实体类型的大小,但指针始终是地址空间所占字节数(32位平台下占4个字节)

6.有多级指针,无多级引用

7.访问实体方式不同,引用编译器自己处理,指针需要显式的解引用。

8.引用比指针使用起来相对安全

七、内联函数

7.1 内联函数

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。

7.2 内联函数的特性

1.inline是一种以空间换时间的做法,如果编译器将函数当作内联函数处理,在编译阶段,会用函数体替换函数调用,缺点是导致文件变大有点事少了调用,程序运行效率会提升。

2.nline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。

八、auto关键字

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

8.1 使用规则

8.1.1 auto与指针和引用结合使用

用auto声明指针类型时,用auto和auto*没有任何区别,但auto声明引用类型时必须加&

8.1.2 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

8.1.3 auto不能作为函数的参数

8.1.4 auto不能用来声明数组

九、基于范围的for循环

9.1 范围for的语法

如果在C++98里遍历一个数组,可按照以下方式进行

int main() {
    int arr[] = { 1,2,3,4 };
    int count = 0;
    for (int i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++) {
        arr[i] *= 2;
    }
    for (int* p = arr; p < arr + sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); p++) {
        cout << *p << endl;
    }
    return 0;
}

 对于一个有范围的循环而言,让程序员来说明循环的范围是多余的,有时还会犯错误,C++11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,第一部分是循环内用于迭代的变量,第二部分是表示被迭代的范围

int main() {
    int arr[] = { 1,2,3,4,5 };
    for (auto& e : arr) {
        e *= 2;
    }
    for (auto& e : arr) {
        cout << e << endl;
    }
    return 0;
}

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,应提供begin和end的方法,begin和end就是for循环迭代的范围

十、指针空值nullptr

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:

NULL实际上是一个宏,在传统的c头文件(stddef.h)中,可以看到如下代码

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,不论采用何种定义,在使用空值的指针时,都不可避免地会遇到一些麻烦如:

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.

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