C++ 核心编程

本系类列博客都是根据黑马的C++视频做的笔记。
本阶段主要针对C++面向对象编程技术做详细记录，探讨C++中的核心和精髓。

1、内存分区模型

C++程序在执行时，将内存大方向划分为4个区域

代码区：存放函数体的二进制代码，由操作系统进行管理
全局区：存放全局变量和静态变量以及常量
栈区：由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量等
堆区：由程序员分配和释放，若程序员不释放，程序结束时由操作系统回收

内存四区的意义
不同区域存放的数据，赋予不同的生命周期，给我们更大的灵活编程

1.1 程序运行前

在程序编译后，生成了exe可执行程序，未执行该程序前分为两个区域：

代码区
存放CPU执行的机器指令
代码区是共享的，共享的目的是对于频繁被执行的程序，只需要在内存中有一份代码即可
代码区是只读的，使其只读的原因是防止程序意外地修改了它的指令
全局区
全局变量和静态变量存放于此
全局区还包含了常量区，字符串常量和其他常量也存放于此
该区域的数据在程序结束后由操作系统释放
const修饰的变量也是常量

示例

#include <iostream>using namespace std;// 定义全局变量
int g_a = 10;
int g_b = 10;// 定义const修饰全局常量
const int c_g_a = 10;
const int c_g_b = 10;int main()
{// 全局区// 全局变量、静态变量、常量// 创建一个普通的局部变量int a = 10;int b = 10;cout << "局部变量a的地址为：" << (int)&a << endl;cout << "局部变量b的地址为：" << (int)&b << endl;cout << "全局变量g_a的地址为：" << (int)&g_a << endl;cout << "全局变量g_b的地址为：" << (int)&g_b << endl;// 静态变量static int s_a = 10;static int s_b = 10;cout << "静态变量s_a的地址为：" << (int)&s_a << endl;cout << "静态变量s_b的地址为：" << (int)&s_b << endl;// 常量// 字符串常量cout << "字符串'Hello world'的地址为：" << (int)&("Hello world") << endl;// const修饰的变量// const 修饰的全局变量，const修饰的局部变量cout << "全部常量c_g_a的地址为：" << (int)&c_g_a << endl;cout << "全部常量c_g_b的地址为：" << (int)&c_g_b << endl;// 局部const int c_l_a = 10; // c const; g global l localconst int c_l_b = 10;cout << "局部常量c_l_a的地址为：" << (int)&c_l_a << endl;cout << "局部常量c_l_b的地址为：" << (int)&c_l_b << endl;return 0;}

总结

C++中在程序运行之前分为全局区和代码区
代码区特点是共享和只读
全局区中存放全局变量、静态变量、常量
常量区中存放const修饰的全局变量和字符串常量

1.2 程序运行后

1.2.1 栈区

由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量等
注意事项：不要返回局部变量的地址，栈区开辟的数据由编译器自动释放

示例

#include <iostream>using namespace std;// 栈区数据注意事项，不要反悔局部变量的地址
// 栈区的数据由编译器管理开辟和释放int* func(int b) // 形参数据也会保留在栈区
{int a = 10; // 局部变量，存放在栈区，栈区的数据在函数执行完成之后自动释放return &a; // 返回局部变量的地址
}int main()
{// 接受func函数的返回值int* p = func(2);cout << *p << endl;   // 本次可能打印正确的数据，编译器做了保留cout << *p << endl;    // 第二次这个数据就不再保留了return 0;
}

1.2.3 堆区

由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时由操作系统回收
在c++中主要利用new在堆去开辟内存

示例

#include <iostream>
using namespace std;int* func()
{// 利用new关键字可以将数据开辟到堆区// new 关键字返回的是地址// 指针本质也是一个变量（局部变量），放在栈上，指针指向的数据是放在堆区int *a = new int(10);return a;
}int main()
{// 在堆区中开辟数据int* p = func();cout << *p << endl;cout << *p << endl;cout << *p << endl;return 0;
}

总结
堆区的数据由程序员管理开辟和释放
堆区的数据利用关键字new进行开辟内存

1.3 new操作符

C++中利用new操作符在堆区开辟数据
堆区开辟的数据，有程序员手动开辟，手动释放利用操作符delete
语法：new 数据类型
利用new创建的数据会返回对应数据类型的指针

示例

#include <iostream>
using namespace std;int* func()
{// 在堆区创建整型数据// new 返回的是 该数据类型的指针int* p = new int(10);return p;
}void test01()
{int* p = func();cout << *p << endl;cout << *p << endl;// 堆区的数据由程序员管理，包括开辟和释放// 释放堆区中的数据，利用关键字newdelete p;//cout << *p << endl;  // 内存已经被释放，再次访问就是非法操作，就会报错
}// 2、在堆区利用new开辟一个数组
void test02()
{// 创建10整型的数据的数组，在堆区int* arr = new int[10]; // 10代表数组里面有10个元素for (int i = 0; i <10; i++){arr[i] = i + 1;}for (int j= 0; j < 10; j++){cout << arr[j] << endl;}// 释放堆区数组// 释放数组的伤害，要加 []才可以delete[] arr;}
int main()
{//test01();test02();return 0;
}

注意

数组的释放需要加[]才可以，例如：delete[] arr

2、引用

2.1 引用的基本使用

**作用：**给变量取别名
**语法：**数据类型 &别名 = 原名

图示：

示例

#include <iostream>using namespace std;int main()
{// 引用的基本语法// 数据类型 &别名 = 原名int a = 10;// 创建引用int& b = a;cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;// 修改值b = 100;cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;return 0;
}

2.2 引用注意事项

引用必须要初始化
引用一旦初始化就不可以更改

图示

示例

#include <iostream>
using namespace std;int main()
{int a = 10;// 1. 引用必须初始化//int& b; // 错误，必须要初始化int& b = a;// 2、 引用在初始化后，不可以改变int c = 20;b = c;    // 此为赋值操作，并不是更改引用cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;cout << "c = " << c << endl;}

2.3 引用做函数的参数

作用： 函数传参是，可以利用引用的技术让形参修饰实参
优点： 可以简化指针修改实参

示例

#include<iostream>
using namespace std;// 1、值传递
void mySwap01(int a, int b)
{int temp = a;a = b;b = temp;
}// 2、地址传递
void mySwap02(int* a, int* b)
{int temp = *a;*a = *b;*b = temp;}// 3、 引用传递
void mySwap03(int& a, int& b)
{int temp = a;a = b;b = temp;
}int main()
{int a = 10;int b = 20;cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;// mySwap01(a, b);       // 未交换// mySwap02(&a, &b);  // 已经交互mySwap03(a, b);      // 已经交换cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;return 0;
}

总结：通过引用参数产生的效果和按地址传递是一样的。引用的语法更清楚简单。

2.4 引用做函数的返回值

作用： 引用是I可以作为函数的返回值存在的

注意：不要返回局部变量引用
用法：函数调用作为左值

示例

#include<iostream>
using namespace std;// 引用做函数的返回值
// 1、不要反悔局部变量的引用
int& test01()
{int a = 10;   // 局部变量存放在四区中的栈区return a;
}// 2、函数调用可以可以作为左值
int& test02()
{static int a = 10;    // 静态变量，存放在全局区，在程序结束后释放return a;
}int main()
{//int& ref = test01();//cout << "ref = " << ref << endl; // 第一次 正确的数据 编译器做了保留//cout << "ref = " << ref << endl; // 第二次 错误结果 a的内存已经释放 无权操作int& ref2 = test02();cout << "ref2 = " << ref2 << endl;cout << "ref2 = " << ref2 << endl;// 左值test02() = 1000;cout << "ref2 = " << ref2 << endl;cout << "ref2 = " << ref2 << endl;return 0;
}

2.5 引用的本质

本质： 引用的本质在c++中就是一个指针常量
讲解示例：

// 发现是引用，转换为 int* const ref = &a;
void func(int& ref)
{ref = 200;
}int main()
{int a = 10;// 自动转换为 int* const ref = &a；指针常量是指针指向不可更改int& ref = a;ref = 20; // 内部发现ref是引用，自动帮我们转换为 *ref = 20;cout << "a = " << a << endl;cout << "ref = " << ref << endl;func(a);return 0;}

图示

结论：C++推荐使用引用计数，因为语法方便，引用本质就是指针常量，但是所有的指针操作编译器都帮我们做了。

2.6 常量引用

作用： 主要用于修饰形参，防止误操作
在函数形参列表中，可以加const修饰形参，防止形参改变实参

示例：


// 打印数据
void showValue(const int& val)
{// val = 10000;   // 防止被修改cout << "val = " << val << endl;
}int main()
{// 常量引用// 使用场景：用来修饰形参，防止误操作int a = 10;// 加上const之后，编译器将代码修改为 int temp = 10; const int& ref = temp;// 如果没有const 也即：int& ref = 10; 为错误语法const int& ref = 10;    // 引用必须引用一块合法的内存空间// ref = 20; // 加入const之后变为只读，不可写showValue(a);return 0;
}

3、函数提高

3.1 函数默认参数

在C++中，函数的形参列表中的形参是可以有默认值得。
语法：返回值类型函数名(参数 = 默认值）{}

示例：

#include<iostream>
using namespace std;// 函数默认参数
int sum(int a = 0, int b = 0, int c = 0)
{return a + b + c;
}// 注意事项：、
// 1、如果某个位置已经有了默认参数，那么这个位置之后，都必须要有默认值
// 2、如果函数声明有默认参数，函数实现就不能有默认参数，如果函数实现有默认参数，声明就不能有参数int func(int a = 10, int b = 20, int c = 30);
int func(int a, int b, int c)
{return a + b + c;
}int main()
{cout << sum() << endl;cout << sum(10, 20) << endl;cout << sum(10, 20, 20) << endl;cout << func(20, 100) << endl;return 0;
}

注意： 如果某个位置有了默认参数，后面的参数必须都要设定默认值，例如：int sum(int a = 0, int b)为错误使用。
注意： 如果函数声明有默认参数，函数实现就不能有默认参数，如果函数实现有默认参数，声明就不能有参数
结论： 如果传入参数，就用传入的值，如果没有，就是用默认值

3.2 函数占位符

C++中函数的形参列表里面可以有占位参数，用来占位，调用函数时必须填补该位置

语法： 返回值类型函数名（数据类型）{}
在现阶段函数的占位参数存在意义不大，但是后面的课程中会用到该特性

示例：


// 占位参数
// 返回值类型 函数名(数据类型) {}// 目前阶段的占位参数 还用不到，后面知识点中会用到
// 占位参数还可以有默认参数
void func(int a, int = 10)
{cout << "this is func " << endl;
}int main()
{// 如果不给第二个占位参数传值，则报错func(10, 10);return 0;
}

3.3 函数的重载

3.3.1 函数重载概述

作用： 函数名可以相同，提高复用性

函数重载满足条件：

同一个作用域下
函数名相同
函数参数的类型不同、个数不同、或者顺序不同

注意： 函数的返回值不可以作为函数重载的条件

示例：

#include<iostream>
using namespace std;// 函数重载
// 可以让函数名相同，提高复用性// 函数重载条件
// 1、同一个作用域
// 2、同一个函数名
// 3、参数的类型、个数以及类型不同
void func()
{cout << "func 的调用!" << endl;
}void func(int a)
{cout << "func 的调用!!" << endl;
}void func(double a)
{cout << "func double 的调用！！" << endl;
}void func(int a, double b)
{cout << "func(int, double) 的调用！！" << endl;
}void func(double b, int a)
{cout << "func(double, a) 的调用!!!" << endl;
}// 函数的返回值不可以作为重载条件
int main()
{// 如果不给第二个占位参数传值，则报错func();func(20);func(2.1);func(10.2, 20);func(20, 10.2);return 0;
}

3.3.2 函数重载注意事项

引用作为重载条件
函数重载遇到函数默认参数

示例：

#include<iostream>
using namespace std;// 函数重载的注意事项
// 1、应用作为重载的条件
void func(int &a)   // int &a = 10; 不合法
{cout << "func(int &a) 的调用！" << endl;
}void func(const int &a)        // const int &a = 10 合法
{cout << "func(const int& a) 的调用！" << endl;
}// 2、函数重载碰到默认参数
void func2(int a)
{cout << "func2(int a) 的调用！" << endl;
}// 默认参数会导致二义性，和上面的函数有冲突
//void func2(int a, int b = 20)
//{//  cout << "func2(int a = 2) 的调用！" << endl;
//}// 2、函数重载遇到默认参数
// 函数的返回值不可以作为重载条件
int main()
{// 如果不给第二个占位参数传值，则报错int a = 10;func(a);    // 调用的是：func(int& a)函数func(10);  // 调用的是：func(const int& a)函数func2(2);return 0;
}

注意： 函数形参有默认值时，可能会导致函数二义性，也即调用函数不知道该调用哪一个函数，应当尽量避免这种情况。

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C++核心编程（一）

C++ 核心编程

1、内存分区模型

1.1 程序运行前

1.2 程序运行后

1.2.1 栈区

1.2.3 堆区

1.3 new操作符

2、引用

2.1 引用的基本使用

2.2 引用注意事项

2.3 引用做函数的参数

2.4 引用做函数的返回值

2.5 引用的本质

2.6 常量引用

3、函数提高

3.1 函数默认参数

3.2 函数占位符

3.3 函数的重载

3.3.1 函数重载概述

3.3.2 函数重载注意事项

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