【C++】初识C++

C++的历史

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++发展史

| 阶段 | 内容 |

| :-----: | :-------: |

|C with classes | 类及派生类、公有和私有成员、类的构造和析构、友元、内联函数、赋值运算符重载等|

|C++1.0 | 添加虚函数概念，函数和运算符重载，引用、常量等|

|C++2.0|更加完善支持面向对象，新增保护成员、多重继承、对象的初始化、抽象类、静态成员以及const成员函数|

|C++3.0 |进一步完善，引入模板，解决多重继承产生的二义性问题和相应构造和析构的处理|

|C++98 |C++标准第一个版本，绝大多数编译器都支持，得到了国际标准化组织(ISO)和美国标准化协会认可，以模板方式重写C++标准库，引入了STL(标准模板库)|

|C++03 | C++标准第二个版本，语言特性无大改变，主要：修订错误、减少多异性|

|C++05 |C++标准委员会发布了一份计数报告(Technical Report，TR1)，正式更名C++0x，即：计划在本世纪第一个10年的某个时间发布|

|C++11 |增加了许多特性，使得C++更像一种新语言，比如：正则表达式、基于范围for循环、auto关键字、新容器、列表初始化、标准线程库等|

|C++14 |对C++11的扩展，主要是修复C++11中漏洞以及改进，比如：泛型的lambda表达式，auto的返回值类型推导，二进制字面常量等|

|C++17 |在C++11上做了一些小幅改进，增加了19个新特性，比如：static_assert()的文本信息可选，Fold表达式用于可变的模板，if和switch语句中的初始化器等|

|C++20 |自C++11以来最大的发行版，引入了许多新的特性，比如：**模块(Modules)、协程(Coroutines)、范围(Ranges)、概念(Constraints)**等重大特性，还有对已有特性的更新：比如Lambda支持模板、范围for支持初始化等|

|C++23 | 制定中 |

现在公司主流使用还是C++98和C++11

对于学习C++的一些建议 ：知乎大佬Milo Yip大佬的回答

C++入门知识

由于C++是在C语言的基础上,容纳进去了面向对象的思想,增加了一些库,因此在这个章节里,主要介绍一些编程范式与一些概念.

命名空间

C语言中，我们知道不能出现相同名称的变量或者是函数，而在一个项目中变量、函数与类的数量都是非常多的，而且有很多的作用域都是在全局中的。并且整个项目会分成很多个部分，各个部分之间互相不了解变量的命名，会导致最后在汇总的时候出现命名冲突和名字污染的问题，为了解决这种问题，C++引入了namespace关键字。、

例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int rand = 10;
int main()
{
printf("%d\n", rand);
return 0;
}//这里的rand在<stdlib.h>头文件包含的是一个随机数函数,所以编译后后报错：error C2365: “rand”: 重定义；以前的定义是“函数”

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。

上面的例子使用命名空间以后就可以完美运行

#include<stdlib.h>
#include<iostream>
namespace test
{
  int rand = 10;
}
int main()
{
  std::cout << test::rand << std::endl;
  return 0;
}

• 上述代码中的test是命名空间的名字
• 命名空间中可以定义变量/函数/类型
• 命名空间可以嵌套
• 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
• 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

命名空间的使用

命名空间又3种使用方式

1、使用命名空间名称+作用域限定符

std::cout << test::rand << std::endl;

2、使用using引入命名空间的某个成员

using test::rand;
std::cout << rand << std::endl;

3、使用using引入整个命名空间

using namespace test;
std::cout << test::rand << std::endl;

关于std的使用

在日常学习中，直接使用using namespace std就很方便，但是在项目开发中建议使用std::cout和std::endl的方式，防止冲突。

C++输入&输出

学习C语言的时候，我们写出的第一个代码是输出“hello world!”，那么C++怎么实现输出“hello world!”呢？

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

说明

1. 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
2. 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。
3. 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。
4. <<是流插入运算符，>>是流提取运算符。
5. 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。

tips：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

//C++的标准输入和输出
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
   int a;
   double b;
   char c;
   // 可以自动识别变量的类型
   cin>>a;
   cin>>b>>c;
   cout<<a<<endl;
  cout<<b<<" "<<c<<endl;
  return 0;
}

缺省参数

缺省参数的概念

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 Func(int a = 0)
{
  cout<<a<<endl;
}
int main()
{
  Func();   // 没有传参时，使用参数的默认值，输出0
  Func(10);  // 传参时，使用指定的实参，输出10
  return 0;
}

缺省参数的分类

缺省参数有两种，一种是全缺省参数，一种是半缺省参数。

• 全缺省参数就是函数在声明或者定义的时候，所有的参数都指定了一个缺省值；
• 半缺省参数就是函数在声明或者定义的时候，只有部分参数设定了缺省值。
  注意:

1、函数中有多个缺省参数的时候，调用函数，传递给缺省参数的顺序是从左到右，依次传参的，不能跳过中间的任何一个参数。

void Func(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{
  cout << "a = " << a << ",b = " << b << ",c = " << c << endl;
  cout << endl;
}
int main()
{
  Func(1);//1传给a
  Func(1, 2);//1,2分别传给a,b
  Func(1, 2, 3);//1,2,分别传给a,b,c
  return 0;
}

2、对于半缺省参数,必须从右往左依次给出,不能有间隔

void Func(int a, int b = 20, int c)//这种情况是不被允许的

3、缺省参数不能在声明和定义中同时出现,(这是为了防止声明和定义时，给出的缺省值不同),如果声明和定义是分开的话，只能在声明中给出缺省值。

缺省参数的应用实例

之前我们使用C语言实现顺序栈的时候，栈的初始化里面我们对于创建动态栈的处理是默认给栈的大小为0，然后判断栈的大小，决定是否要开辟新的空间，每次扩容是之前大小的二倍，但是对于知道需要的大小的栈，而且大小较大的情况时，我们需要多次调用realloc函数，代价较大，此时我们使用缺省参数的方式解决的话，就会方便很多。

这里附上改进后的代码

namespace stack
{
  struct Stack
  {
    int* a;
    int top;
    int capacity;
  };
  void StackInit(struct Stack* ps, int defaultCapacity = 4)
  {
    int* tmp = (int*)malloc(sizeof(int) * defaultCapacity);
    if (tmp == NULL)
    {
      perror("malloc fail");
      exit(-1);
    }
    ps->a = tmp;
    ps->top = 0;
    ps->capacity = defaultCapacity;
  }
}

函数重载

函数重载的概念

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。

例如对于Swap函数，交换两数的值，我们之前实现的只能交换整数

void Swap(int* x, int* y)
{
  int tmp = *x;
  *x = *y;
  *y = tmp;
}

但是在C++中可以使用多个函数构成函数重载

void Swap(int* x, int* y)
{
  int tmp = *x;
  *x = *y;
  *y = tmp;
}
void Swap(char* x, char* y)
{
  char tmp = *x;
  *x = *y;
  *y = tmp;
}
void Swap(double* x, double* y)
{
  double tmp = *x;
  *x = *y;
  *y = tmp;
}
//......等

C++支持函数重载的原理

C++支持函数重载的原理是名字修饰(name Mangling)，在之前的博客中我们讲到这里给一下传送门，在C语言的编译链接过程中，会有一个步骤叫做形成符号表，形成的符号表包含符号名和地址，在C语言中，函数的符号名就是函数名，所有如果出现两个函数名相同的函数，就无法区分会报错

但是在C++中，形成符号表中的符号名是由函数名和参数等在一起构成的。

可以看到函数名字的修饰发生改变，编译器将函数参数类型信息添加到修改后的名字中。由于Windows下vs的修饰规则过于复杂，这里就不过多介绍，附上一个链接，有兴趣在研究C/C++ 函数调用约定。

这里是一个面试题

如果两个函数函数名和参数是一样的，返回值不同，是否构成重载，为什么？

答：不构成重载，因为在调用时的二义性无法区分，调用的时候不指定返回类型。而不是因为函数名的修饰规则。