一、从C 到 C++
目录
1、C++关键字
C++总计63个关键字，C语言32个关键字
2、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。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int rand = 10;
// C语言没办法解决类似这样的命名冲突问题，所以C++提出了namespace来解决
int main()
{
printf("%d\n", rand);
return 0;
}
// 编译后后报错：error C2365: “rand”: 重定义；以前的定义是“函数”
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 test
{
// 命名空间中可以定义变量/函数/类型
int rand = 10;
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
struct Node{
struct Node* next;
int val;
};
}
//2. 命名空间可以嵌套
namespace N1
{
int a;
int b;
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
namespace N2
{
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。
namespace N1
{
int Mul(int left, int right)
{
return left * right;
}
}
2.2 命名空间使用
namespace test
{
// 命名空间中可以定义变量/函数/类型
int a = 0;
int b = 1;
int Add(int left, int right){
return left + right;
}
}
// 加作用域
void test01(){
cout<<N::a<<endl;
}
// 使用using namespace + 命名空间名称 test
using namespace test;
int main(){
cout<<b<<endl;
}
3、C++输入&输出
#include<iostream>
// std是C++标准库的命名空间名，C++将标准库的定义实现都放到这个命名空间中
using namespace std;
int main(){
cout<<"Hello world!!!"<<endl;
return 0;
}
<<是流插入运算符，>>是流提取运算符。
C++的输入输出可以自动识别变量类型。
实际上 cout 和 cin 分别是 ostream 和 istream 类型的对象，>> 和 << 也涉及运算符重载等知识。
在日常练习中，可以直接using namespace std；
但是 using namespace std展开，标准库就全部暴露出来了，如果我们定义跟库重名的类型/对
象/函数，就存在冲突问题。因此建议在做大型项目时 ：用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。
void Func(int a = 0){
cout<<a<<endl;
}
int main()
{
Func(); // 没有传参时，使用参数的默认值
Func(10); // 传参时，使用指定的实参
return 0;
}
4.2 缺省参数分类
// 全缺省参数
void Func(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 只能从右边开始缺， 不能中间缺，两边不缺
void Func(int a, int b = 10, int c = 20)
{
cout<<"a = "<<a<<endl;
cout<<"b = "<<b<<endl;
cout<<"c = "<<c<<endl;
}
void Func(int a = 10);
// void Func(int a = 20){} // 错误的，缺省参数在只能在声明中。
// 因为：如果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。
void Func(int a)
{}
5、函数重载
5.1 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 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。
返回值不同，不构成重载
原因，并不是函数名修饰规则真正原因是调用时的二义性，无法区分，调用时不指定返回值类型
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。
类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；
注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的
6.2 引用特性
- 引用在定义时必须初始化
- 一个变量可以有多个引用
- 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);
}
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-qiyUgGhn-1663520441682)(E:\比特\C++\C++.assets\1663518195174.png)]
6.3 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;
}
6.4 引用的使用
1、作参数
void Swap(int& left, int& right)
{
int temp = left;
left = right;
right = temp;
}
2、作返回值
int& Count()
{
static int n = 0;
n++;
// ...
return n;
}
注意：引用作返回值时 一定不能返回局部变量的引用
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。
#include <time.h>
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 < 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;
}
6.6 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。
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 a;
int &ra=a; // 相当于 int *const ra = &a;
引用和指针的不同点:
- 引用概念上定义一个变量的别名，指针存储一个变量地址。
- 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
7、内联函数
7.1 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。
内联函数在编译期间编译器会用函数体替换函数的调用。
7.2 特性
-
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。 -
inline对于编译器而言只是一个建议，不同编译器关于inline实现机制可能不同，一般建
议：将函数规模较小(即函数不是很长，具体没有准确的说法，取决于编译器内部实现)、不
是递归、且频繁调用的函数采用inline修饰，否则编译器会忽略inline特性。 -
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。
8、auto关键字(C++11)
8.1 类型别名思考
随着程序越来越复杂，程序中用到的类型也越来越复杂，经常体现在：
- 类型难于拼写
- 含义不明确导致容易出错
#include <string>
#include <map>
int main()
{
std::map<std::string, std::string> m{ { "apple", "苹果" }, { "orange","橙子" },{"pear","梨"} };
// 正常遍历
std::map<std::string, std::string>::iterator it = m.begin();
while (it != m.end()){
//....
}
// 使用auto
for(auto it: m){
//....
}
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。
8.2 auto的使用细则
1、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 x = 10;
auto a = &x;
auto* b = &x;
auto& c = x;
2、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。
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
3、 auto不能作为函数的参数
// 此处代码编译失败，auto不能作为形参类型，因为编译器无法对a的实际类型进行推导
void TestAuto(auto a)
{}
4、 auto不能直接用来声明数组
9、基于范围的for循环(C++11)
例如：
int n[5]={1,3,2,5,4};
for(int i : n)
cout<<i<<endl;
// 如果需要改变容器内的值 要加 引用&
for(int &i : n)
i*=i;
10、指针空值—nullptr(C++11)
C 语言中使用的 NULL实际是一个宏，在传统的C头文件(stddef.h)中
#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：
- 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。- 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。