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C++超基础语法

2023-08-23 43
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简介： 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。

什么是C++

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++的关键字

C语言有32个关键字，而C++有63个关键字


C++关键字如下：c9103ceff9c74f9dbf38979b56f2589c.png

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。

总而言之，命名空间的出现就是为了解决命名冲突的问题。


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。


  1. 命名空间是可以嵌套使用的
  2. 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。


命名空间的使用

  1. 命名空间名称及作用域限定符
    作用域限定符是什么呢？


::就是作用域限定符


代码举例：

#include <iostream>
int a = 0;
namespace name
{
  int a = 110;
}
int main()
{
  printf("%d\n", a);//a = 0
  printf("%d\n", name::a); // a= 110
  return 0;
}

没有限定的情况下，程序默认在全局查找，加了限定就很明显了。


  1. 使用using将命名空间中某个成员引入


如果某个命名空间内的变量我们需要经常用到,如果我们用第一种方法就需要每次都加个限定符，现在我们使用using就可以将那个变量从空间释放出来，让外面直接可以访问到。但是前提是外面不能有和这个变量同名的变量，不然会编译错误。

#include <iostream>
int b = 0;
namespace name
{
  int a = 110;
  int b = 0;
}
using name::a;
int main()
{
  printf("%d\n", a);
  printf("%d\n", a);
  return 0;
}
  1. 使用using namespace 命名空间名称 引入


直接将命名空间的所有内容公开，所有内容别人都可以访问，但是风险很大。很有可能会出现重命名。


#include <iostream>
namespace name
{
  int a = 110;
  int b = 0;
}
using namespace name;
int main()
{
  printf("%d\n", a);
  printf("%d\n", a);
  return 0;
}

C++的输入和输出

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。


C++输入时cin，输出是cout。

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。
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
  int a = 0;
  double d = 0.0;
  cin >> a >> d;
  cout << a << " " << d << endl;
  return 0;
}

缺省参数

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();// a = 0
  func(10); // a = 10
  return 0;
}
  1. 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;
}
  1. 半缺省参数
void Func(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{
cout<<"a = "<<a<<endl;
cout<<"b = "<<b<<endl;
cout<<"c = "<<c<<endl;
}

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（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。我们一般是声明给，定义函数时不给）
  3. 缺省值必须是常量或者全局变量。
void func(int b,int a = 0);
void func(int b,int a)
{
  cout << b << endl;
}

函数重载

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。


  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;
}
  1. 参数个数不同
void f()
{
  cout << "f()" << endl;
}
void f(int a)
{
  cout << "f(int a)" << endl;
}
  1. 参数顺序不同
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;
}

引用

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。

int main()
{
  int a = 0;
  int& b = a;
  cout << &a << endl;
  cout << &b << endl;
  return 0;
}

这里a和b的地址就是一样的。


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
int main()
{
  int a = 0;
  int& b = a;
  int& c = a;
  int& d = b;
  cout << &a << endl;
  cout << &b << endl;
  cout << &c << endl;
  cout << &d << endl;
  return 0;
}

b、c、d其实表示的都是a，他们4个的地址也是一样的。


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,所以在赋值的过程中会有一个中间值，这个中间值是常量
  const int& rd = d;
}

总结：

权限可以平移，可以缩小，但不能放大。


使用场景

  1. 当参数
void Swap(int& left, int& right)
{
int temp = left;
left = right;
right = temp;
}
  1. 做返回值
int& Count()
{
  static int n = 0;
  n++;
  // ...
  return n;
}

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。


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。传值和指针在作为传参以及返回值类型上效率相差很大。


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。


引用和指针的不同的：

  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。


内联函数

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。


特性

  1. 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。
  2. 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。


宏的优缺点？

优点：

1.增强代码的复用性。

2.提高性能。

缺点：

1.不方便调试宏。（因为预编译阶段进行了替换）。

2.导致代码可读性差，可维护性差，容易误用。

3.没有类型安全的检查 。


C++有哪些技术替代宏？

  1. 常量定义 换用const enum。
  2. 短小函数定义 换用内联函数。


auto关键字

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？


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。


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。

int main()
{
  int a = 0;
  auto c = a;
  auto b = 'c';
  auto d = 1.34;
  return 0;
}
  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&。

int main()
{
  int a = 0;
  auto pa = &a;
  auto& b = a;
  return 0;
}
  1. 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。

void TestAuto()
{
  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
}

注意：

  1. auto不能作为函数的参数。
  2. auto不能直接用来声明数组。


基于范围的for循环

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。

int main()
{
  int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
  for (auto e : arr)
  {
    cout << e << " " << endl;
  }
  return 0;
}

注意：


for循环迭代的范围必须是确定的。


指针空值nullptr

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。所以C++又引入了nullptr作为指针空值。


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。
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