C++初阶大总结

一.命名空间

1.命名空间定义

2.命名空间使用

二.C++输入&输出

三.缺省参数

四. 函数重载

五.引用

1.常引用

2.传值、传引用效率比较

3.引用和指针的区别

4.引用和指针的不同点:

小知识点:

六.内联函数

七.auto关键字(C++11)

1.auto的使用细则

八.基于范围的for循环(C++11)

1.范围for的使用条件

九.空值nullptr

十.类与对象

1.class与struct

2.类的定义

类的两种定义方式：

1. 声明和定义全部放在类体中

2. 类声明放在.h文件中,成员函数定义放在.cpp文件中

①模版的情况下

编辑3.成员变量命名规则的建议：

3.类的访问限定符及封装

1 访问限定符

2.访问限定符说明

访问限定符在继承中

3.C++中struct和class的区别是什么

4.封装

4.类的作用域

5.类的实例化

6.类对象模型

1 如何计算类对象的大小（结构体内存对齐）

7.this指针

8.类的6个默认成员函数

1.构造函数

内置类型和自定义类型在构造中

小知识点:

2.析构函数

内置类型和自定义类型在析构中

小知识点：析构顺序

析构顺序和次数

3.拷贝构造函数

内置类型和自定义类型在拷贝构造

9.赋值运算符重载

全局的operator==

类内的operator==

内置类型和自定义类型在赋值运算符重载

小知识点:

日期类的实现(已经弄完了)

10.初始化列表

成员变量在类中声明次序就是其在初始化列表中的初始化顺序，与其在初始化列表中的先后次序无关小知识点:

11.static成员，explicit关键字

小知识点:

编辑

12this指针

this指针的特性

this在哪里

13.友元函数和友元类(Date里有)

友元类

十一.内存管理

C语言中动态内存管理方式：malloc/calloc/realloc/free

C++内存管理方式

new和delete操作自定义类型

operator new与operator delete函数

new和delete的实现原理

内置类型

自定义类型

定位new表达式(placement-new) （了解）

malloc/free和new/delete的区别

内存泄漏

小知识点new和delete【】匿名对象和重复释放

十二.函数模版和类模版

函数模板

函数模板概念

函数模板格式

函数模板的实例化

重要例子

类模版

动态顺序表

类模板的实例化

十三.string vector list stack queue priority_queue 反向迭代器

函数模板特化

类模板特化

全特化

偏特化

模板的分离编译

模板总结

知识点总结(易遗漏):

c_str

仿函数

一.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，比如后面vestor和list等等的模拟实现。

1.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。

1.命名空间中可以定义变量/函数/类型，

2.命名空间可以嵌套,

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。一个工程中的test.h和上面test.cpp中两个N1会被合并成一个,代码例子

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;
     }
 }
}
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

2.命名空间使用

命名空间的使用有三种方式：

1.加命名空间名称及作用域限定符

int main()
{
    printf("%d\n", N::a);
    return 0;    
}

2.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;    
}

3.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;    
}

二.C++输入&输出

说明：

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. 是流插入运算符，>>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。后面我们还有有一个章节更深入的学习IO流用法及原理。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；旧编译器(vc 6.0)中还支持格式，后续编译器已不支持，因此推荐使用+std的方式。

#include <iostream>

using namespace std;

三.缺省参数

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。

代码例子

void Func(int a = 0)
{
 cout<<a<<endl;
}

int main()
{
 Func();     // 没有传参时，使用参数的默认值

 Func(10);   // 传参时，使用指定的实参

 
 return 0;
}

缺省参数分类.全缺省参数.半缺省参数

void Func(int a = 10, int b = 20, int c = 30)

void Func(int a, int b = 10, int c = 20)

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,代码例子

//a.h  
void Func(int a = 10);    
// a.cpp 
void Func(int a = 20)  {}   
// 注意：如果生命与定义位置同时出现，恰巧两个位置提供的值不同，那编译器就无法确定到底该用那个缺省值。

3. 缺省值必须是常量或者全局变量

4. C语言不支持（编译器不支持）

四. 函数重载

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、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;
}

五.引用

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。

类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；

注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的

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

1.常引用

void TestConstRef()
{
    const int a = 10;
    //int& ra = a;   // 该语句编译时会出错，a为常量

    const int& ra = a;
    // int& b = 10; // 该语句编译时会出错，b为常量

    const int& b = 10;
    double d = 12.34;
    //int& rd = d; // 该语句编译时会出错，类型不同

    const int& rd = d;
}

注意：如果函数返回时，出了函数作用域，如果返回对象还在(还没还给系统)，则可以使用引用返回，如果已经还给系统了，则必须使用传值返回。代码例子

int& Add(int a, int b)
{
    int c = a + b;
    return c;
}
会出错

2.传值、传引用效率比较

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。

3.引用和指针的区别

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。

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。

4.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

小知识点:

&的指向不可以被改变引用做返回值可以提高效率，减少拷贝 &做返回值，返回的内容出作用于必须还存在，静态变量就还在，数组类型的也在

六.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。

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。

inline不建议声明和定义分离，分离会导致链接错误。因为inline被展开，就没有函数地址了，链接就会找不到。

宏的优缺点？

优点：

1.增强代码的复用性。

2.提高性能。

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。

C++有哪些技术替代宏？

1. 常量定义换用const enum

2. 短小函数定义换用内联函数

七.auto关键字(C++11)

std::mapstd::string, std::string>::iterator it = m.begin();

等价于

auto iterator it=m.begin()

注意：

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。

1.auto的使用细则

1. auto与指针和引用结合起来使用用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&

2.在同一行定义多个变量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。

八.基于范围的for循环(C++11)

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。

注意：范围必须明确

int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
 for(auto& e : array)加&可以改变值
     e *= 2;
 
 for(auto e : array)
     cout << e << " ";

与普通循环类似，可以用continue来结束本次循环，也可以用break来跳出整个循环。

1.范围for的使用条件

1. 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，应该提供

begin和end的方法，begin和end就是for循环迭代的范围。注意：以下代码就有问题，因为for的范围不确定

void TestFor(int array[])
{
    for(auto& e : array)
        cout<< e <<endl;
}

九.空值nullptr

NULL可能被定义为字面常量0，或者被定义为无类型指针(void*)的常量。

十.类与对象

1.class与struct

C语言结构体中只能定义变量，在C++中，结构体内不仅可以定义变量，也可以定义函数。

比如：之前在数据结构初阶中，用C语言方式实现的栈，结构体中只能定义变量；现在以C++方式实现，会发现struct中也可以定义函数。

class默认私有，struct默认公有

2.类的定义

class className

{
  类体：由成员函数和成员变量组成

 
};   一定要注意后面的分号

class为定义类的关键字，ClassName为类的名字，{}中为类的主体，注意类定义结束时后面分号不能省略。类体中内容称为类的成员：类中的变量称为类的属性或成员变量; 类中的函数称为类的方法或者成员函数。

类的两种定义方式：

1. 声明和定义全部放在类体中

需注意：成员函数如果在类中定义，编译器可能会将其当成内联函数处理。

2. 类声明放在.h文件中,成员函数定义放在.cpp文件中

注意：成员函数名前需要加类名::

①模版的情况下

3.成员变量命名规则的建议：

// 我们看看这个函数，是不是很僵硬？

class Date

{

public:
 void Init(int year)
 {
 // 这里的year到底是成员变量，还是函数形参？

 year = year;
 }

private:
 int year;
};
 所以一般都建议这样
class Date

{

public:
 void Init(int year)
 {
 _year = year;
 }

private:
 int _year;
};

3.类的访问限定符及封装

1 访问限定符

C++实现封装的方式：用类将对象的属性与方法结合在一块，让对象更加完善，通过访问权限选择性的将其接口提供给外部的用户使用。

2.访问限定符说明

1. public修饰的成员在类外可以直接被访问

2. protected和private修饰的成员在类外不能直接被访问(此处protected和private是类似的) 3. 访问权限作用域从该访问限定符出现的位置开始直到下一个访问限定符出现时为止

4. 如果后面没有访问限定符，作用域就到 } 即类结束。

5. class的默认访问权限为private，struct为public(因为struct要兼容C)

注意：访问限定符只在编译时有用，当数据映射到内存后，没有任何访问限定符上的区别

访问限定符在继承中

在继承中pricvate和protected是有很大区别的,private是直接不可见,protected也一样不可以访问，但可以继承,private是都不行,基本用不到，常用的只有

3.C++中struct和class的区别是什么

解答：C++需要兼容C语言，所以C++中struct可以当成结构体使用。另外C++中struct还可以用来定义类。和class定义类是一样的，区别是struct定义的类默认访问权限是public，class定义的类默认访问权限是private。注意：在继承和模板参数列表位置，struct和class也有区别，继承中struct默认是公有，而private是私有继承

4.封装

面向对象的三大特性：封装、继承、多态。

封装：将数据和操作数据的方法进行有机结合，隐藏对象的属性和实现细节，仅对外公开接口来和对象进行交互。

封装本质上是一种管理，让用户更方便使用类。

4.类的作用域

类定义了一个新的作用域，类的所有成员都在类的作用域中。在类体外定义成员时，需要使用 ::

作用域操作符指明成员属于哪个类域。

class Person

{

public:
 void PrintPersonInfo();

private:
 char _name[20];
 char _gender[3];
 int  _age;
};

这里需要指定PrintPersonInfo是属于Person这个类域

void Person::PrintPersonInfo()
{
 cout << _name << " "<< _gender << " " << _age << endl;

5.类的实例化

用类类型创建对象的过程，称为类的实例化

1. 类是对对象进行描述的，是一个模型一样的东西，限定了类有哪些成员，定义出一个类并没有分配实际的内存空间来存储它；比如：入学时填写的学生信息表，表格就可以看成是一个类，来描述具体学生信息。

2. 一个类可以实例化出多个对象，实例化出的对象占用实际的物理空间，存储类成员变量

Person类是没有空间的，只有Person类实例化出的对象才有具体的年龄，代码例子

int main()
{
 Person._age = 100;  编译失败：error C2059: 语法错误:“.”
 return 0;
}

3. 做个比方。类实例化出对象就像现实中使用建筑设计图建造出房子，类就像是设计图，只设计出需要什么东西，但是并没有实体的建筑存在，同样类也只是一个设计，实例化出的对象才能实际存储数据，占用物理空间