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[C++知识库]【C++入门】

1、C++关键字

C++总共63个关键字,而C语言有32个关键字

下面我们来看看这张表吧

?其中有部分是C语言的关键字

2、命名空间

如果我们想定义一个和C语言里的库函数一样的变量名是编译器能通过吗?或者我们进入公司后,进行项目的编写时,不同小组使用的变量名相同时,这样不是乱套了吗?

别急命名空间就是解决上述问题的,那么怎么解决呢?我们需要使用命名空间

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。

我们直接定义和C语言里的库函数名是不能通过的

?2.1 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

// 1、正常的命名空间定义
namespace szk
{
	// 命名空间可以定义函数、类型、变量
	int rand = 10;
	int Add(int x, int y)
	{
		return x + y;
	}
	struct student
	{
		char name[20];
		int age;
	};

}
// 2、命名空间可以嵌套定义,
namespace N1
{
	int x, y;
	int Add(int x, int y)
	{
		return x + y;
	}
	namespace N2
	{
		int i, int j;
		int Sub(int i, int j)
		{
			return i - j;
		}
	}
}

// 同一个工程可以同时存在多个重名的命名空间,最后编译器会整合成一个
// text.h
// nemespace N1
// {
//     int x,y;
//     int div(int x,int y)
//     {
//          return x / y;
//     }
// }
// 
// text.c 和 text.h的N1会整合成一个

2.2、命名空间的使用

直接使用行不行,答案是不行,会编译报错

?命名空间的三种使用方式

1、加命名空间名称及指定作用域

namespace szk
{
		int a = 10;
		int b = 20;
}

int main()
{
	printf("%d\n", szk::a);
	return 0;
}

2、使用using将命名空间中某个成员引入

namespace szk
{
		int a = 10;
		int b = 20;
}

using szk::b;
int main()
{
	printf("%d\n", szk::a);
	printf("%d\n", b);
	return 0;
}

3、使用using namespace 命名空间名称引入

namespace szk
{
		int a = 10;
		int b = 20;
}

using namespace szk;
int main()
{
	printf("%d\n", a);
	printf("%d\n", b);
	return 0;
}

3、C++的输入与输出

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int a = 0;
	cout << "Hello World" << endl;
	cin >> a;
	cout << a << endl;
	return 0;
}

注意:

1. 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< iostream >头文件 以及按命名空间使用方法使用std。

2. cout和cin是全局的流对象,endl是特殊的C++符号,表示换行输出,他们都包含在包含

< iostream >头文件中。

3.<<是流插入运算符, >>是流提取运算符。

4. 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。

5.其实cout和cin还有其他许多语法,比如控制浮点数的输入、浮点数的输出,因为C++兼容C,而用的不是很多,所以这里就不展开了,网上也有许多文档。

关于std命名空间的使用惯例

1、我们在平时练习中,能不能直接展开,直接使用using namespace std; 是可以的,这样很方便。

2、但是进入公司做项目的时候,代码比较多、规模大。直接展开的话,使用的一些变量名就会与库函数重名,这时就不建议直接展开了,我们可以部分展开(把常用的展开),也可以直接指定,比如:std::cout这样使用时指定命名空间 + using std::cout展开常用的库对象/类型等方式。

4、缺省参数

4.1.缺省参数概念

缺省参数是指定义或者声明函数时为函数指定的一个缺省值,在调用函数时,如果没用指定实参,则使用改缺省值,否则使用指定的实参。

例如:

void Print(int a = 0)
{
	cout << a << endl;
}
int main()
{
	Print();// 没有传参数使用的默认值
	Print(1);// 传了参数,使用实参
	return 0;
}

4.2缺省参数的分类

1、全缺省参数

void Print(int a = 10, int b = 30, int c = 60)
{
    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "b = " << b << endl;
    cout << "c = " << c << endl;
}

2、半缺省参数

void Print(int a, int b = 30, int c = 60)
{
    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "b = " << b << endl;
    cout << "c = " << c << endl;
}

1. 半缺省参数必须从右往左依次来给出,不能间隔着给

2.缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现

//a.h
void Print(int a = 10);
?
// a.cpp
void Print(int a = 20)
{
?
}
// 注意:如果生命与定义位置同时出现,恰巧两个位置提供的值不同,
//那编译器就无法确定到底该
//用那个缺省值。

3.缺省值必须是常量或者全局变量

4.C语言不支持(编译器不支持)

5、函数重载

在自然语言中,一个词具有多重含义,人们可以根据上下文来判断该词的真正含义,即改词被重载了。

比如:以前有一个笑话,国有两个体育项目大家根本不用看,也不用担心。一个是乒乓球,一个 是男足。前者是“谁也赢不了!”,后者是“谁也赢不了!”

5.1函数重载的概念

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(参数个数类型类型顺序)不同,常用来处理实现功能类似数据类型 不同的问题。

#include<iostream>
using namespace std;
// 1、参数类型不同
int Add(int left, int right)
{
?cout << "int Add(int left, int right)" << endl;
?return left + right;
}
double Add(double left, double right)
{
?cout << "double Add(double left, double right)" << endl;
?return left + right;
}
// 2、参数个数不同
void f()
{
?cout << "f()" << endl;
}
void f(int a)
{
?cout << "f(int a)" << endl;
}
// 3、参数类型顺序不同
void f(int a, char b)
{
?cout << "f(int a,char b)" << endl;
}
void f(char b, int a)
{
?cout << "f(char b, int a)" << endl;
}
int main()
{
?Add(10, 20);
?Add(10.1, 20.2);
?f();
?f(10);
?f(10, 'a');
?f('a', 10);
? ??
?return 0;
}

5.2 C++支持函数重载的原理--名字修饰(name Mangling)

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

?

?1. 实际项目通常是由多个头文件和多个源文件构成,而通过C语言阶段学习的编译链接,我们 可以知道,【当前a.cpp中调用了b.cpp中定义的Add函数时】,编译后链接前,a.o的目标 文件中没有Add的函数地址,因为Add是在b.cpp中定义的,所以Add的地址在b.o中。那么 怎么办呢?

2. 所以链接阶段就是专门处理这种问题,链接器看到a.o调用Add,但是没有Add的地址,就 会到b.o的符号表中找Add的地址,然后链接到一起。(老师要带同学们回顾一下)

3. 那么链接时,面对Add函数,链接接器会使用哪个名字去找呢?这里每个编译器都有自己的 函数名修饰规则。

4. 由于Windows下vs的修饰规则过于复杂,而Linux下g++的修饰规则简单易懂,下面我们使 用了g++演示了这个修饰后的名字。

5. 通过下面我们可以看出gcc的函数修饰后名字不变。而g++的函数修饰后变成【_Z+函数长度 +函数名+类型首字母】。 采用C语言编译器编译后结果

采用C语言编译器编译后结果

?结论:在linux下,采用gcc编译完成后,函数名字的修饰没有发生改变。

采用C++编译器编译后结果

结论:在linux下,采用g++编译完成后,函数名字的修饰发生改变,编译器将函数参 数类型信息添加到修改后的名字中。?

Windows下名字修饰规则

?对比Linux会发现,windows下vs编译器对函数名字修饰规则相对复杂难懂,但道理都 是类似的,我们就不做细致的研究了。

6. 通过这里就理解了C语言没办法支持重载,因为同名函数没办法区分。而C++是通过函数修 饰规则来区分,只要参数不同,修饰出来的名字就不一样,就支持了重载。

7. 如果两个函数函数名和参数是一样的,返回值不同是不构成重载的,因为调用时编译器没办 法区分。

6. 引用

6.1 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。

比如:在家中叫林冲,江湖上叫他"林教头",其实两个名字都是一样的人。

?类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体;

void TextRef()
{
	int a = 10;
	int& rra = a;
	printf("%p\n", a);
	printf("%p\n", rra);
}
int main()
{
	TextRef();
	return 0;
}

注意:引用类型必须是和引用实体是同种类型的

6.2 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. 引用一旦引用一个实体,再不能引用其他实体

void TestRef()
{
   int a = 10;
   // int& ra;   // 该条语句编译时会出错
   int& ra = a;
   int& rra = a;
   printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra);  
}

6.3常引用

void TestConstRef()
{
	const int a = 10;
	//int& rra = a; 该语句编译会报错,a为常量
	const int b = 20;
	//int& rrb = b; 该语句编译会报错,b为常量
	double d = 11.11;
	//int& rdd = d; 该语句编译会报错,引用的类型不同

}

6.4使用场景

1.做参数

void Swap(int &rra ,int &rrb)
{
	int tmp = rra;
	rra = rrb;
	rrb = tmp;
}

2.做返回值

int& Add(int a, int b)
{
	static int c = a + b;
	return c;
}
int main()
{
	int& ret = Add(1, 2);
	Add(3, 4);
	cout << "Add(1, 2) is :" << ret << endl;
	return 0;
}

注意:如果函数返回时,出了函数作用域,如果返回对象还在(还没还给系统),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。

上述列子如果把static去掉的话,就得使用传值返回了,因为static修饰的变量是放在静态区的,不是在栈上的,而普通的int c 是放在栈区,出了作用域就销毁了

6.5 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。

6.5.1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;
}

int main()
{
	TestReturnByRefOrValue();

	return 0;
}

?6.6 引用和指针的区别

引用在语法概念上,是引用实体的别名,没有独立空间,和引用实体公用一块空间。

int main()
{
int a = 10;
int& ra = a;
cout<<"&a = "<<&a<<endl;
cout<<"&ra = "<<&ra<<endl;
return 0;
}

但是在底层逻辑中,引用是按照指针的方式实现的,实际上是有空间的

int main()
{
int a = 10;
int& ra = a;
ra = 20;
int* pa = &a;
*pa = 20;
return 0;
}

我们来看看引用和反汇编的代码对比

引用和指针的不同点

1、指针可以为NULL,引用不能为NULL

2、引用的使用比指针更安全

3、sizeof计算值的不同,引用固定为引用实体的大小,指针则需要根据不同的平台计算大小(32位是4)

4、引用一旦引用了某一个实体就不能对其他实体进行引用,而指针指向任意同一类型的实体?

5、有多级指针,但没有多级引用

6、访问实体的方式不同,指针需要解引用,引用则由编译器进行处理

7、引用自加则由实体自身加1,而指针自加则向后偏移一个类型的大小

8、引用概念上是变量的别名,而指针储存则需要一个地址

9、引用在定义时必须初始化,指针没有要求

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