1. C++发展历史
C++的起源可以追溯到1979年，当时BjarneStroustrup(本贾尼·斯特劳斯特卢普，这个翻译的名字不同的地方可能有差异)在贝尔实验室从事计算机科学和软件⼯程的研究⼯作。面对项目中复杂的软件开发任务，特别是模拟和操作系统的开发⼯作，他感受到了现有语⾔（如C语⾔）在表达能力、可维护性 和可扩展性方面的不足。
1983年，BjarneStroustrup在C语⾔的基础上添加了面向对象编程的特性，设计出了C++语⾔的雏形， 此时的C++已经有了类、封装、继承等核心概念，为后来的面向对象编程奠定了基础。这⼀年该语⾔被正式命名为C++。
在随后的几年中，C++在学术界和⼯业界的应用逐渐增多。⼀些⼤学和研究所开始将C++作为教学和研究的首选语⾔，而⼀些公司也开始在产品开发中尝试使用C++。这⼀时期，C++的标准库和模板等特性也得到了进⼀步的完善和发展。
C++的标准化⼯作于1989年开始，并成⽴了⼀个ANSI和ISO（InternationalStandardsOrganization）国际标准化组织的联合标准化委员会。1994年标准化委员会提出了第⼀个标准化草案。在该草案中，委员会在保持斯特劳斯特卢普最初定义的所有特征的同时，还增加了部分新特征。
在完成C++标准化的第⼀个草案后不久，STL（StandardTemplateLibrary）是惠普实验室开发的⼀系 列软件的统称。它是由AlexanderStepanov、MengLee和DavidRMusser在惠普实验室⼯作时所开发 出来的。在通过了标准化第⼀个草案之后，联合标准化委员会投票并通过了将STL包含到C++标准中的提议。STL对C++的扩展超出C++的最初定义范围。虽然在标准中增加STL是个很重要的决定，但也因 此延缓了C++标准化的进程。
1997年11⽉14⽇，联合标准化委员会通过了该标准的最终草案。1998年，C++的ANSI/IS0标准被投入使用。
1.1 C++版本更新
2. C++的重要性
2.1 C++在工作领域中的应用
C++的应用领域服务器端、游戏（引擎）、机器学习引擎、音视频处理、嵌入式软件、电信设备、金融应用、基础库、操作系统、编译器、基础架构、基础工具、硬件交互等很多方面都有。
1. 大型系统软件开放。如编译器、数据库、操作系统、浏览器等等。
2. 音视频处理。常见的音视频开源库和方案有FFmpeg、WebRTC、Mediasoup、ijkplayer，音视频开发最主要的技术栈就是C++。
3. PC客户端开发。一般是开发Windows上的桌面软件，比如WPS之类的，技术栈的话一般是C++和QT，QT是一个跨平台的C++图形用户界面（Graphical User Interface，GUI）程序。
4. 服务端开发。各种大型应用网络连接的高并发后台服务。这块Java也比较多，C++主要用于一些对性能比较高的地方。如：游戏服务、流媒体服务、量化高频交易服务等。
5. 游戏引擎开发。很多游戏引擎就都是使用C++开发的，游戏开发要掌握C++基础和数据结构，学习图形学知识，掌握游戏引擎和框架，了解引擎实现，引擎源代码可以学习UE4、Cocos2d-x等开源引擎实现。
6. 嵌入式开发。嵌入式把具有计算能力的主控板嵌入到机器装置或者电子装置的内部，通过软件能够控制这些装置。比如：智能手环、摄像头、扫地机器人、智能音响、门禁系统、车载系统等等，粗略一点，嵌入式开发主要分为嵌入式应用和嵌入式驱动开发。
7. 机器学习引擎。机器学习底层的很多算法都是用C++实现的，上层用Python封装起来。如果你只想准备数据训练模型，那么学会Python基本上就够了，如果你想做机器学习系统的开发，那么需要学会C++。
3. C++的第一个程序
大家在刚开始学C语言的时候一定写过一段hello world的代码。
这段代码用C语言写的话是这样的：
#include<stdio.h>
int main()
{
printf("hello world\n");
}用C++写的话是这样的：
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
cout << "hello world" << endl;
return 0;
}大家是不是感到非常的疑惑。头文件怎么没有.h？<<不是左移操作符吗？
大家不用心急，下面我会娓娓道来，来解开大家的疑惑。
4. 命名空间
4.1 namespace的价值
在C/C++中，变量、函数和类都是大量存在的，这些变量、函数和类的名称都将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，namespace关键字的出现就是针对这种问题的。
C语言项目类似下面这段程序这样的命名冲突是普遍存在的问题，C++引入namespace就是为了更好的解决这样的问题。
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int rand = 10;
int main()
{
// 编译报错： error C2365 : “rand”:重定义；以前的定义是“函数”
printf("%d\n", rand);
return 0;
}如果不加#include<stdlib.h>这个头文件的话，这段代码的完全没有任何问题的，但是添加这个头文件之后这段代码编译器就会报错。原因是#include<stdlib.h>这个头文件里面有个rand函数，所以编译器会觉得这个rand是函数，函数是不能打印输出的。
4.2 namespace的定义
1. 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。命名空间中可以定义变量/函数/类型等。
2. namespace本质是定义出一个域，这个域跟全局域各自独立，不同的域可以定义同名变量，所以下面的rand不在冲突了。
3. C++中域有函数局部域，全局域，命名空间域，类域；域影响的是编译时语法查找一个变量/函数/类型出处（声明或定义）的逻辑，所有有了域隔离，名字冲突就解决了。局部域和全局域除了会影响编译查找逻辑，还会影响变量的生命周期，命名空间域和类域不影响变量生命周期。
4. namespace只能定义在全局，当然他还可以嵌套定义。
5. 项目工程中多文件中定义的同名namespace会认为是一个namespace，不会冲突。
6. C++标准库都放在一个叫std（standard）的命名空间中。
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
//正常的命名空间定义
//zs是命名空间的名字，一般开发中是用项目名字做命空间命名
namespace zs
{
int rand = 10;
int Add(int a, int b)
{
return a + b;
}
struct ListNode
{
int val;
struct ListNode* next;
};
}
int main()
{
//这里默认是访问的是全局的rand函数指针
printf("%p\n", rand);
//这里指定zs命名空间中的rand
printf("%d\n", zs::rand);
return 0;
}4.3 命名空间使用
编译查找一个变量的声明/定义时，默认只会在局部或者全局查找，不会到命名空间里面去查找。所以下面程序会编译报错。
#include<stdio.h>
namespace zs
{
int a = 0;
int b = 1;
}
int main()
{
//编译报错：error C2065：“a”：未声明的标识符
printf("%d\n", a);
return 0;
}所以我们要使用命名空间中定义的变量/函数，有三种方式。
1. 指定命名空间访问，项目中推荐这种方式。
2. using将命名空间中某个成员展开，项目中经常访问的不存在冲突的成员推荐这种方式。
3. 展开命名空间中全部成员，项目不推荐，冲突风险很大，日常小练习程序为了方便推荐使用。
#include<stdio.h>
namespace zs
{
int a = 0;
int b = 1;
}
int main()
{
//指定命名空间访问
printf("%d\n", zs::a);
return 0;
}#include<stdio.h>
namespace zs
{
int a = 0;
int b = 1;
}
using zs::a;
int main()
{
//using将命名空间中某个成员展开
printf("%d\n", a);
return 0;
}#include<stdio.h>
namespace zs
{
int a = 0;
int b = 1;
}
using namespace zs;
int main()
{
//展开命名空间中全部成员
printf("%d\n", a);
printf("%d\n", b);
return 0;
}5. C++输入和输出
1. <iostream>是Input Output Stream的缩写，是标准的输入、输出流库，定义了标准的输入、输出对象。
2. std::cin是istream类的对象，它主要面向窄字符（narrow characters（of type char））的标准输入流。
3. std::cout是ostream类的对象，它主要面向窄字符的标准输出流。
4. std::endl是一个函数，流插入输出时，相当于插入一个换行字符加刷新缓冲区。
5. <<是流插入运算符，>>是流提取运算符。（C语言还用这两个运算符做位运算左移/右移）。
6. 使用C++输入输出更加方便，不需要像printf/scanf输入输出时那样，需要手动指定格式，C++的输入输出可以自动识别变量类型（本质是通过函数重载实现的，下面我会讲到），其实最重要的是C++的流能更好的支持自定义类型对象的输入输出。
7. cout/cin/endl等都属于C++标准库，C++标准库都放在一个叫std（standard）的命名空间中，所以要通过命名空间的使用方式去用他们。
8. 一般日常练习中我们可以using namespace std，实际项目开发中不建议using namespace std。
9. 这里我们没有包含<stdio.h>，也可以使用printf和scanf，在包含<iostream>间接包含了。
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
int a = 0;
double b = 0;
char c = 0;
scanf("%d %lf %c", &a, &b, &c);
printf("%d %lf %c\n", a, b, c);
cin >> a >> b >> c;
cout << a << ' ' << b << ' ' << c << endl;
return 0;
}6. 缺省函数
1. 缺省函数是声明或定义函数时为函数的参数指定一个缺省值。在调用该函数时，如果没有指定实参则采用该形参的缺省值，否则使用指定的实参，缺省函数分为全缺省和半缺省参数。（有些地方把缺省函数也叫默认函数）。
2. 全缺省就是全部形参给缺省值，半缺省就是部分形参给缺省值。C++规定半缺省参数必须从右往左依次连续缺省，不能间隔跳跃给缺省值。
3. 带缺省参数的函数调用时，C++规定必须从左到右依次给实参，不能跳跃给实参。
4. 函数声明和定义分离时，缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现，规定必须函数声明给缺省值。
#include<iostream>
using namespace std;
void Func(int a = 5)
{
cout << "a = " << a << endl;
}
int main()
{
Func();//没有传参时，使用参数的默认值
Func(10);//传参时，使用指定的实参
return 0;
}#include<iostream>
using namespace std;
void Func1(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{
cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;
cout << "c = " << c << endl;
}
void Func2(int a, int b = 20, int c = 30)
{
cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;
cout << "c = " << c << endl;
}
int main()
{
Func1();
Func1(1);
Func1(1, 2);
Func1(1, 2, 3);
Func2(100);
Func2(100, 200);
Func2(100, 200, 300);
return 0;
}7. 函数重载
C++支持在同一作用域中出现同名函数，但是要求这些同名函数的形参不同，可以是参数个数不同或者类型不同。这样C++函数调用就表现出了多态行为，使用更灵活。C语言是不支持同一作用域中出现同名函数的。
#include<iostream>
using namespace std;
//参数类型不同
int Add(int a, int b)
{
cout << "int Add(int a, int b)" << endl;
return a + b;
}
double Add(double a, double b)
{
cout << "double Add(double a, double b)" << endl;
return a + b;
}
int main()
{
int a = 10, b = 20;
double c = 10.1, d = 20.1;
cout << Add(a, b) << endl;
cout << Add(c, d) << endl;
return 0;
}#include<iostream>
using namespace std;
//参数个数不同
void f()
{
cout << "f()" << endl;
}
void f(int a)
{
cout << "f(int a)" << endl;
}
int main()
{
int a = 0;
f();
f(a);
return 0;
}#include<iostream>
using namespace std;
//参数类型不同
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()
{
int a = 0;
char b = 0;
f(a, b);
f(b, a);
return 0;
}8. 引用
8.1 引用的概念和定义
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。比如：水浒传中李逵，宋江叫“铁牛”，江湖上人称“黑旋风”；林冲，外号豹子头；
类型& 引用别名 = 引用对象；
C++中为了避免引入太多的运算符，会复用C语言的一些符号，比如前面的<<和>>，这里引用也和取地址使用了同一个符号，大家注意使用方法角度区分就可以。（吐槽一下，这个问题其实挺坑的，个人觉得用更多的符号反而更好，不容易混淆）
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
int a = 0;
//引用：b和c是a的别名
int& b = a;
int& c = a;
//也可以给别名取别名，d相当于还是a的别名
int& d = b;
d++;
//这里取地址我们看到是一样的
cout << &a << endl;
cout << &b << endl;
cout << &c << endl;
cout << &d << endl;
return 0;
}8.2 引用的特性
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。
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
int a = 0;
//编译报错：“ra”：必须初始化引用
//int& ra;
int& b = a;
int c = 20;
//这里并非让b引用c，因为c++不能改变引用
//这里只是一个赋值
b = c;
cout << &a << endl;
cout << &b << endl;
cout << &c << endl;
return 0;
}8.3 引用的使用
1. 引用在实践中主要是用于引用传参和引用做返回值中减少拷贝提高效率和改变引用对象时同时改变按被引用对象。
2. 引用传参跟指针传参功能是类似的，引用传参相对更方便一些。
3. 引用和指针在实践中相辅相成，功能有重叠性，但是各有特点，互相不可替代。C++的引用跟其他语言的引用（如Java）是有很大的区别的，除了用法，最大的点，C++引用定义后不能改变指向，Java的引用可以改变指向。
#include<iostream>
using namespace std;
void Swap(int& ra, int& rb)
{
int temp = ra;
ra = rb;
rb = temp;
}
int main()
{
int a = 10, b = 20;
cout << a << ' ' << b << endl;
Swap(a, b);
cout << a << ' ' << b << endl;
return 0;
}8.4 const引用
1. 可以引用一个const对象，但是必须用const引用。const引用也可以引用普通对象，因为对象的访问权限在引用过程中可以缩小，但是不能放大。
2. 不需要注意的是类似 int& rb = a * 3; double d = 12.34; int& rd = d; 这样一些场景下a * 3的和结果保存在一个临时对象中，int& rd = d; 也是类似，在类型转换中会产生临时对象存储中间值，也就是时，rb和rd引用的都是临时变量，而C++规定临时变量具有常性，所以这里就触发了权限放大，必须要用常引用才可以。
3. 所谓临时对象就是编译器需要一个空间暂存表达式的求值结果时临时创建的一个未命名的对象，C++中把这个未命名对象叫做临时对象。
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
const int a = 10;
//编译报错：error C2440：“初始化”：无法从“const int”转换为“int&”
//这里的引用是对a访问权限的放大
//int& ra = a;
//这样才可以
const int& ra = a;
//编译报错：error C3892：“ra”：不能给常量赋值
//ra++;
//这里的引用是对b访问权限的缩小
int b = 20;
const int& rb = b;
//编译报错：error C3892：“rb”：不能给常量赋值
//rb++;
return 0;
}#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
int a = 10;
const int& ra = 30;
//编译报错：“初始化”：无法从“int”转换为“int&”
//int& rb = a * 3;
const int& rb = a * 3;
double d = 12.34;
//编译报错：“初始化”：无法从“double”转换为“int&”
//int& rd = d;
const int& rd = d;
return 0;
}9. 指针和引用的关系
C++中指针和引用就像两个性格迥异的亲兄弟，指针是哥哥，引用是弟弟，在实践中他们相辅相成，功能有重叠性，但是各有自己的特点，互相不可替代。
1. 语法概念上引用是一个变量的取别名不开空间，指针是存储一个变量地址，要开空间。
2. 引用在定义时必须初始化，指针建议初始化，但是语法上不是必须的。
3. 引用在初始化时引用一个对象后，就不能再引用其他对象；而指针可以在不断地改变指向对象。
4. 引用可以直接访问指向对象，指针需要解引用才是访问指向对象。
5. 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，64位下占8个字节）。
6. 指针很容易出现空指针和野指针的问题，引用很少出现，引用使用起来相对更安全一些。
10. nullptr
1. C++中NULL可能被定义为字面常量0，或者C中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，都不可避免会遇到一些麻烦，本想通过f(NULL)调用指针版本的f(int *)函数，但是用于NULL被定义为0，调用了f(int x)，因此与程序的初衷相悖。f((void*)NULL)；调用会报错。
2. C++11中引入nullptr，nullptr是一个特殊的关键字，nullptr是一种特殊类型的字面量，它可以转换成任意其他类型的指针类型。使用nullptr定义空指针可以避免类型转换的问题，因为nullptr只能被隐式地转换为指针类型，而不能被转换成整数类型。
#include<iostream>
using namespace std;
void f(int x)
{
cout << "f(int x)" << endl;
}
void f(int* ptr)
{
cout << "f(int* ptr)" << endl;
}
int main()
{
f(0);
//本想通过f(NULL)调用指针版本的f(int*)函数，但是由于NULL被定义为0，调用了f(int x)，因此与程序的初衷相悖
f(NULL);
f((int*)NULL);
//编译报错：error C2665：“f”：2个重载中没有一个可以转换所有参数类型
//f((void*)NULL);
f(nullptr);
return 0;
}11. inline
1. 用inline修饰的函数叫内联函数，编译时C++编译器会在调用的地方展开内联函数，这样调用内联函数就不需要建立栈帧了，就可以提高效率。
2. inline对于编译器而言只是一个建义，也就是说，你加了incline编译器也可以选择在调用的地方不展开，不同的编译器关于incline什么情况展开各不相同，因为C++标准没有规定这个。incline适用于频繁调用的短小函数，对于递归函数，代码相对多一些的函数，加上incline也会被编译器忽略。
3. C语言实现宏函数也会在预处理时替换展开，但是宏函数实现很复杂很容易出错的，且不方便调试，C++设计了incline目的就是替代C的宏函数。
4. inline不建议声明和定义分离到两个文件，分离会导致链接错误。因为inline被展开，就没有函数地址，链接时会报错。