文章目录

  • 前言
  • 一、什么是C++?
  • 二、命名空间
    • 2.1 命名空间的定义
    • 2.2 命名空间的使用
  • 三、输入&输出
  • 四、缺省参数
    • 4.1 缺省参数概念
    • 4.2 缺省参数分类
      • 注意:
  • 五、函数重载
    • 5.1 概念
    • 5.2 名字修饰
  • 六、引用
    • 6.1 概念
    • 6.2 引用特性
    • 6.3 常引用
    • 6.4 使用场景
      • 6.4.1 做参数
      • 6.4.2 做返回值
      • 6.4.3 变量,指针,数组的引用
    • 6.5 效率比较
      • 6.5.1 传值,传引用效率比较
      • 6.5.2 值和引用的作为返回值类型的性能比较
    • 6.6 引用和指针的区别
      • 引用和指针的不同点
  • 七、auto关键字
    • 7.1 auto简介
    • 7.2 auto的使用细则
      • 7.2.3 auto与指针和引用结合起来使用
      • 7.2.4 在同一行定义多个变量
    • 7.3 auto不能推导的场景

前言

本博客意在总结初学C++的一些基础知识,便于回顾与复习。


一、什么是C++?

C语言是结构化和模块化的语言,适合处理较小规模的程序。对于复杂的问题,规模较大的程序,需要高度的抽象和建模时,C语言则不合适。为了解决软件危机, 20世纪80年代, 计算机界提出了OOP(object oriented programming:面向对象)思想,支持面向对象的程序设计语言应运而生。
1982年,Bjarne Stroustrup博士在C语言的基础上引入并扩充了面向对象的概念,发明了一种新的程序语言。为了表达该语言与C语言的渊源关系,命名为C++。因此:C++是基于C语言而产生的,它既可以进行C语言的过程化程序设计,又可以进行以抽象数据类型为特点的基于对象的程序设计,还可以进行面向对象的程序设计。


C++发展至今,已发布过许多版本,其中两个版本需要特别注意:

1.C++98——C++标准第一个版本,绝大多数编译器都支持,得到了国际标准化组织(ISO)和美国标准化。
协会认可,以模板方式重写C++标准库,引入了STL(标准模板库)
2.C++11——增加了许多特性,使得C++更像一种新语言,比如:正则表达式、基于范围for循环、auto关键字、新容器、列表初始化、标准线程库等。

二、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。


2.1 命名空间的定义

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。如:

namespace S1 //S1为命名空间名称
{//命名空间中的内容,可定义变量,也可定义函数int a = 10;int Add(int x,int y){return x + y;}
}

需注意:

  • 命名空间可以嵌套——一个命名空间的{}内可以定义别的命名空间;
  • 同一工程允许存在多个名称想同的命名空间,编译器最终会合成同一个命名空间中。

2.2 命名空间的使用

命名空间的使用方式有三种:

  • 加命名空间名称及作用于限定符::
int main()
{printf("%d\n",S1::a);//S1为前面定义的命名空间名称return 0;
}
  • 使用using将命名空间中成员引入
using S1::a
int main()
{printf("%d\n",a);//S1为前面定义的命名空间名称return 0;
}
  • 使用using namespace引入命名空间名称
using namespace S1
int main()
{printf("%d\n",a);//S1为前面定义的命名空间名称return 0;
}

三、输入&输出

在C语言中,我们通常使用scanf & printf进行输入与输出,在C++中,我们当然也可以这么做,不过C++提出一种新的方式——cin & cout使我们的输入输出更加方便。

首先看一下C++的hello,world如何输出:

#include<iostream>
using namespace std;int main()
{cout<<"Hello world!!!"<<endl;//<<后为需要输出的内容,endl为换行符return 0; }

注意:

  1. 使用cout标准输出(控制台)和cin标准输入(键盘)时,必须包含< iostream >头文件以及std标准命名空间。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。
  2. 使用C++输入输出更方便,不需增加数据格式控制,比如:整形–%d,字符–%c。
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{int a;double b;char c;cin>>a; //>>后为输入内容cin>>b>>c;cout<<a<<endl;cout<<b<<" "<<c<<endl;return 0; }

观察如上代码,可以发现任何类型的变量,直接输入/输出即可,不必关注变量类型。


四、缺省参数

在C++中提出了缺省参数,思想类似于备胎…


4.1 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,例:

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

4.2 缺省参数分类

1. 全缺省参数

顾名思义就是全部参数都有默认值啦(都是备胎)。如:

void TestFunc(int a = 10, int b = 20, int c = 30) {cout<<"a = "<<a<<endl;cout<<"b = "<<b<<endl;cout<<"c = "<<c<<endl; }

2. 半缺省参数

void TestFunc(int a, int b = 10, int c = 20) {cout<<"a = "<<a<<endl;cout<<"b = "<<b<<endl;cout<<"c = "<<c<<endl; }

注意:

  • 半缺省参数必须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(防止误导编译器);
  • 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)。

五、函数重载

5.1 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 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

int Add(int left, int right)
{return left+right; }
double Add(double left, double right)
{return left+right; }int main()
{Add(10, 20);Add(10.0, 20.0);return 0; }

5.2 名字修饰

为什么C++支持重载而C语言不支持呢,原因在编译器函数名修饰规则不同。

在C/C++中,一个程序要运行起来,需要经历以下几个阶段:预处理、编译、汇编、链接。而在链接阶段,面对一个函数,连接器会根据函数名去寻找相应的地址,然后链接到一起。对于C语言,函数修饰后名字是不变的,然而连接器对于相同名字的函数该去链接哪个是没有办法判断的(同名函数无法区分),而对于C++来说,编译完成后函数名字的修饰会根据它的参数列表发生改变,不同的参数会被修饰为不同的名称,这样,链接时连接器就会根据不同的名称寻找相应的地址完成链接啦。

注意:

  • 不同的系统下,名字修饰规则是不同的(如linux与windows)
  • C++中函数重载底层的处理方法:C++利用命名倾轧技术改变函数名,区分参数不同的同名函数(编译阶段)。

六、引用

6.1 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。

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同种类型的。

6.2 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。

6.3 常引用

观察如下代码:,可以发现,引用的类型必须和被引用类型一样。

void TestConstRef()
{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;}

6.4 使用场景

6.4.1 做参数

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

6.4.2 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。(传值时,创建无名临时空间来接受返回值)

6.4.3 变量,指针,数组的引用

//变量的引用int a = 1;int &b = a;
//指针的引用int *ptr = &a;int *&q = ptr;
//数组的引用int arr[n] = {1,2,3,4,5};int(&pa)[5] = arr;

6.5 效率比较

6.5.1 传值,传引用效率比较

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。

6.5.2 值和引用的作为返回值类型的性能比较

引用作为返回值比值作为返回值的效率好很多,但是如果返回值的生命周期受限则不能使用引用返回。

6.6 引用和指针的区别

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。但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。

引用和指针的不同点

  1. 引用在定义时必须初始化,指针没有要求
  2. 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
  3. 没有NULL引用,但有NULL指针
  4. 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)
  5. 引用自加引用的实体增加1,指针自加即指针向后偏移一个类型的大小
  6. 有多级指针,但是没有多级引用
  7. 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
  8. 引用比指针使用起来相对更安全

七、auto关键字

7.1 auto简介

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,但遗憾的是一直没有人去使用它。
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。

观察一段代码让我们更好的了解auto:

int TestAuto()
{return 10; }
int main()
{int a = 10;auto b = a;auto c = 'a';auto d = TestAuto();cout << typeid(b).name() << endl;cout << typeid(c).name() << endl;cout << typeid(d).name() << endl;//auto e; 无法通过编译,使用auto定义变量时必须对其进行初始化return 0; }

上面的代码部分,可以看到b,c,d的类型分别是int型,char型和 int型,在C语言中,初始化变量时我们必须得指明定义的变量的类型,但有了auto我们便可不再那样麻烦,它会自动推导auto表达式的实际类型并变换为实际类型,这就是auto的作用!

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

7.2 auto的使用细则

7.2.3 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;}

7.2.4 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
}

7.3 auto不能推导的场景

1.auto不能作为函数的参数
2. auto不能直接用来声明数组
3. 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
4. auto在实际中最常见的优势用法就是跟C++11提供的新式for循环,还有lambda表达式等
进行配合使用

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