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- 1、命名空间
- 1.1、命名空间定义
- 1.2、命名空间的使用
- 2、C++输入和输出
- 3、缺省参数
- 3.1 缺省参数概念
- 3.2缺省参数分类
- 4、函数重载
- 4.1、函数重载概念
- 4.2 C++支持函数重载的原理--名字修饰
- 5、引用
- 5.1、引用概念
- 5.2、引用特性
- 5.3、常引用
- 5.4、使用场景
- 5.5、传值、传引用效率比较
- 5.6、引用和指针的区别
- 6、内联函数
- 6.1、概念
- 6.2、特性
1、命名空间
在C/C++中，变量、函数和类都是大量存在的，这些变量、函数和类的名称都存在全局作用域中，可能会导致很多冲突。使用命名空间的目的就是对标识符的名称进行本地化，以避免命名冲突，namespace关键字的出现就是针对这种问题的。
在C语言中没办法解决这种命名冲突的问题，所以C++提出了namespace来解决
如下：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int rand = 10;
int main()
{
printf("%d\n",rand);
return 0;
}
编译后报错：
1.1、命名空间定义
定义命名空间，需要使用到namespace关键字，后面根命名空间的名字，然后接一对{}，{}中为命名空间的成员
如下：
//1. 正常的命名空间定义
//dx是命名空间的名字，可以自己定义
namespace dx
{
// 命名空间中可以定义变量/函数/类型
int rand = 10;
int a = 0；
int b = 1;
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。
// test.h
// 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
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。
1.2、命名空间的使用
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
如下：
int main()
{
printf("%d\n", dx::a);
return 0;
}
（2）使用using将命名空间中某个成员引入
如下：
using dx::b;
int main()
{
printf("%d\n", dx::a);
printf("%d\n", b);
return 0;
}
（3）使用using namespace 命名空间名称引入
如下：
using namespce dx;
int main()
{
printf("%d\n", dx::a);
printf("%d\n", b);
Add(10, 20);
return 0;
}
2、C++输入和输出
首先我们来看看C++是如何来实现输入输出的：
#include<iostream>
// 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()
{
int a = 0;
double b = 0;
cin >> a;
cin >> b;
cout << a << " " << b << endl;
cout << "Hello world!!!" << endl;
return 0;
}
说明：
- 使用cout标准输出对象和cin标准输入对象时，必须包含< iostream >头文件，以及按命名空间使用的方法使用std。
- 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< iostream >头文件中。
- <<是流插入运算符，>>是流提取运算符
- 使用C++输入输出更方便，不需要像printf/scanf输入输出那样，需要手动控制格式。C++输入输出可以自动识别变量类型。
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<iostream.h>格式，后续编译器已不支持，因此推荐使用+std的方式。
std命名空间的使用惯例：
- 在日常练习中，建议直接using namespace std即可，这样就很方便。
- 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。
3、缺省参数
3.1 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。
#include<iostream>
using namespace std;
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;
}
3.2缺省参数分类
全缺省参数
void Func(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{
cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;
cout << "c = " << c << endl;
}
半缺省参数
void Func(int a, int b = 10, int c = 20)
{
cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;
cout << "c = " << c << endl;
}
注意
- 半缺省参数必须从右往左依次来给出，不能有间隔
- 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现
- 缺省值必须是常量或全局常量
- C语言不支持
4、函数重载
4.1、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。
#include<iostream>
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 f1()
{
cout << "f()" << endl;
}
void f1(int a)
{
cout << "f(int a)" << endl;
}
// 3、参数类型顺序不同
void f2(int a, char b)
{
cout << "f(int a,char b)" << endl;
}
void f2(char b, int a)
{
cout << "f(char b, int a)" << endl;
}
int main()
{
Add(10, 20);
Add(10.1, 20.2);
f1();
f1(10);
f2(10, 'a');
f2('a', 10);
return 0;
}
4.2 C++支持函数重载的原理–名字修饰
为什么C++支持函数重载，而C语言不支持函数重载呢？
在C/C++中，一个程序要运行起来，需要经历以下几个阶段：预处理、编译、汇编、链接。
- 实际项目通常是由多个头文件和多个源文件构成，通过C语言的编译链接，我们可以知道，【当前a.cpp中调用了b.cpp中定义的Add函数时】，编译后链接前，a.o的目标文件中没有Add的函数地址，因为Add是在b.cpp中定义的，所以Add的地址在b.o中。那么怎么办呢？
- 所以链接阶段就是专门处理这种问题，链接器看到a.o调用Add，但是没有Add的地址，就会到b.o的符号表中找Add的地址，然后链接到一起。
- 由于Linux下g++的修饰规则简单易懂，下面我们使用g++演示这个修饰后的名字。通过下面我们可以看出gcc的函数修饰后名字不变。而g++的函数修饰后变成【_Z+函数长度+函数名+类型首字母】。
1）采用C语言编译器编译后结果：
结论：在Linux下，采用gcc编译完成后，函数名字的修饰没有发生改变
2）采用C++编译器编译后结果：
结论：在Linux下，采用g++编译完成后，函数名字的修饰发生改变，编译器将函数参数类型信息添加到修改后的名字中。 - 通过这里就理解了C语言没办法支持重载，因为同名函数没办法区分。而C++是通过函数修饰规则来区分，只要参数不同，修饰出来的名字就不一样，就支持了重载。
- 如果两个函数函数名和参数是一样的，返回值不同是不构成重载的，因为调用时编译器没办法区分。
5、引用
5.1、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，它和引用的变量共用一块内存空间
注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的
5.2、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
5.3、常引用
void Test()
{
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;
}
5.4、使用场景
- 做参数
void Swap(int& left, int& right)
{
int temp = left;
left = right;
right = temp;
}
- 做返回值
int& Count()
{
static int n = 0;
n++;
return n;
}
那么什么情况下用引用返回，什么情况下用传值返回？
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。
如下：
#include<iostream>
#include <assert.h>
#define N 10
using namespace std;
typedef struct Array
{
int a[N];
int size;
}AY;
int& pos(AY& ay, int i)
{
assert(i < N);
return ay.a[i]; // 出了作用域还在，不是静态变量，是局部变量。因为属于结构体，不属于pos栈帧，返回的是结构体。
}
int main()
{
AY ay;
for (int i = 0; i < N; i++)
{
pos(ay, i) = i * 10;
}
for (int i = 0; i < N; i++)
{
cout << pos(ay, i) << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}
优点：
1、减少了拷贝
2、调用者可以修改返回对象
5.5、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。
作参数效率比较，如下：
#include<iostream>
#include <time.h>
using namespace std;
struct A
{
int a[10000];
};
void TestFunc1(A a)
{}
void TestFunc2(A& a)
{}
int main()
{
A a;
// 以值作为函数参数
size_t begin1 = clock();
for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
TestFunc1(a);
size_t end1 = clock();
// 以引用作为函数参数
size_t begin2 = clock();
for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
TestFunc2(a);
size_t end2 = clock();
// 分别计算两个函数运行结束后的时间
cout << "TestFunc1(A)-time:" << end1 - begin1 << endl;
cout << "TestFunc2(A&)-time:" << end2 - begin2 << endl;
}
结果：
作返回值效率比较，如下：
#include<iostream>
#include <time.h>
using namespace std;
struct A
{
int a[10000];
};
A a;
// 值返回
A TestFunc1()
{
return a;
}
// 引用返回
A& TestFunc2()
{
return a;
}
int main()
{
// 以值作为函数的返回值类型
size_t begin1 = clock();
for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
TestFunc1();
size_t end1 = clock();
// 以引用作为函数的返回值类型
size_t begin2 = clock();
for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
TestFunc2();
size_t end2 = clock();
// 计算两个函数运算完成之后的时间
cout << "TestFunc1 time:" << end1 - begin1 << endl;
cout << "TestFunc2 time:" << end2 - begin2 << endl;
}
结论：通过上述代码的比较，发现用值作为参数或者返回值类型，效率是非常低下的
5.6、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。但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。
如下：
int main()
{
int a = 10;
int& ra = a;
ra = 20;
int* pa = &a;
*pa = 20;
return 0;
}
我们来看看引用和指针的汇编代码对比：
有上图可知，从汇编层面展开，引用也是用指针的方式去实现
引用和指针的不同点：
-
引用概念上定义一个变量的别名，指针存储一个变量地址。
-
引用在定义时必须初始化，指针没有要求
-
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)
-
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
-
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，引用编译器自己处理
-
引用比指针使用起来相对更安全
6、内联函数
6.1、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展开，没有函数建立栈帧的开销，内联函数提升程序运行的效率。
如果在上述函数前增加inline关键字将其改成内联函数，在编译期间编译器会用函数体替换函数的调用。
查看方式：
在debug模式下，需要对编译器进行设置，如下所示：
6.2、特性
-
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。 -
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。
扩展：
1、宏的优缺点？
优点：
1）增强代码复用性
2）提高性能
缺点：
1）不方便调试。
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。
2、C++一般推荐：
1）const和enum替代宏常量
2）inline替代宏函数
