C++入门(详细解读,建议收藏)

C++是什么?⛲⚡

C语言是结构化和模块化的语言，适合处理较小规模的程序。对于复杂的问题，规模较大的程序，需要高度的抽象和建模时，C语言则不合适。为了解决软件危机， 20世纪80年代， 计算机界提出了OOP(object oriented programming：面向对象)思想，支持面向对象的程序设计语言应运而生。
1982年，Bjarne Stroustrup博士在C语言的基础上引入并扩充了面向对象的概念，发明了一种新的程序语言。为了表达该语言与C语言的渊源关系，命名为C++。因此：C++是基于C语言而产的,它既可以进行C语言的过程化程序设计，又可以进行以抽象数据类型为特点的基于对象的程序设计,还可以进行面向对象的程序设计。

⛲C++的发展史

⚡C++关键字

C++总计63个关键字，C语言32个关键字,大家只要大概了解一下就好,后续学习过程会对这些关键字深入学习

命名空间

为什么会有命名空间

在编写程序时,我们定义了一个名为abc()的函数,在另一个可用库中也存在一个abc()函数,这时编译器就无法判断我们调用的是哪一个函数,因此引入了命名空间这个概念,专门用于解决上面的问题,他可以做为附加信息来区分不同库中相同名称的函数、类、变量等.

比如一个目录可以存在多个文件夹,每个文件夹中不能有相同的文件名,但不同的文件夹中的文件可以重名

例如: 当全局变量和库里的函数名相同时

#include#includeint rand = 1;int main(){printf("%d ", rand);return 0;}

运行会显示编译报错: error C2365: “rand”: 重定义；以前的定义是“函数”

C语言没办法解决这样的命名冲突,所以提出了namespace来解决这一问题

命名空间定义

定义方法:

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。

1.正常的命名空间定义

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

2.命名空间还可以嵌套定义

namespace zyq1{int a;int b;int Add(int left, int right) {return left + right; }namespace zyq2 { int c; int d; int Sub(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。

例如,在test.h中定义了一个namespace zyq,在test.c中也定义了一个namespace zyq,即使两个命名空间内的内容不同,只要名字相同,编译器会把两个命名空间合并为一个

使用方法:

在命名空间中定义的成员,就相当于他们被一堵围墙围起来了,没有门是无法使用他们的

可以看出不能直接使用命名空间中的成员,接下来介绍三种可以使用命名空间成员的方法:

1.加命名空间名称及作用域限定符

#includenamespace zyq{int a = 1;int b = 2;}int main(){//'::'符号位作用域限定符,通过"命名空间名::成员"就可使用空间中的成员printf("%d ",zyq::a);printf("%d ",zyq::b);return 0;}

2.使用using将命名空间中某个成员引入

#includenamespace zyq{int a = 1;int b = 2;}using zyq::a;using zyq::b;int main(){printf("%d ",a);printf("%d ",b);return 0;}

3.使用using namespace 命名空间名称 引入

#includenamespace zyq{int a = 1;int b = 2;}using namespace zyq;int main(){printf("%d ",a);printf("%d ",b);return 0;}

这种方法有个缺点,会把命名空间中的所有成员暴露出来,当存在多个命名空间时,可能会造成命名污染

C++输入&输出

打印helloworld一定是程序员的第一个程序,那么C++是如何实现的呢” />

注意:

• 使用cout标准输出对象(控制台)和cin标准输入对象(键盘)时，必须包含头文件以及按命名空间使用方法使用std。
• 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。
• <>是流提取运算符。
• endl是特殊的C++符号，表示换行输出
• cin和scanf输入时类似,遇到空格、换行、tab等都会停止读入

⚡缺省参数

⛲缺省参数的概念

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。

例如:

#includeusing namespace std;void func(int a = 1){cout << a << endl;}int main(){//没有传入参数,a默认为1func();//a的值为6func(6);return 0;}

⛲缺省参数分类

全缺省参数

void Func(int a = 10, int b = 20, int c = 30) { cout<<"a = "<

半缺省参数

void Func(int a, int b = 10, int c = 20) { cout<<"a = "<

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

void Func(int a=10, int b , int c = 20) { cout<<"a = "<

这样写,传参时就会发生问题,例如调用:Func(5),那5应该赋值给谁呢" />

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。例如,每个人都有大名,也会有小名,两个名字都指的是我们,引用就相当于起别名。

使用方法: 类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体

#includeusing namespace std;int main(){int a = 0;//给a起一个小名bint& b = a;//b++就相当于a++b++;//打印结果为1cout << a << endl;return 0;}

引用的特点

• 引用在定义时必须初始化
• 一个变量可以有多个引用(每个人可以有多个小名)
• 引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体(每个小名只能是一个人)
• 引用类型必须和引用实体是同种类型的

常引用

在使用引用时,不单单要看引用类型和引用实体是否为同种类型的,还要看修改权限的问题

#includeusing namespace std;int main(){//a用const修饰,a就不能修改了const int a = 0;//b是int类型的,b可以修改,但是b修改也会影响a,这样写会报错int& b = a;cout << a << endl;return 0;}

a是无法修改的,b是可修改的,而a和b都是同一个元素,所以肯定是不行的,要想引用a,b之前也得加一个const

还有一种情况可以用上述知识解释,看如下代码:

#includeusing namespace std;int main(){//报错int a = 0;double& b = a;//不报错int c = 0;double d = c;return 0;}

int到double会发生隐式转化,而在转化时,并不是直接将int类型转化为double类型的,编译器会自己生成一个空间,借助这个空间完成转化,所以当前代码b引用的其实是这个空间,而这个空间是具有常性的,所以在double 前加一个const就不会报错了

使用场景

1.做参数

此时a和b都为实参的别名,操作ab就相当于操作实参

void swap(int& a, int& b){int tmp = a;a = b;b = tmp;}

2.做返回值

可以理解为返回的是一个n的别名

int& Count(){static int n = 0;n++;// ...return n;}

引用的优点

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。

如下代码可以证明:

#include#include using namespace std;struct A { int a[10000]; };A a;// 值返回A TestFunc1() { return a; }// 引用返回A& TestFunc2() { return a; }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;}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;}int main(){TestRefAndValue();TestReturnByRefOrValue();return 0;}

可见使用引用作为参数或者返回值时效率会比传值效率更高

引用和指针的区别

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。

2.引用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。

#include#include using namespace std;int main(){int a = 10;int& ra = a;ra = 20;int* pa = &a;*pa = 20;return 0;}

可以通过比较两者汇编语言的实现证明:

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

内联函数

引例

两数相乘的宏:

#define mul(x,y) x*y

可以看出,想要实现出完美的宏功能,需要加许多括号,避免运算顺序发生改变,这样是很麻烦的,

此外宏还有许多缺点:

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 。

而内联函数就解决了宏的所有缺点

内联函数概念

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。

调用普通函数时会建立栈帧

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。

特点

• 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。
• 建议将函数体不是很长,并且不是递归和经常调用的函数定义为内联函数
• 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。

// Func.h#include using namespace std;inline void f(int i);// Func.cpp#include "F.h"void f(int i){ cout << i <

对于一个有范围的集合而言，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,简单来说就是:变量:数组名

void show(){int a[] = { 1,2,3,4,5,6 };for (auto i :a)cout<<i<<endl;}

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。

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;}

指针空值nullptr(C++11)

在c语言中,我们一般定义一个空指针是这样写的:

int *p = NULL;

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。

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。