[C++知识库]C屁屁（c++）万字入门者的福音

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前言

1. 命名空间

1.1 命名空间定义

1.2命名空间使用

?命名空间的使用有三种方式：（使用using相当于将该命名空间设置的隔离墙拆掉，变为公开）?

1、加命名空间名称及作用域限定符（定点开门，使用后依然存在访问前置的命名空间）

?2、使用using将命名空间中某个成员引入（定点破墙）

?3、使用using namespace 命名空间名称 引入（批量破墙）

3. C++输入&输出?

4. 缺省参数

4.1 缺省参数概念?

4.2 缺省参数分类?

全缺省参数（全部参数都有默认值）

?半缺省参数（参数中有默认值，但不是全部）

5、函数重载

5.1 函数重载概念

5.2 C++支持函数重载的原理--名字修饰(name Mangling）

6. 引用

6.1 引用概念

6.2 引用特性

6.4 使用场景?

1. 做参数????????

2. 做返回值?

6.5 传值、传引用效率比较

6.5.2 值和引用的作为返回值类型的性能比较

6.6 引用和指针的区别?????????

?引用和指针的不同点:

总结

---

前言

????????C语言是结构化和模块化的语言，适合处理较小规模的程序。对于复杂的问题，规模较大的
程序，需要高度的抽象和建模时，C语言则不合适。为了解决软件危机， 20世纪80年代， 计算机
界提出了OOP(object oriented programming：面向对象)思想，支持面向对象的程序设计语言
应运而生。
????????1982年，Bjarne Stroustrup博士在C语言的基础上引入并扩充了面向对象的概念，发明了一
种新的程序语言。为了表达该语言与C语言的渊源关系，命名为C++。因此：C++是基于C语言而
产生的，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，还可以进行面向对象的程序设计

C++还在不断的向后发展。但是：现在公司主流使用还是C++98和C++11，所有大家不用追求最
新，重点将C++98和C++11掌握好，等工作后，随着对C++理解不断加深，有时间可以去琢磨下更
新的特性。
?

1. 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

本人理解：由于名字可能的冲突，使用命名空间作用于名字的保护墙，当需要访问时，需要正确访问前置的命名空间，再访问，类似图书馆的归类管理

#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”

1.1 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。
?

// bit是命名空间的名字，一般开发中是用项目名字做命名空间名。
// 我们上课用的是bit，大家下去以后自己练习用自己名字缩写即可，如张三：zs
// 1. 正常的命名空间定义
namespace bit
{
    // 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
// test.cpp
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。
// ps：一个工程中的test.h和上面test.cpp中两个N1会被合并成一个
// test.h
namespace N1
{
    int Mul(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
?

1.2命名空间使用

命名空间中成员该如何使用呢？比如：
?

namespace bit
{
    // 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;
    }
    struct Node
    {
        struct Node* next;
        int val;
    };
}
int main()
{
// 编译报错：error C2065: “a”: 未声明的标识符
    printf("%d\n", a);
    return 0;
}

?命名空间的使用有三种方式：（使用using相当于将该命名空间设置的隔离墙拆掉，变为公开）
?

1、加命名空间名称及作用域限定符（定点开门，使用后依然存在访问前置的命名空间）

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

?2、使用using将命名空间中某个成员引入（定点破墙）

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

?3、使用using namespace 命名空间名称 引入（批量破墙）

using namespce N;
int main()
{
    printf("%d\n", N::a);
    printf("%d\n", b);
    Add(10, 20);
    return 0;
}

3. C++输入&输出
?

c++的“Hello world”的输出

#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;
}

说明：
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. 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，
这些知识我们我们后续才会学习，所以我们这里只是简单学习他们的使用。

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
?

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int a;
    double b;
    char c;
// 可以自动识别变量的类型
    cin>>a;
    cin>>b>>c;
    cout<<a<<endl;
    cout<<b<<" "<<c<<endl;
    return 0;
}

std命名空间的使用惯例：
std是C++标准库的命名空间，如何展开std使用更合理呢？?

1. 在日常练习中，建议直接using namespace std即可，这样就很方便。
2. using namespace std展开，标准库就全部暴露出来了（拆墙），如果我们定义跟库重名的类型/对
象/函数，就存在冲突问题。该问题在日常练习中很少出现，但是项目开发中代码较多、规模
大，就很容易出现。所以建议在项目开发中使用，像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。
?

个人理解：当在定义时，可设置在使用该函数传参时，未传入任何值时的情况的默认值，若传入了值则不启用默认值

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（全部参数都有默认值）
?

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（参数中有默认值，但不是全部）

void Func(int a, int b = 10, int c = 20)
{
    cout<<"a = "<<a<<endl;
    cout<<"b = "<<b<<endl;
    cout<<"c = "<<c<<endl;
}

特别的：?

1. 半缺省参数必须从右往左依次来给出，不能间隔着给（如果就想，隔着缺醒参数，可以在定义函数时，手动调参数的顺序）
2. 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现
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

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
?

个人理解：在c++开发者大佬，使用命名空间来解决变量名的冲突后，函数重载则是用来解决函数名冲突的另一个方法，类比于命名空间的分类管理，函数重载则是在同一个作用域时且采用的相同函数名，利用不同的函数类型、数量、顺序来分别不同的函数的定位（具体如何定位，请看官向下阅读）

#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）

首先我们知道，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。

?

?????????在c++中函数的重载实现过程中，相对于c语言（不能实现重载）不同的地方在链接。

????????链接时，编辑器会生成一个符号表，这个表中含有函数的地址，在后续的函数调用时，将会通过这个表的内容来连接相应的内容。

? ? ? ? 在C语言中，当生成这个链接后会生成函数名与之绑定，函数的调用时，编辑器就会将函数名于符号表的函数名匹配，然后通过其包存的地址，去调用函数。

由于在函数重载时，函数名是相同的，所以函数名在这时将不能成为其匹配的条件，在C++中

在生成链接时也是在这里修改了匹配对象，将参数的种类、数量、顺序也添加了进去——函数名修饰规则

?在不同的编辑器中，有不同的修饰规则

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

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。
?

例子：Windows下名字修饰规则

?

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。
（是不是有点像指针，也是指向的同一个空间）

类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；
?

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

?注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的（也是和指针类型定义的要求相似）

6.2 引用特性
?

1. 引用在定义时必须初始化（类比野指针）
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（这里就和指针不一样了，指针指向的对象可以改）
?

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& 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 使用场景
?

1. 做参数
????????

void Swap(int& left, int& right)
{
    int temp = left;
    left = right;
    right = temp;
}

2. 做返回值
?

int& Count()
{
    static int n = 0;
    n++;
    // ...
    return n;
}

下面代码输出什么结果？为什么？
?

int& Add(int a, int b)
{
    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;
}

是不是得结果很神奇，居然不是3?

?

在第一调用add函数时，返回的 C 的引用，但是返回后该add函数已经使用完毕，其对于的函数栈帧也已经销毁，C由于是在该函数调用时，且在函数（栈帧）内创建的，再销毁后编辑器也不将维护其空间，即将该空间归为系统，而下方的add（3，4）的调用，又将开辟新的空间，此时极有可能，编辑器将重新使用（开辟）刚才的add（1，2）归还的那片空间，又由于是同一个函数，其对新空间的使用也是一样的，此时将会把 ret （ret为引用，其所对应的空间也不会改变，但其空间的内容已经改变）所对应的空间修改为（3+4）7，此时我们再去访问 ret时将获得则大有可能为7（由于这种情况，编辑器已经不会维护该空间，也有可能为随机值），当然这种访问也属于越界访问了！

小结：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（销毁了），则必须使用传值返回。（为啥要这样传呢？请看下一个内容）
?

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（临时变量，如果小的话则由寄存器传递，大的话则用栈来传递），因此用值作为参数或者返回值类型，效率是非常低下的（中间有二手商），尤其是当参数或者返回值类型非常大时，效率就更低。

回答上个小标题最后的问题，由于传值时，是传的中间变量，所以就算原值或其对应的地址都没有了，也可以将正确的值返回。

#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;
}

6.5.2 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;
}

通过上述代码的比较，发现传值和指针在作为传参以及返回值类型上效率相差很大。

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。

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：
?

是不是不能说，不能是毫不相关，只能是一模一样?

?引用和指针的不同点:

????????1. 引用概念上定义一个变量的别名，指针存储一个变量地址。
????????2. 引用在定义时必须初始化，指针没有要求
????????3. 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
????????4. 没有NULL引用，但有NULL指针
????????5. 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)
????????6. 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

????????7. 有多级指针，但是没有多级引用
????????8. 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
????????9. 引用比指针使用起来相对更安全

总结

提示：这里对文章进行总结：
例如：以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了pandas的使用，而pandas提供了大量能使我们快速便捷地处理数据的函数和方法。