作者：日出等日落
专栏：C++
不要去等谁，所有的不期而遇都在路上。
前言
C++是在C的基础之上，容纳进去了面向对象编程思想，并增加了许多有用的库，以及编程范式等。熟悉C语言之后，对C++学习有一定的帮助
本章节主要目标：
1. 补充C语言语法的不足，以及C++是如何对C语言设计不合理的地方进行优化的，比如：作用 域方面、IO方面、函数方面、指针方面、宏方面等。
2. 为后续类和对象学习打基础。
C++关键字
C++总计63个关键字，C语言32个关键字
ps：下面我们只是看一下C++有多少关键字，不对关键字进行具体的讲解。后面我们学到以后再 细讲。
命名空间
在C/C++中，变量、函数和后面要学到的类都是大量存在的，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。
#include
#include
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;
}
局部变量和全局变量
C语言中，局部变量优先于全局变量
int a = 10;
void fun1()
{
int a = 1;
printf("%d\n", a);//运行结果为1
}
在有局部变量的情况下，如何使用全局变量
在全局变量前面加：：（域作用限定符）
int a = 10;
void fun1()
{
int a = 1;
printf("%d\n", a);//运行结果为1
printf("%d\n", ::a);//运行结果为10
}
命名空间定义
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。
命名空间（namespace）——命名空间域，只影响使用，不影响生命周期
c++当变量重命名的时候，但都不能被改变量名时，就需要命名空间
命名空间可以嵌套，甚至可以多次嵌套
变量放在命名空间内
// bit是命名空间的名字，一般开发中是用项目名字做命名空间名。
// 1. 正常的命名空间定义
namespace bit
{
// 命名空间中可以定义变量/函数/类型
int rand = 10;
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
struct Node
{
struct Node* next;
int val;
};
}
//2. 命名空间可以嵌套
// test.cpp
namespace N1
{
int a;
int b;
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
namespace N2
{
int c;
int d;
int Sub(int left, int right)
{
return left - right;
}
}
}
//3. 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。
// ps：一个工程中的test.h和上面test.cpp中两个N1会被合并成一个
// test.h
namespace N1
{
int Mul(int left, int right)
{
return left * right;
}
}
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当变量不是放在命名空间时，变量默认在局部和全局找。当变量放在命名空间时，变量默认先去命名空间找，然后再去局部和全局找。
命名空间使用
namespace bit
{
// 命名空间中可以定义变量/函数/类型
int a = 0;
int b = 1;
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
struct Node
{
struct Node* next;
int val;
};
}
int main()
{
// 编译报错：error C2065: “a”: 未声明的标识符
printf("%d\n", a);
return 0;
}
命名空间的使用有三种方式：
加命名空间名称及作用域限定符
int main()
{
printf("%d\n", N::a);
return 0;
}
使用using将命名空间中某个成员引入
using N::b;
int main()
{
printf("%d\n", N::a);
printf("%d\n", b);
return 0;
}
使用using namespace 命名空间名称 引入
using namespce N;
int main()
{
printf("%d\n", N::a);
printf("%d\n", b);
Add(10, 20);
return 0;
}
C++输入&输出
#include
// std是C++标准库的命名空间名，C++将标准库的定义实现都放到这个命名空间中
using namespace std;
int main()
{
cout<<"Hello world!!!"< return 0; } 1. 使用cout标准输出对象(控制台)和cin标准输入对象(键盘)时，必须包含< iostream >头文件 以及按命名空间使用方法使用std。 2. cout和cin是全局的流对象，endl是特殊的C++符号，表示换行输出，他们都包含在包含< iostream >头文件中。 3. >是流提取运算符。 4. 使用C++输入输出更方便，不需要像printf/scanf输入输出时那样，需要手动控制格式。 C++的输入输出可以自动识别变量类型。 5. 实际上cout和cin分别是ostream和istream类型的对象，>>和<<也涉及运算符重载等知识， 这些知识我们我们后续才会学习，所以我们这里只是简单学习他们的使用。后面我们在更深入的学习IO流用法及原理。 #include using namespace std; int main() { int a; double b; char c; // 可以自动识别变量的类型 cin>>a; cin>>b>>c; cout< cout< return 0; } 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。 缺省参数 缺省参数概念 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。 有缺省参数时： 当函数调用的时候，有传函数参数时，就用传过来的函数参数，没有传函数参数就用缺省参数的值 void Func(int a = 0) { cout< } int main() { Func(); // 没有传参时，使用参数的默认值 输出0 Func(10); // 传参时，使用指定的实参 输出10 return 0; } 缺省参数分类 全缺省参数 void Func(int a = 10, int b = 20, int c = 30) { cout<<"a = "< cout<<"b = "< cout<<"c = "< } 半缺省参数 void Func(int a, int b = 10, int c = 20) { cout<<"a = "< cout<<"b = "< cout<<"c = "< } 注意： 1. 半缺省参数必须从右往左依次来给出，不能间隔着给 2. 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现 3. 在有缺省参数的情况下，只能不给有缺省参数的函数参数传值，没有缺省参数的函数必须传值 4. 声明和定义缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现 函数重载 函数重载概念 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，常用来处理实现功能类似数据类型 不同的问题 1.函数名和返回类型相同 2.参数个数 或 类型 或 类型顺序有一种或者多种不同 #include using namespace std; // 1、参数类型不同 int Add(int left, int right) { cout << "int Add(int left, int right)" << endl; return left + right; } double Add(double left, double right) { cout << "double Add(double left, double right)" << endl; return left + right; } // 2、参数个数不同 void f() { cout << "f()" << endl; } void f(int a) { cout << "f(int a)" << endl; } // 3、参数类型顺序不同 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() { Add(10, 20); Add(10.1, 20.2); f(); f(10); f(10, 'a'); f('a', 10); return 0; } 引用 引用概念 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。 引用操作符（&） 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 类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体； void TestRef() { int a = 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是同种类型的 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，再不能引用其他实体 void TestRef() { int a = 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); } 指针和引用的区别 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。 int main() { int a = 10; int& ra = a; cout<<"&a = "<<&a< cout<<"&ra = "<<&ra< return 0; } 在底层实现上实际是有空间的，因为引用是按照指针方式来实现的。 int main() { int a = 10; int& ra = a; ra = 20; int* pa = &a; *pa = 20; return 0; } 引用和指针的不同点: 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. 引用在初始化时引用一个实体后，就不能再引用其他实体，而指针可以在任何时候指向任何 一个同类型实体 4. 没有NULL引用，但有NULL指针 5. 在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) 6. 引用自加即引用的实体增加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，但是没有多级引用 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 内联函数 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。相对比宏 宏的缺点： 1.不能调试 2.没有类型安全的检查 3.有些场景下非常复杂 inline int Add(int x, int y) { int z = x + y; return z; } int main() { int ret = Add(1, 2); cout << ret << endl; return 0; } inline是一种以空间换时间的做法，如果编译器将函数当成内联函数处理，在编译阶段，会 用函数体替换函数调用，缺陷：可能会使目标文件变大，优势：少了调用开销，提高程序运 行效率。 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。 用auto声明指针类型时，用auto和auto*没有任何区别，但用auto声明引用类型时则必须 加& #include using namespace std; int main() { int a = 0; auto b = a; auto c = &a; //typeid(变量名).name()可以获取变量的实际类型 cout << typeid(b).name() << endl;//int cout << typeid(c).name() << endl;//int* return 0; } 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 void TestAuto() { 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 } 注意： auto不能作为函数的参数auto不能直接用来声明数组 范围for 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。 int array[] = { 1,2,3,4,5,6,6,4 }; for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(int); i++) { cout << array[i] << " "; } cout << endl; //范围for --语法糖 for (auto e : array) { cout << e << " "; }//两种结果一样 cout << endl; 自动依次取数组中数据赋值给e对象，自动判断结束 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。 指针空值nullptr void fun(int) { cout << "f(int)" << endl; } void fun(int*) { cout << "f(int*)" << endl; } //C++中，NULL被定义为0，这也不知道为什么是个错误不太好 int main() { f(0); f(NULL); return 0; } 注意： NULL实际是一个宏，在传统的C头文件(stddef.h)中 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。 在C++11中，sizeof(nullptr) 与 sizeof((void*)0)所占的字节数相同。 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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