C++基础知识快速入门_c++快速入门

目录

一, 命名空间

1.1命名空间使用命名空间中成员该如何使用呢？

1.2  命名空间其他2种使用方式：

1. using 将其中一个成员引入

2. using namespace + xxx   将整个命名空间引入 (慎用--会让隔离失效导致重命名）

二，C++输入&输出 （简单运用）

2. 1 头文件

2. 2 cout 与 cin 的特性及简单应用：

 三，缺省参数

 3. 1 概念

 3. 2缺省参数的分类：

 3. 3  特性注意

 四，函数重载

4. 1概念

4. 2行参列表分类

1. 参数不同

2. 类型不同

3. 类型顺序

 4.3 为什么C不支持，而C++支持重载呢？

五， 引用

 5.1 概念 

 5.2 引用特性

 5.2 使用场景

1. 做参数

2. 做返回值

 5. 3 传参，与传引用效率比较

 5.4 常引用

 5.5  引用和指针的区别  

 5.6 引用与指针的不同点

六， 内联函数  

6.1 特性

七，auto关键字(C++11)

         7. 1   思考

7.2 auto简介

7. 3 auto使用细则

7.4 auto 不能推导的场景

 八，基于范围的for循环（C++）

8.1 范围for循环语法 

8. 2  范围for的使用条件

九， 指针空值nullptr(C++11)

9.1 C++98中的指针空值

结语

一, 命名空间

#include <stdio.h>
#include<stdlib.h>
 
int rand = 0;
 
namespace set  // 看起来有些类似于结构体，但不是结构体创建的是类型；
{
   int rand = 0;
}
int main()
{
	printf("%d\n", rand); 
    
// 运行这段代码我们会发现：rand重定义
// 原因是：预处理时会加载stdlib.h头文件代码，里面存有rand函数。
// 解决方法：1. 在C语言中我们只能改名字。
//           2. 在c++中我们可以在全局域建立命名空间，存放变量，这样就不与头文件中的名冲突。
// 使用如下：
    printf("%d\n", set::rand);
	return 0;
}

(注意：命名空间都在全局变量域定义，生命周期同静态区相同。命名空间只是改变了编译器寻找变量或者函数的方法，这样就和头文件中函数与变量区分开来。） 

1.1命名空间使用命名空间中成员该如何使用呢？

比如 :

• 1. 可以定义变量/函数/类型 。
• 2. 命名空间可以嵌套使用。
• 3. 不同文件之间，相同的命名空间将会被整合。

代码举例如下： 

namespace set
{
 // 1. 命名空间中可以定义变量/函数/类型
   int rand = 10;
 int Add(int left, int right)
  {
    return left + right;
   }
 // 注意：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
 struct Node
   {
     struct Node* next;
     int val;
   };
}
 
 
//2. 命名空间可以嵌套
// test.cpp
 
namespace N1
 {
    int a;
    int b;
    int Add(int left, int right)
    {
      return left + right;
    }
 
  namespace N2
   {
     int c;
     int d;
     int Sub(int left, int right)
     {
         return left - right;
     }
   }
}
 
//3. 同一个工程中允许存在多个相同名称的命名空间,编译器最后会合成同一个命名空间中。
// ps：一个工程中的test.h和上面test.cpp中两个N1会被合并成一个
// test.h
namespace N1
{
int Mul(int left, int right)
 {
     return left * right;
 }
}
 
 

1.2  命名空间其他2种使用方式：

• 1. using 将命名空间中一个成员引入

using N::b;

int main()

{

   printf("%d\n", N::a);   

   printf("%d\n", b);

   return 0;    

}

• 2. using namespace + xxx   将整个命名空间引入 (可能隔离失效，命名污染）

using namespce N;

int main()

{

       printf("%d\n", N::a);

       printf("%d\n", b);

       Add(10, 20);

   return 0;    

}

所以我们刚步入C++时，会发现很多的代码是开头喜欢using namespace  std;  这个下面会讲解。 

二，C++输入&输出 （简单运用）

2. 1 头文件

#include<iostream>           // 早期编译器是为#include<iostream.h>  ,如今编译器不支持这种写法了。

using  namespace  std;     // 如果不做处理每次输入输出都得 std::cout, std::cin， std::endl 这样写不方便，所以直接一次性引入。 

注意：但这种写法在大项目中不太合适，容易出现命名冲突 ，较好的写法是仅对这2个单独引入，如下：

#include<iostream>

using  std::cout;

using  std::cin;

// 这样就能避免其他方法引入，防止可能导致的命名污染。

2. 2 cout 与 cin 的特性及简单应用：

• 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， 这里只是简单学习他们的使用。

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{   
	int k = 10;
	int c;
	double z;
	// 1. cout
	printf("%d\n", k); // C++向下兼容C
	cout << "hello word"<< " " << k << endl;  // endl 其实等同于插入“\n”
	cout << "hello word" << " " << k << "\n";
	// 2. endl
	cin >> k >> c >> z;
	cout << k << " " << c << " " << z;
	return 0;
}

 三，缺省参数

3. 1 概念

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

 3. 2缺省参数的分类：

• 1. 全缺省参数
• 2. 半缺省参数

void Func(int a = 0, int b = 4, int z = 6)
{
	cout << a << endl;
}
int main()
{
	Func(); // 缺少全部参数----全缺参数
	Func(1); //缺少部分参数----半缺参数
    Func(2, 3);    // 填充的参数遵循从左往右
	Func(, 7, );   //  该代码会报错，可见缺省参数，也不是乱填的还得遵循一些规则
	Func(, 5, 7);  //  报错
	return 0;
}

应用场景：就以游戏为例，移动默认键就可以理解为全缺省参数，当你修改为自己适应的键位时则理解为输入参数。 

 3. 3  特性注意

• 1. 半缺省参数必须从右往左依次来给出，不能间隔着给。
• 2. 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现。（缺省参数要么在声明中出现，要么在定义中出现，推荐在声明中设置）

如：

//a.h
  void Func(int a = 10);
  
// a.cpp
  void Func(int a = 20)
 {}
  
// 注意：如果生命与定义位置同时出现，恰巧两个位置提供的值不同，那编译器就无法确定到底该
// 用那个缺省值，因此会报错。----这里涉及函数重载，后面我们会了解

 四，函数重载

4. 1概念

4. 2行参列表分类

1. 参数不同

// 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. 类型不同

// 2、参数个数不同
void f()
{
 cout << "f()" << endl;
}
void f(int a)
{
 cout << "f(int a)" << endl;
}

3. 类型顺序

// 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;
}

 （值得注意的是， 缺省参数不同，则不满足重载函数的要求，当系统调用此函数时会发生歧义报错。）

 
void Func(int a = 10 , int b = 2)
{
	cout << "Func(int a = 10 , int b = 2)" << endl;
}
 
void Func(int a = 2, int b = 10)
{
	cout << "Func(int a = 2, int b = 10)" << endl;
}
 
int main()
{
	Func();
}
//  我们运行此代码就会发现会发生报错

 4.3 为什么C不支持，而C++支持重载呢？

      这里将运用到一些反汇编的知识，编译过程的知识。这里编译详细过程请移步这篇文章 适合小白学习预处理与程序环境，这篇文章就够了_花果山~~程序猿的博客-CSDN博客

     我们知道程序运行要经过预处理->编译->汇编->链接这几个过程，其中在会遇到定义在其他文件的情况等：

• 1.   如果函数定义在本文件中，那么编译时就会填上函数地址。
• 2.   如果只是声明，定义在其他文件中，那么编译不会填上地址，而是在链接时期通过函数修饰名去其他文件查找函数，如果有再填上地址。

     C++目标文件符号表中不是直接用函数名的标识来查找函数的，而函数名的修饰规则在不同编译器下是不同的，下面是在linux进行的。 

在linux下，其函数的修饰名规则是：_Z + 函数名长度 + 函数名 + 形参首字母 

如下面代码：

// 在test.h中
void f();
void f(int a);
 
// 在test.c中
void f()
{
	printf("f()");
}
 
void f(int a)
{
	printf("f(int a)");
}
 
//  测试文件
int main()
{
	f();
	f(1);
	return 0;
}

C++程序在linux操作系统下，编译函数的反汇编如下：

 C语言不支持重载，因为函数修饰名区分度不够。在编译过程中，从其他文件查找，C语言是单纯查找函数名，所以函数重名则机器无法区分。

下面是在C语言下的反汇编：

因此，在C++中有了比较复杂的函数修饰名规则，只要形参不同，那么两个函数就不存在冲突，链接时调用函数查找地址也是明确的。

五， 引用

5.1 概念 

#include <iostream>
using std::cout;
using std::cin;
int main()
{
    int a = 10;
    int& b = a;
    cout << a << " " << b << "\n";
    return 0;
}

我们可以发现引用与被引用的变量地址相同 

 5.2 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。（多个名字）
• 3. 引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体。（换句话说一旦定义无法修改）（凸显出指针就像个渣男）

 5.2 使用场景

1. 做参数

#include <iostream>
using std::cout;
using std::cin;
void swap(int& a, int& b)
{
	int tmp = b;
	b = a;
	a = tmp;
}
 
void j(int*& a)      // 传二级指针
{
	*a *= 2;   // 引用就是一级指针本体
}
 
int main()
{
	int a = 10, b = 20;
	swap(a, b);
 
	int z = 100;
	int* k = &z;
	j(k);     
	cout << z;
	return 0;
}

2. 做返回值

#include <iostream>
using std::cout;
using std::cin;
 
int func(int& a, int& b)
{
	int c = a + b;
	return c;   // 这是将c的值进行临时拷贝(一般放在寄存器中)
}
 
int& func2(int& a, int& b)
{
	int c = 2 * a + b;
	return c;   // 返回一个引用，出函数后通过引用再次访问(本质上是非法访问)
}
 
int main()
{
	int a = 1, b = 2;
	int& a1 = a, & b1 = b;
	int z = func(a1, b1);
	cout << z << "\n";
	z = func2(a1, b1);
	cout << z << "\n";
	return 0;
}

5. 3 传参，与传引用效率比较

    这里有一段测试程序，分别测试函数传参两种方式。

#include <time.h>
struct A{ int a[10000]; };
void TestFunc1(A a){
  
}
 
void TestFunc2(A& a){
  
}
 
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();
// 分别计算两个函数运行结束后的时间
 cout << "TestFunc1(A)-time:" << end1 - begin1 << endl;
 cout << "TestFunc2(A&)-time:" << end2 - begin2 << endl;
}

可见，传参时，传引用速率快于传值；传返回值时，传引用也快于传值。

 5.4 常引用

    这里涉及数据权限的问题

void f()
{
	// 扩大权限
	const int a = 10;  // 这里a只读
	//int& a1 = a;       // 而引用a, 可以读和写，属于是扩大权限，会报错是不允许的。
	const int& a1 = a; // 设置a1 只读
	
	// 缩小权限
	int b = 20;        // 这里b允许 读于写
	const int& b1 = b;  // 被允许是因为只是缩小权限
}

非const修饰的引用初始化时，对象得是变量，如果是常量就是权限放大。

常见的常量有：  

1. 被const修饰的变量。

 const  int  a = 10;

const  int&  a1 = a;  

2. 临时变量，特点完成任务后销毁，生命周期短。（如：函数返回值， 表达式，隐式转化，传参）

 const  int&  k =  3 + 4;   // 会创建一个临时变量储存

 const int&  z = 1.111;    // int截断值放在临时变量中

// int& k = 3 + 4;  不被允许

5.5  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。 
•      在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。

我们查看下面代码的反汇编，

int main()
{
int a = 10;
int& ra = a;
ra = 20;
int* pa = &a;
*pa = 20;
return 0;
}

可见，引用在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，不能说相同，只能说一模一样。

 5.6 引用与指针的不同点

• 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。

六， 内联函数  

6.1 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)、非递归、且频繁调用的函数采用inline修饰，否则编译器会忽略inline特性。
• 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，在汇编时期不会再进入符号表，链接时期无法进行函数重定位，链接就会找不到，如下：

// 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

查看内联函数如何配置环境呢？

操作如下：

随便找一个源文件右键打开属性 ，然后：

 然后点击应用即可。

我们来测试以下代码：

#include<iostream>
using namespace std;
 
inline void func()
{
	;
}
 
int main()
{
	func();
	func();
	func();
	return 0;
}

 查看反汇编：

可见内联函数在这里并没有调用函数call的操作，而是在函数调用处直接展开，没有建立栈的开销。

1.增强代码的复用性。

2.提高性能。

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 。

1. 常量定义 换用const enum

2. 短小函数定义换用内联函数

七，auto关键字(C++11)

 7. 1   思考

#include <string>
#include <map>
int main()
{
 std::map<std::string, std::string> m{ { "apple", "苹果" }, { "orange", 
"橙子" }, 
   {"pear","梨"} };
 std::map<std::string, std::string>::iterator it = m.begin();
 while (it != m.end())
 {
 //....
 }
 return 0;
}

其中 std::map<std::string, std::string>::iterator 就是一个类型，自己写类型时，是否会感到繁琐呢？  而这时我们会想到用typedef来简化代码，代码如下：

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;
}

 有一点我们要知道，重命名的类型，我们用时也要清楚重名的类型，在大项目中，记住重命名的类型也不是那么容易的。

而今天auto在C++11标准中赋予新的定义。

 7.2 auto简介

#include<iostream>
using namespace std;
int func()
{
	return 10;
}
int main()
{
	auto a = 10;
	auto b = 'a';
	auto c = 1.2;
	auto d = &a;
	auto e = func();
	//auto z;  使用auto定义变量时必须对其进行初始化.
	return 0;
}

7. 3 auto使用细则

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
}

7.4 auto 不能推导的场景

 1.  auto 不能推倒函数参数

// 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)
{}

 2. auto 不能推倒数组

void TestAuto()
{
   int a[] = {1,2,3};
   auto b[] = {4，5，6};
}

 八，基于范围的for循环（C++）

8.1 范围for循环语法 

 简单运用如下：

void TestFor()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for(auto& e : array)  
     e *= 2;
for(auto e : array)
     cout << e << " ";
return 0;
}

 分析如下：

8. 2  范围for的使用条件

void TestFor(int array[])
{
    for(auto& e : array)
        cout<< e <<endl;
}

2. 迭代的对象要实现++和==的操作。 （这个就先了解一下）

九， 指针空值nullptr(C++11)

9.1 C++98中的指针空值

#ifndef NULL

#ifdef __cplusplus

#define NULL   0

#else

#define NULL   ((void *)0)

#endif

#endif

#include<iostream>
using namespace std;
int func(int *a)
{
	return 10;
}
int func(int a)
{
	return a;
}
int main()
{
	cout << func(0);  // 我想传NULL指针的0就不合适
	return 0;
}