一、关键字

C++总计63个关键字,C语言32个关键字。

C++入门学习_引用

二、命名空间

1.命名空间域的作用

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。

理解:一个作用域内不能同时存在变量名相同的两个变量,但是我们所包含的头文件,已经天然的在全局作用域中定义了一些变量。但是如果我们对此不清楚,定义了相同变量名的变量,就会导致命名冲突。

举例:

C++入门学习_nullptr_02

2.命名空间域可以定义变量、函数和类型

定义类型:

C++入门学习_nullptr_03

即使是类型定义,也只是自定义类型,也就是struct结构体这种,而不能定义像int这样的基本类型。

3.作用域访问优先顺序

访问几大作用域的优先顺序:局部域>全局域>展开的命名空间域。

对于未展开的命名空间域,访问不到

4.命名空间的使用方法

在命名空间外,无法直接访问到命名空间内的变量,函数或者类型。

如下

C++入门学习_命名空间_04

解决方法:

1.using 命名空间;可以将整个命名空间的内容暴漏在全局域之中。

2.using 命名空间:变量/函数/类型; 可以将对应的变量、函数或者类型暴露在全局域之中。如下

C++入门学习_函数重载_05

3.加上域作用限定符::

如下

C++入门学习_函数重载_06

注意事项

无论是using 命名空间;还是using 命名空间 变量;

上述操作是将对应的命名空间或者命名空间变量暴露在全局作用域。

如果已经将某个命名空间域的变量暴露在全局域中,再在全局域中定义相同的变量,就会出错,这也验证了前半句话的正确性。如下

C++入门学习_C++入门_07

在局部作用域中访问某个变量的搜索优先顺序,一定是局部域>全局域>=大于已经展开的命名空间域。除非通过具体的域作用限定符限定了访问某个域。如下

C++入门学习_C++入门_08

三、C++输入输出

在C语言中,使用scanf和printf进行输入输出,实际上,scanf和printf是包含在stdio.h里的两个函数,这也是为什么在使用时需要包含该头文件。

而C++有新的输入输出函数,也即cin和cout,其声明包含在头文件#include<iostream>中,只不过C++为了和C语言头文件不同,所以没有.h。而定义则是在命名空间std中,这是因为C++将C++标准库的定义放到了std中。


C++在C语言的基础上进行了改良。

在C++官网中,可以看到其中也有C语言的标准库C library,其中是各种头文件。只不过在C语言中写作#include<stdio.h>的写法在C++中也可以写作#include<cstdio>。如下

C++入门学习_C++入门_09

C++入门学习_引用_10

1.C++标准库

C++标准库包含了如下及部分内容,C语言的标准库,输入输出流,字符串,标准容器以及其他。

C++入门学习_命名空间_11

说明:

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。

5. 实际上cout和cin分别是ostream和istream类型的对象,>>和<<也涉及运算符重载等知识,

这些知识我们我们后续才会学习,所以我们这里只是简单学习他们的使用。后面我们还有有

一个章节更深入的学习IO流用法及原理。

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。

四、缺省参数

1.缺省参数概念

缺省参数指的是在函数的声明或定义中,对参数指定默认的缺省值。在函数调用时,如果没有指定实参则采用默认的缺省值,否则使用指定传递的实参。


C++入门学习_函数重载_12

2、缺省参数分类

全缺省参数

<code class="language-plain has-numbering hljs" id="code_id_0">void Func(int a = 10, int b = 20, int c = 30)

 {

     cout<<"a = "<<a<<endl;

     cout<<"b = "<<b<<endl;

     cout<<"c = "<<c<<endl;

 }</code>
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半缺省参数


<code class="language-plain has-numbering hljs" id="code_id_1">void Func(int a, int b = 10, int c = 20)

 {

     cout<<"a = "<<a<<endl;

     cout<<"b = "<<b<<endl;

     cout<<"c = "<<c<<endl;

 }</code>
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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。为什么?
  2. 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现。为什么? 

如果声明和定义同时存在,并且给定的缺省参数不同,编译器无法正确识别该采用哪一个,所以规定不能同时出现,防止这一情况的出现。


<code class="language-plain has-numbering hljs" id="code_id_2">//a.h

  void Func(int a = 10);


  // a.cpp

  void Func(int a = 20)

 {}</code>
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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)。


五、函数重载

1.函数重载概念

函数重载指的是,允许同名函数的出现,但是函数的参数必须不同。这里的参数指的是:函数参数的类型,类型顺序,个数,与返回值无关。

<code class="language-plain has-numbering hljs" id="code_id_3">#include<iostream>
using namespace std;
// 1、参数类型不同
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
void f()
{
 cout << "f()" << endl;
}
void f(int a)
{
 cout << "f(int a)" << endl;
}

// 3、参数类型顺序不同
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;
}
int main()
{

 Add(10, 20);

 Add(10.1, 20.2);

 f();
 f(10);

 f(10, 'a');
 f('a', 10);

 return 0;
}</code>
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2. C++支持函数重载的原理--名字修饰(name Mangling)

函数重载的特点就是函数名相同,而参数不同。要想支持函数重载,就必须能区分这些不同的函数。如何区分?

函数名字修饰规则用来解决这一问题。

根据参数的不同,会将原本函数名相同的函数,再经过预处理和编译和链接之后,会形成新的不同的函数名,也就可以进行区分。

2.1程序的编译

程序的编译可以理解为是源文件经过操作之后变为可执行程序,操作分为编译和链接,其中编译又可以分为,预编译(预处理),编译和汇编。预编译的作用:展开#include的头文件,#define的宏替换,注释的删除,以及预处理指令的处理。

C++入门学习_nullptr_13

C++入门学习_引用_14

编译的作用:语义、语法、词法的检查,其实就是检查写的代码是否又错误,以及符号汇总,以及将代码转换为汇编代码。

C++入门学习_命名空间_15

汇编的作用:将汇编代码转换为二进制代码,也就是机器可以识别的代码。以及形成符号表。

C++入门学习_C++入门_16

2.2原理验证

test.cc

<code class="language-plain has-numbering hljs" id="code_id_4">#include<iostream>


int  add(int x,int y)
{
    return x+y;
}
float add(float x,float y,float z)
{
    return x+y+z;
}

int main()
{

    add(1,2);
    add(1.1,2.2);


    return 0;
}</code>
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使用C++编译器g++对test.cc进行编译形成可执行程序test。如下

C++入门学习_引用_17

使用objdump -S test   对可执行程序进行反汇编

objdump -S:尽可能反汇编出源代码。

C++入门学习_命名空间_18

C++入门学习_C++入门_19

其中_ZN4test3addEii和_ZN4test3addEdd就是函数名修饰规则之后的产物,ii其实表明了参数的类型为int ,int,fff表明参数类型为double,double。

C++有函数名修饰规则可以区分函数重载的同名函数,所以才可以支持函数重载。

而C语言没有函数名修饰规则,所以不支持。如下

<code class="language-plain has-numbering hljs" id="code_id_5">#include<stdio.h>
int add(int x,int y)
{
    return x+y;
}
void func(int x,double y,int* z)
{
}
int main()
{
    add(1,2);
    func(1,2.2,0);
}</code>
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C++入门学习_nullptr_20

C++入门学习_命名空间_21

可以看到函数名还是函数名。

六、引用



1.引用概念

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。

比如:李逵,在家称为"铁牛",江湖上人称"黑旋风"。

语法:类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体;

示例:


<code class="language-plain has-numbering hljs" id="code_id_6">void TestRef()

{

    int a = 10;

    int& ra = a;//<====定义引用类型

    printf("%p\n", &a);

    printf("%p\n", &ra);

}</code>
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注意:引用类型必须和引用实体是同种类型的

2. 引用特性

1. 引用在定义时必须初始化

  1. 一个变量可以有多个引用
  2. 引用一旦引用一个实体,再不能引用其他实体
<code class="language-plain has-numbering hljs" id="code_id_7">void TestRef()
 {

    int a = 10;

    // int& ra;   // 该条语句编译时会出错,定义时未初始化

    int& ra = a;  //一个变量可以有多个引用

    int& rra = a; //一个变量可以有多个引用

    printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra);  

 }</code>
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3. 常引用


<code class="language-plain has-numbering hljs" id="code_id_8">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;

}</code>
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4.使用场景

1. 做参数


<code class="language-plain has-numbering hljs" id="code_id_9">void Swap(int& left, int& right)

{

   int temp = left;

   left = right;

   right = temp;

}</code>
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2. 做返回值


<code class="language-plain has-numbering hljs" id="code_id_10">int& Count()

{

   static int n = 0;

   n++;

   // ...

   return n;

}</code>
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注意事项:引用左返回值时,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。

C++入门学习_nullptr_22


5. 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。

C++入门学习_C++入门_23

6.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

C++入门学习_nullptr_24

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。

C++入门学习_引用_25

C++入门学习_C++入门_26

来看下引用和指针的汇编代码对比

C++入门学习_命名空间_27

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




七、内联函数

1. 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。

C++入门学习_C++入门_28

如果在上述函数前增加inline关键字将其改成内联函数,在编替换函数的用。

查看方式:

1. 在release模式下,查看编译器生成的汇编代码中是否存在call Add

2. 在debug模式下,需 否则不会展开(因为debug模式下,编译器默认不会对代码进行优化,方式)

C++入门学习_C++入门_29

C++入门学习_命名空间_30

2. 特性

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。下图为 《C++prime》第五版关于inline的建议:

C++入门学习_函数重载_31

 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。

<code class="language-plain has-numbering hljs" id="code_id_11">// F.h

#include <iostream>

using namespace std;

inline void f(int i);

// F.cpp

#include "F.h"

void f(int i)

{

 cout << i << endl;

}

// main.cpp

#include "F.h"

int main()

{

 f(10);

 return 0;

}

//链接错误:main.obj : error LNK2019: 无法解析的外部符号 "void __cdecl 
//f(int)" (?f@@YAXH@Z),该符号在函数 _main 中被引用</code>
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3.内联函数和宏

内联函数的出现其实是为了代替宏

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

 【C++】 内联函数详解(搞清内联的本质及用法)_c++_赵大宝字-GitCode 开源社区 (csdn.net)

八、auto关键字

1.类型别名思考

随着程序越来越复杂,程序中用到的类型也越来越复杂,经常体现在:

类型难于拼写 ,含义不明确导致容易出错

虽然可以使用typedef关键字进行类型重定义,将复杂的类型更改为简单。但是,其本身也会有新的问题。

使用typedef给类型取别名确实可以简化代码,但是typedef有会遇到新的难题:

<code class="language-plain has-numbering hljs" id="code_id_12">typedef char* pstring;

int main()

{

 const pstring p1;    // 编译成功还是失败?

 const pstring* p2;   // 编译成功还是失败?

 return 0;

}</code>
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C++入门学习_C++入门_32

C++入门学习_命名空间_33

C++入门学习_nullptr_34

在编程时,常常需要把表达式的值赋值给变量,这就要求在声明变量的时候清楚地知道表达式的类型。然而有时候要做到这点并非那么容易,因此C++11给auto赋予了新的含义。

2. auto简介

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,但遗憾的是一直没有人去使用它,大家可思考下为什么?

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。

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。

3.auto的使用细则

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&

C++入门学习_nullptr_35


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。

<code class="language-plain has-numbering hljs" id="code_id_13">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
}</code>
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4. auto不能推导的场景

1. auto不能作为函数的参数

<code class="language-plain has-numbering hljs" id="code_id_14">// 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)
{}</code>
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2.auto不能直接用来声明数组


C++入门学习_引用_36

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以后会讲到的C++11提供的新式for循环,还有 lambda表达式等进行配合使用。

九、范围for循环

1.范围for的语法

在C++98中如果要遍历一个数组,可以按照以下方式进行:


<code class="language-plain has-numbering hljs" id="code_id_15">void TestFor()
{
  int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
  for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)
 			 array[i] *= 2;
  for (int* p = array; p < array + sizeof(array)/ sizeof(array[0]); ++p)
  		 cout << *p << endl;

}</code>
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对于一个有范围的集合而言,由程序员来说明循环的范围是多余的,有时候还会容易犯错误。因 此C++11中引入了基于范围的for循环。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。

<code class="language-plain has-numbering hljs" id="code_id_16">void TestFor()
{
    int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    for(auto& e : array)
         e *= 2;
    for(auto e : array)
         cout << e << " ";
    return 0;

}</code>
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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。

2. 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。

注意:以下代码就有问题,因为for的范围不确定

C++入门学习_C++入门_37

2. 迭代的对象要实现++和==的操作。


十、指针空值nullptr

1. C++98中的指针空值

在良好的C/C++编程习惯中,声明一个变量时最好给该变量一个合适的初始值,否则可能会出现

不可预料的错误,比如未初始化的指针。如果一个指针没有合法的指向,我们基本都是按照如下 方式对其进行初始化:

<code class="language-plain has-numbering hljs" id="code_id_17">int* p1 = NULL;

int* p2 = 0;</code>
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NULL实际是一个宏,在传统的C头文件(stddef.h)中,可以看到如下代码:

<code class="language-plain has-numbering hljs" id="code_id_18">#ifndef NULL

    #ifdef __cplusplus

        #define NULL 0

    #else

        #define NULL ((void *)0)

    #endif

#endif</code>
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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,例如

C++入门学习_nullptr_38

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。

也就是说NULL被当作了整型常量,而不是一个指针。如果要将其按照指针方式来使用,必须对其进行强转(void *)0。

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。