c++语言基本语法

news2024/9/29 5:27:37

今天,我带来c++语言基本语法。互联网流行着一个段子,求职者在自己的简历上写精通c++,面试官看完以后,微微一笑,疯狂拷问,最后,求职的人回答不出来一两个问题。正如段子所表达的意思,c++语言确实是一个难度较高的编程语言,当你越学下去,就会发现好多地方没有认识到位,所以很少有人敢说自己精通c++。正因为如此,在研究c++语言的过程中,才有无尽的乐趣,让我们一起去体验当时设计者的思想。



目录

    • c++关键字(c++98)
    • 命名空间
      • 2.1命名空间的定义
      • 2.1命名空间的使用
    • c++输入 & 输出
    • 缺省参数
      • 缺省参数的概念
      • 缺省参数分类
    • 函数重载
      • 函数重载的概念
      • 函数重载的原理---名字修饰
    • 引用
      • 引用的概念
      • 引用特征
      • 常引用
      • 使用场景
      • 传值和穿引用的效率
      • 引用和指针的区别
    • 内联函数
      • 内联函数的概念
    • 面试题
    • auto关键字
      • auto关键字的概念
      • auto关键字的使用细节
      • auto关键字不能推导的场景
    • 范围for
      • 范围for的概念
      • 范围for的使用条件
    • 指针空值nullptr(C++11)



c++关键字(c++98)

c++语言是一门兼容c语言的编程语言,在下面的关键字中,C++总计63个关键字,C语言32个关键字。

asmdoifreturntrycontinue
autodoubleinlineshorttypedeffor
booldynamic_castintsignedtypeidpublic
breakelselongsizeoftypenamethrow
caseenummutablestaticunionwchar_t
catchexplicitnamespacestatic_castunsigneddefault
charexportnewstructusingfriend
classexternoperatorswitchvirtualregister
constfalseprivatetemplatevoidtrue
const_castfloatprotectedthisvolatilewhile
deletegotoreinterpret_cast

注:这里只做了解。



命名空间

在c/c++中,变量、函数和类大量存在,这些变量、函数和类的名称都保存在于全局作用域,可能会有冲突。使用命名空间的目的是对标识符的名称进行本地化,以避免命名冲突和名字污染,关键字namespace。

如下面的例子:

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

int rand = 10;//错误代码演示

int main()
{
	printf("%d",rand);
	return 0;
}

在这里插入图片描述
此时,rand这个标识符就出现的冲突,原本rand是一个库函数,现在被定义成一个变量名。如果现在是c语言,那么只能尽量的做到不跟以前有相同的名字,但是c++,采用了命名空间的方法。

2.1命名空间的定义

定义命名空间,需要使用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.正常命名空间的定义

namespace zrb
{
	//命名空间里可以定义变量/函数/类型
	int rand = 10;
	
	int Add(int value1,int value2)
	{
		return value1 + value2;
	}

	struct ListNode
	{
		int value;
		ListNode* next;
	};
}

int main()
{
	return 0;
}

2.命名空间可以嵌套

namespace N1
{
	int a;
	int b;
	int Add(int value1, int value2)
	{
		return value1 + value2;
	}	

	namespace N2
	{
		int c;
		int d;
		int Sub(int value1, int value2)
		{
			return value1 - value2;
		}
	}
}
int main()
{
	return 0;
}

3.同一个项目(工程)中相同名称的命名空间会合并
同一个项目(工程)中存在多个相同名称的命名空间,编辑器最后会合并成同一个命名空间。

如:test.cpp和test.h的两个N1的命名空间会被合并。

总结:一个命名空间就定义了一个新的作用域,命名空间中所有的内容都局限于该命名空间中。

2.1命名空间的使用

如下面的命名空间,我们如何取到value值呢?

namespace zrb
{
	int value = 10;
}

我们直接取value值,观看能不能成功。

#include<stdio.h>
namespace zrb
{
	int value = 10;
}

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

在这里插入图片描述
正如前面所说,一个命名空间定义了一个作用域,所以value是在命名空间zrb的作用域里面,我们直接取value值,是取不到的。

那么应该如何操作呢?下面有三种方法。
1.加命名空间的名称及作用域限定符

#include<stdio.h>
namespace zrb
{
	int value = 10;
}

int main()
{
	printf("%d\n",zrb::value);//命名空间的名称及作用域限定符 加 要取到的值
	return 0;
}

在这里插入图片描述
2.使用using将命名空间中某个成员引入

#include<stdio.h>
namespace zrb
{
	int value = 10;
}

using zrb::value;//使用using
int main()
{
	printf("%d\n",value);
	return 0;
}

在这里插入图片描述
3.使用using namespace 命名空间名称 引入

#include<stdio.h>
namespace zrb
{
	int value = 10;
}

using namespace zrb;//使用using namespace 命名空间名称
int main()
{
	printf("%d\n",value);
	return 0;
}

在这里插入图片描述

一般不建议使用第三种方法,因为这种方法相当于把命名空间展开,那么可能又导致命名冲突的问题,平时练习图方便,可以使用这种方法,项目尽量要少使用这种方法。



c++输入 & 输出

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

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。

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	char a;
	int n;
	double c;

	cin >> a >> n >> c;//输入,自动识别类型
	
	cout << a << " " << n << " " << c;//输出,以空格分开

	cout << endl;//endl表示换行

	return 0;
}

在这里插入图片描述
让我们用c++给世界打个招呼吧。

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	cout << "hello world" << endl;

	return 0;
}

在这里插入图片描述
std命名空间的使用惯例:

  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,或者using std::cout展开常用的库对象/类型等方式。


缺省参数

缺省参数的概念

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。在调用该函数的时候,如果没有指定实参,则使用该形参的缺省值,否则使用指定的实参。

#include<iostream>
using namespace std;
void Func(int a = 10)
{
	cout << a << endl;
}
int main()
{
	Func();//没有传参,a使用缺省值,为10
	Func(4);//传参,a使用指定的实参,为4
	return 0;
}

在这里插入图片描述

缺省参数分类

1。全缺省参数

#include<iostream>
using namespace std;
void Func(int a = 10,int b = 20,int c = 30)//每个函数参数都是缺省参数
{
	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;
	cout << "c = " << c << endl;
}
int main()
{
	Func();
	return 0;
}

在这里插入图片描述

2.半缺省参数

#include<iostream>
using namespace std;
void Func(int a,int b = 20,int c = 30)//每个函数参数都是缺省参数
{
	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;
	cout << "c = " << c << endl;
}
int main()
{
	Func(300);
	return 0;
}

在这里插入图片描述

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. 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)

其中,当缺省参数在函数声明和定义同时出现会报错,如下:

  //a.h
  void Func(int a = 10);
  
  // a.cpp
  void Func(int a = 20)
 {}
  
  // 如果声明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。


函数重载

函数重载的概念

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。

1.参数类型不同

#include<iostream>
using namespace std;
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

#include<iostream>
using namespace std;
void f()
{
	cout << "f()" << endl;
}
void f(int a)
{
	cout << "f(int a)" << endl;
}

3.参数类型顺序不同

#include<iostream>
using namespace std;
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;
}

函数重载的原理—名字修饰

c/c++运行一个程序,都要经过预处理、编译、汇编、链接四个阶段。假如现在有函数声明和定义在不同的文件里,那么在汇编中,函数声明和函数定义的位置都要产生一个符号表,那么函数定义的符号表存的是真实的函数地址,函数声明的符号表存的是虚拟的函数地址。

在链接的过程中,链接器就要查找函数定义的符号表里面存的地址,存到函数声明符号表的里面,而这种查找,采用的是函数的名字。

每个编辑器都会有自己的名字修饰规则。

windows下的函数修饰规则比较复杂。有兴趣可以去查询一下。

在Linux中,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】。

gcc
在这里插入图片描述

g++
在这里插入图片描述

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。



引用

引用的概念

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。

格式:
类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体;

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int a = 10;
	int& b = a;
	cout << "b = " << b << endl;//因为b是a的别名,所以b的值就是a的值,为10

	b = 10;//因为b是a的别名,修改b相当于修改a
	cout << "a = " << a << " b = " <<  b << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

引用类型必须和引用实体是同种类型的

引用特征

  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,就不能引用其他实体
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int& a;//报错
}

在这里插入图片描述

常引用

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	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;
}

使用场景

1.做参数

void Swap(int& left, int& right)
{
   int temp = left;
   left = right;
   right = temp;
}

2.做返回值

int& Count()
{
   static int n = 0;
   n++;
   // ...
   return n;
}

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。

如上面的例子中,n是静态变量,出了函数作用域还是存在的,所以可以采用传引用返回。

传值和穿引用的效率

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。

综上,传引用的效率是高于传值的效率的。

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。

在这里插入图片描述

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

内联函数的概念

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。

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。

在这里插入图片描述

  1. 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。
  2. 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
  3. 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。


面试题

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


auto关键字

auto关键字的概念

在早期C/C++中auto的含义是:使用auto修饰的变量,是具有自动存储器的局部变量。
C++11中,标准委员会赋予了auto全新的含义即:auto不再是一个存储类型指示符,而是作为一个新的类型指示符来指示编译器,auto声明的变量必须由编译器在编译时期推导而得。

【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

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int a = 10;

	auto b = a;
	auto c = &a;

	cout << typeid(b).name() << endl;
	cout << typeid(c).name() << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

auto关键字的使用细节

  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&。
int main()
{
    int x = 10;
    auto a = &x;
    auto* b = &x;
    auto& c = x;
    cout << typeid(a).name() << endl;
    cout << typeid(b).name() << endl;
    cout << typeid(c).name() << endl;
    *a = 20;
    *b = 30;
     c = 40;
    return 0;
}

在这里插入图片描述
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。

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
}

auto关键字不能推导的场景

  1. auto不能作为函数的参数
// 此处代码编译失败,auto不能作为形参类型,因为编译器无法对a的实际类型进行推导
void TestAuto(auto a)
{}
  1. auto不能直接用来声明数组
void TestAuto()
{
    int a[] = {1,2,3};
    auto b[] = {456};
}
  1. 为了避免与C++98中的auto发生混淆,C++11只保留了auto作为类型指示符的用法

范围for

范围for的概念

在c++98遍历一个数组,可以按照下面方法

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
	for (int i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(int); ++i)
	{
		cout << arr[i] << " ";
	}
	cout << endl;
}

在这里插入图片描述

c++11引入了范围for

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
	for (auto e : arr)//范围for
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

在这里插入图片描述

语法: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。

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	for (auto& e : array)
	{
		e *= 2;
	}

	for (auto e : array)
	{
		cout << e << " ";
	}
	return 0;
}

在这里插入图片描述

注意: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。

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。
  2. 迭代的对象要实现++和==的操作。

指针空值nullptr(C++11)

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。

#undef NULL
#if defined(__cplusplus)
#define NULL 0
#else
#define NULL ((void *)0)
#endif

比如下面的程序就有歧义:

#include<iostream>
using namespace std;
void f(int)
{
	cout << "f(int)" << endl;
}
void f(int*)
{
	cout << "f(int*)" << endl;
}
int main()
{
	f(0);
	f(NULL);
	f((int*)NULL);
	return 0;
}

在这里插入图片描述

因为C++中不能将void *类型的指针隐式转换成其他指针类型,nullptr并非整型类别,甚至也不是指针类型,但是能转换成任意指针类型。nullptr的实际类型是std:nullptr_t。

注意:

  1. 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。
  2. 在C++11中,sizeof(nullptr) 与 sizeof((void*)0)所占的字节数相同。
  3. 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。

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文章目录 前言示例1示例2 一、反向比例反向比例改进版对平衡电阻R的讨论 二、同向比例三、电压跟随器四、加法运算电路4.1 反向加法电路4.2 同加法电路4.3 特殊应用 五、减法运算电路六、积分电路七、微分电路八、对数和指数运算电路8.1 对数8.2 指数 九、测量放大电路&#xf…

基于matlab根据一系列图像估计单个校准相机的轨迹(附源码)

一、前言 视觉里程计是通过分析一系列图像来确定相机的位置和方向的过程。视觉里程计用于各种应用&#xff0c;例如移动机器人、自动驾驶汽车和无人机。此示例说明如何根据一系列图像估计单个校准相机的轨迹。 此示例演示如何从一系列二维视图估计校准相机的轨迹。此示例使用…

常用字符串处理方法汇总--Pandas

字符串处理只能在Series上进行&#xff0c;不可以在DataFrame上操作&#xff0c;只能对字符串进行处理&#xff0c;不能对整数、日期进行处理 1. 元素统计 1.1 str.count() 1.1.1 函数功能 统计Series中每个元素中包含pat的次数 1.1.2 函数语法 Series.str.count(pat, fl…

美日韩限制光刻机供应,中国正式亮剑,外媒:轮到美芯被卡脖子了

这几年美国频频对中国芯片采取措施&#xff0c;今年以来美国更是变本加厉&#xff0c;联合荷兰和日本限制对中国出售光刻机等芯片设备&#xff0c;试图将中国的芯片工艺限制在45纳米以上&#xff0c;近日我国商务部联合海关等部门宣布对镓、锗等稀有金属实施出口限制&#xff0…

Python实现某只股票的MACD、KDJ指标的单双金叉点判定

金叉理论介绍 在股票K线图中&#xff0c;短期的收盘价均线向上穿越长期均线即为金叉&#xff0c;但如果长期均线向下或变缓&#xff0c;同时短期均线向上穿越就不能称之为金叉。 对于MACD指标&#xff0c;若差离值线由下向上突破移动平均线&#xff0c;即DIF值前一天小于DEA值…

MySQL库表操作的作业

1.创建数据库 create database Market&#xff1b; mysql> show databases; -------------------- | Database | -------------------- | information_schema | | Market | | db1 | | mysql | | performance_schema | | …

消息队列 - RocketMQ

1. 名词解释和概念 NameServer&#xff1a; 是一个无状态节点&#xff0c;可集群部署&#xff0c;节点之间无任何信息同步用于服务注册和发现&#xff0c;为 MQ 集群提供服务协调与治理记录并维护 Topic 和 Broker 的信息为生产者和消费者提供 Topic 的路由信息 无状态和有状…