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何为C++？
C++是C语言的继承，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，还可以进行以继承和多态为特点的面向对象的程序设计。C++擅长面向对象程序设计的同时，还可以进行基于过程的程序设计，因而C++就适应的问题规模而论，大小由之。
C++不仅拥有计算机高效运行的实用性特征，同时还致力于提高大规模程序的编程质量与程序设计语言的问题描述能力。
C++关键字（C98）
C++总计63个关键字，C语言32个关键字。每一个关键字后序章节会提到，这里暂时不做说明。
c++输入&输出
1.使用 cout标志输出（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，使用时只需要包含对应的头文件即可，后来将其实现在std命名空间下，为了和C语言头文件区分，也为了正确使用命名空间，规定了c++头文件不带.h
2.使用c++输入输出更加方便不需要数据格式控制。
命名空间
在C/C++中，变量、函数和后面要学的类都是大量存在的，这些变量、函数和类的名称都将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。
命名冲突问题实例：
命名空间定义
定义命名空间，需要使用namespace关键字，后面跟命名空间的名字，然后接一对 {} 即可，{}里面即命名空间成员。
1.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 x, int y)
{
return x + y;
}
}
2.命名空间可以嵌套
namespace N2
{
int a;
int b;
int Add(int x, int y)
{
return x + y;
}
namespace N3
{
int c;
int d;
int Sub(int x, int y)
{
return x - y;
}
}
}
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
namespace N4
{
int Mul(int x, int y)
{
return x * y;
}
}
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。
命名空间的使用
:: - 域作用限定符
c++库为了防止命名冲突，把自己库里面的东西都定义在一个std的命名空间中
命名空间的使用有三种方式：
1.指定命名空间名称及作用域限定符（麻烦，每一个地方都要指定，但也是最规范的方式）
int main()
{
std::cout << "hello" << std::endl;
std::vector<int> v;
std::string s;
return 0;
}
2.使用using namespace 命名空间名称引入（即把std整个展开，相当于库里面的东西全部都到全局域里面了，这样看起来是方便了，但如果我们定义的东西与库里面的东西冲突，那么就没有办法解决了，所以规范的工程项目不推荐使用这一种方式）
using namespace std;
int main()
{
cout << "hello" << endl;
vector<int> v;
string s;
return 0;
}
3.使用using将命名空间中成员引入（对部分常用的库里面的东西展开，项目中比较常用）
using std::cout;
using std::endl;
int main()
{
cout << "hello" << endl;
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。
例如：
缺省参数分类
1.全缺省参数
2.半缺省参数
注意：
1.缺省参数必须从右向左依次给相互，必须是连续的，不能出现间隔。
2.缺省参数不能在函数定义和函数声明中同时出现，并且值不同。
//a.h
void Test(int a = 10);
//a.c
void Test(int a = 20)
{}
//如果声明与定义同时出现并且赋值不同时，那么编译器将无法确定使用哪一个缺省值，会报错
3.缺省值必须是常量或者是全局变量。
4.C语言不支持使用缺省参数。
缺省参数的应用
缺省参数使函数的调用变得更加灵活。
struct Stack
{
int* a;
int size;
int capacity;
};
void StackInit(struct Stack* ps, int InitCapacity = 4)
{
int* tmp = (int*)malloc(sizeof(int) * InitCapacity);
if (tmp == NULL)
{
exit(-1);
}
ps->a = tmp;
ps->size = 0;
ps->capacity = InitCapacity;
}
int main()
{
struct Stack st1;
//若知道栈里面至少要存100个数据
StackInit(&st1, 100);
struct Stack st2;
//若知道栈里面最对存放10个数据
StackInit(&st2, 10);
struct Stack st3;
//若我们不知道栈里面可能存放多少数据
StackInit(&st3);
return 0;
}
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相似的同名函数，这些函数的形参列表（参数个数或类型或顺序）必然不同，常用来处理实现功能类似数据类型不同的问题。
如下是函数重载的实例：
函数重载：函数名相同，参数不同（参数类型不同，或者参数个数不同）。
问题：下面两个函数属于函数重载吗？
答案:上面两个函数的参数相同，不构成函数重载。
名字修饰
思考：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。
具体可以看看之前的这一篇：程序的编译和预处理
在链接时,面对一个函数时，连接器会使用哪个名字去找呢？这里每个不同的编译器都会有自己的函数名修饰规则。在Windows下vs编译器的修饰规则比较复杂，而在Linux下gcc的修饰规则相对于比较简单易懂，所以下面我们来看一看gcc下的名字修饰规则。
采用C语言编译器编译后的结果：
采用C++编译器编译后结果：
通过以上我们可以看出gcc的函数修饰后名字不会改变。而g++的函数修饰后变成【_Z+函数长度+函数名+类型首字母】。
推荐看一看这两篇文章：
c++函数重载
c/c++的调用约定
这样我们就可以知道上面的问题：为什么c++支持函数重载，而C语言不支持函数重载。
是因为在c++编译器中对函数名加了相应的修饰规则，这样编译器就会识别相同名字，而参数不同的函数。但是C语言没有对函数名字进行相应的修饰，所以编译器面对两个相同的函数名不会识别。
extern “C”
问题：extern"C"的作用是什么？
有时候在c++工程中可能需要将某些函数按照C语言的风格来编译，在函数前加一个extern"C",意思是告诉编译器，将该函数按照C语言的规则来编译。比如：tcmalloc是google用c++实现的一个项目，它提供了tcmalloc()和tcfree()两个接口来使用，但是用c++写的，所以C项目就无法使用，，那么它就可以使用extern"C"来解决。
引用
引用概念
引用不是新定义了一个变量，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同一块内存空间。
类型& 引用变量名（对象名）= 引用实体
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.引用一旦引用了一个实体，就不能再引用其它实体。
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。ra引用属于权限放大，所以不可以
const int& ra = a;
int b = 10;
int& rb = b;
const int& rrb = b; //crb引用b属于权限缩小，所以可以
//int& x = 10; 编译时出错，b为常量
int c = 10;
double d = 1.57;
d = c;//可以，隐式类型转换
//double& rc = c;//出错
const double& rc = c; //rc不是c的别名，而是临时变量的别名。double的临时变量，临时变量具有常性
return 0;
}
引用的使用场景
1.做返回值
在之前学习C语言的时候，如果我们需要交换两个数的值时，我们需要在函数调用的时候传函数的地址，用指针变量进行交换，但是在c++中，我们可以直接用变量的引用来对变量进行相应的更改。
2.做返回值（特殊场景下可用）
3
函数返回时会产生临时变量：
//证明函数返回产生了临时变量
int Add(int a, int b)
{
int c = a + b;
return c;
}
int main()
{
//int& ret = Add(1, 2);
const int& ret = Add(1, 2);//临时变量具有常属性
return 0;
}
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操作系统，则可以使用传引用返回，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返回，而是传递实参或者返回变量的一份临时拷贝，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，效率就更低了。
#include<time.h>
struct A
{
int a[10000];
};
void Test1(A a){}
void Test2(A& a){}
void TestRefAndValue()
{
A a;
//以值作为函数传参
size_t begin1 = clock();
for (size_t i = 0;i < 10000;++i)
Test1(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)
Test2(a);
size_t end2 = clock();
//分别计算两个函数运行结束后的时间
cout << "Test1(A) - time:" << end1 - begin1 << endl;
cout << "Test2(A&) - time:" << end2 - begin2 << endl;
}
int main()
{
TestRefAndValue();
return 0;
}
运行结果：
值和引用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 Test1() { return a; }
// 引用返回
A& Test2() { 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)
Test1();
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)
Test2();
size_t end2 = clock();
// 计算两个函数运算完成之后的时间
cout << "Test1 time:" << end1 - begin1 << endl;
cout << "Test2 time:" << end2 - begin2 << endl;
}
int main()
{
TestReturnByRefOrValue();
return 0;
}
运行结果：
结论：传值和指针在作为传参以及返回值类型上效率相差很大。
当参数和返回值比较大的变量时，传引用传参和传引用做返回值可以提高效率。只要符合条件，尽量用引用传参做返回值，可以避免一些深拷贝。
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。
实际从汇编实现角度，引用的底层也是类似指针存地址的方式处理的。
引用和指针的比较：
1.引用在定义时必须初始化，而指针没有要求。
2.引用在初始化时引用一个实体后，就不能再引用其它实体，而指针可以再任何时候指向任何一个同类型的实体。
3.没有NULL引用，但有NULL指针。
4.在sizeof中含义不同：引用结果为引用类型的大小，但是指针始终是地址空间地址所占用的字节数（32位平台4个字节，64位平台8个字节）。
5.引用自加即引用的实体加1，指针自加即指针向后偏移一个类型的大小。
6.有多级指针，但是没有多级引用。
7.访问实体的方式不同，指针需要解引用访问，引用编译器会自己解决。
8.引用相对于指针使用起来更加安全。
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，内联函数提示程序运行的效率。
C语言为了小函数避免建立栈帧的消耗，提供了宏函数支持，即在预处理阶段展开。
既然C语言已经解决了这样一个问题。那么为什么c++还提供inline函数呢？
a：定义的宏不支持调试
b:宏函数语法复杂，容易出错
c:宏定义在预编译时直接替换，没有类型安全的检查
如果在上面函数前加一个lnline关键字将其改成内联函数，在编译期间编译器会将此函数展开。
内联函数的特性：
1.inline是一种以空间换取时间的做法，省去了调用函数的空间开销。所以代码很长或者有循环/递归的函数不适合使用作为内联函数。
2.inline对于编译器来说只是一种建议，编译器会进行自动优化，如果定义为inline的函数体内有循环/递归等，编译器优化时会自动忽略掉内联。
//C++推荐频繁调用的小函数，定义成inline，会在调用的地方展开，没有栈帧开销。
inline int Add(int x, int y)
{
return x + y;
}
int main()
{
int c = Add(1, 2);
cout << c << endl;
return 0;
}
//频繁调用的小函数，建议定义成inline
3.inline不建议声明和定义分离，分离会导致链接错误。因为inline被展开了，所以没有函数地址了，就会找不到链接。
// F.h
#include <iostream>
using namespace std;
inline void f(int i);
// F.cpp
#include "F.h"
void f(int i)
{
cout << i << endl;
}
// main.cpp
#include "F.h"
int main()
{
f(10);
return 0;
}
// 链接错误：main.obj : error LNK2019: 无法解析的外部符号 "void __cdecl f(int)" (?
f@@YAXH@Z)，该符号在函数 _main 中被引用
问题：宏的优缺点？
优点：
a:增强代码的复用性
b:提高性能
缺点：
a:不方便调试（程序预编译阶段进行了宏替换）
b:导致代码的可读性差，可维护性差，容易误用。
c:宏没有类型安全的检查。
auto关键字（c++11）
使用auto修饰的变量，是具有自动储存器的局部变量。c++11中，auto不再是一个储存类型指示符，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。
auto的使用举例：
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，而是一个类型声明的”占位符“，编译器在编译时会将auto替换为变量实际的类型。
auto的使用规则
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声明引用类型时必须加&
2.在一行定义多个变量
当在同一行声明多个变量时，这些变量必须是相同的类型，否则编译器就会报错，因为编译器实际上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。
不能使用auto的场景
1.auto不能作为函数的参数
void TestAuto(auto a)
{}
//此处代码编译失败，auto不能作为形参的类型，因为编译器无法对a的实际类型进行推导
2.auto不能直接用来声明数组
void TestAuto()
{
int a[] = {1,2,3,4,5};
auto b[] = { 2,3,4,5,6 };
//auto类型不能出现在顶级数组类型中
}
3.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。
4.auto在实际中最常见的优势用法就是跟以后会讲到的c++11提供的新式for循环，lambda表达式等进行配合使用。
基于范围的for循环(C++11)
c++98如果要遍历一个数组，是按照如下方式遍历的：
int main()
{
int array[] = { 1,2,3,4,5 };
for (int i = 0;i < sizeof(array) / sizeof(array[0]);++i)//以下标的方式逐个遍历
array[i] *= 2;
for (int* p = array;p < array + sizeof(array) / sizeof(array[0]);++p)//用数组元素的地址逐个遍历
cout << *p << endl;
}
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":"分为两部分。第一部分是范围内用于迭代的变量，第二部分是被迭代的范围。
基于范围for的c++11新语法遍历：
注意：与普通循环类似，可以使用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：
1.范围for的迭代范围必须是确定的。
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循环的迭代范围。
下面代码for的范围不确定，所以是错的:
void TestFor(int array[])
{
for(auto& e : array)
cout<< e <<endl;
}
2.迭代的对象要实现++和==的操作。
指针空值nullptr(C++11)
c++98中的指针空值，在c/c++编程中，声明一个变量时最好给该变量初始化一个合适的值，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，那么我们基本上是把它置为空。
void TestPtr()
{
int* p1 = NULL;
int* p2 = 0;
// ……
}
NULL实际上是一个宏，在传统的C头文件（stddef.h）中，可以看到一下代码：
#ifndef NULL
#ifdef __cplusplus
#define NULL 0
#else
#define NULL ((void *)0)
#endif
#endif
可以看到，NULL可能被定义为字面量常量0，或者被定义为无类型指针(void* )的常量。不论采取怎样的定义，使用空值的指针时，都不可避免的会遇到一些麻烦。
程序中的本意是通过f(NULL)调用f(int*)的函数，但是因为NULL被定义成了0，因此与程序相冲突。
在c++98中，字面量常量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，如果想要按照指针的方式使用，必须将其强制转换（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作为新的关键字引入的。
2.在c++11中，sizeof(nullptr)与sizeof((void* )0)所占的字节数相同。
3.为了让代码更加好，适应性更强，在后续表示指针空值时尽量使用nullptr。
