【C++语言1】基本语法

简介: 【C++语言1】基本语法

学习目标:

      这篇博客是一个新的开始——学习C++语言,众所周知,C++语言很难,我们要开始进行学习。这篇博客属于是一个衔接部分,主要介绍一下C语言没有的知识点,比如说:命名空间、C++输入&输出、缺省参数、函数重载等……(后面再进行补充)

思维导图:


学习内容:

通过上面的学习目标,我们可以列出要学习的内容:

  1. 命名空间
  2. C++输入与输出
  3. 缺省函数
  4. 函数重载

一、命名空间

      在C/C++语言中,在一般的项目中,变量、函数和后面的类是大量存在的,可能会出现命名冲突。在以后的项目中,我们可能是分工合作,那时每个人创建的变量名称也会进行冲突,为了防止上面的情况发生,命名空间就是为了解决这样的事情。

1.1 命名空间的定义

简单来说,就是:namespace + 名字

namespace + 名字{
    //……
}

三种形式:

1. 命名空间的正常定义:

namespace hrx
{
    // 命名空间中可以定义变量/函数/类型
    int rand = 10;
    int Add(int left, int right)
    {
        return left + right;
    }
    struct Node
    {
        struct Node* next;
        int val;
    };
}

2. 命名空间的嵌套

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;
        }
    }
}

3. 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。

namespace N1
{
    int Mul(int left, int right)
    {
        return left * right;
    }
}
// 这两个命名空间可以进行合并,但是两个空间中不能有命名冲突
namespace N1
{
    int n;
    struct node
    {
        int a;
    }
}

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 

1.2 命名空间的使用

命名空间的使用有三种形式:

  • 加命名空间名称及作用域限定符
  • 使用using将命名空间中某个成员引入
  • 使用using namespace 命名空间名称引入

下面来分别进行举例:

// 第一种方式:写的时候会比较麻烦
std::cout << "Hello world" << std::endl;
 
// 第二种方式:是比较常用的,用啥就引入什么
using N::b;
int main()
{
    printf("%d\n", N::a);
    printf("%d\n", b);
    return 0;    
}
 
// 第三种方式:在写一些简单的程序时,要全部进行展开
using namespace std;

二、C++的输入与输出

      在进行输入和输出时,我们既可以选择 cin 和 cout ,也可以选择 scanf 和 printf。对于写一些算法题目时,我们经常使用 scanf 和 printf,因为快。而使用 cin 和 cout 往往需要写上一句话:

ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0);

三、缺省函数

3.1 缺省函数的概念

      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。代码如下:

void Func(int a = 0)
{
    cout<<a<<endl;
}
// 打印结果不一样,一个是0,一个是10
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;
}

3.2 缺省函数的分类

3.2.1 全缺省函数

      全缺省函数的概念还是比较好辨认的,如果函数的参数全部指定缺省值,则是一个全缺省函数。代码如下:

void Func(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{
    cout<<"a = "<<a<<endl;
    cout<<"b = "<<b<<endl;
    cout<<"c = "<<c<<endl;
}
 
// 函数调用只有这四种形式
int main()
{
    Func();
    Func(1);
    Func(1, 2);
    Func(1, 2, 3); 
    return 0;
}

3.2.2 半缺省函数

      半缺省函数就是函数的参数有一部分不是指定缺省值,代码如下:

void Func(int a, int b = 10, int c = 20)
{
     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(防止有歧义)
  2. 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现,应该在声明给
  3. 缺省值必须是常量或者全局变量
  4. C语言不支持(编译器不支持)
//a.h
void Func(int a = 10);
  
// a.cpp
void Func(int a = 20)
{}
  
// 注意: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。

四、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!”

4.1 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。

#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;
}

4.2 C++支持函数重载的原理--名字修饰(name Mangling)

为什么C++支持函数重载,而C语言不支持函数重载呢?

      在C/C++中,一个程序要运行起来,需要经历以下几个阶段:预处理、编译、汇编、链接

      通过下面我们可以看出gcc的函数修饰后名字不变。而g++的函数修饰后变成【_Z+函数长度

+函数名+类型首字母】。

总结:

       通过这里就理解了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,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,因为调用时编译器没办法区分。

五、引用

5.1 引用概念

      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。

引用的语法:类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体

void solve()
{
    int a = 10;
    int& ra = a;//<====定义引用类型
    printf("%p\n", &a);
    printf("%p\n", &ra);
}

六、auto关键字

6.1 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,经常体现在:

  • 类型难于拼写
  • 含义不明确导致容易出错

6.2 auto的简介

      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。

6.3 auto的使用规则

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&

2. 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。

6.4 auto不能使用的场景

  • auto不能作为函数的参数
  • auto不能直接用来声明数组
  • 为了避免与C++98中的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。

七、基于范围的for循环

7.1 范围for的语法

在C++98中如果要遍历一个数组,可以按照以下方式进行:

void solve()
{
    int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)
         array[i] *= 2;
    for (int* p = array; p < array + sizeof(array)/ sizeof(array[0]); ++p)
         cout << *p << endl;
}

      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。

void solve()
{
    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。

7.2 范围for的使用条件

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。

注意:以下代码就有问题,因为for的范围不确定

void solve(int array[])
{
    for(auto& e : array)
        cout<< e <<endl;
}

2. 迭代的对象要实现++和==的操作

八、指针空值——nullptr

8.1 为什么要引入nullptr

      在良好的C/C++编程习惯中,声明一个变量时最好给该变量一个合适的初始值,否则可能会出现不可预料的错误,比如未初始化的指针。如果一个指针没有合法的指向,我们基本都是按照如下方式对其进行初始化:

void solve()
{
    int* p1 = NULL;
    int* p2 = 0;
    // ……
}

NULL实际是一个宏,在传统的C头文件(stddef.h)中,可以看到如下代码:

#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,在使用空值的指针时,都不可避免的会遇到一些麻烦,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;
}
// 输出为:
// f(int)
// f(int)
// f(int*)

      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。

8.2 nullptr需要注意什么

  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

九、内联函数

十、错题总结

作业标题(867)

以下不是double compare(int,int)的重载函数的是( )

作业内容

A.int compare(double,double)

B.double compare(double,double)

C.double compare(double,int)

D.int compare(int,int)

答案是:D

原因是:

A.重载必须是参数列表有所不同(包括个数和类型),所以参数类型不同,构成重载

B.参数类型不同,构成重载

C.参数类型不同,构成重载

D.函数重载不能依靠返回值的不同来构成重载,因为调用时无法根据参数列表确定调用哪个重载函  数,故错误

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