😁作者:日出等日落
🔔专栏:C++
不要去等谁,所有的不期而遇都在路上。
前言
C++是在C的基础之上,容纳进去了面向对象编程思想,并增加了许多有用的库,以及编程范式等。熟悉C语言之后,对C++学习有一定的帮助
本章节主要目标:
1. 补充C语言语法的不足,以及C++是如何对C语言设计不合理的地方进行优化的,比如:作用 域方面、IO方面、函数方面、指针方面、宏方面等。
2. 为后续类和对象学习打基础。
C++关键字
C++总计63个关键字,C语言32个关键字
ps:下面我们只是看一下C++有多少关键字,不对关键字进行具体的讲解。后面我们学到以后再 细讲。
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。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int rand = 10;
// C语言没办法解决类似这样的命名冲突问题,所以C++提出了namespace来解决
int main()
{
printf("%d\n", rand);
return 0;
}
局部变量和全局变量
C语言中,局部变量优先于全局变量
int a = 10;
void fun1()
{
int a = 1;
printf("%d\n", a);//运行结果为1
}
在有局部变量的情况下,如何使用全局变量
在全局变量前面加::(域作用限定符)
int a = 10;
void fun1()
{
int a = 1;
printf("%d\n", a);//运行结果为1
printf("%d\n", ::a);//运行结果为10
}
命名空间定义
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。
命名空间(namespace)——命名空间域,只影响使用,不影响生命周期
c++当变量重命名的时候,但都不能被改变量名时,就需要命名空间
命名空间可以嵌套,甚至可以多次嵌套
变量放在命名空间内
// bit是命名空间的名字,一般开发中是用项目名字做命名空间名。
// 1. 正常的命名空间定义
namespace bit
{
// 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;
}
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;
}
}
- 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
- 当变量不是放在命名空间时,变量默认在局部和全局找。
- 当变量放在命名空间时,变量默认先去命名空间找,然后再去局部和全局找。
命名空间使用
namespace bit
{
// 命名空间中可以定义变量/函数/类型
int a = 0;
int b = 1;
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
struct Node
{
struct Node* next;
int val;
};
}
int main()
{
// 编译报错:error C2065: “a”: 未声明的标识符
printf("%d\n", a);
return 0;
}
命名空间的使用有三种方式:
- 加命名空间名称及作用域限定符
int main() { printf("%d\n", N::a); return 0; }
- 使用using将命名空间中某个成员引入
using N::b; int main() { printf("%d\n", N::a); printf("%d\n", b); return 0; }
- 使用using namespace 命名空间名称 引入
using namespce N; int main() { printf("%d\n", N::a); printf("%d\n", b); Add(10, 20); return 0; }
C++输入&输出
#include<iostream>
// std是C++标准库的命名空间名,C++将标准库的定义实现都放到这个命名空间中
using namespace std;
int main()
{
cout<<"Hello world!!!"<<endl;
return 0;
}
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。后面我们在更深入的学习IO流用法及原理。
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
int a;
double b;
char c;
// 可以自动识别变量的类型
cin>>a;
cin>>b>>c;
cout<<a<<endl;
cout<<b<<" "<<c<<endl;
return 0;
}
std命名空间的使用惯例:
std是C++标准库的命名空间,如何展开std使用更合理呢?
1. 在日常练习中,建议直接using namespace std即可,这样就很方便。
2. using namespace std展开,标准库就全部暴露出来了,如果我们定义跟库重名的类型/对 象/函数,就存在冲突问题。该问题在日常练习中很少出现,但是项目开发中代码较多、规模 大,就很容易出现。所以建议在项目开发中使用,像std::cout这样使用时指定命名空间 + using std::cout展开常用的库对象/类型等方式。
缺省参数
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缺省值。在调用该函数时,如果没有指定实 参则采用该形参的缺省值,否则使用指定的实参。
有缺省参数时:
- 当函数调用的时候,有传函数参数时,就用传过来的函数参数,没有传函数参数就用缺省参数的值
void Func(int a = 0) { cout<<a<<endl; } int main() { Func(); // 没有传参时,使用参数的默认值 输出0 Func(10); // 传参时,使用指定的实参 输出10 return 0; }
缺省参数分类
- 全缺省参数
void Func(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{
cout<<"a = "<<a<<endl;
cout<<"b = "<<b<<endl;
cout<<"c = "<<c<<endl;
}
- 半缺省参数
void Func(int a, int b = 10, int c = 20)
{
cout<<"a = "<<a<<endl;
cout<<"b = "<<b<<endl;
cout<<"c = "<<c<<endl;
}
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
3. 在有缺省参数的情况下,只能不给有缺省参数的函数参数传值,没有缺省参数的函数必须传值
4. 声明和定义缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现
函数重载
函数重载概念
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 类型顺序)不同,常用来处理实现功能类似数据类型 不同的问题
1.函数名和返回类型相同
2.参数个数 或 类型 或 类型顺序有一种或者多种不同
#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;
}
引用
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。
引用操作符(&)
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
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是同种类型的
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
void TestRef()
{
int a = 10;
// int& ra; // 该条语句编译时会出错
int& ra = a;
int& rra = a;
printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra);
}
指针和引用的区别
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。
int main()
{
int a = 10;
int& ra = a;
cout<<"&a = "<<&a<<endl;
cout<<"&ra = "<<&ra<<endl;
return 0;
}
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。
int main()
{
int a = 10;
int& ra = a;
ra = 20;
int* pa = &a;
*pa = 20;
return 0;
}
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
内联函数
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。相对比宏
宏的缺点:
1.不能调试
2.没有类型安全的检查
3.有些场景下非常复杂
inline int Add(int x, int y)
{
int z = x + y;
return z;
}
int main()
{
int ret = Add(1, 2);
cout << ret << endl;
return 0;
}
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。
auto关键字
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。
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&
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
int a = 0;
auto b = a;
auto c = &a;
//typeid(变量名).name()可以获取变量的实际类型
cout << typeid(b).name() << endl;//int
cout << typeid(c).name() << endl;//int*
return 0;
}
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
}
注意:
- auto不能作为函数的参数
- auto不能直接用来声明数组
范围for
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。
int array[] = { 1,2,3,4,5,6,6,4 };
for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(int); i++)
{
cout << array[i] << " ";
}
cout << endl;
//范围for --语法糖
for (auto e : array)
{
cout << e << " ";
}//两种结果一样
cout << endl;
自动依次取数组中数据赋值给e对象,自动判断结束
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。
指针空值nullptr
void fun(int)
{
cout << "f(int)" << endl;
}
void fun(int*)
{
cout << "f(int*)" << endl;
}
//C++中,NULL被定义为0,这也不知道为什么是个错误不太好
int main()
{
f(0);
f(NULL);
return 0;
}
注意:
NULL实际是一个宏,在传统的C头文件(stddef.h)中文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-449321.html
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。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-449321.html
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