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[C++知识库]2021-07-26--C++入门

命名空间

意义

C语言一大显著缺陷，在于同命的函数或者变量的冲突，而c++就此进行了改进设计了命名空间。我们可以使用命名空间对标识符的名称进行本地化，避免命名冲突或污染。

命名空间的定义

namespace{
	int a;
	int add(int x,int y){
		return x+y;
	}
}

1、命名空间既可以定义变量，也可以定义函数
2、命名空间可以嵌套
3、若一个工程里有多个同名的命名空间，是被允许的，编译器会将所有的同名的命名空间合成在同一个命名空间里

命名空间的使用

1、加命名空间名程及作用域限定符

cout<<N::a<<endl;

2、使用using将命名空间中成员引入

using N::b;
int main(){
cout<<b<<endl;
}

3、使用using namespace将命名空间引入

using namespace N;
int main()
{
	cout<<b<<endl;
}

第三种方法最为简单，但显然加载了大量不需要的内容，前两种相对麻烦，但同时也提高效率，节省空间。

C++的I/O

使用cin、cout进行输入输出

int x;
cin>>x;
cout<<x<<endl;

注意事项

1、需要包含头文件

#include<iostream>

2、c++并不需要%d %c类似的格式输出，cout会根据类型自己进行判断

缺省参数

缺省参数是在函数声明或定义时为函数的参数指定一个默认值。如果该函数在被调用时，没有给参数则使用这个默认值，若给了则照常传参。

void test(int a=0){
	cout<<a<<endl;
}
int main()
{
	test(10);//输出10
	test();//输出0
}

缺省参数的分类

1、全缺省

void TestFunc(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

void TestFunc(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、半缺省函数必须从右向左给出，不可间隔着给出
2、缺省参数函数不能再函数声明和定义中同时出现
3、缺省值必须是常量或者时全局变量

函数重载

函数重载使得c++允许同一作用域中声明几个类似的同名函数，这些同名函数的参数列表必须不同（包括类型、个数、顺序）

int Add(int left, int right) 
{
 return left+right; 
 }
double Add(double left, double right)
{
 return left+right; 
}
long Add(long left, long right) 
{
 return left+right; 
}
int main()
{
 Add(10, 20);
 Add(10.0, 20.0);
 Add(10L, 20L);
 
 return 0; 
 }

特别注意

只改变函数的返回值类型并不能构成函数重载，重载的充要条件是改变同名函数的参数列表

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

原理

在调试运行阶段我们知道程序需要经历预处理-编译-链接三个阶段，而在C语言中链接阶段会根据主函数中调用函数去寻找该函数的地址从而链接到一起，由于C语言使用的是gcc编译器从而容易发现同名函数如果出现两次则会产生命名冲突的问题，而在g++/vs的cpp编译器对函数在编译器中的名称重新进行了规定，从而使得函数重载变得可行。
gcc的命名方式
在这里插入图片描述
g++的命名方式

由此观察，可以发现而g++的函数修饰后变成【_Z+函数长度+函数名+类型首字母】从而编译器可以识别出函数重载

extern “C”

在函数前加上extern "C"可以告诉编译器按照C语言风格来进行编译。

extern "C" int Add(int left, int right);
int main()
{
 Add(1,2);
 return 0; }

引用

引用类似与指针，但不同于指针。它是一个变量的别名。

void TestRef()
{
 int a = 10;
 int& ra = a;//引用类型
 
 printf("%p\n", &a);
 printf("%p\n", &ra);
}

1、引用在定义时一定要被初始化
2、一个变量可以用多个引用（一改全改）
3、引用一旦被用来引用一个实体，就不能引用其他的实体

特殊情形-常引用

void TestConstRef()
{
 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; }

注意点
1、常量的引用必须常量（const）接受
2、变量可以用常引用接受（权限缩小）
3、不同类型，不可以被引用除非变为常量
（此处隐含了隐式类型转换，将不同类型的变量赋值，会发生隐式类型转换，从而生成一个短暂的temp常量，所以必须由const接受）
由上文得知

const int& a=10;//此处10也是常量，若是引用了一个常量，若这个常量发生了改变，a也不会发生改变。

4、当引用作返回值时，需保证该变量出了函数作用域仍然存在不被销毁
5、传值效率远低于传引用，因为传引用可以减少拷贝

引用与指针

1、在语法层面上引用就是一个别名，并没有开辟独立的空间，而指针需要独立空间。但在底层上引用是利用指针实现的。
2、引用必须初始化，指针不用
3、引用只能引用一个实体，而指针不是
4、没有NULL引用，只有NULL指针
5、引用自增就是引用+1，但指针自增向后偏移一个类型的大小
6、有多级指针，没有多级引用
7、指针需要显示的解引用，但引用不必
8、引用更加安全

内联函数inline

内联函数在编译时会在调用内联函数的位置展开，不存在压栈的开销，本质上是用空间换时间
在这里插入图片描述

注意事项

1、当函数存在大量循环/递归时不宜使用内联函数
2、inline对于编译器来说仅仅是一个建议，若存在循环/递归时会优化忽略掉内联函数。
3、inline不可以定义声明分离，导致链接分离。

auto与范围for

auto修饰的变量时具有自动存储器的局部变量，它由编译器在编译阶段推到是何种类型

int TestAuto()
{
 return 10; }
int main()
{
 int a = 10;
 auto b = a;//推导为int
 auto c = 'a';//推到为char
 auto d = TestAuto();//推到为int
 
 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; }

即auto仅仅作为一个类型的”占位符“，编译器会在编译阶段进行替换。

auto使用

1、auto声明指针时auto和auto*没有啥区别，但是引用一定要使用auto&
2、同一行定义多个变量类型需要相同，不然编译器无法识别。

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
}

auto的注意事项

1、auto不能作为函数的参数
2、auto不能用来直接声明数组

范围for

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; }

使用条件：
1、for迭代范围必须时确定的
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。

void TestFor(int array[])
{
 for(auto& e : array)//注意到只有传引用才能实现对数组的修改
 cout<< e <<endl; 
}

2、迭代的对象要实现++和==的操作。

空指针nullspr

由于C语言的NULL为通过宏定义的

#define NULL 0

所以当出现如下情况时

void f(int) {
 cout<<"f(int)"<<endl; }
void f(int*) {
 cout<<"f(int*)"<<endl; }//重载
int main()
{
 f(0);
 f(NULL);
 f((int*)NULL);//程序本意调用int*但并未成功
 return 0; }