【C++】C++入门(上)

简介: 【C++】C++入门(上)

🌍前言


C++是在C的基础之上,容纳进去了面向对象编程思想,并增加了许多有用的库,以及编程范式等。熟悉C语言之后,对C++学习有一定的帮助,本文的主要目标


补充C语言语法的不足,以及C++是如何对C语言设计不合理的地方进行优化的,比如:作用域方面、IO方面、函数方面、指针方面、宏方面等。


为后续类和对象学习打基础。


🌍1. C++关键字(C++98)


C++总计63个关键字,C语言32个关键字

ps:下面我们只是看一下C++有多少关键字,不对关键字进行具体的讲解。后面我们学到以后再细讲。


🎈本文会将会提及————💢


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🌍 2.命名空间


🧡举个例子

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❌报错了


在全 局域中我们定义的rand函数与库中的rand函数发生了命名冲突,这时的编译器该找哪个呢?

命名冲突情况的发生


自己定义的函数和库中的函数,重名冲突

在公司工作时候,组内的伙伴一起写代码的时候,也会产生命名冲突❗

对此C++对这个进行了优化——提出了命名空间


💥命名空间


其中namespace是一个域


#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include<stdio.h>
namespace bit//一个名为bit的域
{
  int rand = 0;
}
int main()
{
  printf("%d\n",rand);
  return 0;
}

0a2653c851af460fa595bd959398a8f1.png

在此可以看到打印结果 —— 是函数的地址


因为变量的访问是从:局部——⚡全局


那么我们该怎么样访问命名空间里的变量呢?


🔥作用域限定符::

printf("%d\n",bit::rand);//作用域的限定


此时就是指定到bit这个域找,打印结果🐱‍🚀


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🌈2.1 命名空间定义


1.🎃 命名空间中可以定义变量/函数/类型


namespace bit
{
    //变量
  int rand = 10;
  //函数
  int Add(int left, int right)
  {
  return left + right;
  }
  //类型
  struct Node
  {
  struct Node* next;
  int val;
  };
}


访问如下⚡


bit :: rand =50;
bit :: Add(1,2);
struct bit :: Node next


🎃 命名空间可以嵌套使用

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;
 }
 }
}


访问如下⚡


N1 :: Add(1,2);
N1 :: N2::Sub(2,2);


🎃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。

test.h:声明


namespace N1
{
 int Mul(int left, int right)
 {
 return left * right;
 }
}


test.cpp :定义


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;
  }
  }
}


最后test.cpp和test.h会合并在一起

(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)


💥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


🌈2.2 命名空间使用


命名空间中成员该如何使用呢?比如:

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: 名字+::

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


::前指定作用域,能很好的隔离

但是缺点也很明显,每个都要手动加上

💦使用using将命名空间中某个常用成员引入

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


指定展开项,比如常用的项,其他的不展开

💦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; 
}


把整个命名空间全部展开,用起来方便

同时也展开到了全局,一句话:自己用很爽,一起用不建议


🔥std命名空间的使用惯例:✅


在日常练习🎓中,建议直接using namespace std即可,这样就很方便。

用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,就会存在冲突问题。然而这个问题在日常练习中很少出现,但是在代码较多、规模大的项目开发中就很容易出现。所以建议在项目开发🤝中使用std::cout 指定命名空间 + using std::cout展开常用的库对象/类型等方式。


🌍 3. C++输入&输出


C++是否也应该向这个美好的世界来声问候呢?我们来看下C++是如何来实现问候的


#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; 
}

结果如下:👇🏻

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那么这两行代码究极是干嘛的呢?

说明:

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使用cout标准输出对象(控制台)和cin标准输入对象(键盘)时,c代表控制台,必须包含< iostream >头文件以及按命名空间使用方法使用std。

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。

<<是流插入运算符,>>是流提取运算符。

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。

举例子:


int main()
{
  //特点:自动识别类型
  int i;
  double d;
  // >> 流提取:提取数据放到i、d中     in代表提取、c代表控制台
  cin >> i >> d;//
  // << 流插入:提取到的数据插入到控制台里
  cout << i << endl;
  //cout << d << '\n';    //endl 代表换行 等价与“\n”
  cout << d << endl;
  //关于精度的c++太麻烦,c++可以兼任c的,所以还是可以用c的
  return 0;
}


结果如下:👇🏻


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究竟是使用C还是cpp的输入输出方式,取决于哪个更加方便❓


🔥cout和cin也可以控制输出数据的精度、按照格式去输出进制格式等,但是实现起来比较复杂,主要是因为C++兼容C语法,这些用的又不是很多,就不展开学习了。后续如果有需要,再配合文档学习一下。


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。后面我们还有有一个章节更深入的学习IO流用法及原理。

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。


🌍 4.缺省参数(备胎)


🌈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。(省流:没有实参就取缺省值)


#include <iostream>
using namespace std;
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


1.💦 全缺省参数


//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 << endl;
}
int main()
{
  TestFunc();// 没有传参时,使用参数的默认值
  TestFunc(1);//从左往右给,传给第1个参数,第2、3个参数缺省用默认值
  TestFunc(1, 2);  // 传参时,使用前两个指定的实参
  TestFunc(1, 2, 3); //都使用指定实参
  //TestFunc(,,1);这样不可以,也没有为什么,因为语法是规定死的,我们只能学习,不能更改人家规定
  return 0;
}

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注意传值默认从左向右依次给,很多人会好奇为什么要这样,但是要注意的是我们是在学习别人的语法,在用别人规定好的东西,我们当然可以吐槽什么的,但是如果不想用这种语法,完全可以去开发一种语言比如X语言?

💦半缺省参数

半缺省参数必须从右往左依次来给出,不能间隔着给,看下面的例子

//半缺省
void TestFunc(int a, int b = 10, int c = 20)  //必须从右往左连续缺省,不能间隔
{
  cout << "a = " << a << endl;
  cout << "b = " << b << endl;
  cout << "c = " << c << endl <<endl;
}
int main()
{
  //要传的放在前边,爱传不传的放在后边
  TestFunc(1);//这第一个参数必须传
  TestFunc(1, 2);
  TestFunc(1, 2, 3);
  //不能这样TestFun(,,1) 原因很简单,因为这不叫C++
  return 0;
}

3.💦 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现,推荐放在声明里🔥 声明是大哥(好比不知道是妈妈当家说话还是爸爸当家说话一样哈哈哈)🔥


🍭举例:


#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
struct Stack
{
  int* a;
  int top;
  int capacity;
};
//部分缺省
void StackInit(struct Stack* ps,int capacity = 4)
{
  ps->a = (int*)malloc(sizeof(int)*capacity);
  ps->top =  0;
  ps->capacity = capacity;
}
int main()
{
  struct Stack st;
  StackInit(&st);//不知道栈最多存多少数据,就用缺省值初始化
  StackInit(&st, 100);//知道我一定会插入100个数据,就可以显示传参数100,提前开好空间,插入数据避免扩容,这样可以减少增容次数,提高效率
  return 0;
}


🌍 5.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!”


🌈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。


#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;
}


结果如下:👇🏻


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下面思考一下这两个函数支持冲载吗?👇🏻


short Add(short left, short right) 
{
  return left + right;
}
int Add(short left, short right) 
{
  return left + right;
}


答案:❌不能,函数重载和返回值不同没有关系❗ 是与参数的不同有关,这里不要搞混了哈


函数重载的意义就是让用的很方便,就像在用同一个函数一样


🌈5.2 C++支持函数重载的原理–名字修饰(name Mangling)和extern “C”


这部分要单独写一篇文章,8月中更新,不鸽👻


🌍 6.引用


🌈6.1 引用的概念


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。


比如:李逵,在家称为"铁牛",江湖上人称"黑旋风"。



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);
}


通过监视窗口我们可以看到—— a和b的地址相同

所以我们知道原来引用只是对原来的空间起了个“花名”


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

好比🍭:你要给谁起别名,这个谁要先说戳来


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💦 一个变量可以有多个引用

好比🍭:一个人有多个外号


int main()
{
  // 一个变量可以有多个引用 —— 好比一个人可以有很多个外号一样
  int a = 0;
  int& b = a; //引用, 在类型和变量之间
  int& c = a;
  int& d = b;
}

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💦引用一旦引用一个实体,再不能引用其他实体

好比🍭:引用是一个老实人,一旦和一个人结婚就一定终身了,但是指针可以解引用(可理解成离婚)所以指针就是一个渣男❗

思考👇🏻 b是x的别名呢? 还是x赋值给b呢?


int main()
{
  int a = 10;
  int& b = a;
  int x = 20;
  b = x;
  return 0;
}


0a2653c851af460fa595bd959398a8f1.png


通过调试后看到,很明显是赋值了,地址都没改动


🌈6.3 常引用


我们知道,const修饰只读,引用修饰读和写


const引用🌏


权限扩大❌

const int a = 10;//只读
  int& b = a;//编译器报错 - 权限扩大 - int可读可写


权限缩小 ✅

int c = 10;//可读可写
  const int& d = c;//d是c的别名,缩小成只读 —— 权限缩小


权限平移✅

const int a = 10;
  const int& b = a;//权限不变


接下来再看看这个例子⚡


int main()
{
  int ii = 1;
  double dd = ii;
  //int& rdd = ii; //编译出错 
  const double& rdd = ii; //编译通过
  return 0;
}


隐式类型转换会产生临时变量(有常属性相当于const)因为不能发生权限变大,引用要加上const


小小的总结:const有很强的接收度(const type&)——通吃,可以接收任意类型的对象


✨const的权限放大和缩小只在指针和引用奏效


因此,如果使用若函数中不改变参数n,那么建议使用const &传参 涉及到权限不能放大的问题


void fun2(const int& n)



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