【C++从青铜到王者】第一篇:C++入门

系列文章目录

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前言

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一、C++概念

1. C++是一种面向对象的计算机程序设计语言，由美国AT&T贝尔实验室的本贾尼·斯特劳斯特卢普博士在20世纪80年代初期发明并实现，最初它被称作“C with Classes”（包含类的C语言）。
2. C++它是一种静态数据类型检查的、支持多重编程范式的通用程序设计语言，支持过程化程序设计、数据抽象、面向对象程序设计、泛型程序设计等多种程序设计风格。
3. C++是C语言的继承，进一步扩充和完善了C语言，成为一种面向对象的程序设计语言

二、C++关键字

C++中总共63个关键字，包括了C语言中32个关键字

三、C++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。

1.命名空间的定义

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。

2.命名空间的使用

C++为了防止命名冲突，把自己库里面的东西都定义在一个std的命名空间中要使用标准库里面的东西，有三种方式

1. 指定命名空间–麻烦，每个地方都要指定，但也是最规范的方式

代码如下：

int c = 100;
namespace N
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	int Add(int left, int right)
	{
		return left + right;
	}
	int Sub(int left, int right)
	{
		return left - right;
	}
}
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2. 把std整个展开，相当于库里面的东西全部到全局域里面去了，使用起来方便但是可能会有与自己命名空间定义的冲突，规范工程中不推荐这种，日常练习可以用这种。

代码如下：

using namespace std;
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3. 对部分常用的库里面的东西展开->针对1和2的折中方案，项目中也经常使用

代码如下：

using std::cout;
using std::endl;
int main()
{
	printf("%d\n", N::a);
	printf("%d\n", N::b);
	printf("%d\n", N::Add(1, 2));
	printf("%d\n", N::Sub(1, 2));
	int c = 10;
	printf("%d\n", c);   //局部变量优先，所以c为10
	printf("%d\n", ::c); //指定访问左边域，空白表示全局域
}
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四、C++输入&&输出

1. 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+std的方式。
2. 使用C++输入输出更方便，不需增加数据格式控制，比如：整形–%d，字符–%c
3. ostream 类型全局对象，istream 类型全局对象 ，endl全局的换行符号

代码如下：

struct Person
{
	char name[10];
	int age;
};
int main()
{
	std::cout << "bit education ";
	std::cout << "bit education" << std::endl;
	//cout与cin对比C语言printf\scanf 来说可以自动识别类型(函数重载+运算符重载)
	int a = 10;
	int* p = &a;
	printf("%d,%p\n", a, p);
	std::cout << a << "," << p << std::endl;
	std::cin >> a;
	printf("%d\n", a);
	char str[100];
	std::cin >> str;  //cin不用&,因为引用
	std::cout << str << std::endl;
	
	struct Person P = { "uzi", 23 };  //格式化输出printf比cout好
	printf("name:%s age:%d\n", P.name, P.age);
	std::cout << "name:" << P.name<<" age:"<< P.age << "\n";
}
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五、C++缺省参数

1.缺省参数的概念

1.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
代码如下：

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
}
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2.缺省参数的分类

1. 半缺省参数

代码如下：

void testFunc3(int a, int b = 10, int c = 20)
{
	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;
	cout << "c = " << c << endl;
}
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2. 全缺省参数

代码如下：

void testFunc2(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{
	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;
	cout << "c = " << c << endl;
}
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3. 正常参数

代码如下：

void testFunc1(int a = 0)
{
	std::cout << a << std::endl;
}

int main()
{
	testFunc1(10);
	testFunc2();
	testFunc3(1);
	return 0;
}
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注意：

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
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）

六、C++函数重载

1.函数重载概念

1. 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。

2.函数重载实现

代码如下：

int Add(int left, int right)
{
	return left + right;
}
double Add(double left, double right)
{
	return left + right;
}
int main()
{
	cout << Add(10, 20) << endl;
	cout << Add(10.5, 20.0) << endl;
	//fun();
	return 0;
}
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注意(特别重要): 缺省参数缺省参数符合重载的定义，但如果调用的时候编译器不识别函数重载调用哪个函数，所以分情况讨论。
代码如下：

void fun(int a, int b, int c = 10)
{

}
void fun(int a, int b)
{

}
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3.函数命名规则–>C++支持重载，C不支持

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. 组成一个程序的每个源文件通过编译过程分别转换成目标代码（object code）。
2. 每个目标文件由链接器（linker）捆绑在一起，形成一个单一而完整的可执行程序。
3. 链接器同时也会引入标准C函数库中任何被该程序所用到的函数，而且它可以搜索程 序员个人的程序库，将其需要的函数也链接到程序中。

其中编译和链接也分为几个步骤：

其中分为更细的话:


在C++调用Add函数

在C下调用Add函数

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。

4.extern "C"的作用

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，所以这个函数不能进行重载。
代码如下：

extern "C" int Add(int left, int right);
int main()
{
	Add(1, 2);
	return 0;
}
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七、C++引用

1.引用的概念

1. 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

代码如下：

int main()
{
	int x = 10;
	int &y = x;
	y = 20;
	std::cout << "y=" << y << std::endl;
	int &z = y;
	z = 30;
	std::cout << "z=" << z << std::endl;
}
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2.引用的特性

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

3.常引用

代码如下：

void TestConstRef()
{
	//常引用是创建一个临时变量，引用名是临时变量的引用
	const int a = 10;
	//int& ra = a; // 该语句编译时会出错，a为常量,而且a为不可以修改
	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;
}
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rc是临时空间的别名
代码如下：

int c=10;
double d=1.11;
const double& rc=c;
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4.引用的使用场景

1.做参数
代码如下：

void Swap2(int& a, int& b) //通过引用来交换
{
	int tmp = a;
	a = b;
	b = tmp;
}
void Swap1(int* a, int *b) //通过指针来交换
{
	int tmp = *a;
	*a = *b;
	*b = tmp;
}
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2.做返回值
代码如下：

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;
}
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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

5.传值、传引用效率比较

1. 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.引用和指针的区别

1. 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。
   

八、C++内联函数

1.内联函数概念

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，没有函数压栈的开销，内联函数提升程序运行的效率。

2.内联函数特性

代码如下：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS   1
#include<iostream>
int Add2(int left, int right)
{
	return left + right;
}
inline int Add1(int left, int right)
{
	return left + right;
}
int main()
{
	int ret1, ret2;
	ret1 = Add1(1, 2);
	ret2 = Add1(1, 2);
	std::cout << ret1 << std::endl;
	std::cout << ret2 << std::endl;
	return 0;
}
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1. 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。
2. 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。
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，就没有函数地址了，链接就会
   找不到。

九、C++auto关键字

1.auto关键字概念

1. 在早期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，但遗憾的是一直没有人去使用它，大家可思考下为什么？
2. C++11中，标准委员会赋予了auto全新的含义即：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。

2.auto关键字的使用

代码如下：

int main()
{
	int x = 10;
	auto a = &x;  // int* 
	auto* b = &x; // int*
	int& y = x;   // y的类型是什么？int
	auto c = y;  // int 
	auto& d = x; // d的类型是int， 但是这里指定了d是x的引用
	// 打印变量的类型
	cout << typeid(x).name() << endl;
	cout << typeid(y).name() << endl;
	cout << typeid(a).name() << endl;
	cout << typeid(b).name() << endl;
	cout << typeid(c).name() << endl;
	cout << typeid(d).name() << endl;
	return 0;
}
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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声明引用类型时则必须加&
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。

3.auto关键字不能使用场景

1. auto不能作为函数的参数

代码如下：

// 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)
{}
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2. auto不能直接用来声明数组

代码如下：

void TestAuto()
{
  int a[] = {1,2,3};
  auto b[] = {4，5，6};
}
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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，还有lambda表达式等
   进行配合使用。

十、基于范围的for循环(C++11)

1.范围for的语法

1. 在C++98中如果要遍历一个数组，可以按照以下方式进行：

代码如下：

int main()
{
	int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)
	{
		cout << array[i] << " ";
	}
	cout << endl;
}
	return 0;
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2. 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。

代码如下：

int main()
{
	// 范围for C++11新语法遍历，更简单，数组都可以
	// 自动遍历，依次取出array中的元素，赋值给e，直到结束
	for (auto& e : array)
	{
		e *= 2;
	}
	for (auto ee : array)
	{
		cout << ee << " ";
	}
	cout << endl;
}
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2.范围for的使用条件

1. 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。
2. 迭代的对象要实现++和==的操作。(关于迭代器这个问题，以后会讲，现在大家了解一下就可以了)

十一、指针空值nullptr(C++11)

1.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。
2.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
3.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。

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。

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总结

以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了C++入门的简单知识，虽然这么知识范围很大，但也为我们以后学习C++有更好的了解，我们务必掌握。另外如果上述有任何问题，请懂哥指教，不过没关系，主要是自己能坚持，更希望有一起学习的同学可以帮我指正，但是如果可以请温柔一点跟我讲，爱与和平是永远的主题，爱各位了。