C++基础讲解，用于C语言向C++的衔接

命名空间

如果你以前看到过C++的程序，那么你大概率会看到这样一行代码

这行代码就用到了命名空间的知识，using就是使用的意思，namespace就是命名空间，std就是这个命名空间的名字。
C++的命名空间，顾名思义，就是在某一空间内对一些类型（变量，常量，结构体，函数等）进行命名。
在这里我进行示范，写下一个命名空间

注意这里命名空间内的两个变量是全局变量，而不是局部变量。这里我就不得不提一下，只有定义在函数内的变量才是局部变量，为什么？因为局部变量存储在栈区，而函数的调用会创建栈帧，函数结束时栈帧会销毁，并且局部变量随之销毁。
而命名空间内的变量是全局变量，它们存储在静态区。并且我顺便提一下，局部变量存储在栈区，全局变量存储在静态区，动态内存开辟的空间存储在堆区。
还有就是我们头文件里的变量属于什么？在预处理时头文件就被展开了，所以头文件内的变量其实也属于全局变量。
并且编译器默认的查找规则是：先在局部找，再到全局找。并且如果有了命名空间，直接去指定的命名空间内找，当命名空间内也找不到这个这个名字的话，就会报错，而不会继续去别的地方找。
命名空间如何使用？

这时候我们发现我们用不了a，刚才不是说a是全局变量吗，这里为什么用不了？原因是命名空间就像无形的一堵墙一样，它把它内部的变量全都关住了，别人根本就找不到它。
如果要想使用，就必须加上名称空间标示符。

但是，如果我们要大量地使用a这个变量的话，每次都加上名称空间标识符岂不是很麻烦？
所以我们也有其他的方法

如果我们不只是频繁地使用这个命名空间中的一个变量，而是频繁地使用其他变量的话，也可以这样表示。

我们明白了这个之后，再解释解释经常看到的那个命名空间。

std 是C++官方库内定义的命名空间。C++官方库内有许多文件，每个文件内的命名空间都为std，这样并不会导致冲突，因为不同位置的同名命名空间会合并为同一个命名空间。
上面那条语句的作用，相当于把std展开，把它里面所有的东西都暴露出来，这样使用就很方面了。
但是这样又有一些不足，我们在日常写一些小程序的时候这样写没什么问题，但是项目里不要这么写，容易引起和自己定义的变量引起冲突。
我们在项目里面可以进行这样使用。

把常见的名字这样单独拿出来，在自己起名字的时候避开这些常见的就可以了。

另外，命名空间也是可以嵌套的，比如：

总结：通常来说，命名空间是唯一识别的一套文字，这样当相同的名字却来自不同的地方的时候就不会含糊不清了。也就是说，命名空间的使用可以避免命名的冲突。同时，命名空间的展开又可以分为局部展开，全部展开，也可以不展开，在使用的时候加上标识符即可。

C++输入输出

C++的输入输出我们作为新手不需要过多的了解，只要会使用即可。

cin相当于C语言的输入函数，cout相当于C语言的输出函数。与C语言中输入输出函数不同的是，cin和cout可以自动识别变量的类型。

缺省参数

定义：缺省参数是在函数声明或者定义时为函数的参数指定一个缺省值，在函数调用时如果没有指定的实参则形参的值为缺省值，否则就为指定的实参。

当函数的参数中有多个参数具有缺省值时，则有不同的传参方法。

并且，传参是连续的，必须从左到右传参，不能只给c传参而不给a和b传参。
注意，函数的声明和定义中不能同时出现缺省参数，防止出现声明和定义中缺省参数不一样的尴尬局面。如果函数同时有声明和定义的话，要把缺省参数放在声明中。

函数重载

定义：函数重载是函数的一种特殊情况，C++允许在同一空间内定义功能类似且名字相同的函数，这些函数的参数（参数类型，参数个数，参数顺序）不同，常用来处理功能类似但数据类型不同的问题。

就像这样，我们定义两个add函数，实现函数重载，就不用在意我们要相加的两个数是整数还是浮点数了。

但是，函数重载不能与缺省参数结合起来使用，就像这样。

你不传参进去，编译器不知道你想调用哪一个函数。

为什么C语言不支持函数重载，而C++可以？C++存在名字修饰！
C语言编译之后，函数名不会发生变化。而C++编译之后，编译器用根据函数的参数类型对编译器进行修饰，这就是名字修饰。

为什么同名函数的参数相同而只有返回值不同不会进行函数重载？
这并不是因为名字修饰时不会带上返回值的类型，而是因为在调用函数的时候具有二义性，编译器不知道函数要返回什么类型的值。

引用

引用就相当于给变量取别名，使得变量在同一空间内有多个名字。

你对引用操作，和对引用的实体操作的是一样的。

并且这和指针不一样，指针是指向a这个变量的地址。而引用就是引用的实体，它们两个是一样的。
对引用和引用的实体取地址你就明白了。

引用的特性：

1. 引用必须进行初始化
2. 一个变量可以有多个引用
3. 一个引用一旦引用了一个实体，就不能引用其他实体了

Java和Python的引用是可以改的，但C++不可以。
从这方面看，C++的引用不可能会代替指针。就比如在写一个链表的时候，如果要遍历一个链表，我们会用到一个链表节点的指针，并且不断改变这个指针的指向，如果用引用的话，就不能实现这个功能了。

引用的使用场景：

1. 作参数
   
   这里也可以用指针，但是用引用效率会更高一些。

2. 作返回值
   引用是可以作为返回值的，并且效率比较高，但只适用于特定的情况下
   要明白这个道理，首先我我们要明白传值返回和传引用返回的区别

这样是可以的，为什么可以？int类型的变量用static修饰之后会存储在静态区，而不会存储在栈区，这样在函数的栈帧销毁之后n这个变量就不会随之销毁了，这个时候n还是存在的，我们把它的值拷贝给ret当然是可以的。

这样也是可以，虽然在函数栈帧销毁之后存储在函数栈帧的n也随之销毁，但是在销毁之前会把n的值保存起来，具体保存在哪里需要看变量的大小，如果变量较小就会保存在寄存器中，如果变量较大就会保存在上一层函数的栈帧中。所以，这是可以的，虽然n不存在了，但是n的值已经被保存下来了，我们可以将保存的这个值拷贝给ret。

这样呢？我们将引用作为返回值，返回的就不是n了，而是n的引用。此时和第一种情况一样，n仍然是存在的，所以n的引用的值和n是相同的，我们用ret是可以得到n的值了。

这样就会出现问题了，编译时虽然可以通过，并且ret的值也可能是我们想要的，但是存在一些风险。
在返回引用时可就不会像第二种情况临时拷贝一份n的值并保存起来了，而是直接返回，不关心n是否被销毁。这样的话，n已经被销毁，再返回n的引用的，我们可以根据引用来找到n，但是得到的值是不确定的。
首先我们应该好好想想，n被销毁了，也就是说保存n的空间被销毁了。
空间被销毁了，空间还存在吗？存在！只是没有了这个空间的使用权了而已。
空间被销毁了，我们还能访问那？可以！只是访问得到的值不确定了，这块空间上的值，可能还是原来的值，也可能值是随机的，也可能空间被别人使用了，从而值被修改了。

如果你不明白，我给你打一个比方？
空间的申请和释放就像住酒店，你申请一块空间就像开一个房间，你释放这块空间就像退房。假如你退房之后，悄悄地赔了一把这个房间的钥匙，然后你仍然可以进入这个房间，虽然这是非法的。但是，如果你原来在房间内放了一个苹果，你再次进入这个房间之后，这个苹果的情况你确定吗？它可能还是原来的苹果，也可能被别人咬了一口，还有可能这个苹果被换成了梨。
那你空间释放之后，你再访问这个空间的变量，就像你再次非法进入了这个房间，虽然你能访问（虽然你能进去），但是得到的值可能是原来的值（苹果还是原来的苹果），也可能值不确定了（苹果被咬了一口），还有可能这个值被其他的值替换了（苹果被换成了梨）

你也可以看下这种情况，如果你返回引用，并且用ret这个引用来接收，那么ret就是n的引用，我们打印ret的值，ret可能是原来的值，但是之后调用test2这个函数之后，原来n的空间存的1就被100覆盖了，这个时候ret的值也就变为100了。

说了这么多，我就是要说明传引用返回在一些情况下是不适用的。

只有变量在被static修饰的时候传引用返回才是可以的，这个时候我们就相当于是把苹果放在了酒店的前台，不管我们上面时候去拿这个苹果，它也都是原来的苹果。

并且，当大量调用这个函数时，用传引用返回是最好的，因为它的效率比较高。
那么，关于传引用返回的一些细节就介绍到这里。

关于引用，也有一些奇妙的东西，下面我们一起来看一下。

引用和指针一样，在赋值时，权限可以缩小，但不能放大。

当变量是只读时，引用的权限也只是只读。

很多时候，用引用作参数都将引用设为了只读，可以避免权限的放大。

但是，有些要对变量进行修改的函数就不能作为const了，比如swap。

并且用const修饰的实体可以为常量。

再来看一些好玩的东西。

我们知道，类型转换的时候会产生临时变量

不管是加括号的强制类型转换，还是隐形转换，都是产生了一个转换后的临时变量，然后将这个临时变量赋值给其他变量。

并且临时变量具有常性，是不可以修改的。如果用要引用的实体和引用不同，那么引用的实体也会产生一个转换后的临时变量，然后将它赋值给引用，同时因为临时变量不可修改，引用必须要加const来修饰。

同时，如果要用引用接收函数的返回值也要加const修饰。刚才我们提到，返回值是临时拷贝了一份，然后再赋值给接收的变量，刚才我们又说临时变量是不可修改的，所以用来接收返回值的引用也要加const修饰。

引用占空间吗？引用在语法上面，它只是一个名字，是不占空间的。但是在底层实现上，引用是用指针实现的，它是占有一定空间的。

引用和指针的对比：

1. 引用在概念上是一个变量的别名，而指针是存储变量的地址。
2. 引用必须初识化，而指针不用
3. 引用在引用一个实体之后，就不能引用其他实体，但指针可以改变指向。
4. 没有NULL引用，但有NULL指针
5. 使用sizeof，括号内是引用得到引用的实体的大小，括号内是指针得到存储地址的大小。
6. 引用自加则实体也会自加，而指针自加表示则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. 引用的解引用编译器会处理，而指针的解引用需要程序员来处理
9. 引用比指针更加安全

内联函数

定义：以inline关键字修饰的函数是内联函数，在如果调用该内联函数，编译时会直接将函数体展开在程序中，而不会建立栈帧，从而提升了程序运行的效率，是一种以空间换时间的做法
若要大量使用某个函数，同时又不想建立栈帧，C语言可以使用宏来进行处理。
但是宏是有很多确定的：

1. 宏不可以进行调试
2. 宏没有类型安全的检查
3. 宏会因为优先级的问题而产生许多不可预料的结果

基于这个方面，C++的方案是内联函数。

这样的话，就既有了函数的优点，又具有了宏的优点。

不是所有的函数都适合内联，比如递归函数和比较长的函数就不适合，一般内联函数都是在十行以内。

关于内联函数，我们需要知道以下几点：

1. inline是一种以时间换空间的做法，若使用内联函数，在编译阶段就会将该调用内联函数的地方替换为函数体，就不需要进行函数栈帧的创建和销毁了。这样做的缺点是会使目标文件变大，优点是不需要进行函数栈帧的创建和销毁，大大提高了程序的运行效率
2. 内联函数的使用，是向编译器发出了一个使用的建议，而具体使用不使用还是取决于编译器，如果内联函数规模较大（就是比较长，具体标准是多少取决于编译器），或者用到了递归，又或者是频繁地调用，编译器就会忽略这个内联的特性。为什么会这样？防止代码膨胀！
3. 如果使用内联函数，定义和声明不能分离在不同文件中，分离会导致链接错误。因为在编译阶段内联函数就被展开了，地址也就不存在了，链接也就找不到了。

auto关键字

使用auto声明指针类型时，auto和auto*没有区别，但是使用auto声明引用类型必须使用auto&。

auto不能作为函数参数，并且auto也不能声明数组。

基于范围for循环

它就是用来更方便地遍历一个数组

这样写没有效果，不能真的将数组元素乘2，为什么？

因为x只是数组元素的临时拷贝！

正确的写法是这样的

并且这里我们不能用指针，因为我们每次取到的是每个元素的值，而不是每个元素的地址

就比如你在这个函数内对arr进行sizeof，得到的只是arr这个数组首元素地址的大小而已。

指针空值 – nullptr

在C++中，空指针有两种表示方式。

并且NULL的值就是0

这是因为
可以看到，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。不论采取何种定义，在使用空值的指针时，都不可避免的会遇到一些麻烦，比如：

这样就存在二义性了，程序本意是想通过f(NULL)调用指针版本的f(int*)函数，但是由于NULL被定义成0，因此与程序的初衷相悖。
在C++98中，字面常量0既可以是一个整形数字，也可以是无类型的指针(void*)常量，但是编译器默认情况下将其看成是一个整形常量，如果要将其按照指针方式来使用，必须对其进行强转(void *)0。

语言的更新有一个原则，就是不变动原来的语法规则（随意变动原来的语法规则会导致原来的许多程序崩溃），而是加入新的特性。

所以，在C++11中，我们引入nullptr这个关键字。

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。

好啦，看到这里，你已经走出了C++的新手村，继续向后学习吧！