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一、C++简介
1.1 什么是C++?
C语言是模块化、结构化,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,需要高度复杂的抽象和建模时,C语言则不合适。为了解决软件危机,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。因此:C++时基于C语言产生的,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。
1.2 C++发展史
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。
二、C++关键字
C++共63个关键字,C语言共32个关键字。
三、命名空间
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。
3.1 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。
//1.普通的命名空间
namespace N1
{
int a = 0;
int Add(int a,int b)
{
return a + b;
}
}
//2.命名空间可以嵌套
namespace N2
{
namespace N3
{
int Sub(int a, int b)
{
return a - b;
}
}
}
//3.同一个工程中可以存在相同名称的命名空间,最后会合并成一个命名空间
namespace N1
{
int Mul(int a, int b)
{
return a * b;
}
}
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。
3.2 命名空间的使用
共有三种方式:
//1.加名空间名称及作用域限定符
int main()
{
cout << N1::Add(a, b) << endl; //::就是作用域限定符
return 0;
}
//2.使用using将命名空间中的成员引入
using N1::Add(a,b) << endl; //此时只是引入命名空间里的某个变量名称
int main()
{
cout << Add(a,b) << endl;
return 0;
}
//3.使用using namespace 命名空间名称引入
using namesapce N1; //此时整个命名空间N1被全部暴露,任意使用
int main()
{
int a=5,b=4;
cout << Mul(a,b) <<endl;
return 0;
}
四、IO流
4.1如何实现C++ 的输入&输出
例子:
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
cout<<"Hello world!!!"<<endl;
return 0;
}
说明:
1.使用cout标准输出(控制台)和cin标准输入(键盘)时,必须包含< iostream >头文件以及std标准命名空间。
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。
2.使用C++输入输出更方便,不需增加数据格式控制,可以被自动识别。
4.2 什么是IO流(初识)
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
int a = 1;
double b = 2.34;
//>>是流提取操作符
cin >> a >> b;
//<<是流插入操作符
cout << a <<" "<< b;
return 0;
}
4.3 如何使用标准库
在项目中,尽量不要using namespace std,但是日常练习中可以使用。在项目中通常指定命名空间成员+展开常用命名空间。
五、缺省参数
5.1缺省参数的概念
缺省参数是声明或定义函数时为函数的参数指定一个默认值。在调用该函数时,如果没有指定实参则采用该默认值,否则使用指定的实参。
void func(int a = 0)
{
cout << a << endl;
}
int main()
{
func(10); //传参时,函数使用指定的实参
func(); //没有传参时,函数使用参数的默认值
return 0;
}
5.2缺省参数的类型
1.全缺省参数:每个参数都有默认值
void TestFunc(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{
cout<<"a = "<<a<<endl;
cout<<"b = "<<b<<endl;
cout<<"c = "<<c<<endl;
}
2.半缺省参数:右数若干参数有默认值,剩下的左边参数没有默认值
void TestFunc(int a, int b = 10, int c = 20)
{
cout<<"a = "<<a<<endl;
cout<<"b = "<<b<<endl;
cout<<"c = "<<c<<endl;
}
注意:
1.半缺省参数必须从右往左一次来给出,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。如果同时出现,则编译器无法分辨使用哪一个缺省值,从而最终报错。因此优先在函数声明处出现;
3.缺省值必须是常量或全局变量;
4.C语言不支持(编译器不支持)。
六、函数重载
在自然语言中,一个词可以有多种含义和用法,人们可以通过上下文判断词的真实含义,在不同的语境下使用这个词,于是我们称:词被重载了。
6.1 函数重载的概念
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 顺序)必须不同,常用来处理实现功能类似数据类型不同的问题。
重载类型举例:
//1.类型不同的重载
int Add(int a, int b)
{
return a + b;
}
int Add(short a, short b)
{
return a + b;
}
//2.参数数目不同的重载
int Add(int a, int b, int c)
{
return a + b + c;
}
int Add(short a, short b)
{
return a + b;
}
//3.顺序不同的重载
int Add(int a, char b)
{
return a + b;
}
int Add(char a, short b)
{
return a + b;
}
注意:
1.int Add(int a, char b) 和int Add(int b, char a) 本质上是同一个函数,不算函数重载;
2.int Add(int a, char b)和char Add(int a, char b)只是函数返回值类型不同,和函数调用无关,不算函数重载。
3.C++能够自动识别输入输出内容的类型,本质上是函数重载。
6.2 名字修饰(Name Mangling)
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,一个程序要运行起来,要经历以下几个阶段:预处理、编译、汇编、链接。
预处理 (*.i) | 编译(*.s) | 汇编(*.o) | 链接(*.exe) |
1.头文件展开 2.宏替换 3.条件编译 4.去注释 |
1.语法分析、 语义分析、词法分析、符号汇总 2.生成汇编代码 |
1.形成符号表 2.把汇编代码转化成二进制机器码 |
1.合并段表 2.符号表合并和符号表重定位 |
说明:
1.实际上我们的项目是通过多个头文件和多个源文件构成,而通过C语言的学习我们知道,当【a.cpp调用了b.cpp中定义的函数Add】时,编译后链接前,a.o的目标文件中没有Add的函数地址,因为Add是在b.cpp中定义的,所以Add的地址在b.o目标文件中,怎么办呢?
2.所以链接阶段就是专门处理这种问题的,链接器看到a.o调用Add的地址但是没有Add的地址,就会到b.o符号表中寻找Add的地址,然后链接到一起。
3.那么在连接时,面对Add函数,连接器使用哪个名字去寻找呢?每个编译器都有自己的函数名修饰规则。
4.通过下面的例子,我们发现gcc的函数修饰后名字不变,g++修饰后函数名变成【_Z+函数长度+函数名+参数类型首字母】
6.3 extern "C" (暂了解)
有时候在C++的工程中,我们需要将C++文件按照C的风格来进行编译,在函数前加extern "C"可以告诉编译器,该函数按照C语言的规则编译。比如:tcmalloc是google用C++实现的一个项目,他提供tcmallc()和tcfree两个接口来使用,但如果是C项目就没办法使用,那么他就使用extern “C”来解决。
链接时报错:error LNK2019: 无法解析的外部符号_Add,该符号在函数 _main 中被引用。
七、引用
7.1引用的该概念
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。
比如:李逵,在家称为"铁牛",江湖上人称"黑旋风"。
类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体(原变量名)
void TestRef()
{
int a = 10;
int& b = a; //<====定义引用类型
cout << a << endl;
cout << b << endl;
}
注意:引用类型必须和引用实体保持同种类型。
7.2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,可以引用嵌套,不过本质就是给同一个变量多个引用
3.一个引用变量一旦引用一个实体,就不能再引用其他实体
void TestRef()
{
int a = 10;
int c = 20;
int& b = a;
//int& b; // 引用未被初始化,会报错
int& rb = a;
int& rrb = rb;
//int& rrb = c; //多次初始化,会报错
cout << b << endl;
cout << rb << endl;
cout << rrb << endl;
}
7.3常引用
void TestConstRef()
{
const int a = 10;
//int& b = a; //编译时出错,a为常量无法被引用
const int& b = a; //编译通过,b在定义时就是常变量
double d = 12.34;
//int& rd = d; //编译出错,类型不同
const int& rd = d;//虽然编译通过,但小数为数据精度丢失
}