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C++关键字
C++总计63个关键字，C语言32个关键字
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。
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。
- 普通的命名空间
namespace N1 // N1为命名空间的名称
{
// 命名空间中的内容，既可以定义变量，也可以定义函数
int a;
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
}
- 命名空间嵌套
namespace N2
{
int a;
int b;
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
namespace N3
{
int c;
int d;
int Sub(int left, int right)
{
return left - right;
}
}
}
- 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。
namespace N1
{
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
}
namespace N1
{
int Sub(int left, int right)
{
return left - right;
}
}
// 使用时会合成同一个命名空间中
namespace N1
{
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
int Sub(int left, int right)
{
return left - right;
}
}
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
命名空间使用
命名空间的使用有三种方式：
- 全部直接展开到全局
namespace N
{
int a;
double b;
}
using namespace N;//将命名空间N的所有成员引入
int main()
{
a = 5;
printf("%d\n", a);
return 0;
}
优点：用起来方便。 缺点：把自己的定义暴露出去了，容易导致命名污染
- 访问每个命名空间中的东西时，指定命名空间
namespace N
{
int a;
double b;
}
int main()
{
N::a=10;
printf("%d\n", N::a);
return 0;
}
优点：不存在命名污染。 缺点：用起来麻烦，每个都的去指定命名空间
- 只把常用给展开
namespace N
{
int a;
double b;
}
using N::b;//将命名空间中的成员b引入
int main()
{
b = 3.14;
printf("%.2lf\n", b);
return 0;
}
折衷1和2优解决方案
C++的输入和输出
学习C语言时我们最先写的程序是在屏幕上输出hello world，现在我们再用C++来实现一遍吧
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
cout << "hello world" << endl;
return 0;
}
说明：
- 使用cout标准输出(控制台)和cin标准输入(键盘)时，必须包含< iostream >头文件以及std标准命名空 间。
注意：早期标准库将所有功能在全局域中实现，声明在.h后缀的头文件中，使用时只需包含对应头文件
即可，后来将其实现在std命名空间下，为了和C头文件区分，也为了正确使用命名空间，规定C++头文
件不带.h；旧编译器(vc 6.0)中还支持<iostream.h>格式，后续编译器已不支持，因此推荐使用
<iostream>+std的方式。
为了输入输出更方便，C++不需增加数据格式控制，比如：整形–%d，字符–%c
C++能自动识别数据类型
int main()
{
// 自动识别类型
char ch = 'A';
int i = 10;
int* p = &i;
double d = 1.111111;
// 自动识别变量得类型
cout << ch << endl;
cout << i << endl;
cout << p << endl;
cout << d << endl;
return 0;
}
注意：C++中double类型只统计到小数点后第5位
因为C++是兼容C的，所以在方便时可以printf代替C++的输出流
例：
struct Student
{
char name[10];
int age;
};
int main()
{
struct Student s = { "张三", 18 };
cout << "名字:" << s.name << " " << "年龄:" << s.age << endl;
printf("名字:%s 年龄:%d\n", s.name, s.age);
// 这里用printf更直观
return 0;
}
缺省参数
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默认值。在调用该函数时，如果没有指定实参则采用该
默认值，否则使用指定的实参
void TestFunc(int a = 0)
{
cout << a << endl;
}
int main()
{
TestFunc(); // 没有传参时，使用参数的默认值
TestFunc(10); // 传参时，使用指定的实参
}
缺省参数分类
- 全缺省参数
函数的参数全都为缺省参数
void TestFunc(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{
cout<<"a = "<<a<<endl;
cout<<"b = "<<b<<endl;
cout<<"c = "<<c<<endl;
}
- 半缺省参数
函数的参数不全为缺省参数
void TestFunc(int a, int b = 10, int c = 20)
{
cout<<"a = "<<a<<endl;
cout<<"b = "<<b<<endl;
cout<<"c = "<<c<<endl;
}
注意：
- 半缺省参数必须从右往左依次来给出，不能间隔着给
错误示例
void TestFunc(int a, int b = 10, int c )
{
cout<<"a = "<<a<<endl;
cout<<"b = "<<b<<endl;
cout<<"c = "<<c<<endl;
}
- 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现
- 缺省值必须是常量或者全局变量
错误示例
void TestFunc(int a, int b = 10, int c = x )
{
cout<<"a = "<<a<<endl;
cout<<"b = "<<b<<endl;
cout<<"c = "<<c<<endl;
}
- C语言不支持缺省参数
函数重载
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 顺序)必须不同，常用来处理实现功能类似数据类型不同的问题
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); // 调用第一个函数
Add(10.0, 20.0); // 调用第二个函数
Add(10L, 20L); // 调用第三个函数
return 0;
}
函数重载的原理
为什么C不支持函数重载，C++支持函数重载呢？
我们知道，一个C/C++程序要运行起来都需要经历以下几个阶段：预处理、编译、汇编、链接。
我们知道，在编译阶段会将程序中的每个源文件的全局范围的变量符号分别进行汇总。在汇编阶段会给每个源文件汇总出来的符号分配一个地址（若符号只是一个声明，则给其分配一个无意义的地址），然后分别生成一个符号表。最后在链接期间会将每个源文件的符号表进行合并，若不同源文件的符号表中出现了相同的符号，则取合法的地址为合并后的地址（重定位）。
在C语言中，汇编阶段进行符号汇总时，一个函数汇总后的符号就是其函数名，所以当汇总时发现多个相同的函数符号时，编译器便会报错。而C++在进行符号汇总时，对函数的名字修饰做了改动，函数汇总出的符号不再单单是函数的函数名，而是通过其参数的类型和个数以及顺序等信息汇总出 一个符号，这样一来，就算是函数名相同的函数，只要其参数的类型或参数的个数或参数的顺序不同，那么汇总出来的符号也就不同了。
extern “C”
有时候在C++工程中可能需要将某些函数按照C的风格来编译，在函数前加extern “C”，意思是告诉编译器，
将该函数按照C语言规则来编译。比如：tcmalloc是google用C++实现的一个项目，他提供tcmallc()和tcfree
两个接口来使用，但如果是C项目就没办法使用，那么他就使用extern “C”来解决。
引用
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。
类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；
int main()
{
int a = 10;
int& b = a; //给变量a去了一个别名，叫b
b = 20; //改变b也就是改变了a
return 0;
}
注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的
引用特性
- 引用在定义时必须初始化
错误示例：
int main()
{
int a = 10;
int& ra; // 该条语句编译时会出错
}
- 一个变量可以有多个引用
int main()
{
int a = 10;
int& b = a;
int& c = a;
int& d = b;
}
- 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& b = a;
int c = 20;
b = c;
}
此时b不是引用C而是将C的值赋给b
常引用
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，10为常量
const int& b = 10;
return 0;
}
当类型被const修饰后，它便不能再修改了，只能用一个不能修改的值来表示它。
引用的使用场景
- 引用做参数
void Swap(int& left, int& right)
{
int temp = left;
left = right;
right = temp;
}
int main()
{
int x = 0, y = 1;
Swap(x, y);
return 0;
}
这里的left是x的引用，right是y的引用，他们的地址是一样的，操作left和right就相当于操作x和y
- 引用做返回值
int& Add(int a, int b)
{
static int c = a + b;
return c;
}
注意：如果函数返回时，出了函数作用域，如果返回对象还未还给系统，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
传值、传引用效率比较
- 以引用作为函数参数
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 < 100000; ++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 < 100000; ++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;
}
- 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;
}
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。
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:
- 引用在定义时必须初始化，指针没有要求
- 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
- 没有NULL引用，但有NULL指针
- 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)
- 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
- 有多级指针，但是没有多级引用
- 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
- 引用比指针使用起来相对更安全
内联函数
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，没有函数压栈的开销，
内联函数提升程序运行的效率（类似C语言的宏）。
一般函数的汇编代码
内联函数的汇编代码
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。
特性
- inline是一种以空间换时间的做法，省去调用函数额开销。所以代码很长或者有循环/递归的函数不适宜使用作为内联函数。
- inline对于编译器而言只是一个建议，编译器会自动优化，如果定义为inline的函数体内有循环/递归等等，编译器优化时会忽略掉内联。
- 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。
auto关键字
auto简介
在早期的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
在C++11中，标准委员会赋予了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;
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
auto的使用细则
- 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;
return 0;
}
- 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
}
auto不能推导的场景
- auto不能作为函数的参数，因为编译器无法对a的实际类型进行推导
- auto不能直接用来声明数组
- 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
- auto在实际中最常见的优势用法就是跟C++11提供的新式for循环，还有lambda表达式等
进行配合使用。
基于范围的for循环(C++11)
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 ;
}
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
范围for的使用条件
- 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。
- 迭代的对象要实现++和==操作
这是关于迭代器的问题，之后再做详细描述。
指针空值nullptr(C++11)
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：
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。
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。
针对上述问题C++11引入nullptr作为关键字
- 在使用nullptr表示指针空值时，不需要包含头文件
- 在C++11中，sizeof(nullptr) 与 sizeof((void*)0)所占的字节数相同
- 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