C++入门基础

最新推荐文章于 2025-04-13 00:07:25 发布
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#c++ #开发语言

一、C++的第一个程序

C++兼容C语言的绝大多数语法，所以C语言实现的hello world依旧可以运行，C++中需要把定义文件代码后缀改为.cpp，vs编译器看到是.cpp就会调用C++编译器，linux下要用g++编译，不再是gcc

当然C++有一套自己的输入输出，严格说C++版本的hello world应该是这样写的：

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
    cout << "hello world" << endl;
    return 0;
}

二、命名空间

2.1 namespace的价值

在C/C++中，变量，函数和之后学到的类都是大量存在的，这些变量，函数和类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就是对标识符的名称进行本地化，以避免命名或名字冲突，namespace关键字的出现就是针对这种问题的。

C语言项目类似下面程序这样的命名冲突是普遍存在的问题，C++引入namespace就是为了更好地解决这样的问题。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int rand = 10;
int main()
{
	printf("%d ",rand);
	return 0;
}

2.2 namespace的定义：

定义命名空间，需要用到namespace关键字，后面跟命名空间的名称，然后接一对{}即可，{}中即为命名空间的成员。命名空间中可以定义变量/函数/类型等。

namespace本质就是定义出一个作用域，这个域与全局域各自独立，不同的域可以定义同名变量，所以下面的rand就不再冲突了：

#include<iostream>
#include<stdlib.h>
//定义一个名称为yue的命名空间
namespace yue
{
	int rand = 12;

	int ADD(int x, int y)
	{
		return x + y;
	}

	struct wawa
	{
		size_t d1 = 100;
		char d2 = 'p';
	};
}

int main()
{
	/*printf("%d ",rand);*/
	//指定命名空间yue后编译器就去yue中找rand就不会报错了
	printf("%d ", yue::rand);
	return 0;
}

C++中域有函数局部域，全局域，命名空间域，类域；域影响的是编译时语法查找一个变量/函数/类型出处（声明或定义）的逻辑，所以有了域隔离，名字冲突就解决了。局部域和全局域除了编译查找逻辑，还会影响变量的生命周期，命名空间域和类域不影响变量生命周期。

namespace只能定义在全局，当然他还可以嵌套定义。

项目中多文件（比如.cpp文件与.h文件）中定义的同名namespace会认为是一个namespace，不冲突。

2.3 命名空间的使用

编译查找⼀个变量的声明/定义时，默认只会在局部或者全局查找，不会到命名空间里面去查找。所以下面程序会编译报错：

namespace yue
{
	int d = 12;
}

int main()
{
	//编译器默认到全局域中查找d找不到就会报错：
	printf("%d ", d);
	return 0;
}

 所以我们要使用命名空间中定义的变量/函数，有三种方式： 

1、指定命名空间访问，项目中推荐这个方式

int main()
{
	printf("%d ", yue::d);//指定命名空间
	return 0;
}

2、using将命名空间中某个成员展开，项目中经常访问的不存在冲突的成员推荐这种方式。

namespace yue
{
	int d = 12;
}
using yue::d;
int main()
{
	printf("%d ", d);
	return 0;
}

3、展开命名空间中全部成员，项目中不推荐，冲突风险很大，日常小练习程序为了方便推荐使用

namespace yue
{
	int d = 12;
}
using namespace yue;
int main()
{
	printf("%d ", d);
	return 0;
}

三、C++输入与输出

<iostream>是input output stream 的缩写，是标准的输入、输出流库，定义了标准的输入，输出对象。

cout/cin/endl等都属于C++标准库，C++标准库都放在一个叫std（standard）的命名空间中，一般日常练习中我们可以通过using namespace std，实际项目中不建议using namespace std。

  • std::cin是istream类的对象，它面向窄字符的标准输入流；
  • std::out是ostream类的对象，它面向窄字符的标准输出流；
  • std::endl是一个函数，流插入输出时，相当于插入一个换行字符加刷新缓冲区。
  • <<是流插入运算符>>是流提取运算符。

使用C++输入输出更方便，不需要像printf/scanf输入输出时那样，需要手动指定格式，C++的输入输出可以自动识别变量类型（本质上是通过函数重载实现的），其实更重要的是C++的流能更好地支持自定义对象的输入输出。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int a = 5;
	double b = 11;
	char c = 'r';
	float d = 1.2;
	//cout自动识别变量类型并完成打印：相当于printf
	cout << a << " " << b << " " << c << " " << d << endl;//每个变量之间打印一个空格隔开
	//同样cin也可以自动识别变量类型：相当于scanf
	cin >> a >> b >> c >> d;
	cout << a << " " << b << " " << c << " " << d << endl;
	return 0;
}

利用函数重载实现自定义类型（类类型）对象的打印 ：

ostream& operator<<(ostream& out, const string& s)
	{
		for (auto ch : s)
		{
			out << ch;
		}

		return out;
	}

istream& operator>>(istream& in, string& s)
	{
		s.clear();

		const int N = 256;
		char buff[N];
		int i = 0;

		char ch;
		//in >> ch;
		ch = in.get();
		while (ch != ' ' && ch != '\n')
		{
			buff[i++] = ch;
			if (i == N-1)
			{
				buff[i] = '\0';
				s += buff;

				i = 0;
			}

			//in >> ch;
			ch = in.get();
		}

		if (i > 0)
		{
			buff[i] = '\0';
			s += buff;
		}

		return in;
	}
}

在VS编译器中使用scanf/printf可以不包含<stdio.h>因为在<iostream>中就已经间接包含了，但是其他编译器可能会报错。

四、缺省参数

缺省参数是声明或定义函数时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，缺省参数分为全缺省和半缺省参数。（有些地方把缺省参数也叫默认参数）

全缺省就是全部形参给缺省值，半缺省就是部分形参给缺省值。C++规定半缺省参数必须从右往左依次连续缺省，不能间隔跳跃给缺省值。

void Func(int x=10)
{
	cout << x << endl;
}

int main()
{
	Func();   //不传参时默认使用缺省值10
	Func(32);
	return 0;
}

带缺省参数的函数调用，C++规定必须从左到右依次给实参，不能跳跃给实参。

函数声明和定义分离时，缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现，规定必须函数声明给缺省值。

五、函数重载

C++支持在同一作用域中出现同名函数，但是要求要求这些同名函数的形参不同，可以是参数个数不同或者类型不同。这样C++函数调用就表现出了多态行为，使用更加灵活。C语言是不支持同一作用域出现同名函数的。

#include<iostream>
using namespace std;
//参数类型不同：
int  ADD(int x,int y)
{
	return x + y;
}
double  ADD(double x, double y)
{
	return x + y;
}
//参数个数不同：
void print()
{
	cout << "无参打印" << endl;
}
void print(int a)
{
	cout << "传参打印" <<" " << a << endl;
}
//参数顺序也可以不同：
void  Printf(int x, double y)
{
	cout << y << " " << x << endl;
}
void  Printf(double y,int x )
{
	cout << y << " " << x << endl;
}
int main()
{
	return 0;
}

注意：返回值不同不可以作为重载条件，因为编译器在调用时依靠参数列表确定要调用的函数，无法通过返回值确定。

六、引用

6.1 引用的概念和定义

引用不是新定义的一个变量，而是给已经存在的变量取了一个别名，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一块内存空间。比如：水浒传中李逵别名黑旋风；林冲别名豹子头等等。

引用这样来定义：

类型名& 引用别名 =引用对象；

int main()
{
	int a = 10;
	//这里b，c都是a的引用
	int& b = a;
	int& c = a;
	//d是c的引用也还是a的引用
	int& d = c;
	//因为引用不开辟新空间与被引用变量共用一块内存空间所以地址都是一样的：
	printf("%p ", &a);
	printf("%p ", &b);
	printf("%p ", &c);
	printf("%p ", &d);
	return 0;
}

C++中为了避免引入太多的运算符，会复用C语言的一些符号，比如前面的<<与>>，这里引用也和取地址使用了一个符号&，使用时注意区分就行。

6.2 引用的特性

引用在定义时必须初始化：

int main()
{
	int a = 10;
	int& b;//编译报错
	return 0;
}

 

一个变量可以有多个引用：

int main()
{
	int a = 10;
	int& b=a;
	int& c = a;
//这里b与c都是a的引用
	return 0;
}

引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体：

int main()
{
	int a = 10;
	int d = 20;
//这里b是a的引用又是d的引用所以会报错
	int& b=a;
	int& b = d;
	return 0;
}

 

6.3 引用的使用

引用在实践中主要是于引用传参和引用做返回值中减少拷贝提高效率和改变引用对象时同时改变被引用对象。（引用传参与指针传参是类似的，引用传参相对方便一些）

void Insert(iterator pos,const T& x)
//传引用在我们代码中的应用，这里只是展示一下
		{
			//首先判断空间够不够
			if (_finish==_end_of_storage)
			{
				//记录pos的相对位置：
				size_t b = pos - _start;
				reserve(capacity()==0?4:capacity()*2);//这里开空间后会牵扯到迭代器失效的问题
				pos = _start + b;
			}
			//移动数据：
			if (pos < _finish)
			{
				iterator end = _finish - 1;
				while (end>=pos)
				{
					*(end + 1) = *end;//*(pos+1)=*pos;
					end--;
				}
				*(pos) = x;
				_finish++;
			}
			else if(pos==_finish)
			{
				push_back(x);
			}
			else
			{
				assert(false);
			}
		}

 6.4 指针与引用的关系（重要）

  1. 语法上引用是一个变量取别名不开空间，指针要存储一个变量地址，要开空间

  2. 引用在定义时必须初始化，指针建议初始化语法上不是必须的。

  3. 引用在初始化时引用一个对象后，就不可以再引用其他对象；而指针可以不断改变指向对象

  4. 引用可以直接访问指向对象，指针需要解引用才可以访问指向对象。

  5. 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，64位下是8个字节）。

  6. 指针很容易出现空指针与野指针的问题，引用则很少出现，引用使用起来会比较安全一些。

七、inline

用inline修饰的函数叫做内联函数，编译时C++编译器会再调用的地方展开内联函数，这样调用内联函数就不需要建立栈帧了，就可以提高效率。

inline int ADD(int x,int y)
{
	return x + y;
}

int main()
{
	cout << ADD(1,6) * 5 << endl;
	return 0;
}

inline对于编译器只是一个建议，也就是说加了inline编译器也可以在调用的地方选择不展开，不同编译器关于inline在什么情况下展开各不相同因为C++标准没有规定。inline适用于频繁调用的短小函数，对于递归函数，代码相对多一点的函数，加上inline也会被编译器忽略。

inline不建议声明与定义分离到两个文件，分离会导致链接错误。因为inline被展开，就没有函数地址，链接时会出现报错。

vs编译器debug下默认是不展开inline的这样方便调试，debug版本想展开需要设置以下两个地方：

 

 

八、nullptr

NULL实际是一个宏，在传统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

C++中NULL可能会被定义为字面常量0，或者C中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。

C++中引入nullptr，nullptr是一个特殊的关键字，它可以转换成其他任意类型的指针类型。使用nullptr定义空指针可以避免类型转换的问题，因为nullptr只能被隐式地转换为指针类型，而不能被转换为整数类型。

void Func(int a)
{
	cout << a << endl;
}
void Func(int* a)
{
	cout << "NULL" << endl;
}
int main()
{
	//这里NULL被识别为了0调用了第一个函数Func
	Func(NULL);

	//只有这样才可保证调用第二个函数
	Func(nullptr);
	Func((int*) NULL);
	return 0;
}

运行结果： 

C++入门基础总结（最详细）
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