C++从入门到精通（第一篇）：C++的入门(基础语法的整理)

一.C++关键字(C++98)

这里不做具体的讲解，只是了解下就可以了

二.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。

解决命名冲突的问题

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. 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 left, int right)
 {
 return left + right;
 }
}
//2. 命名空间可以嵌套
namespace N2
{
 int a;
 int b;
 int Add(int left, int right)
 {
 return left + right;
 }
 namespace N3
 {
 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;
 }
}

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

命名空间使用

命名空间的使用有三种方式：

加命名空间名称及作用域限定符：

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

2.使用using将命名空间中成员引入

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

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

三.C++输入&输出

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
 cout<<"Hello world!!!"<<endl;
 return 0;
}

说明：

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。

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

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
 int a;
 double b;
 char c;
 cin>>a;
 cin>>b>>c;
 cout<<a<<endl;
 cout<<b<<" "<<c<<endl;
 return 0;
}

注：但是对于有特别的格式要求的输出，如输出小数点后几位则建议使用printf（cout会非常的麻烦）

四：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：

void test(int a = 0)
{
  cout << a << endl;
}
int main()
{
  test();// 没有传参时，使用参数的默认值
  test(1);// 传参时，使用指定的实参
  return 0;
}

缺省参数分类

1. 全缺省参数

void TestFunc(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{
    cout<<"a = "<<a<<endl;
    cout<<"b = "<<b<<endl;
    cout<<"c = "<<c<<endl;
}

2.半缺省参数

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

注意：

半缺省参数必须从右往左依次来给出，不能间隔着给

缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现

//a.h
void TestFunc(int a = 10);
// a.c
void TestFunc(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。

缺省值必须是常量或者全局变量

C语言不支持（编译器不支持）

五：函数重载

自然语言中，一个词可以有多重含义，人们可以通过上下文来判断该词真实的含义，即该词被重载了。

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！”

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

示例：

int Add(int left, int right)
{
    return left + right;
}
double Add(double left, double right)
{
  return left + right;
}
long Add(long left, long right)
{
  return left + right;
}
int main()
{
  Add(10, 20);
  Add(10.0, 20.0);
  Add(10L, 20L);
  return 0;
}

注：函数是否重载一定是在函数名相同下关于函数参数是否不同（函数参数的类型，个数，顺序三者满足其中之一即可）

名字修饰

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。

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
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
链接时，面对Add函数，连接器会根据编译器自己的函数名修饰规则去找对应出现的函数，而C/C++的命名修饰是不同的

示例：使用gcc演示修饰后的函数名字

说明：在linux下，采用gcc编译完成后，函数名字的修饰没有发生改变

C不支持函数重载：

如果有重载函数（函数名相同，参数不同），根据C语言的名字修饰规则，那么在编译后生成的符号表则会存在多个相同的函数名，在链接对应函数的地址时则会有歧义，无法链接成功，也就无法支持函数重载

采用C++编译器编译后结果

说明：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根据规则添加到修改后的名字中

C++支持函数重载：
在链接对应函数地址时，其函数名字修饰规则会根据参数生成不同的函数名字，从而使得呢能够成功找到对应函数地址，并连接成功，也就支持了函数重载

注：windows命名规则比linux复杂，但本质上原理都是一致的；也因为函数名字修饰的规则，函数重载要求参数不同，而跟返回值没关系

extern “C”

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

例：

tcmalloc是google用C++实现的一个项目，他提供tcmallc()和tcfree两个接口来使用，但如果是C项目就没办法使用，那么他就使用extern “C”来解决

例：

extern "C" int Add(int left, int right);
int main()
{
    Add(1,2);
    return 0;
}
//链接时报错：error LNK2019: 无法解析的外部符号_Add，该符号在函数 _main 中被引用

六：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；

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

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

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

引用和指针的不同点:

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

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。

特性

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。

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。

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。

// 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

auto关键字(C++11)

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。

int TestAuto()
{
return 10;
}
int main()
{
int a = 10;
auto b = a;
auto c = 'a';
auto d = TestAuto();
cout << typeid(b).name() << endl;
cout << typeid(c).name() << endl;
cout << typeid(d).name() << endl;
//auto e; 无法通过编译，使用auto定义变量时必须对其进行初始化
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。

九：基于范围的for循环(C++11)

范围for的语法

在C++98中如果要遍历一个数组，可以按照以下方式进行：

void TestFor()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)
array[i] *= 2;
for (int* p = array; p < array + sizeof(array)/ sizeof(array[0]); ++p)
cout << *p << endl;
}
void TestFor()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for(auto& e : array)
e *= 2;
for(auto e : array)
cout << e << " ";
return 0;
}
void TestFor(int array[])
{
for(auto& e : array)
cout<< e <<endl;
}

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

void TestFor()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for(auto& e : array)
e *= 2;
for(auto e : array)
cout << e << " ";
return 0;
}

十：指针空值nullptr(C++11)

在良好的C/C++编程习惯中，声明一个变量时最好给该变量一个合适的初始值，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，我们基本都是按照如下方式对其进行初始化：

void TestPtr()
{
int* p1 = NULL;
int* p2 = 0;
// ……
}

NULL实际是一个宏，在传统的C头文件(stddef.h)中，可以看到如下代码：

#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：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。*

总结

本章讲的知识之所以比较杂和乱，是因为我们要先打好基础，为了下一章的类和对象

C++从入门到精通（第一篇）：C++的入门(基础语法的整理)

C++从入门到精通（第一篇）：C++的入门(基础语法的整理)

一.C++关键字(C++98)

二.命名空间

命名空间定义

命名空间使用

三.C++输入&输出

四：缺省参数

缺省参数分类

1. 全缺省参数

2.半缺省参数

五：函数重载

名字修饰

extern “C”

六：引用

引用特性

引用和指针的区别

内联函数

auto关键字(C++11)

九：基于范围的for循环(C++11)

范围for的语法

十：指针空值nullptr(C++11)

总结

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C++从入门到精通（第一篇） ：C++的入门(基础语法的整理)

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一.C++关键字(C++98)

二.命名空间

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四： 缺省参数

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1. 全缺省参数

2.半缺省参数

五：函数重载

名字修饰

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六：引用

引用特性

引用和指针的区别

内联函数

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九：基于范围的for循环(C++11)

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十：指针空值nullptr(C++11)

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四：缺省参数