Linux 学习记录41(C++篇)

news2024/9/23 17:17:47

Linux 学习记录41(C++篇)

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本文目录

  • Linux 学习记录41(C++篇)
  • 一、C++中的引用
    • 1. 引用的定义
    • 2. 引用的注意事项
    • 3. 引用的基本使用
    • 4. 引用作为函数的入口参数
    • 5. 引用作为函数的返回值
    • 6. 常引用
    • 7. 结构体引用
    • 8. 指针和引用的区别
  • 二、C++中的动态内存分配
    • 1. new关键字
      • (1. 申请单个类型的空间
      • (2. 申请单个类型的空间并赋值
      • (3. 申请单个类型的连续空间
      • (4. 申请单个类型的连续空间并初始化
    • 2. delete 关键字
      • (1. 释放单个空间
      • (2. 释放连续空间
    • 3. new/delete和C中malloc/free的区别
  • 三、C++中的函数
    • 1. 函数重载(overload)
    • 2. 函数的默认参数
    • 3. 哑元
    • 4. 内联函数(inline)
  • 四、C++中的结构体
  • 五、class 类
    • 1. 定义
    • 2. 封装
    • 3. 类和结构体的区别
  • 思维导图
  • 练习
    • 1. 定义一个矩形类(Rectangle) ，包含私有成员:长(length)、宽(width)

一、C++中的引用

在C语言中使用函数时，涉及到值传递与地址传递的问题

值传递：需要额外开辟空间，但是不能修改实参
地址传递：需要额外开辟空间，通过指针实现，能修改实参

1. 引用的定义

引用：是C++对C的一个重要的扩充
引用可以理解为给变量取别名，不会额外开辟空间

  1. 左值

一般是变量，栈区、堆区、.bss、.data

  1. 右值

一般是常量或者是临时值(4+5)，.ro

定义格式：变量类型 &引用目标=要引用的变量；

例·：

using namespace std;

int main(int argc, char const *argv[])
{
    int a = 99;
    int &buf = a;

    cout << a << endl;
    cout << buf << endl;
    cout << &a << endl;
    cout << &buf << endl;
    return 0;
}

输出：可以看到他们的值和地址都是一致的
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2. 引用的注意事项

在C++中&有表示定义引用的作用，如果&前面是数据类型表示定义引用

1. 引用必须初始化
2. 指针可以指向NULL，但是引用不能指向NULL
3. 引用一旦指定就不能修改指向
4. 访问引用和访问变量取到的都是目标的值

3. 引用的基本使用

1. 一个目标可以有多个引用
2. 使用目标和使用引用是一样的值
3. 修改目标引用也会被修改，修改引用目标也会被修改
4. 引用和目标占用同一片空间

4. 引用作为函数的入口参数

例：

int add(int &a)
{
    a*=a;
    return a;
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    int a = 10;
    int &buf = a;

    add(a);

    cout << a << endl;
    return 0;
}

输出结果：
在这里插入图片描述

5. 引用作为函数的返回值

引用作为返回值需要返回生命周期长的变量的引用
声明周期长的变量：

1. 全局变量
2. malloc申请的堆区空间
3. static修饰的局部变量
4. 实参传递过来的变量

int &add(int a,int b)
{
    static int sum =a+b;
    return sum;//返回了一个静态变量sum的引用
}

int main()
{
    int a = 10;
    int b = 20;
    int buf = 25;

    add(a,b) = buf;//这里将函数内sum的值修改为了buf的值

    cout << a << endl;
    return 0;
}

6. 常引用

常引用：不能通过引用修改目标，为了保护目标不被修改
通常用保护变量不被引用修改，只能使用变量名来修改

int main()
{
    int a = 10;

    const int &ret = a;

//    ret = 90;//不能成立
    a = 90;

    cout << a << endl;
    return 0;
}

7. 结构体引用

如果结构体中包含引用，在使用结构体定义变量是就必须对引用进行初始化
例：

typedef struct
{
    int a;
    char b;
    int &ret;

}test_type;

int main()
{
    int num = 90;
    test_type buf = {1,2,num};//必须将结构体中的ret进行初始化

    cout << buf.ret << endl;
    return 0;
}

8. 指针和引用的区别

1. 引用必须初始化，指针不可以初始化
2. 指针可以指向NULL，引用必须有明确的目标
3. 指针能够改变指向，引用不能更改引用的目标
4. 指针需要额外开辟空间，引用不需要额外开辟空间，引用与目标使用同一片空间
5. 指针在使用前需要进行合理化检测，引用不需要。
6. 指针的大小由操作系统决定(64-8，32-4)，而引用的大小和目标一致
7. 可以由多级指针，但是没有多级引用
8. 有指针数组，没有引用数组

二、C++中的动态内存分配

关键字：new,delete 用于C++中对于堆区空间申请和释放的关键字

1. new关键字

(1. 申请单个类型的空间

格式：指针 = new 数据类型

int main()
{
    int* p = new int;//使用new关键字在堆区申请了一个int大小的空间
    return 0;
}

(2. 申请单个类型的空间并赋值

格式：指针 = new 数据类型 (初始值)

int main()
{
    int* p = new int (2);//使用new关键字在堆区申请了一个int大小的空间,并赋值
	cout << *p << endl;
    return 0;
}

(3. 申请单个类型的连续空间

格式：指针 = new 数据类型[空间大小]

int main()
{
    int* arr = new int[5];//使用new关键字在堆区申请了一个int大小的空间,并赋值
    return 0;
}

(4. 申请单个类型的连续空间并初始化

格式：指针 = new 数据类型[空间大小] {初始化的数据}

int main()
{
    int* arr = new int[5] {0,1,2,3,4};//使用new关键字在堆区申请了一个int大小的空间,并赋值

    for (int i=0;i<5;i++)
    {
        cout << *(arr+i);
    }

    return 0;
}

2. delete 关键字

在C++中指针置空常用nullptr,而不是NULL

(1. 释放单个空间

格式：delete 要释放的指针名;

int main()
{
    int* p = new int;//使用new关键字在堆区申请了一个int大小的空间,并赋值
    delete p;
    p=nullptr;//给指针置空
    return 0;
}

(2. 释放连续空间

格式：delete []空间首地址;

int main()
{
    int* p = new int[5];//使用new关键字在堆区申请了一个int大小的空间,并赋值
    delete []p;
    p=nullptr;
    return 0;
}

3. new/delete和C中malloc/free的区别

1. new返回的结果不需要强制转换，但是malloc需要强制转换
2. malloc申请空间时需要自己计算空间大小，new直接使用数据类型申请
3. new/delete是C++中的关键字，malloc/free是函数
4. new/delete在释放空间时需要考虑空间是否连续的问题，malloc/free在释放时不需要
5. new申请的空间可以初始化，malloc不能
6. new在申请空间时自动调用构造函数
7. delete在释放空间时会自动调用析构函数

三、C++中的函数

1. 函数重载(overload)

函数重载是实现静态多态的一种方式，能够实现"一名多用"
解决同一功能函数，不同参数类型，不能同名的问题

重载条件
1. 入口参数不同(可以是个数不同，可以是类型不同，可以是参数名不同等等)
2. 函数名相同
3. 作用域相同
4. 和返回值无关

例：

int add(int a,int b)
{
    return a+b;
}

int add(int a,int b,int c)
{
    return a+b+c;
}


double add(double a,double b)
{
    return a+b;
}

string add(string a,string b)
{
    return a+b;
}

int main()
{
    cout << add(20,5) <<endl;
    cout << add(20,5,7) <<endl;
    cout << add(22.2,5.5) <<endl;
    cout << add("20","5") <<endl;
    return 0;
}

输出结果：
在这里插入图片描述

2. 函数的默认参数

函数重载和函数默认值尽量不要同时出现，可能会发送混乱

1. C语言中的函数参数都是由实参传递的，不能设置为默认参数
2. C++中可以使用，默认参数，给某些形参设置默认参数
3. 如果主调函数传递了实参，就使用实参，如果没有传递，就使用默认参数
4. 由于函数参数传递遵循靠左原则，设置默认参数必须从右到左开始设置(靠右原则)
5. 如果函数的某个参数设置了默认参数，则表示该参数右边的所有参数都有默认值
6. 主调函数写在了被调函数前，并且被调函数有默认参数，参数的默认值只能在函数声明的位置出现

double add(double a,double b=3.3);//函数声明

int add(int a,int b=5)//这里设置了默认参数
{
    return a+b;
}

int main()
{
    cout << add(22.2) <<endl;//第一个参数a使用了实参传值，b使用了默认参数
    cout << add(20) <<endl;//第一个参数a使用了实参传值，b使用了默认参数
    return 0;
}

double add(double a,double b)//这里设置了默认参数
{
    return a+b;
}

输出：
在这里插入图片描述

3. 哑元

功能：指在函数的形参列表中没有实际意义的参数(只有类型)，调用时也需要传递参数，但函数不会获取

使用场景：
1. 在一个大型的程序中，如果对某个已经hi用很久的功能，做了修改，但是又不想修改过多的代码，还要保证之前的代码也能使用，就可以把某些形参定义为哑元
2. :自增自减运算符的重载

int add(int a,int b,int)//这里第三个int就是哑元
{
    return a+b;
}

4. 内联函数(inline)

函数是否被展开是编译器决定的，inline只是建议编译器
有些函数即使没有加inline也会被编译器展开

指在函数的调用前，将函数展开，在会在编译阶段将它展开
1. inline会建议编译器在(编译阶段)函数调用处展开函数
2. 一般要求内联函数的函数体足够小，一般在5行以内
3. 需要调用频繁
优点：效率高
缺点：会造成代码膨胀
定义格式：在函数定义前加上inline即可

例：

inline int add(int a,int b)//这里第三个int就是哑元
{
    return a+b;
}
int main()
{
    /*频繁调用*/
    cout << add(10,20) << endl;
    cout << add(10,20) << endl;
    cout << add(10,20) << endl;
    cout << add(10,20) << endl;
    cout << add(10,20) << endl;
    cout << add(10,20) << endl;
    cout << add(10,20) << endl;
    cout << add(10,20) << endl;
    return 0;
}

四、C++中的结构体

1. C++中的结构体允许定义函数
2. C++中的结构体允许对成员进行初始化
3. C++中的定义结构体允许奴家struct
4. C++中的的结构体有访问权限
5. C++中的结构体可以被继承，C中不可以
6. C++中可以在结构体内封装另一个结构体，而C语言中只能在结构体中使用另一个结构体

结构体外无法访问结构体内的private(私有权限)的数据，只有结构体内部才能访问。结构体内的成员默认是public(公有权限)

例:

struct per
{
    struct stu
    {//结构体内的结构体定义，不占用pre结构体空间
        int score;
    };
    int age=18;//对机构体内的变量进行初始化
    char sex;
};

struct P
{
private:   //私有的
    int fat=90;
    int high=180;
public:    //公共的
    void show();   //在结构体内实现函数的声明
};

//结构体外实现函数的定义
void P::show()
{//能够调用结构体内的私有权限的数据
    cout << "fat=\t" << fat << endl;
    cout << "high=\t" << high << endl;
}
int main()
{
    cout << sizeof(per) << endl;  //8，说明定义在per中的stu的声明，不占用内存空间
    cout << sizeof(per::stu) << endl;
    P p2;
    //cout << "p2.high" << p2.high << endl;   私有的结构体成员，在结构体外不能访问
    p2.show();

    return 0;
}

五、class 类

C++中的类由C++中的结构体演变而来
结构体： 变量和函数
类： 成员属性(成员变量)，成员方法(成员函数)

1. 定义

格式：类内的权限默认是private(私有权限)
class 类名
{
	private：
	//私有的成员属性/方法
	public:
	//公有的成员属性/方法
	protected:
	//受保护的成员属性/方法
}

权限
private

类内可以访问，类外不能

public

类内可以访问，类外可以访问

protected

类内可以访问，类外不能

例：

class pre
{
private://私有的成员属性/方法
    string name;
    int age;
    int high;
public://公有的成员属性/方法
    void set(string str,int a,int h)
    {
        name=str;
        age=a;
        high=h;
    }
    void show(void)
    {
        cout << "name:" << name << endl;
        cout << "age:" << age << endl;
        cout << "high:" << high << endl;
    }
protected://受保护的成员属性/方法

};

int main()
{
    pre p;
    p.set("a",18,180);
    p.show();

    return 0;
}

输出结果：
在这里插入图片描述

2. 封装

封装

  1. 将某一事物的所有属性(变量)，行为(函数)都封装为一个整体，并对私有成员的私有成员属性，提供公有的接口，用户可以进行修改
  2. 类中每个成员都有属性限制(private,public,protected)
  3. 类中的访问权限是对于整个类而言的
  4. 类内，同一个访问权限，可以出现多次
  5. 类内默认是私有权限

3. 类和结构体的区别

  1. 继承：类支持继承，结构体不支持继承
  2. 初始化：类的实例可以通过构造函数来初始化，而结构体不能有无参构造函数
  3. 内存分配：类在实例化时会在堆上分配内存，而结构体则在栈上分配内存
  4. 默认权限：类的属性和方法默认的访问修饰符是 private，而结构体的属性和方法默认的访问修饰符是 public。
  5. 用法：一般来说，类被用于描述一组相关的对象，而结构体被用于描述一组相关的值
  6. 传递方式：当作为参数传递时，类是按照引用传递，而结构体是按照值传递

思维导图

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练习

1. 定义一个矩形类(Rectangle) ，包含私有成员:长(length)、宽(width)

定义成员函数:
设置长度: void set l(intl)
设置宽度: void set_w(int w)
获取长度: int get_I();
获取宽度:int get_w();
展示函数输出该矩形的周长和面积: void show()

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cstring>
#include <cstdio>

using namespace std;

class Rectangle
{
private://私有的成员属性/方法
    int length;//长
    int width;//宽
public://公有的成员属性/方法
    void set_l(int num)
    {
        length = num;
    }
    void set_w(int num)
    {
        width = num;
    }
    int get_l(void)
    {
        return length;
    }
    int get_w(void)
    {
        return width;
    }
    void show(void)
    {
        cout << "周长：" << (length+width)*2 << endl;
        cout << "面积：" << length*width << endl;
    }
protected://受保护的成员属性/方法
};

int main()
{
    Rectangle rec;
    int buf = 0;
    cout << "请输入长："<< endl;
    cin >> buf;
    rec.set_l(buf);
    cout << "请输入宽："<< endl;
    cin >> buf;
    rec.set_w(buf);
    cout << "获取到的长："<< rec.get_l() << endl;
    cout << "获取到的宽："<< rec.get_w() << endl;
    rec.show();
    return 0;
}

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