C++ [一]-优快云博客

本文围绕C++展开，介绍了结构体的定义、数组、指针、嵌套及做函数参数的用法，阐述了const和static关键字的作用，讲解了内存分区模型，包括程序运行前后各区域特点及new操作符的使用，还说明了引用的基本使用、注意事项等，以及函数的默认参数、占位参数和重载等内容。

8 结构体

8.1 定义与使用

结构体属于用户自定义的数据类型，允许用户存储不同的数据类型

语法：struct 结构体名 { 结构体成员列表 }；

通过结构体创建变量的方式有三种：

struct 结构体名变量名
struct 结构体名变量名 = { 成员1值，成员2值…}
定义结构体时顺便创建变量

//定义
struct Student
{
	//成员列表
	//姓名
	string name;
	//年龄
	int age;
	//分数
	int score;
}s3; //定义结构体时顺便创建变量

//创建
struct Student s1; //可省略struct关键字
s1.name = "Tony";
struct Student s2 = {"Jack", 10, 100};

结构体带构造函数

一种构造函数

struct ListNode {
    int val;
    ListNode *next;
    ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
};

创建

ListNode l(0); //创建结构体
//struct Student s2 = {"Jack", 10, 100}; //出错
ListNode* l2 = new ListNode(2); //创建指向结构体的指针

多种构造函数

struct Student
{
    string name;
    int age;
    int score;
    Student(){}
    Student(int a):name("Jack"), age(a), score(100){}
    Student(string s, int x, int y){}
};

//等价
struct Student s1 = {0};
struct Student s1(0);

//等价
struct Student s2("Jack", 10, 100);
struct Student s2 = {"Jack", 10, 100};

8.2 结构体数组

作用: 将自定义的结构体放入到数组中方便维护

语法：struct 结构体名数组名[元素个数] = { {} , {} , ... {} }

无构造函数

struct Student stuArray[3] = 
	{
		{"Kary", 18, 100},
		{"Milk", 20, 99},
		{"Juily", 20, 98}
	}; //定义
	
stuArray[2].age = 19; //赋值

有构造函数

struct Student
{
    string name;
    int age;
    int score;
    Student(int x){}
};

struct Student s[3]; //出错
struct Student s[3]={{0},{0},{0}};

8.3 结构体指针

作用：通过指针访问结构体中的成员

利用操作符 ->可以通过结构体指针访问结构体属性

Student s1 = {"Tom", 18, 100};

//通过指针指向结构体变量
struct student * p = &s1; //struct可省略

//访问结构体变量中的数据
p->name="Tonny"; //等同于 s1.name="Tonny"

8.4 结构体的嵌套

作用：结构体中的成员可以是另一个结构体

例如：每个老师辅导一个学员，一个老师的结构体中，记录一个学生的结构体

struct teacher
{
	int id;
	string name;
	int age;
	struct student stu;
};

int main(){
	teacher t ={1001, "老王", 20, s3};
	t.s3.score = 100;
}

8.5 结构体做函数参数

作用：将结构体作为参数向函数中传递

传递方式有两种：

值传递
地址传递

//值传递
void printStu(struct student s){
	s.age = 100; //不改变原结构体的值
	cout << s.age << endl;
}

//地址传递
void printStu2(struct student *p){
	p->age = 100; //改变原结构体的值
	cout << p->age << endl;
}

int main(){
	student s1;
	printStu(s1);
	printStu(&s1);
}

关键字

const

1 修饰变量，说明该变量不可以被改变；

2 修饰指针

const修饰指针 – 常量指针（const pointer）；
const修饰常量 – 指针常量（pointer to const）；
即修饰指针，又修饰常量；

常量指针

int a = 10;
const int *p = &a; //常量指针

指针的指向可以修改，但指针指向的值不可以修改

*p = 20; // 修改指针指向的值，不可以
p = &b; // 修改指针的指向，可以

指针常量

int a = 10;
int *const p = &a; // 指针常量

指针的指向不可以改，但指针指向的值可以改

*p = 20; // 修改指针指向的值，可以
p = &b; // 修改指针的指向，不可以

即修饰指针，又修饰常量

int a = 10;
const int *const p = &a; // 指针常量

指针的指向不可以改，但指针指向的值也不可以改

3 修饰引用，指向常量的引用（reference to const），用于修饰形参，防止误操作

int a = 10;
int & ref = 10; //出错，必须饮用一块合法的引用空间
const int & ref = 10; // 正确

void showValue(int & val){
	val = 1000; //原a值被修改
	cout << val << endl;
}

void showValue(const int & val){
	val = 1000; //报错，不能修改
	cout << val << endl;
}

int main(){
	int a = 100;
	showValue(a);
}

4 修饰成员函数

常函数
常函数不可以修改成员属性，成员属性声明时加关键字mutable后，在常函数中依然可修改

class Person
{
	public:
	int m_A;
	mutable int m_B;
	
	// this指针的本质：指针常量，指针的指向不可以修改
	// 成员函数后面加const，修饰的是this指针，让指针指向的值也不可以被修改
	
	void showPerson() const //常函数
	{
		m_A = 100;  //报错
		m_B = 100;  //不报错
	}
	void func(){} //普通函数 
}

常对象
常对象只能调用常函数

int main(){
	const Person p; // 在对象前加const,变为常对象
	p.m_A = 100; //报错，不允许修改
	p.m_B = 100; //可以修改，特殊值
	
	p.func(); //出错，常对象只能调用常函数
}

// 函数
void function1(const int Var);           // 传递过来的参数在函数内不可变
void function2(const char* Var);         // 参数指针所指内容为常量
void function3(char* const Var);         // 参数指针为常量
void function4(const int& Var);          // 引用参数在函数内为常量

// 函数返回值
const int function5();      // 返回一个常数
const int* function6();     // 返回一个指向常量的指针变量，使用：const int *p = function6();
int* const function7();     // 返回一个指向变量的常指针，使用：int* const p = function7();

static

修饰普通变量，修改变量的存储区域和生命周期，使变量存储在静态区，在 main 函数运行前就分配了空间，如果有初始值就用初始值初始化它，如果没有初始值系统用默认值初始化它。
修饰普通函数，表明函数的作用范围，仅在定义该函数的文件内才能使用。在多人开发项目时，为了防止与他人命名空间里的函数重名，可以将函数定位为 static。
修饰成员变量，修饰成员变量使所有的对象只保存一个该变量，而且不需要生成对象就可以访问该成员。
修饰成员函数，修饰成员函数使得不需要生成对象就可以访问该函数，但是在 static 函数内不能访问非静态成员。

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的
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在此，全局区还包含了常量区, 字符串常量和其他常量也存放在此

该区域的数据在程序结束后由操作系统释放

//全部变量
int g_a;
int g_b;

const int g_c = 10;

int main(){
    //局部变量
    int a;
    int b;

    //静态变量
    static int s_a;
    static int s_b;

    //常量：字符串常量/const修饰的变量
    const int c_a = 10;

    cout ...
}

全局变量g_a
0x10c6fa060
0x10c6fa064
局部变量a
0x7ffee350796c
0x7ffee3507968
静态变量s_a
0x10c6fa068
0x10c6fa06c
字符串常量"hello"
0x10c6f9f90
const常量
0x10e53ef98
0x7ffee3507964

全局变量/静态变量/字符串变量/const修饰的全局变量均在全局区
局部变量/const修饰的局部变量不在全局区

1.2 程序运行后

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

局部变量，存放在栈区，栈区的数据在程序执行完后自动释放

int * func(int b) //形参数据也会放在栈区
{
	b = 100;
	int a = 10; //局部变量，存放在栈区，程序执行完后自动释放
	return &a; //返回局部变量的地址
}

int main() {

	int *p = func(1);

	cout << *p << endl; // 第一次打印正确是编译器做了保留，返回10
	cout << *p << endl; // 乱码

	return 0;
}

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在堆区开辟内存

int* func()
{
	// 不用new, 栈区
	// int a = 10;
	// return &a;
	
	// 利用new关键字, 将数据开辟到栈区
	int* a = new int(10);
	return a;
}

int main() {

	int *p = func();

	cout << *p << endl;
	cout << *p << endl;
	
	return 0;
}

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，由程序员手动开辟，手动释放，释放利用操作符 delete

语法：new 数据类型

利用new创建的数据，会返回该数据对应的类型的指针

int* func()
{
	int* a = new int(10);
	return a;
}

int main() {

	int *p = func();

	cout << *p << endl;
	cout << *p << endl;

	//堆区的数据，由程序员管理开辟，程序员管理释放
	//利用delete释放堆区数据
	delete p;

	cout << *p << endl; //报错，释放的空间不可访问
	return 0;
}

堆区开辟数组

int main() {

	// 创建数组
	int* arr = new int[10];

	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		arr[i] = i + 100;
	}

	//释放数组 delete 后加 []
	delete[] arr;

	return 0;
}

2. 引用

2.1 引用的基本使用

作用：给变量起别名

语法： 数据类型 &别名 = 原名

int main() {

	int a = 10;
	int &b = a;

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

	b = 100;

	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;
	
	return 0;
}

2.2 引用注意事项

引用必须初始化

引用在初始化后，不可以改变

int a = 10;
int b = 20;
	
int &c; //错误，引用必须初始化
int &c = a; 
c = b; //这是赋值操作，不是更改引用

2.3 引用做函数参数

作用：函数传参时，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

//1. 值传递
void swap01(int a, int b) {
	int temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

//2. 地址传递
void swap02(int* a, int* b) {
	int temp = *a;
	*a = *b;
	*b = temp;
}

//3. 引用传递
void swap03(int& a, int& b) {
	int temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

int main() {

	int a = 10;
	int b = 20;

	swap01(a, b);
	cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;

	swap02(&a, &b);
	cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;

	swap03(a, b);
	cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;
	
	return 0;
}

2.4 引用做函数返回值

作用：引用是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

//返回局部变量引用
int& test01() {
	int a = 10; //局部变量
	return a;
}

//返回静态变量引用
int& test02() {
	static int a = 20;
	return a;
}

int main() {

	//不能返回局部变量的引用
	int& ref = test01();
	cout << "ref = " << ref << endl;
	cout << "ref = " << ref << endl; //乱码

	int& ref2 = test02();
	cout << "ref2 = " << ref2 << endl;
	cout << "ref2 = " << ref2 << endl;

	// 函数调用作为左值
	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++内部实现是一个指针常量.

//发现是引用，转换为 int* const ref = &a;
void func(int& ref){
	ref = 100; // ref是引用，转换为*ref = 100
}

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改，也说明为什么引用不可更改
	int& ref = a; 
	ref = 20; //内部发现ref是引用，自动帮我们转换为: *ref = 20;
        
	func(a);
}

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的。

语法：返回值类型函数名（参数= 默认值）{}

//1. 如果某个位置参数有默认值，那么从这个位置往后，从左向右，必须都要有默认值
int func(int a, int b = 10, int c = 10) {
	return a + b + c;
}

//2. 如果函数声明有默认值，函数实现的时候就不能有默认参数
int func2(int a = 10, int b = 10);
int func2(int a, int b) {
	return a + b;
}

int main() {

	cout << "ret = " << func(20, 20) << endl;
	cout << "ret = " << func(100) << endl;
	
	return 0;
}

3.2 函数占位参数

C++中函数的形参列表里可以有占位参数，用来做占位，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){}

//函数占位参数 ，占位参数也可以有默认参数
void func(int a, int) {
	cout << "this is func" << endl;
}

int main() {

	func(10,10); //占位参数必须填补

	return 0;
}

3.3 函数重载

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
函数名称相同
函数参数类型不同或者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

//函数重载需要函数都在同一个作用域下
void func()
{
	cout << "func 的调用！" << endl;
}

void func(int a)
{
	cout << "func (int a) 的调用！" << endl;
}
void func(double a)
{
	cout << "func (double a)的调用！" << endl;
}
void func(int a ,double b)
{
	cout << "func (int a ,double b) 的调用！" << endl;
}
void func(double a ,int b)
{
	cout << "func (double a ,int b)的调用！" << endl;
}

//函数返回值不可以作为函数重载条件
//int func(double a, int b)
//{
//	cout << "func (double a ,int b)的调用！" << endl;
//}


int main() {

	func();
	func(10);
	func(3.14);
	func(10,3.14);
	func(3.14 , 10);

	return 0;
}

3.3.2 函数重载注意事项

引用作为重载条件
函数重载碰到函数默认参数

//函数重载注意事项
//1、引用作为重载条件

void func(int &a)
{
	cout << "func (int &a) 调用 " << endl;
}

void func(const int &a)
{
	cout << "func (const int &a) 调用 " << endl;
}

int main() {
	
	int a = 10;
	func(a); //调用无const
	func(10);//调用有const

	return 0;
}

//2、函数重载碰到函数默认参数
void func2(int a, int b = 10)
{
	cout << "func2(int a, int b = 10) 调用" << endl;
}
void func2(int a)
{
	cout << "func2(int a) 调用" << endl;
}

int main(){

	func2(10); //碰到默认参数产生歧义，需要避免, 二义性
	return 0;
}