文章目录
- C++快速入门
- 一、命名空间
- 1.初始C++
- 2.概念
- 3.命名空间的定义
- 1.普通的命名空间
- 2.命名空间的嵌套
- 3.命名空间的重名问题
- 3.命名空间的展开
- 二、C++的输入&输出
- 三、缺省参数
- 1.全缺省参数
- 2.半缺省参数
- 3.缺省参数的用途
- 4.缺省参数的注意点
- 四、函数重载
- 1.函数重载的原则
- 2.以下的函数不能构成函数重载
- 1.返回值不同的函数
- 2.缺省值不同的函数
- 3.传参调用问题
- 3.函数重载的原理
- 五、引用
- 1.引用的定义
- 2.引用的特性
- 3.常引用
- 4.使用场景
- 1.引用作参数
- 2.引用作返回值
- 5.指针和引用的区别
- 六、内联函数
- 七、auto关键字
- 1.auto不能做参数,不能定义数组
- 2.范围for的使用
- 八、指针空值
C++快速入门
一、命名空间
1.初始C++
先简单认识一下C++,依然从Hello World开始
从上图代码中发现有三个不同之处:
- C++所包的头文件:
# include<iostream>
;这里 i 表示输入、o表示输出、stream表示流;即输入输出流 using namespace std
;这个就是命名空间了,有了这段代码,才可以使用cout、cin这些C++库函数(即打印和输入),这里简单认个脸熟就行;- 相比C语言C++打印函数就和C语言有所不同了,当然C++是为了解决C的某些方面不足,是一个升级版,它是兼容C的,所以在C++中使用printf也是完全可以的;
2.概念
在C/C++中,函数和后面的类都是大量存在的,这些变量、函数和类的名称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;
从上图的代码中可以看出,(图b)我们定义了一个全局变量的rand这个是C语言的库函数,当在C的代码中包含了#include<stdlib.h>时,并进行调试时,系统提示“重定义”;(图a)是C++的代码,也存在同样的问题;这里就表明自己定义的变量名于库函数的函数名发生了冲突导致的,我们把这种叫做“命名冲突或名字污染”;在C++为了解决C语言在这方面的缺陷对其进行了改进,增加了一个叫做“命名空间”的使用;命名冲突通常有以下几种:
- 我们的代码跟库的冲突
- 我们互相之间的冲突
3.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.普通的命名空间
//定义了一个命名空间--定义的是一个域
//域有好几种:类域,命名空间域,局部域,全局域
//对命名空间域展开就暴露在了全局,不可以重复
namespace mlxg {int rand = 0;//rand还是属于全局的变量,放到静态区的;这里不能进行复制操作
}
int a = 0;
int main(){int a = 1;printf("Hello World\n");printf("%d\n", mlxg::rand);//::这个符号叫作--域作用限定符号 表达的意思是这个rand去取左边域里面的printf("%d\n", a);printf("%d\n", ::a);//全局域找a;::的左边为空代表全局域return 0;
}
上面的代码中,我们定义了变量,分别为a、rand、它们都属于全局变量;并且rand是放在了一个名为mlxg的域中的,rand就是mlxg域中的一个成员变量;
当我们想要打印出这个rand的值时,并不是直接去打印的,如果按照普通的打印格式,还是一样出现“重定义”;这个时候就需要用到它“::”——域限定符,比如说,你定义了很多个域,就想打印某个域中的某个变量的值时,使用方法:mlxg::rand(告诉编译器你去mlxg的那个域中去找rand,不要去别的地方了);如果你写成::rand表面左边的域是空白,编译器就默认去全局域中找这个rand了;除此之外,我们就只能通过展开命名空间域才能访问。
2.命名空间的嵌套
namespace mlxg {
//命名空间还可以定义变量/函数/类型int rand = 0; int Add(int left, int right){return left + right;}struct Node{struct Node* next;int val;}; //嵌套namespace mlxg1{ int rand = 100;int Sub(int left, int right){return left + right;}struct Node{struct Node* next;int val;};}//可以不断的嵌套
}
//使用
int main(){ //把mlxg域中的rand赋值为10mlxg::rand = 10;//创建一个mlxg域中的名Node的结构体的一个变量;注意这里的域名要写在结构体的后面struct mlxg::Node node;//这里是调用mlxg域中的Add函数mlxg::Add(1, 2);//打印mlxg域中的mlxg1域中的rand的值,其结果为100printf("%d\n", mlxg::mlxg1::rand);return 0;
}
从上述的代码中可以看出命名空间的成员变量可以是变量、函数、类型和嵌套一个域,就像是无限套娃;这里要注意的就是主函数中的赋值,定义结构体变量、打印时的使用方法。
3.命名空间的重名问题
定义变量存在同名,那么在命名空间就不可能重名了吗?答案是肯定会重名的,如果定义了很多很多个命名空间,难免会有重名的存在,但是编译器会将重名的命名空间整合到一起,不同文件内的命名空间在合并的时候也会归并到一个命名空间中。
强调: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,直接展开会有风险,我们定义如果跟库重名,就报错了。建议项目里面不要去展开,只有日常练习这么用。
3.命名空间的展开
全部展开不推荐,如果想要方便一点可以使用下面的部分展开。
//展开部分,只展开常用的函数,从而提升开发效率
using std::cout;
using std::endl;
二、C++的输入&输出
输入——cin;输出——cout,使用cout标准输出(控制台)和cin标准输入(键盘)时,必须包含 头文件以及std标准命名空间。
#include <iostream>
using namespace std::cin;
using namespace std::cout;
int main() {int i = 0;int i1 = 0; //C++cin >> i;//流提取cout << i << endl;//流插入 //Cscanf("%d", &i1);printf("%d", i1);return 0;
}
上述代码中:<< ——流插入运算符;>>——流提取运算符;endl——换行;C++和C语言的比较:
C语言在给变量输入时需要%d和&(取地址),打印时需要%d,也就是定义的是什么类型就需要相应的打印格式;浮点型——%f、字符型——%c、地址——%p;
C++在给变量输入时、就很形象,没有那么麻烦,打印数据时也不需要相应的格式,因为C++会自动识别类型;但是C++的输入输出没有C语言的快。因为C++的IO流要兼容C语言,C++的缓冲区要兼容和同步C语言的缓冲区,如果在cout前有printf,那么C++需要先把C语言缓冲区的内容刷掉才能进行自己的输出,所以会运行的比较慢。
三、缺省参数
缺省参数是声明或定义函数时为函数的参数指定一个默认值。在调用该函数时,如果没有指定实参则采用该默认值,否则使用指定的实参
1.全缺省参数
下面的代码中,Func函数采用的就是全缺省;在传参的过程中需要注意:
-
可以无参数传——Func();表明这个函数里的a/b/c就是默认值是10/20/30;
-
可以传一个或多个参数
Func(1)——a使用指定的1;b、c使用默认值
Func(1,2)——a使用指定的1;b使用指定的2;c使用默认值
Func(1,2,3)——a使用指定的1;b使用指定的2;c使用指定的3
void Func(int a = 10, int b = 20, int c = 30){cout << "a=" << a << endl;cout << "b=" << a << endl;cout << "c=" << a << endl << endl;
}
int main(){Func();Func(1);Func(1, 2);Func(1, 2, 3);return 0;
}
2.半缺省参数
下面的代码中,Func函数采用的就是半缺省,在传参的过程中需要注意:
- 不可以无参传——Fun();
- 不能间隔传——Func(1,,2);
- 必须从左向右依次传;从右往左缺省;
void Func(int a , int b , int c = 30){cout << "a=" << a << endl;cout << "b=" << b << endl;cout << "c=" << c << endl << endl;
}
int main(){//Func();不可无参传,指定不明确Func(1, 2);//Func(1, ,3);不能间隔着传参Func(1, 2, 3);return 0;
}
3.缺省参数的用途
//减少数据结构初始化时扩容的消耗
void StackInit(struct Stack* pst,int defaultCapacity=4){pst->a=(int*)malloc(sizeof(int)*defaultCapacity);if(pst->a==NULL){perror("malloc fail");return;}pst->top=0;pst->capacity=defaultCapacity;
}
int main(){struct Stack st1;//需要插入100个数据StackInit(&st1,100);
}
4.缺省参数的注意点
- 半缺省参数必须是从右往左依次来给出,不能间隔着给;
- 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现
//错误的方式-声明和定义同时给缺省值,最怕的就是声明和定义的时候缺省值不一致
//Stack.h——声明
void StackInit(struct Stack* ps, int capacity = 4);
//Stack.c——定义
void StackInit(struct Stack* ps, int capacity = 4) {}//正确的方式-只在声明的时候给缺省值
//Stack.h——声明
void StackInit(struct Stack* ps, int capacity = 4);
//Stack.c——定义
void StackInit(struct Stack* ps, int capacity){}
应该是声明的时候给,预处理是头文件展开,编译的时候不会合并,链接的时候才会合到一起,编译阶段我是只能看到声明的,我看不到定义。如果声明的时候不给缺省,那么编译器会认为调用该函数时必须要传入两个参数!否则就会报错。
-
缺省值必须是常量或者全局变量
-
C语言不支持(编译器不支持)
四、函数重载
自然语言中,一个词可以有多重含义,人们可以通过上下文来判断该词真实的含义,即该次被重载了。比如:以前有一个笑话,我国有两个体育项目大家根本不用看,也不用担心。一个是乒乓球,一个是男足。前者是“谁也赢不了!”,后者是“谁也赢不了!”
1.函数重载的原则
函数重载:是函数的一种特殊情况,C++允许在同一作用域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 顺序)必须不同,常用来处理实现功能类似数据类型不同的问题;
//1.函数的类型不同
int Add(int left, int right){ //类型——intcout<<"int Add(int left, int right)"<<endl;return left + right;
}
double Add(double left, double right) {//类型——doublecout << "double Add(double left, double right)" << endl;return left + right;
}//函数的参数个数不同
void f() { //无参cout << "f()" << endl;
}
void f(int a) {//一个参数cout << "f(int a)" << endl;
}//参数顺序不同
void f(int a, char b) {cout << "f(int a,char b)" << endl;
}
int main() { //1.函数的类型不同Add(1, 2); Add(1.1, 2.2);//2.函数的参数个数不同f(); f(1);//3.虽然只有一个函数,但是参数的顺序发生变化,依然构成函数重载f(10, 'A'); f('A', 10);return 0;
}
2.以下的函数不能构成函数重载
1.返回值不同的函数
//仅返回值不同
short Add(short left, short right) {return left + right;
}
int Add(short left, short right) {return left + right;
}
2.缺省值不同的函数
//缺省值不同,有or没有
void f(int a){cout << "f()" << endl;
}
void f(int a = 0){cout << "f(int a)" << endl;
}
3.传参调用问题
虽然构成重载,但使用时会出现问题,f();调用不明确,存在歧义
void f(){cout << "f()" << endl;
}
void f(int a = 0){cout << "f(int a)" << endl;
}
int main(){f();//调谁呢?f(1);return 0;
}
3.函数重载的原理
C++中支持了函数重载,而C语言是不支持的;究其原因,在函数调用的时候,C++编译器对函数名的修饰规则和C语言编译器是存在差异的;由于在VS编译器下很难看出C++和C的区别;这里我们利用Linux进行演示;
以下面的代码为例:
void f(){cout << "f()" << endl;
}
void f(int a){cout << "f(int a)" << endl;
}
如下图所示为Linux的反汇编,第一个f()函数命名为==_Z1fv==;第二个f(int a)函数命名为 _Z1fi;
_Z:表示前缀
1:表示函数名的长度
f:表示函数名
i:参数为int类型(取首字母)
v:参数为void类型(取首字母)
以下是C的反汇编
结合两种编译器下的函数名修饰规则可以看出;
C++的函数名修饰风格:_Z + 函数名长度 + 函数名 + 参数类型的首字母;
C语言的函数名修饰风格:直接就是函数名;
在简单的了解了函数名修饰规则后,回想一下程序编译链接的过程:
- 预处理:头文件展开,宏替换,条件编译,去掉注释,预处理结束后.h就都展开了,生成.i文件
- 编译:检查语法,生成汇编代码.i文件生成.s文件(生成汇编代码,指令级代码),但是汇编指令我们基本可以看懂(都是符号),但是机器只识别二进制的机器码
- 汇编:汇编代码转成二进制机器码 .o文件,生成符号表
- 链接:生成可执行程序:xxx.exe/a.out 只有生成可执行程序的时候各个.o文件之间才会合作一把
我们在编译的时候是拿不到函数的地址的,因为.h里面只有声明【没定义的化没有确定的地址,只是一个承诺但还没有实现】,没有地址,但是可以编译过去,在汇编的时候生成符号表,然后在链接的时候通过函数名修饰规则去符号表中寻找函数的地址【声明和定义未分离就不需要这个操作】。通过编译链接的分析,C++支持函数重载,C语言不支持函数重载,原因就算函数名的修饰风格不同;
五、引用
引用不是新定义一个变量,而是给已存在的变量取了一个别名,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
1.引用的定义
int main() {int a = 10;int& b = a;//--定义引用类型//引用在语法层,我们要理解这里没有开新的空间,就是对原来的取了一个新的称叫做b//int* p = &b;//--这里是取地址ba = 20;b = 30;//a改变了,b也会改变;b改变了,a也会改变return 0;
}
2.引用的特性
int main(){//1.引用在定义的时候必须初始化int a = 10;int& b;//---未初始化//2.一个变量可以有多个引用,类似于一个人可以有多个外号int a = 10;int& b = a;int& c = a;int& d = b;//3.引用一旦引用了一个实体,再不能引用其他实体了int a = 10;int& b = a;int c = 20;//1.这里是让b变成c的别名呢?否//2.还是把c赋值给b呢? 是b = c;return 0;
}
3.常引用
int main() {//1.权限放大----不可以//const int a = 10;//int& b = a;//错误//2.权限不变----可以const int a = 10;const int& b = a;//3.权限的缩小----可以int c = 10;const int& d = c;//缩小的是d作为别名的权限c++;//还是可以的//4.权限的平移const int& m=10;//5.double d =11.11;//int& a = d;这是错误的const int& a = d;//正确return 0;
}
第五种情况的解释,
//临时变量返回的场景
//场景1
int func1(){static int x=0;return x;//返回的临时变量,临时变量具有常性
}
int main(){int& ret1=func1();//不可以,权限放大const int& ret2=func1();//可以,权限平移return 0;
}
//场景2
int& func2(){static int x=0;return x;
}
int main(){int& ret2=func2();//权限平移const int& ret2=func2();//权限缩小return 0;
}
4.使用场景
1.引用作参数
//引用作参数,输出型参数//传地址
void swap(int* p1, int* p2){int tmp = *p1;*p1 = *p2;*p2 = tmp;
}
//传引用,支持值交换,指针交换等
void swap(int& r1, int& r2){int tmp = r1;r1 = r2; r2 = tmp;
}
//传值
void swap(int r1, int r2){int tmp = r1;r1 = r2;r2 = tmp;
}
//他们三个构成函数重载,他们类型不同,但是swap(x, y);调用时存在歧义,不知道调用传值还是传引用
int main(){int x = 0, y = 1;swap(&x, &y);//swap(x, y);return 0;
}
回顾下我们之前写数据结构的时候,可以看到我们使用引用做参数的方便之处。
typedef struct ListNode{int val;struct ListNode* next;ListNode* next;//C++可以用类名做类型
}LTNode,*PLTNode;//C语言
void ListPushBack(struct ListNode** phead,int x){}
//C++
void ListPushBack(struct ListNode *& phead,int x){}
void ListPushBack(LTNode*& phead,int x){}
void ListPushBack(PLTNode& phead,int x){}
还有就是引用传参相比传值传参,效率更高,更快,涉及深浅拷贝
struct A{int a[10000];}//一个很大的类
void TestFunc1(A a){}
void TestFunc2(A& a){}//提高效率void TestRefAndValue(){A a;//以值作为函数参数size_t begin1=clock();for(size_t i=0;i<10000;i++)TestFunc1(a);size_t end1=clock();//以引用作为函数参数size_t begin2=clock();for(size_t i=0;i<10000;i++)TestFunc2(a);size_t end2=clock();
}
2.引用作返回值
如果函数返回时,出了函数作用域,如果返回对象还未还给系统,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。
//引用作返回值
int Add1(int a, int b){int c = a + b;return c;//不管c是正常变量还是静态变量都会先生成临时变量
}
int& Add2(int a, int b){int c = a + b;return c;//不会生成临时变量
}
int main(){int x = 0, y = 1;int ret1 = Add1(1, 2);//3?int& ret2 = Add2(1, 2);//3?cout << ret1 << endl;cout << ret2 << endl;return 0;
}
出了作用域,生成一个临时变量,函数的返回结果拷贝给临时变量,再通过临时变量返回拷贝给主函数。
引用还有一张常见的用法就是通过返回值修改:
struct SeqList{int a[100];size_t n=100;
}
//这一个函数就实现了查找和修改两个功能
int& SLAt(SeqList* ps,int pos){assert(pos<100 && pos>=0);return ps->a[pos];//具有既读又写功能
}
int& SLAt(SeqList& ps,int pos){assert(pos<100 && pos>=0);return ps.a[pos];
}//C++的玩法
struct SeqList{int a[100];size_t size; //半成品int& at(int pos){assert(pos>=0 && pos<100);return a[pos];}//正宗int& operator[](int pos){assert(pos>=0 && pos<100);return a[pos];}
};
//本质都是引用返回
int main(){SeqList s;//半成品s.at(0)=0;s.at(0)++;cout<<s.at(0)<<endl;//正宗 类比vectors[1]=10;s[1]++;cout<<s[1]<<endl;return 0;
}
总结:
-
基本任何场景都可以用引用传参。
-
谨慎用引用做返回值。出了函数作用域,对象不在了,就不能用引用返回,还在就可以用引用返回。
-
常见的可以用引用返回的情况:全局变量,静态变量,malloc出来的堆上面的空间
-
引用的底层【汇编角度】是指针
5.指针和引用的区别
- 引用在定义时必须初始化,指针没有要求
- 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
- 没有NULL引用,但有NULL指针
- 在sizeof中含义不同:引用结果为引用引用类型的大小,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)
- 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
- 有多级指针,但是没有多级引用
- 访问实体方式不同,指针需要显示解引用,引用编译器自己处理
- 引用比指针使用起来相对更安全
六、内联函数
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,没有函数压栈的开销,内联函数提升程序运行的效率。
inline int Add(int x, int y) {//在函数前面加上inlineint ret = x + y;return ret;
}
int main(){int ret = Add(2, 3);return 0;
}
上述代码的Add函数还可以用宏来替换
#define Add(x,y) ((x)+(y))
int main(){int ret = Add(2, 3);return 0;
}
如果使用宏来替换函数的话,宏是非常复杂的,如果控制不好括号,容易造成错误;
但内联也不是万能的,如果Add函数调用1000次的话,如果函数不展开,是1010行代码,如果函数按照inline展开的化,是10*1000行代码,会导致可执行程序变大。那么栈的开销就比较大;一般建议调用不频繁的函数可以设置成内联。
特性:
- inline是一种以空间换时间的做法,省去调用函数的开销。所以代码很长或者有循环/递归的函数不适宜使用作为内联函数。
- inline对于编译器而言只是一个建议,编译器会自动优化,如果定义为inline的函数体内有循环/递归等等,编译器优化时会忽略掉内联。而且在debug程序下内联函数不会起作用,否则就影响调试了。
- inline不建议声明和定义分离,分离会导致链接错误(编译过了但是链接不上)。因为inline被展开,就没有函数地址了,链接就会找不到,所以内联函数不要分离,直接定义在.h文件中,这样在声明的时候就有定义了,没有地址不会进符号表。
七、auto关键字
在C++中它具有自动识别类型的功能;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 a = 0;int b = 0;//自动推荐类型auto c = a;auto d = 'a';auto e = 10.11;//typeid打印变量的类型cout << typeid(c).name() << endl;cout << typeid(d).name() << endl;cout << typeid(e).name() << endl;//实际中我们不会向上面那样去用auto//实际中使用场景std::map<std::string, std::string>dict = { {"sort","排序"}, { "insert","插入" } };std::map<std::string, std::string>::iterator it = dict.begin();//根据右边的值自动推到it的类型,写起来就方便了auto it = dict.begin();int x = 10;auto a = &x;//int*auto* b = &x; //int*auto& c = x;//int----声明引用类型是需要加&*a = 20;*b = 30;c = 40;return 0;
}
/*那些很长的代码不理解对auto的理解没有任何影响*/
1.auto不能做参数,不能定义数组
//不可以作参数
void test(auto a){}
int main() {int a[] = { 1,2,3 };auto b[] = { 1,2,3 };//不可以定义数组return 0;
}
2.范围for的使用
/* void TestFor(int a[]) {//范围for必须是数组名 这里的a不是数组名,是指针了for (auto& e : a) {cout << e << endl;}
} */
int main() {//语法糖 -- 范围forint array[] = { 1,2,3,4,5 };//TestFor(array);//C遍历数组for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(int); i++) {cout << array[i]<<" ";}cout << endl;//C++遍历数组,自动依次取数组array中的每个元素赋值给efor (auto e : array) { //e是名称,可以随便取名cout << e << " ";}cout << endl;for (int x : array) {//也可以把类型定义好,也是范围forcout << x << " ";}cout << endl;//用范围for把数组每个值+1,修改for (auto& e : array){e++;}for (auto e : array){cout << e << " ";}cout << endl;return 0;
}
八、指针空值
在C语言中NULL表示空指针,在C++中空指针改为了nullptr;因为NULL和0本质是一个意思,放到C++中就会存在歧义;看下面的代码演示
void f(int) {cout << "f(int)" << endl;
}
void f(int*) {cout << "f(int*)" << endl;
}
int main() {//C++98/03int* p1 = NULL;int* p2 = 0;//C++11int* p3 = nullptr;f(NULL);//f(int)f(0);//f(int)f(nullptr);//f(int*)return 0;
}
我们的本意是参数为0是想打印出f(int);参数为NULL时,打印出f(int*)但是结果却是一样的,这就很好说明了,C++在0和NULL的处理是存在歧义的;注意:
- 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。