C++入门篇

本文重点：

1.命名空间

2.缺省参数

3.函数重载

4.引用

5.内联函数

6.auto关键字

7.基于范围的for循环

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1.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 number = 10;

int main()
{
 printf("%d\n", number);
return 0;
}
// 编译后后报错：error C2365: “number”: 重定义；以前的定义是“函数”
// 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

1.1 命名空间定义

        1.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。

    // Name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。

namespace Name
{
     // 命名空间中可以定义变量/函数/类型
     int rand = 10;
     int Subtration(int left, int right)
     {
      return left - right;
     }
    struct Node
     {
     struct Node* next;
     int val;
     };
}

2. 命名空间可以嵌套

project.h
namespace Name1
{
int a;
int b;
int Subtration(int left, int right)
 {
     return left - right;
 }
namespace Name2
 {
     int c;
     int d;
     int multiplay(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。

project.cpp

namespace Name1
{
int Divide(int left, int right)
 {
     return left / right;
 }
}

        project.h文件的Name1和project.cpp的Name1会被合并成一个命名空间。

1.2 命名空间使用

命名空间中成员该如何使用呢？比如：

#include<iostream>
using namespace std;
namespace name
{
	
	int val1 = 0;
	
	int Divide(int left, int right)
 {
     return left / right;
 }

struct Node
{
	struct Node* next;
	int val;
};
}
int main()
{
	// 编译报错：error C2065: “val1”: 未声明的标识符
	cout<<val1<<endl;
	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

#include<iostream>
using namespace std;
namespace name
{

	int val1 = 100;

	int Add(int left, int right)
	{
		return left + right;
	}

	struct Node
	{
		struct Node* next;
		int val;
	};
}

int main()
{
	cout<<name::val1<<endl;
	return 0;
}

        使用using将命名空间中某个成员引入

#include<iostream>
using namespace std;
namespace name
{

	int val1 =100;

	int Add(int left, int right)
	{
		return left + right;
	}

	struct Node
	{
		struct Node* next;
		int val;
	};
}
using name::val1;
int main()
{
	
	cout<<val1<<endl;
	return 0;
}

        

        使用using  namespace 将命名空间引入

#include<iostream>
using namespace std;
namespace name
{

	int val1 =100;

	int Add(int left, int right)
	{
		return left + right;
	}

	struct Node
	{
		struct Node* next;
		int val;
	};
}
using namespace name;
int main()
{
	
	cout<<val1<<endl;
	return 0;
}

---

---

2.缺省参数

2.1缺省参数概念

        缺省参数是声明或定义函数时为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改形参的缺省值,否则使用指定的实参.

#include<iostream>
using namespace std;
void FuncTion(int val = 100)//缺省值为100
{
	cout << val << endl;

}

int main()
{
	FuncTion( );//没有传参时，使用参数的缺省值；val=100；
	FuncTion(1010);//传参时，使用指定参数的实参；
	FuncTion(2023);
	
	return 0;
}

2.2缺省参数的分类

        全缺省参数:

#include<iostream>
using namespace std;
void Add(int val_a = 3,int val_b=2,int val_c=1)
{
	int ret = val_a + val_b + val_c;
	//3+2+1;
	//ret=3
	cout << ret << endl;

}

int main()
{
	Add( );//都没有传参时，参数全部使用为缺省值；
	
	
	
	return 0;
}

        半缺省参数

#include<iostream>
using namespace std;
void Add(int val_a = 1,int val_b=2,int val_c=3)
{
	int ret = val_a + val_b + val_c;
	//10+20+1;
	//ret=31
	cout << ret << endl;

}

int main()
{
	
	Add(10, 20, 30);
	Add(10, 20);
	Add(10);
	return 0;
}

注意:

!.半缺省参数必须从左往右依次来给,不能跳过某个参数;

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

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3.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，函数的返回值类型可以相同。

        3.1参数类型不同

#include<iostream>
using namespace std;

void Add(int left,int right)//数据类型为int 
{
	int ret =left+right;
	
	cout << ret << endl;

}
void Add(double left, double right)//数据类型为double

{
	double ret = left + right;

	cout << ret << endl;

}

int main()
{
	//根据参数类型匹配相应的函数
	Add(10, 10);
	Add(12.00, 3.418);
	return 0;
}

3.2参数个数不同

#include<iostream>
using namespace std;

void Add(int left,int middle,int right)//三个参数 
{
	int ret =left+right+middle;
	
	cout << ret << endl;

}
void Add(int left, int right)//两个参数

{
	int ret = left + right;

	cout << ret << endl;

}

int main()
{
	//根据参数个数匹配相应的函数
	Add(10, 10);
	Add(10,20,30);
	return 0;
}

3.3参数类型顺序不同

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;


// 3、参数类型顺序不同
void func(int a, string b)
{
	cout << "f(int a,string b)" << endl;
}
void func(string b, int a)
{
	cout << "f(char b, string a)" << endl;
}
int main()
{
	func(10,"字符串在后");
	
	func("字符串在前", 10);
	return 0;
}

3.4C++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，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。

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 

对比Linux会发现，windows下vs编译器对函数名字修饰规则相对复杂， 

6. 通过这里就理解了C语言没办法支持重载，因为同名C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。

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 4.引用

是给已存在变量取了一个别名，引用不是新定义一个变量，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。

比如：张三，玩的好的同学们叫他小三，爸妈叫他阿三，指的都是同一个人。

语法：类型&  引用变量名（对象名）=引用实体；

#include<iostream>
using namespace std;


int main()
{
	int a = 100;
	int& b = a;
	cout << a << endl;
	cout << b << endl;

	double A = 2.323;
	double& B = A;
	cout << A << endl;
	cout << B << endl;
	//注意：引用类型必须和引用实体是同一类型；
	
	return 0;
}

  

 注意：引用类型必须和引用实体是同一类型；

4.2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

#include<iostream>
using namespace std;


int main()
{
	int a = 100;
	//int& b;//error
	int& b = a;
	int& c = a;
	int& d = b;
	cout << a << endl;
	cout << b << endl;
	cout << c  << endl;
	cout << d<< endl;
	//都指向同一块空间，都是a的引用，引用的引用可以成为引用的实体


	double A = 200.2;
	double B = 100.10;
	double& C = A;
	double& C = B;//error C已经引用了A实体，不能再引用实体B；

	return 0;
}

4.3常引用

#include<iostream>
using namespace std;


int main()
{
    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;
	return 0;
}

4.4引用的使用场景

1.做参数

#include<iostream>
using namespace std;
void Swpa(int& left, int& right)//引用做参数
{
	int temp = left;
	left = right;
	right = temp;
}
//void Swpa(int left, int right)
//{
//	int temp = left;
//	left = right;
//	right = temp;
//}

int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;

	Swpa(a, b);
    
	return 0;
}

2.做返回值

#include<iostream>
using namespace std;

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

	return n;
}
int& Add(int a, int b)//函数调用结束c的空间还给操作系统，所以c不能做引用返回
{
	int c = a + b;
	return c;
}
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;
	cout << "Add(1, 2) is :" << ret << endl;
	
    return 0;
}

引用返回的好处
1、减少拷贝
2、调用者可以修改返回对象

 

注意：如果函数返回时，出了函数作用域，返回对象还在（还没有还给操作系统）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；

4.6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，和引用实体共用同一块空间。

但在底层实现上实际是有空间的，因为引用是按照指针的方式来实现的。 

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
	int A = 100;
	int& B = A;

	int* ptr = &B;
	cout << B<< endl; //100
	cout << *ptr << endl;//100

	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

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5.内联函数

5.1 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。

 

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。

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。

6.auto关键

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

6.1auto简介

使用auto修饰的变量，是具有自动存储的局部变量。在C++11中标准委员会赋予auto全新的含义;auto不再是一个存储类型指示符，而是作为一个新的类型来指示编译器，auto声明的变量必须由编译器在编译时期推断而得。

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。

6.2 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()
{
	double bb = 10;
	auto aa = &bb;//加*
	auto* ss = &bb;//不加*
	auto& c = bb;
	auto cc = bb;//不加&  cc为bbd的类型
    int a[] = { 1,3,4 };
	auto b = a;
	auto b1 = a[1];

	cout << typeid(bb).name() << endl;
	cout << typeid(ss).name() << endl;
	cout << typeid(c).name() << endl;
	cout << typeid(cc).name() << endl;
	cout << typeid(b).name() << endl;
	cout << typeid(b1).name() << endl;
}

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。

int function()
{
	auto a = 1, aa = 2;
	auto b = 3, bb = 3.0;//编译失败，初始化类型不同；
}

3 auto不能推导的场景

1. auto不能作为函数的参数

int function(auto a)
{
	
}

2. auto不能直接用来声明数组

int function()
{
	int a[] = { 1,2,3,4 };
	auto b[] = { 1,2,3 };
	cout << typeid(b).name() << endl;
}

7.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 main()
{
	int array[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };

	for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)
	{
		cout << array[i]<< endl;
	}
	for (auto a : array)
	{
		cout << a<< endl;
	}
}

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;
}