😁作者：日出等日落

🔔专栏：C++

不要去等谁，所有的不期而遇都在路上。

 

前言 

C++是在C的基础之上，容纳进去了面向对象编程思想，并增加了许多有用的库，以及编程范式等。熟悉C语言之后，对C++学习有一定的帮助

本章节主要目标：

1. 补充C语言语法的不足，以及C++是如何对C语言设计不合理的地方进行优化的，比如：作用 域方面、IO方面、函数方面、指针方面、宏方面等。

2. 为后续类和对象学习打基础。

C++关键字  

C++总计63个关键字，C语言32个关键字

ps：下面我们只是看一下C++有多少关键字，不对关键字进行具体的讲解。后面我们学到以后再 细讲。

 

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。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int rand = 10;
// C语言没办法解决类似这样的命名冲突问题，所以C++提出了namespace来解决
int main()
{
printf("%d\n", rand);
return 0;
}

局部变量和全局变量

C语言中，局部变量优先于全局变量

int a = 10;
void fun1()
{
	int a = 1;
	printf("%d\n", a);//运行结果为1
}

 在有局部变量的情况下，如何使用全局变量

在全局变量前面加：：（域作用限定符）

int a = 10;
void fun1()
{
	int a = 1;
	printf("%d\n", a);//运行结果为1
	printf("%d\n", ::a);//运行结果为10
}

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。

命名空间（namespace）——命名空间域，只影响使用，不影响生命周期

c++当变量重命名的时候，但都不能被改变量名时，就需要命名空间

命名空间可以嵌套，甚至可以多次嵌套

变量放在命名空间内

// bit是命名空间的名字，一般开发中是用项目名字做命名空间名。
// 1. 正常的命名空间定义
namespace bit
{
 // 命名空间中可以定义变量/函数/类型
 int rand = 10;
 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。
// 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
// 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
• 当变量不是放在命名空间时，变量默认在局部和全局找。
• 当变量放在命名空间时，变量默认先去命名空间找，然后再去局部和全局找。

 命名空间使用

namespace bit
{
 // 命名空间中可以定义变量/函数/类型
 int a = 0;
 int b = 1;
 int Add(int left, int right)
 {
 return left + right;
 }
 struct Node
 {
 struct Node* next;
 int val;
 };
}
int main()
{
 // 编译报错：error C2065: “a”: 未声明的标识符
 printf("%d\n", a);
return 0;
}

命名空间的使用有三种方式：

• 加命名空间名称及作用域限定符

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

• 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;    
}

• 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;    
}

C++输入&输出

#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()
{
cout<<"Hello world!!!"<<endl;
return 0;
}

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。后面我们在更深入的学习IO流用法及原理。

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
   int a;
   double b;
   char c;
     
   // 可以自动识别变量的类型
   cin>>a;
   cin>>b>>c;
     
   cout<<a<<endl;
   cout<<b<<" "<<c<<endl;
   return 0;
}

 std命名空间的使用惯例：

std是C++标准库的命名空间，如何展开std使用更合理呢？

1. 在日常练习中，建议直接using namespace std即可，这样就很方便。

2. 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。

缺省参数

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。

有缺省参数时：

• 当函数调用的时候，有传函数参数时，就用传过来的函数参数，没有传函数参数就用缺省参数的值

void Func(int a = 0)
{
 cout<<a<<endl;
}
int main()
{
 Func();     // 没有传参时，使用参数的默认值 输出0
 Func(10);   // 传参时，使用指定的实参       输出10
return 0;
}

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：

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

3. 在有缺省参数的情况下，只能不给有缺省参数的函数参数传值，没有缺省参数的函数必须传值 

4. 声明和定义缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现

函数重载

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

1.函数名和返回类型相同

2.参数个数 或 类型 或 类型顺序有一种或者多种不同

#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 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;
}
int main()
{
 Add(10, 20);
 Add(10.1, 20.2);
 f();
 f(10);
 f(10, 'a');
 f('a', 10);
 return 0;
}

引用 

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，它和它引用的变量共用同一块内存空间。

引用操作符（&）

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

类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体； 

void TestRef()
{
    int a = 10;
    int& ra = a;//<====定义引用类型
    printf("%p\n", &a);
    printf("%p\n", &ra);
}

 注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的

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

void TestRef()
{
   int a = 10;
   // int& ra;   // 该条语句编译时会出错
   int& ra = a;
   int& rra = a;
   printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra);  
}

指针和引用的区别

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。

int main()
{
int a = 10;
int& ra = a;
cout<<"&a = "<<&a<<endl;
cout<<"&ra = "<<&ra<<endl;
return 0;
}

 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。

int main()
{
int a = 10;
int& ra = a;
ra = 20;
int* pa = &a;
*pa = 20;
return 0;
}

 

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

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。相对比宏

宏的缺点：

1.不能调试

2.没有类型安全的检查

3.有些场景下非常复杂

inline int Add(int x, int y)
{
	int z = x + y;
	return z;
}
int main()
{
	int ret = Add(1, 2);
	cout << ret << endl;
	return 0;
}

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。

auto关键字

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。

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& 

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int a = 0;
	auto b = a;
	auto c = &a;
	//typeid(变量名).name()可以获取变量的实际类型
	cout << typeid(b).name() << endl;//int
	cout << typeid(c).name() << endl;//int*
	return 0;
}

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

 

void TestAuto()
{
    auto a = 1, b = 2; 
    auto c = 3, d = 4.0;  // 该行代码会编译失败，因为c和d的初始化表达式类型不同
}

注意：

1. auto不能作为函数的参数
2. auto不能直接用来声明数组

范围for 

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。 

int array[] = { 1,2,3,4,5,6,6,4 };
	for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(int); i++)
	{
		cout << array[i] << " ";
	}
	cout << endl;
	//范围for --语法糖
	for (auto e : array)
	{
		cout << e << " ";
	}//两种结果一样
	cout << endl;

 

自动依次取数组中数据赋值给e对象，自动判断结束

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。

指针空值nullptr

void fun(int)
{
	cout << "f(int)" << endl;
}
void fun(int*)
{
	cout << "f(int*)" << endl;
}

//C++中，NULL被定义为0，这也不知道为什么是个错误不太好
int main()
{
	f(0);
	f(NULL);
	return 0;
}

注意：

NULL实际是一个宏，在传统的C头文件(stddef.h)中

在使用nullptr表示指针空值时，不需要包含头文件，因为nullptr是C++11作为新关键字引入的。
在C++11中，sizeof(nullptr) 与 sizeof((void*)0)所占的字节数相同。
为了提高代码的健壮性，在后续表示指针空值时建议最好使用nullptr。