1. 什么是C++
前面我们详细讲解了C语言，C++可以说是C语言的进化
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
学习C++前我们必须得致敬一下C++祖师爷——本贾尼·斯特劳斯特卢普
了解了这些下面就开始正文讲解了
2. 命名空间
2.1 域的概念
域就是指作用域，分为全局作用域和局部作用域
我们先来看一段代码
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> int rand = 10; int main() { printf("%d\n", rand); return 0; }
该程序会有一个rand重定义的报错，这是因为变量rand与C语言库中的rand()函数命名冲突了，为了解决C语言这一缺陷，祖师爷在C++中提出了**命名空间的概念
2.2 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
通过命名空间可以将函数或变量限定使用，就算变量名称相同，只要在不同的命名空间，也不会引起冲突
namespace A { int rand = 12; } namespace B { int rand = 24; } int main() { //不同的命名空间的同名的函数访问起来并不冲突 //::域作用限定符：用来指定命名空间 cout << A::rand << endl; cout << B::rand << endl; }
命名空间的嵌套使用：
namespace A { int a = 12; namespace B { int b = 24; } }
同一工程中允许存在多个同名的命名空间，编译器最后会自动将其合成在同一个命名空间中
namespace A { int A = 10; int max(int a, int b) { return a > b ? a : b; } } namespace A { int min(int a, int b) { return a < b ? a : b; } } int main() { int a = 12; int b = 24; cout << A::max(a, b) << endl; cout << A::min(a, b) << endl; return 0; }
2.3 命名空间的使用
::是域作用限定符，用于指定域来进行操作
例如上文中的using namespace std;就是全局展开std这个命名空间，即库函数，除了全局展开外，还可以进行部分展开和使用时展开
全局展开：
namespace A { int num = 12; int sum = 24; } using namespace A; //全局展开命名空间A，可在任意位置使用A中的变量或函数 int main() { cout << num << endl; cout << sum << endl; return 0; }
部分展开：
namespace A { int num = 12; int sum = 24; } using A::num; //只展开命名空间中的num变量，可在任意位置使用 int main() { cout << num << endl; //OK cout << sum << endl; //并没有展开sum变量，这里报错不能使用 return 0; }
指定命名空间访问：
namespace A { int num = 12; int sum = 24; } int main() { cout << A::num << endl; //使用时展开 cout << A::sum << endl; return 0; }
我们日常进行代码量较小的程序编写，可以使用全局展开，而在实际开发过程中，建议使用部分展开或者指定命名空间访问，频繁使用的对象就部分展开，使用频率低的对象就指定命名空间访问就可以了，这样可以有效避免发生冲突问题
3. C++输入和输出
学习一门新的语言当然少不了第一个hello world程序
#include <iostream> using namespace std; int main() { cout << "hello world!" << endl; return 0; }
介绍：
- 这里
cout是标准输出对象（控制台），当然也有cin是标准输入对象（键盘），类似于C语言中的printf和scanf，使用时必须包含<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，cout和cin分别是ostream和istream类型的对象，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**
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
void Print(int val = 12) { cout << val << endl; } int main() { Print(24); //输出24 Print(); //输出12，设有缺省参数的函数不传参就默认使用缺省值 return 0; }
上面这段代码中，向Print函数传递了参数就使用该参数，没有传递参数就使用缺省值，缺省参数就像生活中的备胎，随时做好被需要的准备
4.2 缺省参数分类
全缺省参数：
void Func(int a = 12, int b = 24, int c = 36) { cout << "a = " << a << endl; cout << "b = " << b << endl; cout << "c = " << c << endl; }
半缺省参数：
void Func(int a, int b = 24, int c = 36) { 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
//正确用法 void Func(int a, int b = 24, int c = 36); //错误用法 void Func(int a = 12, int b, int c = 36);
2.缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现（建议在函数声明给出缺省值）
//声明时缺省 void Func(int a = 12); //定义时不必再缺省 void Func(int a) { cout << a << endl; }
3.使用缺省值时，实参从左往右依次传递
void Func(int a = 12, int b = 24, int c = 36) { cout << "a = " << a << endl; cout << "b = " << b << endl; cout << "c = " << c << endl; } int main() { Func(1, 2, 3); //a = 1, b = 2, c = 3 Func(1, 2); //a = 1, b = 2, c = 36 Func(1); //a = 1, b = 24, c = 36 Func(); //a = 12, b = 24, c = 36 //错误用法 Func(1, , 3); Func(, , 3); return 0; }
4. C语言不支持缺省参数
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
函数重载的三种情况：
1.参数类型不同
int Add(int A, int B) { return A + B; } double Add(double A, double B) { return A + B; }
2.参数个数不同
void fun() { cout << "fun()" << endl; } void fun(int a) { cout << "fun(int a)" << endl; }
3.类型顺序不同
void fun(int a, char b) { cout << "fun(int a, char b)" << endl; } void fun(char b, int a) { cout << "fun(char b, int a)" << endl; }
5.2 C++支持函数重载的原理—名字修饰
C++中引入了新的函数名修饰规则，例如对于两个Add函数来说，Linux中会分别将其修饰为_Z3Addii 和 _Z3Adddd。这样就将重载的函数区分开了，而C语言是不具备该功能的
注意：
如果两个函数函数名和参数相同，但返回值不同是不构成重载的，因为调用时编译器没办法区分
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
用法：
类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；
int main() { int a = 12; int& pa = a; //引用类型 return 0; }
理解公用一块空间：
注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的
6.2 引用的特性
- 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
- 不存在多级引用，并不像指针有多级
int a = 12; int b = 24; //1.引用必须初始化 int& pa = a; //OK int& ppa; //err，没有初始化 //2.一个变量可以多个引用 int& pa = a; int& ppa = a; //3.只能引用一个实体 int& pa = a; int& pa = b; //err，一旦引用一个实体后就无法再引用其他的实体 //4.不存在多级引用 int& pa = a; int&& ppa = a; //err，不存在多级引用
6.3 常引用
常量位于数据段或代码段中，具有可读不可修改的特性，当我们使用普通指针或引用指向常量数据时，会引起错误
我们只用将指针或引用也改成只读权限就行了（权限平移），权限只能缩小不能放大
int main() { const int a = 12; const int& pa = a; //OK const int* ppa = &a; //OK int b = 24; const int& pb = b; //OK return 0; }
6.4 使用场景
1. 做参数：
void swap(int& a, int& b) { int tmp = a; a = b; b = tmp; }
2. 做返回值：
int Array[10] = { 0 };//全局变量数组 int& Get(int i) { //全局定义的数组，出了函数作用域对象还在，所以可以用引用返回，减少拷贝 return Array[i]; } int main() { for (int i = 0; i < N; ++i) { //通过引用返回值可直接修改数组中的值 Get(i) = i * 2; } for (int i = 0; i < N; ++i) { cout << Array[i] << " "; } cout << endl; return 0; }
注意：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，则必须使用传值回
举个栗子：
这里为什么会打印367呢？这是因为变量c是函数Add中创建的临时变量，出了函数作用域就会被销毁还给了操作系统，此时引用的c就类似于野指针，这里打印的是随机值，所以这种情况是不能使用引用返回的
传值返回和引用返回原理：
总结：
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，则必须使用传值返回
引用返回一般用于生命周期较长的变量，即函数调用结束后不被销毁的变量，比如：静态区变量，全局变量，上一层栈帧的变量，malloc出来的变量等等
6.5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
引用和指针的区别：
- 引用概念上定义一个变量的别名，指针存储一个变量地址。
- 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
7. 内联函数
7.1 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，没有函数调用建立栈帧的开销，内联函数提升程序运行的效率，用于代替宏
宏的优缺点：
优点：
- 增强代码的复用性
- 提高性能
缺点：
- 不方便调试宏，因为宏是在预编译阶段直接进行替换的
- 使用宏函数很复杂，而且导致代码可读性差，可维护性差，容易误用，例如：
#define ADD(x,y) ((x)+(y)) //宏函数实现加法
- 没有类型安全的检查
所以提出以下建议：
- 使用
const和enum替换宏定义的常量 - 使用内联函数
inline替换宏函数
内联函数的使用：
在函数前加上inline修饰，此函数就会被编译器标记为内联函数
inline int Add(int x, int y) //内联函数 { return x + y; }
7.2 内联函数的特性
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
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（内联说明只是向编译器发出一个请求，编译器可以忽略请求）Debug模式下，内联函数不会被替换，可以进行调试Realse模式下，内联函数会像宏函数一样展开，提高程序运行速度
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
8. auto关键字(C++11)
8.1 类型别名
随着程序越来越复杂，程序中用到的类型也越来越复杂，类型难于拼写，而且有时候含义不明确也导致容易出错C++11中提出了auto关键字这一新特性，它可以自动识别目标变量类型，然后自动转换为相应类型
//自动识别并进行类型转换 int a = 12; int* pa = &a; auto aa = a; //此时aa为int类型 auto ppa = pa; //此时ppa为int*类型 //指定类型转换 int b = 12; auto* pb = &b; //此时pb为int*类型 auto& rb = b; //此时rb为b的别名，int类型
在后期的程序编写中会存在类型很长的变量，此时使用auto进行自动类型识别就显得非常方便了
8.2 auto简介
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
int Add(int a, int b) { return a + b; } int main() { int a = 10; auto aa = a; auto ret = Add(12, 24); cout << typeid(a).name() << endl; cout << typeid(aa).name() << endl; cout << typeid(ret).name() << endl; return 0; }
这里的typeid(变量名).name()，是用于查看变量类型的
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
8.3 auto使用规则
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 = 12; auto pa = &a; //auto声明指针类型时可以不加* auto* ppa = &a; auto& ra = a; //auto声明引用类型时必须加& cout << typeid(pa).name() << endl; cout << typeid(ppa).name() << endl; cout << typeid(ra).name() << endl; return 0; }
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
auto a = 12, b = 24, c = 36; // OK auto a = 12, b = 24, c = 36.6; //err，类型不统一报错
auto不能推导的场景
- auto不能作为函数的参数
- auto不能直接用来声明数组
//错误写法 void fun(auto a) {} //错误写法 auto arr[] = { 1,2,3 };
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
9. 范围for(C++11)
范围for语法
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
范围for配合auto自动类型识别，再加上引用，可以很方便的给数组赋值和遍历数组
int main() { int arr[] = { 1, 2, 3, 4, 5 }; for (auto& e : arr) //修改数组内容 { e *= 2; } for (auto e : arr) //遍历数组 { cout << e << " "; } return 0; }
注意：与普通循环类似，可以用continue来结束本次循环，也可以用break来跳出整个循环
范围for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
10. nullptr空指针
nullptr空指针是C++11中的新增补丁，在C++设计时，空指针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 fun(int) { cout << "f(int)" << endl; } void fun(int*) { cout << "f(int*)" << endl; } int main() { fun(0); fun(NULL); fun((int*)NULL); return 0; }
可见这里NULL被识别成了int类型，并没有被识别成空指针类型，为了解决这一问题，C++11中提出了nullptr这个补丁，专门用于给指针指空
注意：
- 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 - 在C++11中，
sizeof(nullptr)与sizeof((void*)0)所占的字节数相同 - 为了提高代码的健壮性，在表示指针空值时建议最好使用
nullptr
C++入门语法基础到这里就介绍结束了，C++是一门很强大的语言，修行之路任重道远，我相信大家定能登顶！
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