【C++】C++基础知识

目录一.命名空间1.命名空间的定义2.命名空间使用3.说明二.C++输入&输出三.缺省参数1.缺省参数的概念2.缺省参数分类3.说明一.命名空间1.命名空间的定义namespace关键字 + 命名空间的名字 + {}。{}中即为命名空间的成员。命名空间中的内容，既可以定义变量，也可以定义函数命名空间可以嵌套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//定义

yuelinghou

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yuelinghou · 2021-05-23 12:04:32 发布

文章目录

一. 命名空间
二. C++ 中的输入和输出
三. 缺省参数
四. 函数重载
五. 引用
六. 内联函数
七. C++11的几点新玩法

一. 命名空间

1. 命名空间的定义

namespace + 命名空间的名字 + {}。其中 { } 内容即为命名空间的成员，注意最后的右花括号后不用加分号结尾。

namespace 是 C++ 的一个关键字
命名空间中的内容，不仅可以定义变量，还可以定义函数
命名空间可以嵌套定义
同一个项目（工程）中允许存在多个相同名称的命名空间，编译器最后会合并到一个命名空间中。

// 定义命名空间N1
namespace N1
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	int Add(int left, int right)
	{
		return left + right;
	}
	// 嵌套在 N1 中的命名空间 N2
	namespace N2
	{
		int a = 30;
		int d = 40;
		int Sub(int left, int right)
		{
			return left - right;
		}
	}
}

2. 访问命名空间中的成员

一个命名空间就定义了一个新的归属，命名空间中的所有内容都局包含于该命名空间中。内部可以直接使用，外部使用时必须指定它属于是哪个命名空间。

方法一：通过域限定符（::）直接访问命名空间中的成员

int main()
{
	printf("%d\n", N1::a);     // 10
	printf("%d\n", N1::N2::a); // 30
	return 0;
}

方法二：使用 using 将命名空间中的成员单独引入，后面使用这个成员时，就可以可以不指定它来自于那个命名空间中了

using N1::a;

int main()
{
	// a被引入了可以直接使用
	printf("%d\n", a); // 10
	return 0;
}

方法三：使用 using namespace 将整个命名空间引入

using namespce N1;

int main()
{
	// 命名空间 N1 中的a和b都可以直接使用了
	printf("%d\n", a); // 10
	printf("%d\n", b); // 20
	return 0;
}

3. 说明

工程项目中：可能会产生命名冲突，所以把常用库里面一些对象或者类型展出来。比如：using std::cin、using std::cout 等。

日常练习中：不在乎跟库命名冲突，所以可以把库的命名空间全部展开，比如：using namespace std;

二. C++ 中的输入和输出

cin ：标准输入（键盘）
cout ：标准输出（控制台）

这两个方法定义在 < iostream > 这个文件中的 std 命名空间下
使用 C++ 输入输出不需像 C 一样进行数据格式控制，比如：整形 - %d，字符 - %c

#include<iostream>
// 把 std 全部展开
// using namespace std;

// 单独展开 std 命名空间里面的 cin 和 cout
using::std::cin;
using::std::cout;

int main()
{
	int a;
	cin >> a; //输入
	cout << a; //输出
	return 0;
}

在这里插入图片描述

三. 缺省参数

1. 概念

缺省参数是在定义或声明函数时为函数的参数指定一个默认值。这样在调用该函数时，如果没有传对应的实参则该参数的值就使用之前设定好的默认值（缺省值）。

// TestFunc 函数有一个缺省参数
void TestFunc(int a = 0)
{
	cout<<a<<endl;
}

int main()
{
	// 没有传参时，使用参数的缺省值
	TestFunc();   
	// 传参时，使用指定的实参
	TestFunc(10); 
}

在这里插入图片描述

2. 缺省参数分类

1、全缺省（形参全部给定缺省）

void TestFunc(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{
	cout<<"a = "<<a<<endl;
	cout<<"b = "<<b<<endl;
	cout<<"c = "<<c<<endl;
}

//------输出结果------
a = 10
b = 20
c = 30

2、半缺省参数（形参从右往左连续缺省）

void TestFunc(int a, int b, int c = 30)
{
    cout<<"a = "<<a<<endl;
    cout<<"b = "<<b<<endl;
    cout<<"c = "<<c<<endl;
}

int main()
{
    TestFunc(88, 99);
    return 0;
}

//------输出结果------
a = 88
b = 99
c = 30

3. 缺省参数的几点说明

参数缺省时，必须从右往左连续缺省，不能间隔着给。
缺省参数不能在函数的声明和定义中同时出现，如果声明和定义分离的话，建议在声明那里缺省，这样便于在头文件里查找修改。
缺省值必须是常量或者全局变量。
C语言不支持缺省参数（编译器不支持）。

补充：C++中的缺省函数有哪些？

在这里插入图片描述

四. 函数重载

1. 概念

C++ 中允许同时定义多个函数名相同，但参数列表不同的多个函数，常用来实现功能类似但数据类型不同的问题。

参数列表不同指的是参数列表中，参数的类型、顺序、个数不同

2. C++ 支持函数重载的原因

在 Linux 中：经 gcc 修饰后的函数其名字不变，而经 g++ 修饰后的函数，其名字变成 _Z + 函数名长度 + 函数名 + 参数类型首字母，即 g++ 编译器将函数参数类型的信息也给添加到了修饰后的函数名中。

综上分析，C语言之所以没办法支持函数重载，因为同名函数没办法被区分开。而 C++ 中只要是函数的参数类列表不同，即使是同一个名称的函数，它被 g++ 编译器修饰后的名称依然可以把它们区分开，这样就实现了函数重载。

在这里插入图片描述

3. 函数重载的几点说明

① 函数是否构成重载与形参变量的名字相同与否无关，只和形参的类型有关：

// 不构成重载，因为函数名经过编译器修饰后还是一样的
void func(int i, int j) //_Z4funcii
{}

void func(int a, int b) //_Z4funcii
{}

② 函数是否构成重载与返回值类型无关：

// 返回值类型都为 int
// 下面两个函数不构成函数重载
int Add(int i, int j)    // _Z3Addii
{}

// 返回值类型为double
double Add(int i, int j) // _Z3Addii
{}

③ 涉及到缺省参数时可能会发生调用不明确的问题：

void func(int a)
{}

void func(int a,int b=10)
{}

int main()
{
	// error：不明确到底是调用带缺省的还是不带缺省的
	func(10);
}

3. extern “C”

C++ 可以使用自己的那套函数名修饰规则来支持函数重载。因为 C++ 兼容 C语言，所以它也可以支持 C语言的那套函数名修饰规则（就是直接以函数名来区分函数）；但反过来 C语言不支持 C++ 的那套函数名修饰规则。

场景：当我们用 C++ 写出几个函数接口卖给客户时，为了满足更多客户的需求（要求不仅 C++ 能调用，C语言也要能用），我们干脆统一用 C语言的那套函数名修饰规则来处理这个函数接口，在函数声明处加上 extern “C” 即可。

比如：tcmalloc 是 google 用 C++ 实现的一个项目。他提供 tcmallc() 和 tcfree() 两个接口。但如果是 .C 项目就没办法使用这套接口，可以在函数声明前加上 extern “C” 来解决。
在这里插入图片描述

五. 引用

1. 概念

给已存在变量取一个别名，编译器不会为该引用变量开辟内存空间，它和被引用的变量共用同一块内存空间。

使用规则： 类型& 引用变量名 = 引用实体;

int main()
{
	int a = 10;
	int& ra = a;// ra 引用 a
	
	//a和ra地址相同
	printf("%p\n", &a);
	printf("%p\n", &ra);
	return 0;
}

在这里插入图片描述

2. 引用的几点说明

引用变量在定义时必须初始化，即必须有引用实体。
一个变量可以有多个引用。
引用对象一旦引用了一个实体，就不能再改变去引用其他实体。

3. 常引用

在引用取别名和传指针变量的值时，访问的权限可以缩小，不能放大

int main()
{
	// 1.该语句编译时会出错，原变量a被const修饰权限为只读，而引用对象的访问权限是可读可写的，权限增大了（不允许）
	const int a = 10;
	int& ra = a; 

	// 2.正常编译，b可读可写，b1权限为只读，权限缩小；至于b2，权限为可读可写，也是可以的
	int b = 10;
	const int& b1 = b;
	int& b2 = b;
	return 0;
}

变量之间的赋值没有权限缩小和放大的关系，因为它们只是单纯的传值，不涉及传地址。

int main()
{
	// 可以通过，只是单纯的传值，不涉及权限的缩小和放大
	const int a = 10;
	int b = a;
	return 0;
}

4. 中间（临时）变量

4.1 临时变量的产生

涉及到隐式类型转换，都是右值产生一个中间变量先进行值传递，然后中间变量在和左值进行相应操作的。在进行强制类型转换和函数调用后值返回时也会产生临时变量，临时变量都具有常性。
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4.2 临时变量的生命周期

在这里插入图片描述

5. 使用场景

5.1 做参数

可以作为输出型参数传入
提高效率，没有了形参压栈和出栈的时间消耗

//类似于C语言传地址，不过减少了对地址的解引用操作，可以直接修改外面的对象
void Swap(int& left, int& right)
{
	int temp = left;
	left = right;
	right = temp;
}

5.2 做返回值

可以修改返回值，比如实现普通对象的operator[ ]时就可以用引用返回，达到修改的作用。
函数的引用返回可以少创建一个临时对象，提高效率
如果返回的变量出了函数作用域还存在就可以用引用返回，否则不安全
传值返回是多申请一块空间（临时对象），存放要返回的对象的值；而传引用返回，返回的就是返回对象本身。

//传引用返回
int& Count()
{
	static int n = 0；
	n++;
	//返回n本身
	return n;
}

//传值返回
int Count()
{
	static int n = 0；
	n++;
	//返回n的值的一份临时拷贝对象
	return n;
}

5.3 说明

引用返回造成的非法访问

6. 引用和指针的区别

语法概念上引用就是一个别名，和其引用实体共用同一块空间；而指针就是一个存放地址的变量。在底层实现上，引用是按照指针方式来实现（指针访问对象是显示解引用，而引用是编译器自己做了类似指针解引用的处理）。

引用在定义时必须初始化，指针没有这个要求。
引用在初始化时引用一个实体后，就不能再引用其他实体，而指针变量可以在任何时候指向任何一个同类型实体。
没有NULL引用，但有NULL指针。
在sizeof中含义不同：引用结果为引用对象类型的大小，但指针的大小始终是地址空间所占字节个数(32位平台下占4个字节，64位平台8个字节)。
引用自增即引用的实体的值增加1，指针自增即指针向后偏移一个类型的大小。
有多级指针，但是没有多级引用。
访问实体方式不同，指针需要显式解引用，引用的话引用变量就是实体。
引用比指针使用起来相对更安全。

六. 内联函数

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把函数内容展开，从而替换对函数的调用，没有函数压栈的开销，内联函数可以提升程序运行的效率。

//定义两个数相加的内联函数
inline int Add(int a, int b)
{
	return a + b;
}

2. 特性

inline是一种以空间换时间的做法，省去调用函数栈帧的开销。所以代码很长或者有递归的函数不适宜使用作为内联函数。
inline对于编译器而言只是一个建议，编译器会自动优化，如果定义为inline的函数体内有递归或者代码很长等等，编译器优化时会忽略掉内联。
inline不建议声明和定义分离，这样会导致链接错误。因为inline既要要被展开，就没有函数地址了，链接就会找不到。

3. C++替代宏的方法

3.1 宏的优缺点

优点

增强代码的复用性
提高性能（减少了函数调用栈帧的开销）

缺点

不方便调试宏。（因为预编译阶段进行了替换）
致代码可读性差，可维护性差，容易误用。
没有类型安全的检查

3.2 替代宏的方法

常量定义 ：换用const来修饰
函数定义：换用内联函数

七. C++11的几点新玩法

1. auto关键字(C++11)

1.1 auto简介

C++11中，使用auto定义变量时会自动识别变量的类型。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。

int a = 10;
//auto自动识别b的类型为int
auto b = a;

1.2 auto的使用细则

用auto声明指针类型时，用auto和auto*没有任何区别，因为右值就是一个地址；但用auto声明引用类型时则必须加&。

int x = 10;
//声明指针类型
auto a = &x;//等价于auto* b = &x;
//声明引用，必须加上&
auto& c = x

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变量类型进行推导，然后用推导出来的类型定义其他变量。

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

1.3 auto不能推导的场景

auto不能作为函数的形参类型

// 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，也就不能完成传入实参的类型检查
void TestAuto(auto a)
{}

auto不能直接用来声明数组的元素类型

// 此处代码编译失败，auto不能用来声明数组的元素类型
void TestAuto()
{
	auto arr[] = {4，5，6};
}

1.4 说明

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。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。
auto在实际中最常见的优势用法就是搭配C++11提供的基于范围的for循环一起使用，还有lambda表达式等。

2. 基于范围的for循环(C++11)

2.1 范围for的语法

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。

PS：与普通循环类似，可以用continue来结束本次循环直接进入下一次，也可以用break来跳出整个循环。

2.2 范围for的使用条件

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，begin()和end()就是for循环迭代的范围。

// 1.错误使用
//因为arrzuo作为实参参入后已经不是数组了，退化成了指针，for的范围不能确定
void TestFor(int arr[])
{
	for (auto& e : arr)
	{
		cout << e << endl;
	}
}

int main()
{
	int arr[] = { 1,2,3,4,5 };

	// 2.正确使用，此时arr代表整个数组，是有确定的范围的
	for (auto& e : arr)
	{
		cout << e << " ";
	}
	return 0;
}