C++初步入门_endl是关键字-优快云博客

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本文介绍了C++的关键字，如C++总计63个关键字，命名空间的使用和冲突解决，输入输出操作符cout和endl，C++的缺省参数、函数重载、引用特性、内联函数、auto关键字的应用以及范围for循环。还讨论了指针空值nullptr的使用。

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1.C++关键字

C++总计63个关键字，C语言32个关键字.

2.命名空间（namespace）

在c语言中，我们命名的变量有可能与编译器自带的库中函数所产生冲突，例如:

在stdlib的头文件中，rand为一个函数，而我们在全局域中也创建了一个名为rand的变量，俩个起了冲突，在c++中则用了namespace来解决这个冲突。

2.1.命名空间的定义

命名空间的定义需要使用namespace关键字，在namespace的后面为该命名空间的名字，可以随便设置，再接上{}就可以。

命名空间还可以进行嵌套。

同名的命名空间内容会合并，例如：test.cpp和test.h中的相同命名空间域也会合并。

2.2 命名空间使用

在主函数中，使用变量时，编译器会就近原则，首先从局部域中找寻，再去全局域中找，最后再去命名空间域和类域中。

命名空间的使用有三种方式：

1.加命名空间名称及作用域限定符

2.使用using将命名空间的某个成员引用

3.将整个命名空间展开

3.C++输入&输出（cout,endl）

C++的输入与输出与C语言的输入输出还是很不相同的。

以下是C语言的输入输出方式，需要指定类型类别

这是C++的输入输出方式，并不需要指定类型，cout会自动识别。

使用规则

        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。

注意事项

1.如果想要限定小数位数，还是使用printf来的方便。

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。

void Func(int n = 0)
{
    cout<<n<<endl;
}

int main()
{
    Func();//不传参，使用参数默认值
    Func(10);//传参时，如果指定参数，则打印指定内容
    return 0;
}

4.2 缺省参数分类

1.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;
}

2.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;
}

注意事项

1. 半缺省参数必须从右往左依次来给出，不能间隔着给，否则报错。
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

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。

1.参数个数不同

void func(int a,int b)
{
    cout<<"a = "<<a<<endl;
    cout<<"b = "<<b<<endl;
}

void func(int a,int b,int c)
{
    cout<<"a = "<<a<<endl;
    cout<<"b = "<<b<<endl;
}

int main()
{
    func(1,2);
    func(1,2,3);
    return 0;
}

2.参数类型不同

void func(int a,int b)
{
    cout<<"a = "<<a<<endl;
    cout<<"b = "<<b<<endl;
}

void func(int a,char b)
{
    cout<<"a = "<<a<<endl;
    cout<<"b = "<<b<<endl;
}

int main()
{
    func(1,2);
    func(1,'h');
    return 0;
}

3.参数顺序不同

void func(char a,int b)
{
    cout<<"a = "<<a<<endl;
    cout<<"b = "<<b<<endl;
}

void func(int a,char b)
{
    cout<<"a = "<<a<<endl;
    cout<<"b = "<<b<<endl;
}

int main()
{
    func('h',1);
    func(1,'h');
    return 0;
}

5.2 函数重载的原理----名字修饰

在C/C++中，一个程序要运行起来，需要经历以下几个阶段：预处理、编译、汇编、链接。

1.实际项目通常是由多个头文件和多个源文件构成，而通过C语言阶段学习的编译链接，我们可以知道，【当前a.cpp中调用了b.cpp中定义的Add函数时】，编译后链接前，a.o的目标文件中没有Add的函数地址，因为Add是在b.cpp中定义的，所以Add的地址在b.o中。

2. 所以链接阶段就是专门处理这种问题，链接器看到a.o调用Add，但是没有Add的地址，就会到b.o的符号表中找Add的地址，然后链接到一起。
3. 那么链接时，面对Add函数，链接接器会使用哪个名字去找呢？这里每个编译器都有自己的函数名修饰规则。

C++下的编译后的结果

结论：在linux下，采用g++编译完成后，函数名字的修饰发生改变，编译器将函数参数类型信息添加到修改后的名字中。

4. 通过这里就理解了C语言没办法支持重载，因为同名函数没办法区分。而C++是通过函数修饰规则来区分，只要参数不同，修饰出来的名字就不一样，就支持了重载。
5. 如果两个函数函数名和参数是一样的，返回值不同是不构成重载的，因为调用时编译器没办法区分。

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。引用相当于给变量起别名；

类型& 引用变量名 = 引用实体；

注意事项：应用变量的类型应该与引用实体的类型相同；

void Func()
{
    int a = 0;
    int& b = a;//定义引用的对象
    printf("%d",&a);
    printf("%d",&b);
}

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（不能改变引用指向）

void TestRef()
{
    int a = 10;
    // int& ra; // 该条语句编译时会出错（未初始化引用）
    int& ra = a;
    int& rra = a;
    printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra);
}

问：由引用的特性引发出我们的一个问题，引用是否可以替代指针？？？

答：C++的引用，对指针使用的复杂场景可以进行一些替换，但不能替代指针，主要是因为引用并不能改变指向，例如在链表中的next节点处，想进行插入新节点时，由于引用不能改变指向导致并不能插入新的节点。

6.3 引用使用场景

1.做参数(a.输出型参数 b.减少拷贝，提升效率)

typedef struct ListNode{
    struct ListNode* prev;//前驱指针
    struct ListNode* next;//后继指针
    int val;
}LNode,*PNode;//*PNode相当于struct ListNode*

void PushBack(PNode& phead,int x)
{
    phead = newnode;
    //由于形参的改变不会改变实参，所以在之前C语言中都是传递二级指针，C++则可以使用引用
    //...
}

2.做返回值(a.修改返回对象 b.减少拷贝，提升效率）

//传值返回，返回的是它的拷贝
int func()
{
    int a = 0;
    return a;
}

//传址返回，返回的是变量的别名
int& Func()
{
    int c = 1;
    return c;
}

int main()
{
    int ret = func();
    //这里的ret并不是a
    //由于调用函数需要开辟栈帧，出栈帧后，局部变量会被销毁，ret接受不到a，而是随机值
    //VS栈帧销毁并不会释放空间，如果a的值比较小，则会存在寄存器中，ret获得的是a的拷贝

    int ret1 = Func();
}

注意：返回变量出了函数作用域，生命周期就到头了（局部变量），不能用引用返回。

6.4 引用和指针的区别

语法：1.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 = 0;
    int& ra = a;//语法上不开空间，实际开空间

    int* pa = a;//语法上开空间，实际也开空间，指针需要开空间存地址
    *pa = 1;
}

2.引用必须初始化，指针可以初始化也可以不初始化。

3.引用不能改变指向，指针可以改变指向。

4.引用相对安全一点，没有NULL引用，有NULL指针，容易出现野指针，但不容易出现野引用。

5.sizeof,++的区别。

底层：汇编层面上，没有引用，都是指针，引用编译后也转换为指针了。

7.内联函数

7.1 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。

假设我们有一个Add函数，我们需要调用它100W次，那我们编译器就会需要100W个栈帧，然而C语言是通过宏函数来解决这个问题的。(因为宏在预处理阶段就被替换了）

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。

int Add(int a,int b)
{
    return a+b;
}

#define ADD(a,b)((a)+(b))//定义宏函数
//1.不是函数
//2.并没有分号
//3.括号控制的优先级
//4.里层的括号可能为表达式，需要控制顺序

int main()
{
    if(ADD(1,2))
    {
        
    }
    return 0;
}

7.2 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，容易代码膨胀，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

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。

声明和定义分离是因为文件调用函数时候会call这个函数的地址，链接的时候拿函数名去符号表里面找到函数的地址，然后再call这个地址就可以调用函数。

俩个文件包含同一个函数的解决办法：

1.声明和定义分离 2.static，inline，修饰链接属性，只在当前文件可见（不会进符号表）

8. auto关键字

8.1 auto的最基础用法

void func()
{
    /...
}

int main()
{
    int a =1;
    auto b = 1;//auto为int
    auto p1 = &a;//推断是否指针
    auto* p2 = &b;//指定了指针
    //auto* p3 = a;错误写法，指定指针但不传递指针
    auto& ra = a;

    void(*p1)(int,int) = func();//函数指针
    auto p2 = func();//函数指针
    cout<<typeid(p1).name()<<endl;
    cout<<typeid(p2).name()<<endl;//p1和p2类型相同
    return 0;
}

        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：
                1. 类型难于拼写
                2. 含义不明确导致容易出错

int main()
{
    std::map<std::string,std::string>dict;
    std::map<std::string,std::string>iterator it = dict.begin();
    //这类型太长了，不容易记住，则auto会自动推出
    auto it = dict.begin();
}

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。

int main()
{
    auto a = 1,b = 1;
    auto a = 'a',b = 1;//这样书写就会报错
}

8.1.1 auto不能推导的场景

1.不能作为函数的参数

void Func(auto a)
{
    //...
    //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
}

2.不能直接用来声明数组

int main()
{
    int a[] = {1,2,3,4,5};
    auto b[] = {1,2,3};//错误写法
}

8.2 auto的弊端

auto看起来可以帮我们解决类型的问题，但是新的问题随之而来了，如果都是由auto的类型，再加上多层调用，我们要找到最开始的类型，则就要去最开始的函数中找到该类型。例如：

auto TestAuto()
{
    auto a = TestAuto1();
    return a;
}
auto TestAuto1()
{
    auto a = TestAuto2();
    return a;
}
auto TestAuto2()
{
    auto a = 1;
    return a;
}

int main()
{
    TestAuto();//多层调用，得去寻找最初的类型，浪费时间
    return 0;
}

9.基于范围的for循环(C++11)

9.1 范围for的语法

在C++98中我们要遍历一个数组可以通过以下方式：

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;
}

但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。

void TestFor()
{
    int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    for(auto& e : array)//需要引用，因为'e'是array的拷贝，型参的改变不会影响实参
        e *= 2;//将数组里面的值*2
    for(auto e : array)
        cout << e << " ";
    return 0;
}

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。

由于传数组，实际上是指针进行传输，非常影响效率，所以，以下这个代码是报错的。

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

10. 指针空值nullptr

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。

void f(int i)
{
    cout<<"f(int i)"<<endl;
}

void f(int* p)
{
    cout<<"f(int* p)"<<endl;
}

int main()
{
    f(0);
    f(NULL);//函数的重载
    //由于C语言的NULL=0，所以会去匹配整型类型的函数，所以打印结果为f(int i)
    return 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。

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。