从C到C++:深入理解基础语法差别

news2025/1/9 22:59:11

C++基础语法讲解

  • 前言
  • 1.输入输出
  • 2.命名空间
    • 2.1命名空间的理解:
    • 2.2命名空间的使用方式
  • 3.缺省参数
    • 3.1概念:
    • 3.2分类:
      • 半缺省函数注意事项:
    • 3.3使用案例:顺序表的初始化
  • 4.函数重载
    • 4.1参数重载类型类型:
  • 5.引用
    • 5.1概念
    • 5.2特性
    • 5.3常引用
    • 5.4使用场景
    • 5.5效率比较
    • 5.6使用实例
    • 5.7引用和指针的比较
      • 语法:
      • 底层:
  • 6.内联函数
    • 6.1概念语法:
    • 6.2特性
    • 6.3宏和内联的区别
  • 7.auto关键字(C++11)
  • 8.基于范围的for循环(C++11)
    • 8.1语法:
    • 8.2实例:
  • 9.指针控制nullptr(C++11)

前言

C++出现的本质就是解决C语言的一些不足和缺陷,由于新添加的内容过多,从而生成了一门独立的语言,下面我们来介绍一下C++和C原因呢基础语法的不同。

1.输入输出

在这里只是简单介绍其用法。
在C语言中,scanf和printf使用时需要%d %s等,比较麻烦,因此C++实现了cin和cout来使输入输出更加简单。

使用事项:
1.输入使用cin,输出使用cout,cin相当于C语言中的scanf,cout相当于C语言中的cout
2.包含头文件
3.使用命名空间std

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int i = 0;
	cin >> i;
	cout << i << endl; //endl相当于C语言中的\n,表示换行
}

2.命名空间

在C语言中,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。无论是变量命名还是函数命名都不能和C语言的关键字相同,比如用int类型来定义rand,在C语言中就会报错,因为其和库函数中的rand函数名重定义。

2.1命名空间的理解:

如何理解命名空间?命名空间就相当于给这一块地方确定主人。
比如有一个小区,在C语言中就相当于这个小区最开始是没有主人的,如果有人先来霸占了这个小区,那么别人就不能再来抢占这个房子,这个小区只归这一个财大气粗的老板拥有,这个小区里面的东西就全部归这个老板所有,这就和C语言中中的命名冲突问题相同。而在C++中,就好比如这个老板将小区中的房子进行出租(可以将所有的区域划分),那么如果有人买了这个房子,这个房子就归属于买家,而被购买房子中的物品就属于卖家。比如有相同的电视,就可以通过是户主的还是老板的来区分开来,这样就可以拥有相同的东西(即变量和方法)。

特点:
通过上述解释可以理解
1.可以定义同名的命名空间,最终编译器会进行合并
可以理解一个人可以购买多个房间,如果把所有房子都卖了,那么钱都会给到原户主
2.命名空间可以嵌套
可以理解为这个房子中其中一个是孩子的,一个是父母的。

编译器的搜索原则:
先局部再全局,如果指定直接去指定域内搜索

2.2命名空间的使用方式

方式一:
加命名空间以及域访问限定符
就相当于指定是哪一家的什么物品。

namespace A
{
	int a = 0;
	int add(int x, int y)
	{
		return x + y;
	}
}

int main()
{
	cout << A::add(1,3) << endl;
}

方式二:使用using将命名空间中需要使用的某个成员引入
引入后就可以不需要添加访问限定符,可以更加简洁

using  A::add;
namespace A
{
	int a = 0;
	int add(int x, int y)
	{
		return x + y;
	}
}

int main()
{
	//cout << A::a << endl; //由于未引入,会报错
	cout << add(1,3) << endl;
}

方式三:使用using namespace 命名空间名称将命名空间所有成员引用

using namespace A;
namespace A
{
	int a = 0;
	int add(int x, int y)
	{
		return x + y;
	}
}
int main()
{
	//cout << A::a << endl;
	cout << a << endl;
	cout << add(1,3) << endl;
}

注意:using namespace std
std是C++中的库的命名空间,将其放开才可以使用C++中的库函数,如cin和cout。

3.缺省参数

3.1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。
可以理解为你给我就要,你不给我也有。

3.2分类:

全缺省参数:所有的参数都给了缺省值

void print(int x = 5, int y = 10, int z = 20)
{
	cout << "x:" << x << endl;
	cout << "y:" << y << endl;
	cout << "z:" << z << endl;
}

半缺省参数:部分参数给出了缺省值

半缺省函数注意事项:

1.只能从右往左依次给缺省值,不能跳跃给

//会报错
void print(int x, int y = 10, int z)
{
	cout << "x:" << x << endl;
	cout << "y:" << y << endl;
	cout << "z:" << z << endl;
}

//正确
void print(int x, int y = 10, int z = 20)
{
	cout << "x:" << x << endl;
	cout << "y:" << y << endl;
	cout << "z:" << z << endl;
}

2.缺省参数不能在函数声明和定义同时出现,应该给在函数定义处
为了防止两处的缺省值不同导致编译器不能分辨

3.3使用案例:顺序表的初始化

如果我们已经知道栈的大小的大致范围,我们可以在初始化时直接开辟足够多的空间,这样就能减少后面的扩容次数。

//seqList.h
typedef struct seqList
{
	int* a;
	int size;
	int capacity;
}SL;

//原始版本,申请的空间定死
//void Init(SL* psl) 
//{
//	psl->a = (int*)malloc(sizeof(int) * 4);
//	psl->size = 0;
//	psl->capacity = 4;
//}

void Init(SL* psl, int n = 4);

//seqList.cpp
void Init(SL* psl, int n)
{
	psl->a = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
	psl->size = 0;
	psl->capacity = n;
	cout << n << endl;
}

int main()
{
	SL s;
	Init(&s); //不指定参数,n默认取4
	Init(&s, 100); //指定参数 ,n取100
	return 0;
}

4.函数重载

在C++中支持实现函数名相同的函数

4.1参数重载类型类型:

1.参数类型不同
2.参数个数不同
3.参数类型顺序不同
如果参数个数相同时,但是参数类型不同,那么参数顺序不同也会构成函数重载
4.注意:函数参数相同,但是返回类型不同不构成函数重载

//原函数
int add(int x, int y)
{
	return x + y;
}
//参数类型不同
double add(double x, double y)
{
	return x + y;
}
//参数个数相同,类型相同,参数顺序不同
int add(double x, int y)
{
	return x + y;
}
int add(int x, double y)
{
	return x + y;
}
//参数个数不同
int add(int x, int y,int z)
{
	return x + y + z;
}
//不构成重载
double add(int x, int y)
{
	return x + y;
}

5.引用

5.1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,江湖上人称"黑旋风"。"黑旋风"和李逵指的是同一个人,只是两种不同的叫法。
语法:类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体;

int i = 0;
int& b = a; //b是a的引用

5.2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.引用不能被修改

	//int& d; 引用必须初始化,否则报错 
	int a = 0;
	int& b = a;  //b是a的引用
	int& d = a;
	cout << b << endl;
	int c = 3;
	b = c; //把c赋值给b,而不是让b成为c的别名
	cout << b << endl;

5.3常引用

void func(const int& x)
{
}

int main()
{
	int a = 0;
	//int& b = a; //权限平移
	//int& b = 10; //权限放大,会报错 10具有常性
	const int& b = 10;
	//int& c = 10 + a; //表达式的返回值为临时变量,临时变量具有常性
	const int& c = 10 + a;
	
	//类型转换会产生临时变量,临时变量具有常性
	double d = 1.12;
	int e = d; //产生int类型的临时变量,来接收d的整型部分,再赋值给e
	//int& f = d; //报错,权限放大,而不是因为类型不同
	const int& f = d;
	
	func(10); //如果函数参数不加const修饰,权限放大,会报错

	return 0;
}

总结:
1.const修饰的变量只能实现权限缩小和平移,不能实现权限放大
2.临时变量具有常性,在类型转换时会有类型提升和截断。

5.4使用场景

1.做参数
在C语言中,如果要修改当前变量则会传入指针做参数,现在可以直接使用引用作为参数修改变量。
2.做返回值
不能返回局部变量的引用,可以返回静态,全局变量的引用,因为这两个出了该函数作用域后不会销毁。
优点:
1.可以修改返回的对象
2.可以减少拷贝,提高效率

int& Count()
{
   static int n = 0;
   n++;
   // ...
   return n;
}

int& Add(int a, int b)
{
	int c = a + b;
	//c是临时变量,出了作用域就会销毁,返回它的引用则会产生野引用
	return c;
}
int main()
{
	int& ret = Add(1, 2);
	Add(3, 4);
	cout << "Add(1, 2) is :" << ret << endl; //输出值是随机值
	return 0;
}

//顺序表获取pos位置元素
int& getElement(SL& psl, int pos)
{
	//传入的是引用,数组是malloc出来的,不会销毁,所以可以实现可读可写
	return psl.a[pos];
}

5.5效率比较

以值作为参数或者返回值类型,在传参和返回期间,函数不会直接传递实参或者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的拷贝,因此用值作为参数或者返回值类型,效率是非常低下的,尤其是当参数或者返回值类型非常大时,效率就更低。

5.6使用实例

void Init(SL& sl, int n)
{
	sl.a = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
	sl.size = 0;
	sl.capacity = n;
	cout << n << endl;
}

int& add(int x, int y)
{
	//返回局部变量的地址,会出现野引用
	int sum = x + y;
	return sum;
}

void push(SL& psl, int x)
{
	//扩容...
	psl.a[psl.size++] = x;
}
int& getElement(SL& psl, int pos)
{
	//传入的是引用,数组是malloc出来的,不会销毁,所以可以实现可读可写
	return psl.a[pos];
}
int main()
{
	SL s;
	Init(s, 100);
	push(s, 1);
	push(s, 2);
	push(s, 3);
	push(s, 4);

	for (int i = 0; i < 4; i++)
	{
		cout << s.a[i] << " ";
	}
	cout << endl;
	for (int i = 0; i < 4; i++)
	{
		getElement(s, i) *= 2;
		cout << s.a[i] << " ";
	}
	return 0;
}

5.7引用和指针的比较

语法:

1.引用不会再开辟空间,没有独立空间,和其引用实体共用同一块空间。指针会开辟空间,来存储变量的地址
2.引用不可以修改指向,指针可以
3.引用必须初始化,但是指针可以不初始化
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
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

底层:

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。
观察以下代码的汇编语言:

int main()
{
	int a = 0;

	int& b = a;
	b = 20;

	int* p = &a;
	*p = 20;
	return 0;
}

汇编语句:
在这里插入图片描述

可以观察到引用的底层是使用指针实现的。

6.内联函数

6.1概念语法:

语法:在函数前面加上inline即可
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。

inline int add(int x,int y)
{
	return x + y;
}
//inline int add(int x, int y)
//{
//	return x + y;
//}
 
int add(int x, int y)
{
	return x + y;
}

int main()
{
	int ret = add(1, 3);
	return 0;
}

6.2特性

1.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。减少了函数栈帧的创建和销毁。
2.内联函数是一种以时间换空间的行为,如果代码比较大使用内联可能会使目标文件变大。
3.内联函数不能定义和声明分开。
会产生链接错误,内联函数被展开,就没有函数的地址,在链接过程中找不到。
4. inline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。

使用前后对比:
没有使用内联函数:
在这里插入图片描述
使用内联函数:
在这里插入图片描述
从上面我们可以看出,并没有调用函数,而是将函数转化成指令,避免了建立函数栈帧。

6.3宏和内联的区别

宏:宏是在预处理阶段进行文本的替换,这样会有一些问题
优点:
1.在预处理阶段直接替换,提高性能
2.增强代码可读性
缺点:
1.不方便调试宏。(因为预编译阶段进行了替换)
2.导致代码可读性差,可维护性差,容易误用。
3.没有类型安全的检查
4.宏不能

#define mul(x,y) x * y
//#define mul(x,y) (x) * (y)
#define square(x) x * x
int main()
{
	//宏不能按值传递
	int x = mul(1, 3);
	//输出结果为3
	int y = mul(2 + 3, 4);
	//如果不加括号,输出结果为14,与我们预期的结果不同
	//替换后结果:2 + 3 * 4 = 14
	//期望结果:(2 + 3) * 4 = 20
	//需要加括号
	int a = 2;
	int z = square(a++);
	//期望的结果:a只自增一次 z = 2 * 2 = 4 , a =3
	//替换后的结果: a自增了两次 (a++) * (a++) = 4 , a = 4
	cout << a << endl; //输出4
	cout << x << " " << y << " " << z << endl;
	return 0;
}

在C++中我们可以使用以下来替代宏:
1.对于常量定义:const,enum
2.对于短小函数定义:inline

7.auto关键字(C++11)

auto可以用来实现类型的自动辨识。我们可以在类型比较复杂时使用,比如函数指针或者以后更复杂的情况使用。

void func(int x, int y)
{
}
int main()
{
	auto x = 1;
	void (*p) (int, int) = func;
	auto m = func; //可以自动识别类型
	return 0;
}

8.基于范围的for循环(C++11)

基于范围的for循环可以帮我们实现判断结束和自增,相比于以前的for循环可以更加方便,尤其在后期学习了容器等内容后,通过基于范围的for循环可以方便许多。

8.1语法:

for (数据类型 e : array)
{
}

array就是需要打印的数组,e就相当于一个中间变量,用来存储数组中的值。如果我们需要修改,则可以使用引用。

8.2实例:

int main()
{
	int a[] = { 1,4,3,6,8,3,7 };
	//原始方法打印
	for (int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(int); i++)
	{
		cout << a[i] << " ";
	}
	//1 4 3 6 8 3 7
	cout << endl;
	
	//基于范围的for循环
	for (auto e : a)
	{
		cout << e << " ";
	}
	//1 4 3 6 8 3 7
	cout << endl;
	
	for (auto e : a)
	{
		e *= 2;
		cout << e << " ";
	}
	//2 8 6 12 16 6 14
	cout << endl;

	for (int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(int); i++)
	{
		cout << a[i] << " ";
	}
	//1 4 3 6 8 3 7
	cout << endl;
	
	//加上引用就可以修改数组的值
	for (auto& e : a)
	{
		e *= 2;
		cout << e << " ";
	}
	//2 8 6 12 16 6 14
	cout << endl;

	for (int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(int); i++)
	{
		cout << a[i] << " ";
	}
	//2 8 6 12 16 6 14
	return 0;
}

9.指针控制nullptr(C++11)

在C++中,对于NULL的定义为0,而不是指针,通过以下打印结果可以得出。

void func(int x)
{
	cout << "func(int x)" << endl;
}
void func(int* p)
{
	cout << "func(int* p)" << endl;
}
int main()
{
	func(1);
	func(0);
	func(NULL);
	func(nullptr);
	return 0;
}

输出结果如下:

func(int x)  
func(int x)  
func(int x)  
func(int* p)

以上就是本次所有内容,谢谢观看。

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Transformer的Decoder为什么要用掩码&#xff08;Masked Self-Attention&#xff09; 机器翻译中&#xff1a;源语句&#xff08;我爱中国&#xff09;&#xff0c;目标语句&#xff08;I love China&#xff09; 为了解决训练阶段和测试阶段不匹配的问题&#xff1a; 在训练阶…