C++入门(详解)

hy____123

于 2025-05-07 12:20:36 发布

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文章标签： c++ 开发语言

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1. C++关键字

2. 命名空间

3. C++输入&输出

4. 缺省参数

5. 函数重载

6. 引用

7. 内联函数

8. auto关键字(C++11)

9. 基于范围的for循环(C++11)

10. 指针空值---nullptr(C++11)

1. C++关键字(C++98)

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。

2. 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。

例如：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int rand = 10;
int main()
{

	printf("%d", rand);
	return 0;
}

像这样编译就会报错，因为在C语言中，<stdlib.h>头文件中定义了一个函数，名为rand。这样就会出现命名冲突的问题编译器会报像下面一样的错误。

因此我们需要C++的帮助，使用命名空间来区分rand。

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。

#include <stdlib.h>、
//这里注意test是这个命名空间域的名字
//这里的名字最好带有区分意义，因为以后大家做大型项目的时候，这个名字能帮助你和别人区分这是谁写的代码。
//1.命名空间域的定义
namespace  test1
{
	//命名空间域中可以定义类型，变量，函数，结构体等等
	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
namespace  test2
{
	int a = 1;
	int b = 2;
	int add(int left, int right)
	{
		return left + right;
	}
	namespace test3
	{
		int c = 3;
		int d = 4;
		int sub(int left, int right)
		{
			return right - left;
		}
	}
}
//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 test2
{
	int Mul(int left, int right)
	{
		return left * right;
	}
}

int main()
{
	//这里注意编译器去搜索变量的时候
	//是先从局部域->全局域->展开了命名空间域 or 指定访问命名空间域
	//上面的命名空间域就是没有展开的
	int rand = 0;
	printf("%d", rand);

	return 0;
}

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

命名空间中成员该如何使用呢？

namespace  test1
{
	//命名空间域中可以定义类型，变量，函数，结构体等等
	int rand = 10;

int Add(int left, int right)
  {
		return left + right;
  }
struct Node
    {
		struct Node* next;
		int val;
	};
}
int main()
{
	
	//int rand = 0;
	//这里注意当命名空间域没有展开时，或者没被指定访问时，编译器是不会自动搜索的。
	printf("%d", rand);

	return 0;
}

因此这里会报一个未定义标识符的错。

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


namespace  test1
{
	//命名空间域中可以定义类型，变量，函数，结构体等等
	int rand = 10;

   int Add(int left, int right)
    {
		return left + right;
    }
  struct Node
     {
		struct Node* next;
		int val;
	 };
}
int main()
{
	
	//int rand = 0;
//注意::是作用域限定符，作用域限定符左边放与，右边一般是要在这个域中搜索的变量。
	printf("%d", test1::rand);

	return 0;
}

2.使用using将命名空间中某个成员引入


namespace  test1
{
	//命名空间域中可以定义类型，变量，函数，结构体等等
	int rand = 10;

int Add(int left, int right)
  {
		return left + right;
  }
struct Node
    {
		struct Node* next;
		int val;
	};
}
//using 的意思是展开这个域，就是把他暴露到全局变量中
//using 的展开与头文件的展开也是有区别的，头文件的展开是在编译过程中把头文件里的代码搬到这部分里。
//而using 展开不是照搬它只是允许访问。
//因此当全局里有个变量a，命名空间域里有个变量a这时候展开命名空间与就会，重定义a。
//大家注意using的使用是要非常小心的当在项目中，你的代码与别人的代码有命名相同的变量，最好像我一样只展开部分，如果直接using namespac test1，
//就有可能发生命名冲突的问题
using  test1::rand;
int main()
{
	
	//int rand = 0;
//注意::是作用域限定符，作用域限定符左边放与，右边一般是要在这个域中搜索的变量。
	printf("%d", rand);

	return 0;
}

3.使用using namespace 命名空间名称引入


namespace  test1
{
	//命名空间域中可以定义类型，变量，函数，结构体等等
	int rand = 10;

   int Add(int left, int right)
    {
		return left + right;
    }
  struct Node
     {
		struct Node* next;
		int val;
	 };
}
using  namespace test1;
int main()
{
	
	//int rand = 0;
//注意::是作用域限定符，作用域限定符左边放与，右边一般是要在这个域中搜索的变量。
	printf("%d", rand);

	return 0;
}

3. C++输入&输出

生婴儿会以自己独特的方式向这个崭新的世界打招呼，C++刚出来后，也算是一个新事物，

那C++是否也应该向这个美好的世界来声问候呢？我们来看下C++是如何来实现问候的。


#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;
 }

刚开始大家不理解可以这么想<<是流插入运算符cout就是接收然后输出到那个黑框框的，cout<<"Hello world!!!"<<endl;这行代码就是把Hello world!!!这个字符串流入到黑框框里而endl就是一个简单的换行符。这里注意std是标准库的命名空间名，而<iostream>这个头文件在std这个命名空间域里。它们的关系如下图。

说明：

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，>>和格式，后续编译器已不支持，因此推荐使用+std的方式。

#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;

}
// ps：关于cout和cin还有很多更复杂的用法，比如控制浮点数输出精度，控制整形输出进制格式等
等。因为C++兼容C语言的用法，这些又用得不是很多，我们这里就不展开学习了。后续如果有需要，我
们再配合文档学习。

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。

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。

#include <iostream>
using namespace std;
void Func(int a = 0)
{
	cout << a << endl;
}
int main()
{
	Func();//没有传参时，就用默认的参数值
	Func(10);//传参时，就用实参
	return 0;
}

4.2 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;
}
int main()
{
	//全缺省就是全部都带默认参数
	Func();//没有传参时，就用默认的参数值
	Func(1);//传参时，就用实参
	Func(1,2);
	Func(1, 2,3);
	return 0;
}

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;
}
int main()
{
	//这里注意半缺省因为会少一些参数所以，一定要给实参，而且是从左往右给
	//Func()这种写法是错误的
	//半缺省参数是从右往左依次给，不能间隔着给，也不能从左往右给
	//例如：void Func(int a=10,int b=20,int c)这种写法是错误的。因为到了主函数Func(1)这里的1不知道是传给a还是c。
	//Func(1,,3);这种写法也是错误的。
	//半缺省也是继承了缺省特性，给了实参就会传实参，没给就传默认值。
	Func(1);
	Func(1,2);
	Func(1, 2,3);
	return 0;
}

这里注意缺省参数一般不能同时出现在声明和定义中，这会产生歧义让编译器不知道该用哪里的缺省参数。当函数声明与定义分开时，一般缺省参数是出现在声明中，因为函数调用时在编译阶段，函数先会找到声明。如果此时没有传实参，编译器就会默认把缺省参数放到使用的函数里。例如

假设有一个Func（int a=10）Func()会在编译阶段变为Func(10)。然后再链接到定义中。还有两点缺省值必须是常量或者全局变量，C语言不支持（编译器不支持）。

缺省参数在栈中十分好用，例如在栈的初始化中。

//在确切知道要插的数的个数时，可以直接给一个实参。
//在不确定的情况，可以给一个缺省参数。
void stackinit(struct stack* pst,int defaultcapacity=4)
{
	pst->a = (int*)malloc(sizeof(int) * defaultcapacity);
	if (pst == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
	}
	pst->top = 0;
	pst->top = defaultcapacity;
}
int main()
{
	stack st1;
	stackinit(&st1,100);
}

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。

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。返回值不同是不会构成重载。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#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;
}
int main()
{
    Add(1, 2) ;
    Add(1.1, 2.2) ;
    return 0;
}

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

int main()
{
    f();
    f(1) ;
    return 0;
}

// 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;
}
//注意是参数类型的顺序不同，不是参数顺序不同，例如
//void f(int a, char b)
//{
//    cout << "f(int a,char b)" << endl;
//}
//void f(int b ,char a )
//{
//    cout << "f(char b, int a)" << endl;
//}
//这样是不构成重载的
int main()
{

    f(1, 'x');
    f('x', 2);
    return 0;
}

//这样写不构成重载。
//但是当无参调用时会显示函数存在歧义
void f()
{
    cout << "f()" << endl;
}
void f(int a=0)
{
    cout << "f(int a)" << endl;
}
int main()
{
 
    f();
    return 0;
}

5.2 C++支持函数重载的原理--名字修饰(name Mangling)

为什么C++支持函数重载，而C语言不支持函数重载呢？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。那么怎么办呢？

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。

4. 由于Windows下vs的修饰规则过于复杂，而Linux下g++的修饰规则简单易懂，下面我们使用了g++演示了这个修饰后的名字。

5. 通过下面我们可以看出gcc的函数修饰后名字不变。而g++的函数修饰后变成【_Z+函数长度 +函数名+类型首字母】。

采用C语言编译器编译后结果。

结论：在linux下，采用gcc编译完成后，函数名字的修饰没有发生改变。

采用C++编译器编译后结果

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。

Windows下名字修饰规则

6. 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。

7. 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。比特就业课比如：李逵，在家称为"铁牛"，江湖上人称"黑旋风"。

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

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

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);  
}

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
 {
	int a = 0;
	int& b = a;
	int& c = b;
	int x = 10;
	c = x;
	//这里是将x赋值给c而不是换c的实体，因为一个实体可以有多个引用
	//而引用一但引用了这个实体，就不能换成其他实体，这里c依旧是b和a的对象别名。

	return 0;
}

6.3 使用场景

1. 做参数

#include <iostream>
using namespace std;
//这种是输出型参数，意思是可以通过形参来改变实参。
//1、引用做参数  （输出型参数）
// 2、引用做参数  （减少拷贝提高效率）（大对象/深拷贝类对象--什么是深拷贝以后会讲）
//为什么能提高效率，因为引用不会开辟新空间。如果传大量元素的数组时，引用的效率快就会很好的体现出来。
//因为在大量元素的情况下如果不用引用在函数中就会开辟大量空间来拷贝。
//在指针的情况下也能减少拷贝，因为指针只需要开辟4个字节的空间。
void Swap(int& left, int& right)
{
	int temp = left;
	left = right;
	right = temp;
}
int main()
{
	int x = 1;
	int y = 2;
	cout << x <<' ' << y << endl;
	swap(x, y);
	cout << x <<' ' << y << endl;
	return 0;
}

2. 做返回值

#include <iostream>
using namespace std;
//当函数返回值时，会开辟一个临时变量来存放返回值
//这时候函数就会销毁

int Count()
{
	 int n = 0;
	  n++;

	return n;
}
int main()
{
	int ret = Count();
	cout << ret<< endl;
	return 0;
}

//当变量在静态区时，函数返回时还会不会开辟一个临时变量呢？
//答案是会的在这种情况下编译器采用傻瓜式处理方法。这样就能避免许多复杂问题。
int Count()
{
	static int n = 0;
	n++;
	
	return n;
}
int main()
{
	int ret = Count();
	cout << ret<< endl;
	return 0;
}

//当我们返回引用时，并且变量在静态区。大家思考一下这样行不行？
//答案是可行的，在静态区里的变量不会被销毁因此返回它的引用也不会有任何影响。
int& Count()
{
	static int n = 0;
	n++;
	
	return n;
}
int main()
{
	int ret = Count();
	cout << ret<< endl;
	return 0;
}

//那么不在静态区的情况呢？
//这样编译器虽然不会报错但是这种情况会有大问题
//首先当函数返回时，n就已经销毁了。
//这样就有了两种情况
//如果编译器在销毁函数后没有清理函数，那么通过n的引用还是能找到原来的空间，找到原来的值。
//如果编译器销毁后清理了函数，那么原来空间里的n位置可能会是随机值。
//这些主要看编译器如何处理
//在vs2022的环境下，编译器是不会清理销毁后的函数的。
int& Count()
{
	int n = 0;
	n++;
	
	return n;
}
int main()
{
	int ret = Count();
	cout << ret<< endl;
	return 0;
}

//但是如果在调用Count函数后，再次调用其他函数就会有所不同
int& Count(int x)
{
	int n = x;
	n++;
	
	return n;
}
int main()
{
	int ret = Count(10);
	cout << ret<< endl;
	printf("sssssssss");
	ret = Count(20);

	cout << ret << endl;
	return 0;
}

可以看到在调用printf函数后结果就变了。

大家可以想一下下面代码输出什么结果？为什么？

int& Add(int a, int b)
 {
 int c = a + b;
 return c;
 }
 int main()
 {
 int& ret = Add(1, 2);
 Add(3, 4);
 cout << "Add(1, 2) is :"<< ret <<endl;
 return 0;
 }

注意：如果函数返回时，出了函数作用域，如果返回对象还在(还没还给系统)，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。

6.4 常引用

#include <iostream>
using namespace std;
void TestConstRef()
{
	const int a = 10;
	//int& ra = a;   // 该语句编译时会出错，a为常量
	//为什么这句话会出错呢？因为在引用的过程中，放大了权限。
	//本来a是无法被修改的，但是如果a有了别名，那么它就会被修改。
	const int& ra = a;
	//像这句话就不会出错
	// int& b = 10;  // 该语句编译时会出错，b为常量
	const int& b = 10;
}
int main()
{
	TestConstRef();
	return 0;
}

//大家可以思考一下这样的代码会不会出错。
int main()
{   
	int x = 0;
	int& y = x;
	const int& z = x;
	x++;
	return 0;
}

答案是不会，这里是权限缩小了。本来int& z不仅能读取x的数据，还能改变x。现在只能读取x的数据了。再想想x++了，z值会不会改变？z值会被改变，引用的本质大家不能忘了。

int main()
{
	double d = 12.34;
	//下面这行代码会出错，因为当引用时类型不同，会创建一个临时变量。左值会根据它的大小对右值进行提升或者截断。
	// 将d的值放到临时变量里，在临时变量里的值具有一个特点，那就是常性
	// 因此如果用int& rd=d 那么就会放大rd的权限。
	//int& rd = d;  
	const int& rd = d;
}

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。

#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;
 }

6.5.2 值和引用的作为返回值类型的性能比较

#include <time.h>
 struct A{ int a[10000]; };
 A a;
 // 值返回
A TestFunc1() { return a;}
 // 引用返回
A& TestFunc2(){ return a;}
 void TestReturnByRefOrValue()
 {
 // 以值作为函数的返回值类型
size_t begin1 = clock();
 for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
 TestFunc1();
 size_t end1 = clock();
 // 以引用作为函数的返回值类型
size_t begin2 = clock();
 for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
 TestFunc2();
 size_t end2 = clock();
 // 计算两个函数运算完成之后的时间
cout << "TestFunc1 time:" << end1 - begin1 << endl;
 cout << "TestFunc2 time:" << end2 - begin2 << endl;

}

通过上述代码的比较，发现传值和指针在作为传参以及返回值类型上效率相差很大。

6.6 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。

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;
 }

我们来看下引用和指针的汇编代码对比：

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

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。

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. 在release模式下，查看编译器生成的汇编代码中是否存在call Add

2. 在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，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)、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。

// 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

【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 enum

2. 短小函数定义换用内联函数

8. auto关键字(C++11)

8.1 类型别名思考

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

#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;
 }

std::map<std::string, std::string>::iterator 是一个类型，但是该类型太长了，特别容易写错。聪明的朋友可能已经想到：可以通过typedef给类型取别名，比如：

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

使用typedef给类型取别名确实可以简化代码，但是typedef有会遇到新的难题：

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;
 }

在编程时，常常需要把表达式的值赋值给变量，这就要求在声明变量的时候清楚地知道表达式的类型。然而有时候要做到这点并非那么容易，因此C++11给auto赋予了新的含义。

8.2 auto简介

在早期C/C++中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。

int TestAuto()
 {
    return 10;
 }
 int main()
 {
 int a = 10;
 auto b = a;
 auto c = 'a';
 auto d = TestAuto();
 cout << typeid(b).name() << endl;
 cout << typeid(c).name() << endl;
 cout << typeid(d).name() << endl;
 
 //auto e; 无法通过编译，使用auto定义变量时必须对其进行初始化
return 0;
}

【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。

8.3 auto的使用细则

1. auto与指针和引用结合起来使用

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&

 int main()
 {
 int x = 10;
 auto a = &x;
 auto* b = &x;
 auto& c = x;
 cout << typeid(a).name() << endl;
 cout << typeid(b).name() << endl;
 cout << typeid(c).name() << endl;
 *a = 20;
 *b = 30;
 c = 40;
 }

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。

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
}

8.4auto不能推导的场景

1. auto不能作为函数的参数

// 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不能直接用来声明数组

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

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

在C++98中如果要遍历一个数组，可以按照以下方式进行：

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;
}

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。

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

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 begin和end的方法，begin和end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

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

2. 迭代的对象要实现++和==的操作。(关于迭代器这个问题，以后会讲，现在提一下，没办法讲清楚，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

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：

void TestPtr()
 {
 int* p1 = NULL;
 int* p2 = 0;
 // ……
 }

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：

#ifndef NULL
 #ifdef __cplusplus
 #define NULL    0
 #else
 #define NULL    ((void *)0)
 #endif
 #endif

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：

void f(int)
 {
    cout<<"f(int)"<<endl;
 }
 void f(int*)
 {
    cout<<"f(int*)"<<endl;
 }
 int main()
 {
   f(0);
   f(NULL);
   f((int*)NULL);
   return 0;
 }

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。

在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nullptr是C++11作为新关键字引入的。

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。