1.C++关键字
C++总计63个关键字，C语言32个关键字
2.命名空间
在C/C++当中，变量、函数和后面要学的类都是大量存在的，这些变量、函数和类的名称都存于全局作用域当中，可能导致很多冲突。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关键字就是针对这个问题的
#include <stdio.h> int rand = 10; int main() { printf("%d\n", rand); return 0; }
这样可以正常编译运行，但是如果加上一个头文件，就会报错。
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> int rand = 10; int main() { printf("%d\n", rand); return 0; }
原因是：rand是一个包含在stdlib.h这个头文件里面的一个函数，如果加上这个头文件就会造成重定义。导致自己定义的名字和库里面的名字造成冲突。
3.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{}，大括号里面即为命名空间的成员。
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当中。
4.命名空间使用
命名空间内成员如何使用？
namespace N { // 命名空间中可以定义变量/函数/类型 int a = 0; int b = 1; int Add(int left, int right) { return left + right; } struct Node { struct Node* next; int val; }; } int main() { // 编译报错：error C2065: “a”: 未声明的标识符 printf("%d\n", a); return 0; }
命名空间使用的三种方法：
- 加命名空间名称及作用域限定符
int main() { printf("%d\n", N::a); return 0; }
- 使用
using将命名空间中某个成员引入
using N::b; int main() { printf("%d\n", N::a); printf("%d\n", b); return 0; }
- 使用
using namespace将命名空间名称引入
using namespce N; int main() { printf("%d\n", N::a); printf("%d\n", b); Add(10, 20); return 0; }
5.C++输入和输出
实例：
#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在这个命名空间中 using namespace std; int main() { cout << "hello world!" << endl; return 0; }
说明：
- 使用
cout标准输出对象（控制台)和cin标准输入对象（键盘是必须包含<iostream>头文件以及使用C++标准库的命名空间。 cout和cin是全局的流对象，endl是特殊的C++符号，表示换行输出，它们都包含在头文件<iostream>当中<<是流插入符，>>是流提取符- 使用
C++输入和输出更加方便，不需要像C语言那样控制格式。C++输入输出可以自动识别变量类型。 - 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，这些知识后续才会学习，这里我们知识了解简单的使用。
6.缺省参数
6.1 缺省参数概念
缺省参数是声明和定义函数为函数的参数提供一个缺省值，在调用函数的时候，如果没有指定实参，就是用该参数的缺省值，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 Func(10); // 传参时，使用指定的实参 return 0; }
6.2 缺省参数分类
- 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; }
- 半缺省参数
void Func(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给出，不能间隔给出。
- 缺省参数不能在函数的定义和声明当中同时出现
- 缺省值必须是常量或者全局变量
7.函数重载
自然语言当中，一个词可以有多重含义，人们可以通过上上下文来判断该词的真正含义。即该词重载了。
比如：从前有一个笑话国有两个体育项目大家根本不用担心。一个是乒乓球，一个是足球。前者是“谁也赢不了！”，后者是“谁也赢不了！”
7.1 函数重载概念
函数重载：是函数的一种特殊情况，C++允许在同一个作用域当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; }
7.2 C++支持函数重载的原理–名字修饰
为什么C++当中支持函数重载，而C语言当中不支持？
在C/C++当中，一个程序要运行起来需要经历：预处理、编译、汇编、链接
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添加到修改后的名字当中。
通过这里我们知道C语言没办法支持重载，因为同名函数没办法区分，而C++是通过函数修饰规则来区分，只要参数不同，修饰出来的名字就不一样，这样就支持了重载。
如果两个函数函数名和参数是一样的，返回值不同是不构成重载的，因为调用编译器没办法区分。
8. 引用
8.1 应用概念
引用不是新定义一个变量，而是给已知的变量起一个别名，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一个内存空间。
比如：
这里的a、b、c其实用是同一个内存空间。
使用方法：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：引用类型必须和实体是同种类型
8.2 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（别名）
- 引用一旦引用一个实体，就不能引用其他实体
8.3 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 const int& rd = d; }
这里需要注意的是：const修饰的变量权限变小了，就只能读不能修改。权限可以缩小，但是不可以放大
8.4 使用场景
- 做参数
我们以前学习的使用函数交换两个实参。这里可以通过引用实现。
void Swap(int& left, int& right) { int temp = left; left = right; right = temp; }
做返回值
当Count函数执行到最后的时候，空间收回。n变量随着消失，这里是怎么样访问到的那？是创建了一个临时变量放在寄存器当中。
这里的n是放在静态区当中，但是仍然需要创建临时变量。这不应该，我们不需要创建临时变量就可以访问，但是这里要创建
- 临时变量，我们怎么解决这个问题呢？
引用作为返回值。
int& Count() { static int n = 0; n++; return n; } int main() { int ret = Count(); return 0; }
这里返回的就是n的别名，不需要创建临时变量。
注意：如果函数返回时，出了函数作用域，如果返回对象还在（还没给系统），则可以使用引用返回，如果已经给了系统。就必须使用传值返回
8.5 传值、传引用效率比较
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拷贝。因此值作为参数或者返回值类型，效率是非常低的。尤其是当参数或者返回值类型非常大的时候，效率非常低。
8.5.1 值和引用作为参数的性能比较
#include <time.h> struct A { int a[10000]; }; void TestFunc1(A a) {} void TestFunc2(A& a) {} void TestRefAndValue() { A a; // 以值作为函数参数 size_t begin1 = clock(); for (size_t i = 0; i < 10000; ++i) TestFunc1(a); size_t end1 = clock(); // 以引用作为函数参数 size_t begin2 = clock(); for (size_t i = 0; i < 10000; ++i) TestFunc2(a); size_t end2 = clock(); // 分别计算两个函数运行结束后的时间 cout << "TestFunc1(A)-time:" << end1 - begin1 << endl; cout << "TestFunc2(A&)-time:" << end2 - begin2 << endl; }
8.5.2 值和引用作为返回值类型的性能比较
#include <time.h> struct A { int a[10000]; }; A a; // 值返回 A TestFunc1() { return a; } // 引用返回 A& TestFunc2() { return a; } void TestReturnByRefOrValue() { // 以值作为函数的返回值类型 size_t begin1 = clock(); for (size_t i = 0; i < 100000; ++i) TestFunc1(); size_t end1 = clock(); // 以引用作为函数的返回值类型 size_t begin2 = clock(); for (size_t i = 0; i < 100000; ++i) TestFunc2(); size_t end2 = clock(); // 计算两个函数运算完成之后的时间 cout << "TestFunc1 time:" << end1 - begin1 << endl; cout << "TestFunc2 time:" << end2 - begin2 << endl; }
9.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实现的
引用和指针的不同点：
- 引用概念上定义一个变量的别名，指针存储一个变量的地址
- 引用在定义的时候必须初始化，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，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当中含义不同：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数（32平台为4个字节） - 引用自加即引用的实体增加1， 指针自加即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，指针需要显示解引用，引用编译器自己处理
- 引用比指针使用起来更加安全
9.内联函数
概念：用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，内联函数提高程序运行的效率。
如果在上述函数前增加inline关键字将其改成内联函数，编译期间编译器会用函数体替换函数的调用。
查看方式：
- release版本，查看是否存在上述图片所圈内容
- 在debug版本下，需要设置，否则不对代码进行优化。
9.1 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来处理，在编译阶段，会用函数体替换函数调用。缺陷：可能使目标文件变大。优势：少了调用开销，提高程序运行效率
这里的空间指的是：编译出来的可执行程序
inline对于编译器来说只是一个提议，不同编译器的机制可能不同，一般建议：将函数规模小，不同递归，且频繁调用的函数用inline来修饰。否则编译器可能会忽略inline特性。inline不建议将声明和定义分离，分离会导致链接错误。因为inline被展开就没有函数地址了，链接就找不到。
【面试题】
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（因为预编译阶段进行了替换）
- 导致代码可读性差，可维护性差，容易误用
- 没有类型安全的检查
比如我们写一个用宏实现加法的函数，我们会用很多种答案：
//#define ADD(int x, int y) return x + y //#define ADD(x, y) return x + y; //#define ADD(x, y) return (x + y); #define ADD(x, y) return ((x) + (y));
只有最后一种是正确的。
C++哪些技术替代宏
- 常量定义 用
const enum - 短小函数定义，换用内联函数。
10.auto关键字
10.1 类型别名思考
随着程序越来越复杂，程序中用到的类型也越来越复杂，经常体现在：
- 类型难于拼写
- 含义不明确导致出错
#include <string> #include <map> int main() { std::map<std::string, std::string> m{ { "apple", "苹果" }, { "orange","橙子" }, {"pear","梨"} }; std::map<std::string, std::string>::iterator it = m.begin(); while (it != m.end()) { //.... } return 0; }
std::map<std::string, std::string>::iterator是一个类型但是这个类型太长了，很容易写错。我们可以想到可以用typedef关键字给这个类型起别名。
使用typedef关键字，确实可以简化代码。但是还会遇到新的问题：
typedef char* pstring; int main() { const pstring p1; // 编译成功还是失败？ const pstring* p2; // 编译成功还是失败？ return 0; }
在编程的时候，常常需要把表达式的值赋值给变量，这就需要在声明变量的时候清楚的知道表达式的类型。但是有时候做到这些并不同意。
10.2 auto简介
在早期的C/C++中auto的含义是：用auto修饰的变量，是具有自动存储器的局部变量，但遗憾的是没有人去使用它，这是为什么？
在C++11当中，auto赋予了全新的含义：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;// 这是一个获取变量类型的函数，记住就可以了 //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，而是一个类型声明的“占位符”，编译器在编译期会将auto替换为变量实际的类型。
10.3. auto的使用规则
- auto和指针和引用结合起来使用
用auto声明指针类型的时候，用auto和auto*没有任何区别，但是auto声明引用类型必须加&
int main() { int x = 10; auto a = &x; auto* b = &x; auto& c = x; cout << typeid(a).name() << endl; cout << typeid(b).name() << endl; cout << typeid(c).name() << endl; *a = 20; *b = 30; c = 40; return 0; }
- 在同一行定义多个变量
当在同一行声明多个变量的时，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 }
10.4 auto不能推导的场景
- auto不能作为函数的参数
// 此处代码编译失败，auto不能作为形参类型，因为编译器无法对a的实际类型进行推导 void TestAuto(auto a) {}
- auto不能直接用来声明数组
void TestAuto() { int a[] = {1,2,3}; auto b[] = {4，5，6}; }
- 为了避免与C++98中auto发生混淆，C++11只保留了auto作为类型指示符的用法
- auto在实际中最常用的优势就是跟C++11提供的新式for循环，还有lambda表达式进行配合使用
11.基于范围的for循环（C++11）
在C++98中，如果要遍历一个数组，可以按照如下方法：
sizeof(arr)/sizeof(arr[0])，来获取数组的长度
对于一个有范围的集合，由程序员来说明范围是多余的，有时候还容易犯错，因此C++11当中引入了基于范围的for循环。使用方式如下；
void TestFor() { int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 }; for (auto& e : array) e *= 2; for (auto e : array) cout << e << " "; return 0; }
注意：与普通的循环相比，可以用continue来结束本次循环，也可以用break来结束整个循环。
11.1 范围for的使用条件
- for循环迭代的范围必须是确定的
对于数组而言，就是数组当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
以下代码就有问题，因为for的
- 范围不确定
void TestFor(int array[]) { for(auto& e : array) cout<< e <<endl; }
- 迭代的对象要实现++和==的操作
12.指针空值（nullptr）
12.1 C++98当中的指针空值
在良好的C/C++编程习惯当中，声明一个变量的时候给该变量一个合适的初始值，否则可能会有不可预料的错误，比如未初始化的指针。如果一个指针没有一个合法的指向，我们按照如下方式对其进行初始化。
void TestPtr() { int* p1 = NULL; int* p2 = 0; // …… }
NULL实际上是一个宏，可以在传统的C头文件（stddef.h）当中
#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，在使用空值指针时都会有不可避免的麻烦。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：
- 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重新引入的关键字
- 在C++11当中
sizeof(nullptr)与sizeof((void*)0)所占字节相同 - 为了提高代码的健壮性，在后续表示指针空值是建议最好使用
nullptr
