【C++初阶】第1课

文章目录

1. 学习c++之前的开胃菜
2. c++的发展历程
3. c++参考文档
4. c++的第一个程序
5. 命名空间
- 5.1 关键字namespace
- 5.2 namespace的嵌套使用
- 5.3 命名空间的使用
6. c++输入和输出
7. 缺省参数
8. 函数重载
9. 引用
- 9.1 引用的使用
- 9.2 const引用
- 9.3 引用和指针的关系
10. nullptr
11. inline修饰内联函数
12. 补充知识点(编译和链接)

1. 学习c++之前的开胃菜

估计大家刚开始学习c++之前，都觉得这门语言忒难，可是为什么大家还是毅然决然的选择了他呢？反过来讲，既然选择了计算机这条路，那么有哪条路又是好走的，如果你感觉现在学的很吃力，那么恭喜你，说明你正在走上坡路，无数个日夜，你努力啃着晦涩难懂的代码，终究有一天，你会将他们全部弄懂，就像翁凯老师讲的“计算机里没有黑魔法，它也是人为创造出来的，只是以我们当前的学识还不能理解，但终有一天我们会全部搞懂那些曾经自以为晦涩难懂的代码”

觉得计算机难学的集合了

好了，接下来进入我们今天的主题，就由我来为大家打开c++的大门

2. c++的发展历程

c++最初是由Bjarne Stroustrup（本贾尼·斯特劳斯特卢普）1983年在贝尔实验室设计出了它，在1997年11月14日，联合标准化委员会通过了它的最终草案，并在1998年c++投入使用
另外c语言也是从贝尔实验室出来的，下面的两张图片就是c++的创始人
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3. c++参考文档

c++非官网文档
c++官网文档—中文
c++官网文档—英文

4. c++的第一个程序

c++中需要将文件后缀定义为.cpp
当然，c++也兼容了c的语法，c之前的输入输出也能在cpp文件中运行
c++也有自己的一套输入输出语法

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这里不懂也没关系，接下来我们一一讲解

5. 命名空间

5.1 关键字namespace

在c/c++中，变量、函数和c++中的类都是大量存在的，这些变量和函数、类的名字可能会出现重复的风险，最终会导致编译器报错。而c++就引入了命名空间，关键字是namespace
使用命名空间后，可以对标识符的名字进行封装，避免重名的冲突
c++标准库都放在一个叫std（standard）的命名空间中，因此我们经常看见using namespace std；这里的using是展开c++标准库的意思，后面会讲到

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从这里可以看出，namespace对变量、函数等进行封装后，就可以避免命名冲突的问题
namespace后面+命名空间的名字，大括号里面的都是命名空间的成员
namespace本质上是定义了一个域，之前我们学过全局域和函数局部域，而namespace定义的这个域跟全部域各自独立，全局域和局部域是有生命周期的
c++中有函数局部域、全局域、命名空间域、类域，而类域和命名空间域是不影响变量的生命周期的
另外再补充一点，上述图片中c++的namespace定义的命名空间成员rand其实就是一个全局变量，只不过namespace给它封装起来而已

5.2 namespace的嵌套使用

namespace只能定义在全局，当然它也可以嵌套使用
::是namespae的访问操作符号

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namespace定义结构体成员

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项目工程中多个文件定义的namespace重名时，编译器会认为那是同一个namespace，不会冲突

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5.3 命名空间的使用

编译查找⼀个变量的声明/定义时，默认只会在局部或者全局查找，不会到命名空间里面去查找
因此访问命名空间内的成员时，一般采用指定的访问操作符::
using可以将命名空间内的某个成员展开，在项目中经常访问的不存在冲突的成员推荐这种⽅式
展开命名空间中全部成员，项目不推荐，冲突风险很大，日常练习程序为了方便推荐使用

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using展开命名空间成员后，则不用每次都输入访问符::来访问其内的成员了，但一般只在练习中使用

6. c++输入和输出

<iostream> 是 Input Output Stream 的缩写，是标准的输入、输出流库，定义了标准的输入、输出对象
std::cin 是 istream 类的对象，它主要面向窄字符（narrow characters (of type char)）的标准输入流
std::cout 是 ostream 类的对象，它主要面向窄字符的标准输出流
std::endl 是一个函数，流插入输出时，相当于插入一个换行字符加刷新缓冲区
<<是流插入运算符，>>是流提取运算符。（C语言还用这两个运算符做位运算左移/右移）
使用C++输入输出更方便，不需要像printf/scanf输入输出时那样，需要手动指定格式，C++的输入、输出可以自动识别变量类型(本质是通过函数重载实现的，这个以后会讲到)，其实最重要的是C++的流能更好的支持自定义类型对象的输入输出
IO流涉及类和对象，运算符重载、继承等很多面向对象的知识，这个以后我们会讲到
cout/cin/endl等都属于C++标准库，C++标准库都放在⼀个叫std(standard)的命名空间中，所以要通过命名空间去使用他们
一般日常练习中我们可以using namespace std，实际项目开发中不建议using namespace std
vs编译器不包含<stdio.h>头文件也可以使用scanf/printf函数，这是因为<iostream.h>头文件间接包含了，但其他编译器可能未包含
还有一点需要注意的是，c++添加了命名空间后，对于头文件的包含，可以省去.h，也就是<iostream.h>可以写成<iostream>的形式

刚接触到这么多新的知识，看起来是不是有点懵，接下来我将通过图解示范帮助大家快速入门

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从以上例子可以看出，c++在采用输入输出流后，再也不需要限定输入输出变量的格式，因为编译器会自动识别变量类型

7. 缺省参数

缺省参数就是在声明或者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，如果没有指定该参数的值，默认采用该缺省值，否则使用指定的实参，有时也将缺省参数叫做默认参数
函数定义和函数声明分离时，两者只需其一含缺省参数即可，不可两者都含缺省参数，因为这样编译器也不知道要采用谁的缺省值，会报错

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缺省参数也分为全缺省参数和半缺省参数，其中全缺省参数就是函数的形参全部给定缺省值，而半缺省参数就是部分形参给定缺省值
c++规定半缺省参数必须从右到左依次连续缺省，不能间隔跳跃给定缺省值
c++规定带缺省参数的函数调用，必须从左到右依次给实参，不能跳跃给实参

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8. 函数重载

C++支持在同⼀作用域中出现同名函数，但是要求这些同名函数的形参不同，可以是参数个数不同或者类型不同。这样C++函数调用就表现出了多态行为，使用更灵活。C语言是不支持同一作用域中出现同名函数的
构成函数重载：函数名相同，参数类型或参数个数不同

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9. 引用

引用不是新定义了一个变量，而是给变量起了一个别名，编译器也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
引用的格式：<code>类型& 引用别名 = 引用对象</code>
引用在使用之前必须初始化
引用只能引用一个实体，再不能引用其他实体

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9.1 引用的使用

引用主要用于引用传参和引用做返回值，用于减少拷贝，来提高程序运行的效率，同时在改变引用对象的同时，还可以改变被引用对象

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引用传参和指针传参类似，不过引用传参更为方便
引用返回值的场景较为复杂，这里只作为简单介绍，后续补充
引用和指针相辅相成，两者有许多重叠的地方，重叠的地方在c++里面一般都用引用，而像数据结构中的链表、二叉树等，还是用指针，因为引用不能改变指向，指针可以

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9.2 const引用

const引用对象时，权限不能放大，只能平移或者缩小权限

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不需要注意的是类似 int& rb = a*3; double d = 12.34; int& rd = d; 这样⼀些场景下a*3的和结果保存在⼀个临时对象中， int& rd = d也是类似，在类型转换中会产生临时对象存储中间值，也就是时，rb和rd引用的都是临时对象，而C++规定临时对象具有常性，所以这里就触发了权限放大，必须要用常引用才可以
所谓的临时对象，就是编译器需要一个空间暂存表达式的求值结果时，临时创建的一个未命名的对象，c++把这个未命名对象称为临时对象

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9.3 引用和指针的关系

c++中指针和引用就像是亲兄弟，指针是哥哥，引用是弟弟，实践中它们相辅相成，功能有重叠性，互相不可替代
语法上引用只是一个变量的别名，不开辟内存空间，而指针要存储变量地址，需要开辟内存空间
引用在定义时必须初始化，而指针最好也初始化，不强制
引用在初始化引用一个对象后，不能再引用其他对象，而指针可以不断更改指向对象
引用可以直接访问引用对象，而指针需要解引用
sizeof中含义不同，在指针中地址空间所占字节个数为4/8个字节，而引用中sizeof则表示引用对象类型的大小
指针容易出现空指针和野指针的问题，而引用很少出现，相对较安全

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10. nullptr

在c语言中，经常用NULL为指针进行初始化，而在c++中NULL被定义字面常量0，在c中它被定义为(void*)的常量

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C++11中引用了nullptr，它是一个关键字，是一种特殊类型的字面量，它可以转换为任意其他类型的指针类型，使用nullptr定义空指针可以避免类型转换的问题，因此nullptr只能被隐式转换为指针类型，不能转换为整型

11. inline修饰内联函数

用inline修饰的函数就叫内联函数，编译器C++编译器会在调用内联函数时展开内联函数，这样就不用在调用函数时建立栈帧了，可以提高运行效率
内联函数对于编译器而言只是一个建议，通俗点讲，加inline修饰函数后，调用内联函数时编译器也可能不会展开，依旧会创建函数栈帧，所以函数不是+inline修饰后就必须展开
内联函数的使用场景一般是针对那些代码较短，频繁调用的函数，而像递归、代码较长(一般在10行及以上，并不准确，根据编译器而定)并不会展开内联函数，在VS2022编译器debug模式下也不会展开，因为内联函数不可以调试
C语言中曾学过宏，宏就是用来替换宏体的，但是由于宏函数实现复杂且容易出错，C++提出的内联函数就是用来替换C语言中的宏函数
inline不建议将内联函数的声明和定义分离放在两个文件，因为这样会导致链接失败，因为内联函数展开，就没有了函数地址，链接时就会报错

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