C++的相关知识集

1、C++概述

1 两大编程思想

c++语言在c语言的基础上添加了面向对象编程和泛型编程的支持。c++继承了c语言高效，简洁，快速和可移植的传统。

2 起源

与c语言一样，c++也是在贝尔实验室诞生的，Bjarne Stroustrup(本贾尼·斯特劳斯特卢普)在20世纪80年代开发了这种语言。

3 移植性和标准

ANSI 在1998制定出C第一套标准
2003年，发布了c++标准第二版(IOS/IEC 14882:2003)，该版本对第一版修订了一些错误，但并没有改变语言特性，因此c++98表示c++98/c++2003
c++不断发展。IOS标准委员会于2011年8月批准了新标准ISO/IEC 14882:2011，该标准被称为c++11，与c++98一样c++11也新增了许多特性。也是非常常见的一个版本
在C++11基础上又出现了C++14和C++17

2、C++初识

#include <iostream>  //标准输入输出流   i - input  输入  o - output 输出  stream 流  相当于 stdio.h
using namespace std; //使用  标准  命名空间  

//程序入口函数
int main()
{
	// cout  标准输出流对象
	// << 左移  在C++下有了新的寓意  用于在cout后拼接输出的内容   
	// endl   --- end line  刷新缓冲区 并且换行  
	cout << "hello world" << endl;
	system("pause");  //阻塞
	return EXIT_SUCCESS;  //返回正常退出
}

引入头文件 #include 标准输入输出流
使用标准命名空间 using namespace std;
标准输出流对象 cout << "hello world" << endl;
面向对象三大特性：封装、继承、多态

问题1：c++头文件为什么没有.h ？

在c语言中头文件使用扩展名.h，将其作为一种通过名称标识文件类型的简单方式。但是c++的用法改变了，c++头文件没有扩展名。但是有些c语言的头文件被转换为c++的头文件，这些文件被重新命名，丢掉了扩展名.h(使之成为c++风格头文件)，并在文件名称前面加上前缀c(表明来自c语言)。例如c++版本的math.h为cmath.

头文件类型	约定	示例	说明
c++旧式风格	以.h结尾	iostream.h	c++程序可用
c旧式风格	以.h结尾	math.h	c/c++程序可用
c++新式风格	无扩展名	iostream	c++程序可用，使用namespace std
转换后的c	加上前缀c,无扩展名	cmath	c++程序可用，可使用非c特性，如namespace std

问题2：using namespace std 是什么 ?

namespace是指标识符的各种可见范围。命名空间用关键字namespace 来定义。命名空间是C++的一种机制，用来把单个标识符下的大量有逻辑联系的程序实体组合到一起。此标识符作为此组群的名字。

问题3：cout 、endl 是什么？

cout是c++中的标准输出流，endl是输出换行并刷新缓冲区。

3、C++对C的扩展

1 双冒号::作用域运算符

:: 代表作用域，如果前面什么都不添加代表全局作用域

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
//using namespace std;

int atk = 1000;
void test01()
{
	int atk = 2000;
	std::cout << "atk = " << atk << std::endl;
	// ::代表作用域  如果前面什么都不添加 代表全局作用域
	std::cout << "全局 atk = " << ::atk << std::endl;
}

int main() {
	test01();
	system("pause");
	return EXIT_SUCCESS;
}

2 namespace命名空间

准备函数：

game1.h

#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;

namespace KingGlory
{
	void goAtk();
}

game2.h

#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;

namespace LOL
{
	void goAtk();
}

game1.cpp

#include "game1.h"

void KingGlory::goAtk()
{
	cout << "王者荣耀攻击实现" << endl;
}

game2.cpp

#include "game2.h"

void LOL::goAtk()
{
	cout << "LOL攻击实现" << endl;
}

命名空间用途：解决名称冲突

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
using namespace std;
#include "game1.h"
#include "game2.h"

//1、命名空间用途： 解决名称冲突
void test01()
{
	KingGlory::goAtk();
	LOL::goAtk();
}
int main() {
	test01();
	system("pause");
	return EXIT_SUCCESS;
}

命名空间下可以存放：变量、函数、结构体、类…

//2、命名空间下 可以放  变量、函数、结构体、类...
namespace A
{
	int m_A;
	void func();
	struct Person
	{};
	class Animal
	{};
}

命名空间必须要声明在全局作用域

命名空间可以嵌套命名空

//4、命名空间可以嵌套命名空间
namespace B
{
	int m_A = 10;
	namespace C
	{
		int m_A = 20;
	}
}
void test03()
{
	cout << "B空间下的m_A = " << B::m_A << endl;
	cout << "C空间下的m_A = " << B::C::m_A << endl;
}

命名空间是开放的，可以随时将新成员添加到命名空间下

namespace B
{
	int m_A = 10;
}

namespace B
{
	int m_B = 100;
}
void test04()
{
	cout << "B空间下的m_A = " << B::m_A << endl;
	cout << "B空间下的m_B = " << B::m_B << endl;
}

命名空间可以匿名的

//6、命名空间可以是匿名的
namespace
{
	int m_C = 1000;
	int m_D = 2000;
	//当写的命名空间的匿名的，相当于写了  static int m_C = 1000; static int m_D = 2000;
}

void test05()
{
	cout << "m_C = " << m_C << endl;
	cout << "m_D = " << ::m_D << endl;
}

命名空间可以起别名

//7、命名空间可以起别名
namespace veryLongName
{
	int m_E = 10000;
	void func()
	{
		cout << "aaa" << endl;
	}
}

void test06()
{
	namespace veryShortName = veryLongName;
	cout << veryShortName::m_E << endl;
	cout << veryLongName::m_E << endl;

}

3 using声明以及using编译指令

using声明

using KingGlory::sunwukongId
当using声明与就近原则同时出现，出错，尽量避免

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
using namespace std;

namespace KingGlory
{
	int sunwukongId = 1;
}

void test01()
{
	int sunwukongId = 2;
	//1、using声明
	//using KingGlory::sunwukongId ;    //当using声明与 就近原则同时出现，出错，尽量避免
	cout << sunwukongId << endl;
}

using编译指令

using namespace KingGlory;
当using编译指令与就近原则同时出现，优先使用就近
当using编译指令有多个，需要加作用域区分

namespace KingGlory
{
	int sunwukongId = 1;
}

namespace LOL
{
	int sunwukongId = 3;
}
void test02()
{
	//int sunwukongId = 2;
	//2、using编译指令
	using namespace KingGlory;
	using namespace LOL;
	//当using编译指令  与  就近原则同时出现，优先使用就近
	//当using编译指令有多个，需要加作用域 区分
	cout << KingGlory::sunwukongId << endl;
	cout << LOL::sunwukongId << endl;
}

注意：使用using声明或using编译指令会增加命名冲突的可能性。也就是说，如果有名称空间，并在代码中使用作用域解析运算符，则不会出现二义性。

4 检测增强

函数检测增强

函数的返回值
形参类型
函数调用参数个数

类型转换检测增强

char p = (char )malloc(64) C下等号必须左右一致类型

//3、类型转换检测增强
void test02()
{
	char* p = malloc(64);
}

以上c代码c编译器编译可通过，c++编译器无法编译通过。

struct 增强

C++可以在结构体中放函数
创建结构体变量可以简化关键字struct

//1. 结构体中即可以定义成员变量，也可以定义成员函数;;
struct Student {
	string mName;
	int mAge;
	void setName(string name) { mName = name; }
	void setAge(int age) { mAge = age; }
	void showStudent() {
		cout << "Name:" << mName << " Age:" << mAge << endl;
	}
};

//2. c++中定义结构体变量不需要加struct关键字
void test01() {
	Student student;
	student.setName("John");
	student.setAge(20);
	student.showStudent();
}

bool数据类型扩展

C++才有bool类型，代表真 --- 1 true 假 ---- 0 false。sizeof = 1

//5、bool类型扩展  C语言下 没有这个类型  C++有bool类型
bool flag = true; // bool类型 代表  真和假   true  ---- 真(1)    false  ---- 假(0)

void test04()
{
	cout << sizeof(bool) << endl; //结果是1个字节
	//flag = false;
	//flag = 100; //将非0的数都转为1
	cout << flag << endl;
}

// 结果
1
1

三目运算符增强

//6、三目运算符增强
void test05()
{
	//?:
	int a = 10;
	int b = 20;

	printf("ret = %d\n", a > b ? a : b);
	(a < b ? a : b) = 100; // C++下返回的是变量  a = 100
	printf("a = %d\n", a);
	printf("b = %d\n", b);
}

//结果
ret = 20
a = 100
b = 20

5 const

const增强

C语言下

全局const 直接修改失败间接修改语法通过，运行失败
局部 const 直接修改失败间接修改成功

	const int constA = 10;
	int* p = (int*)&constA;
	*p = 300;
	printf("constA:%d\n",constA);
	printf("*p:%d\n", *p);

//结果
constA:300
*p:300

C++语言下

全局 const 和C结论一样
局部 const 直接修改失败间接修改失败
const可以称为常量，可以用于数组内的常数。

void test05()
{
	const int constA = 10;
	int* p = (int*)&constA;
	*p = 300;
	cout << "constA:" << constA << endl;
	cout << "*p:" << *p << endl;
}

//结果
constA:10
*p:300

constA在符号表中，当我们对constA取地址，这个时候为constA分配了新的空间，*p操作的是分配的空间，而constA是从符号表获得的值。

对于基础数据类型，如果用一个变量初始化const变量，如果const int a = b,那么也是会给a分配内存。

void test06()
{
	int b = 10;
	const int constA = b;
	int* p = (int*)&constA;
	*p = 300;
	cout << "constA:" << constA << endl;
	cout << "*p:" << *p << endl;

}

//结果
constA:300
*p:300

const 链接属性

1）C语言下const修饰的全局变量默认是外部链接属性

同一个目录下两个文件：

const int g_a = 1000;
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>

int main() {
	extern const int g_a;
	printf("g_a = %d\n", g_a);
	system("pause");
	return EXIT_SUCCESS;
}

可以正常输出。

2）C++下const修饰的全局变量默认是内部链接属性

可以加extern 提高作用域

extern const int g_b = 1000;//默认是内部链接属性 可以加关键字 extern 提高作用域
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
using namespace std;

int main(){
	extern const int g_b;
	cout << "g_b = " << g_b << endl;;
	system("pause");
	return EXIT_SUCCESS;
}

const分配内存情况

对const变量取地址，会分配临时内存
使用普通变量初始化 const变量（const增强中已经举例）
对于自定义数据类型

//3、对于自定义数据类型 
struct Person
{
	string m_Name;
	int m_Age;
};
void test03()
{
	const Person p;
	//p.m_Age = 10;
	Person* pp = (Person*)&p;
	(*pp).m_Name = "Tom";
	pp->m_Age = 10;

	cout << "姓名： " << p.m_Name << " 年龄： " << p.m_Age << endl;
}

尽量用const代替define

define出的宏常量，没有数据类型、不重视作用域

const和#define区别总结:

const有类型，可进行编译器类型安全检查。#define无类型，不可进行类型检查
const有作用域，而#define不重视作用域

6 引用

1）简介

目的：起别名
语法：类型（与原名类型必须一致） &别名 = 原名
引用必须要初始化，引用一旦初始化后，就不可以引向其他变量

void test02()
{
	int a = 10;
	//int &b; //引用必须要初始化
	int& b = a;   //引用一旦初始化后，就不可以引向其他变量
	int c = 100;
	b = c; // 赋值
	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;
	cout << "c = " << c << endl;
}

//结果
a = 100
b = 100
c = 100

2）建立对数组引用

①直接建立引用

int arr[10];

int(&pArr)[10] = arr;

②先定义出数组类型，再通过类型定义引用

typedef int(ARRAY_TYPE)[10];

ARRAY_TYPE & pArr2 = arr;

//对数组建立引用
void test03()
{
	//1、直接建立引用
	int arr[3];
	int(&pArr)[3] = arr;
	for (int i = 0; i < 3; i++)
	{
		arr[i] = 100 + i;
	}
	for (int i = 0; i < 3; i++)
	{
		cout << pArr[i] << endl;
	}
	printf("\n --------2------\n");
	//2、先定义出数组类型，再通过类型 定义引用
	typedef int(ARRAY_TYPE)[3];
	//类型  &别名 = 原名
	ARRAY_TYPE& pArr2 = arr;
	for (int i = 0; i < 3; i++)
	{
		cout << pArr2[i] << endl;
	}

}

3）参数的传递方式

值传递
地址传递
引用传递

//1、值传递
void mySwap01(int a, int b)
{
	int temp = a;
	a = b;
	b = temp;
	cout << ":::b = " << b << endl;*/
}

//2、地址传递
void mySwap02(int* a, int* b)
{
	int temp = *a;
	*a = *b;
	*b = temp;
}

//3、引用传递
void mySwap03(int& a, int& b) // int &a = a; int &b = b;
{
	int temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	//mySwap01(a, b);
	//mySwap02(&a, &b);
	mySwap03(a, b);
	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;
}

第一种其实没有实现交换功能。通过引用参数产生的效果同按地址传递是一样的。引用的语法更清楚简单：

函数调用时传递的实参不必加“&”符
在被调函数中不必在参数前加“*”符

引用作为其它变量的别名而存在，因此在一些场合可以代替指针。C++主张用引用传递取代地址传递的方式，因为引用语法容易且不易出错。

4）注意事项

引用必须引一块合法内存空间
不要返回局部变量的引用

int& func()
{
	int a = 10;
	return a;
}

//引用注意事项
void test02()
{
	
	//int &a = 10;  //1、引用必须引一块合法内存空间,这种就不能通过，因为后面必须是变量名。
	//2、不要返回局部变量的引用
	int& ref = func();
	cout << "ref = " << ref << endl;
	cout << "ref = " << ref << endl;
}

第一个能正常输出，是因为程序做了优化保留，实际这种做法是有潜在危险的。要想不取消，需要就加上static,看下一个例子。

当函数返回值是引用时候，那么函数的调用可以作为左值进行运算

int& func2()
{
	static int a = 10;
	return a;
}

void test03()
{
	int& ref = func2();
	cout << "ref = " << ref << endl;
	cout << "ref = " << ref << endl;
	cout << "ref = " << ref << endl;
	cout << "ref = " << ref << endl;
	//当函数返回值是引用，那么函数的调用可以作为左值
	func2() = 1000;
	cout << "ref = " << ref << endl;
}

5）引用的本质

引用的本质在c++内部实现是一个指针常量.

Type& ref = val; // Type* const ref = &val;

c++编译器在编译过程中使用常指针作为引用的内部实现，因此引用所占用的空间大小与指针相同，只是这个过程是编译器内部实现，用户不可见。

void testFunc(int& ref) {
	ref = 100; // ref是引用，转换为*ref = 100
}
int main() {
	int a = 10;
	int& aRef = a; //自动转换为 int* const aRef = &a;这也能说明引用为什么必须初始化
	aRef = 20; //内部发现aRef是引用，自动帮我们转换为: *aRef = 20;
	cout << "a:" << a << endl;
	cout << "aRef:" << aRef << endl;
	testFunc(a);
	cout << "a:" << a << endl;
	cout << "aRef:" << aRef << endl;
	return EXIT_SUCCESS;
}

6）指针的引用

利用引用可以简化指针
可以直接用同级指针的引用给同级指针分配空间

以下两个示例代码效果是一样的：

struct Person
{
	int age;
};

void allocateSpace(Person** p)
{
	//p指向指针的指针    *p  指针 指向的是person 本体   **p  person本体
	*p = (Person*)malloc(sizeof(Person));
	(*p)->age = 10;
}

void test01()
{
	Person* p = NULL;
	allocateSpace(&p);
	cout << "p.age = " << p->age << endl;
}
struct Person
{
	int age;
};

void allocateSpace2(Person*& pp) // Person * &pp = p;
{
	pp = (Person*)malloc(sizeof(Person));
	pp->age = 20;
}

void test02()
{
	Person* p = NULL;
	allocateSpace2(p);
	cout << "p.age = " << p->age << endl;
}

7）常量的引用

本质：const int &ref = 10; // 加了const之后，本质相当于写成 int temp = 10; const int &ref = temp;当然一般不这么用。
常量引用的使用场景：修饰函数中的形参，防止误操作

void test01()
{
	//int &ref = 10; //这种是不合法的
	const int& ref = 10; // 加了const之后，  相当于写成   int temp = 10;  const int &ref = temp;
	int* p = (int*)&ref;
	*p = 10000;
	cout << ref << endl; //可以被修改
}

//常量引用的使用场景 修饰函数中的形参，防止误操作
void showValue(const int& a)
{
	//a = 100000;
	cout << "a = " << a << endl;
}

void test02()
{
	int a = 100;
	showValue(a);
}

//结果
1000
a = 100