C++入门

本文介绍了C++的关键概念,包括63个关键字,如`if`、`return`、`try`等,并讲解了命名空间的定义和使用,以及如何避免命名冲突。接着,讨论了C++的输入输出,强调了`<iostream>`头文件和`std`命名空间的重要性。此外,解释了函数的缺省参数、重载以及externC的用途。还探讨了引用的特性,如必须初始化和不能改变引用目标。内联函数的概念和优化原理也被提及,以及宏的优缺点和C++中替代宏的技术。最后,文章介绍了C++11的新特性,如`auto`关键字简化变量声明,范围for循环的高效迭代,以及使用`nullptr`代替空指针的改进。

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1. C++关键字(C++98)
C++总计63个关键字,C语言32个关键字
asm do if return try continue auto double
inline short typedef for bool
dynamic_cast int signed typeid public break
else long sizeof typename throw case enum
mutable static union wchar_t catch explicit
namespace static_cast unsigned default char
export new struct using friend class extern
operator switch virtual register const false private
template void true const_cast flfloat protected
this volatile while delete goto reinterpret_cast
2. 命名空间
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。
2.1 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。
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
2.2 命名空间使用
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
使用using将命名空间中成员引入
使用using namespace 命名空间名称引入
3. C++输入&输出
说明:
1. 使用cout标准输出(控制台)cin标准输入(键盘)时,必须包含< iostream >头文件以及std标准命名空
间。
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,因此推荐使用
<iostream>+std的方式。
2. 使用C++输入输出更方便,不需增加数据格式控制,比如:整形--%d,字符--%c
4. 缺省参数
4.1 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默认值。在调用该函数时,如果没有指定实参则采用该
默认值,否则使用指定的实参。
4.2 缺省参数分类
全缺省参数
void TestFunc(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 TestFunc(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. 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)
5. 函数重载
自然语言中,一个词可以有多重含义,人们可以通过上下文来判断该词真实的含义,即该词被重载了。
比如:以前有一个笑话,国有两个体育项目大家根本不用看,也不用担心。一个是乒乓球,一个是男足。前
者是谁也赢不了!,后者是谁也赢不了!
5.1 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 顺序)必须不同,常用来处理实现功能类似数据类型不同的问题
5.3 extern “C”
有时候在C++工程中可能需要将某些函数按照C的风格来编译在函数前加extern "C",意思是告诉编译器,
将该函数按照C语言规则来编译。比如:tcmallocgoogleC++实现的一个项目,他提供tcmallc()tcfree
两个接口来使用,但如果是C项目就没办法使用,那么他就使用extern “C”来解决。
链接时报错:error LNK2019: 无法解析的外部符号_Add,该符号在函数 _main 中被引用
6. 引用
6.1 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。
注意:引用类型必须和引用实体同种类型
6.2 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
3. 引用一旦引用一个实体,再不能引用其他实体
6.3 常引用
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);
}
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;
}
6.4 使用场景
1. 做参数
2. 做返回值
注意:如果函数返回时,出了函数作用域,如果返回对象还未还给系统,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。
6.5 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。
6.6 引用和指针的区别
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。
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。
引用和指针的不同点:
1. 引用在定义时必须初始化,指针没有要求
2. 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
3. 没有NULL引用,但有NULL指针
4. 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)
5. 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
6. 有多级指针,但是没有多级引用
7. 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
8. 引用比指针使用起来相对更安全
7. 内联函数
7.1 概念
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,没有函数压栈的开销,
内联函数提升程序运行的效率。
i
如果在上述函数前增加inline关键字将其改成内联函数,在编译期间编译器会用函数体替换函数的调用。
查看方式:
1. release模式下,查看编译器生成的汇编代码中是否存在call Add
2. debug模式下,需要对编译器进行设置,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,以下给出vs2013的设置方式)
7.2 特性
1. inline是一种以空间换时间的做法,省去调用函数额开销。所以代码很长或者有循环/递归的函数不适宜
使用作为内联函数。比特科技
2. inline对于编译器而言只是一个建议,编译器会自动优化,如果定义为inline的函数体内有循环/递归等
等,编译器优化时会忽略掉内联。
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。
【面试题】
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
2. 函数定义 换用内联函数
// 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;
}
8. auto关键字(C++11)
8.1 auto简介
在早期C/C++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
【注意】
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
。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
8.2 auto的使用细则
1. auto与指针和引用结合起来使用
auto声明指针类型时,用autoauto*没有任何区别,但用auto声明引用类型时则必须加&
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
8.3 auto不能推导的场景
1. auto不能作为函数的参数
2. auto不能直接用来声明数组
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。
9. 基于范围的for循环(C++11)
9.1 范围for的语法
C++98中如果要遍历一个数组,可以按照以下方式进行:
*a = 20;
*b = 30;
c = 40;
return 0;
}
void TestAuto()
{
auto a = 1, b = 2;
auto c = 3, d = 4.0; // 该行代码会编译失败,因为cd的初始化表达式类型不同
}
// 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)
{}
void TestAuto()
{
int a[] = {1,2,3};
auto b[] = {456};
}
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
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
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
9.2 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beginend
方法,beginend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
2. 迭代的对象要实现++==的操作(关于迭代器这个问题,以后会讲,现在大家了解一下就可以了)
10. 指针空值nullptr(C++11)
10.1 C++98中的指针空值
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;
}
void TestFor()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for(auto& e : array)
e *= 2;
for(auto e : array)
cout << e << " ";
return 0;
}
void TestFor(int array[])
{
for(auto& e : array)
cout<< e <<endl;
}
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:
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:
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,比如:
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。
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,但是编译器默认情况下
将其看成是一个整形常量,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nullptrC++11作为新关键字引入的
2. C++11中,sizeof(nullptr) 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
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