【C++】入门C++
1.C++的第一个程序
之前写的C语言文件都是后缀为.c的文件，进入C++后就要把后缀改为.c++了，vs编译器看到是.cpp就会调⽤C++编译器编译。C++兼容C语言的绝大多数语法，所以C语言的 hallo word 依旧可以在C++下使用。
//test.cpp
//c语言的hallo world
#include<stdio.h>
int main() {
printf("%s", "hallo world\n");
return 0;
}当然C++也有自己的输入输出，C++的hallo word长这样：
//test.cpp
//c++的hallo world
#include<iostream>//相当于c语言的.h文件
using namespace std;
int main() {
cout << "hello world\n";
return 0;
}2.命名空间
2.1命名空间的价值
在C/C++ 中，标准库中的函数命名与程序员写的函数命名、程序员和程序员之间的（函数，变量，宏等等）这些可能会存在命名冲突，使用命名空间（namespace）可以有效避免命名冲突，使得代码更加模块化和易于管理。
c语⾔项⽬类似下⾯程序这样的命名冲突是普遍存在的问题，C++引⼊namespace就是为了更好的解决这样的问题
//c语言的命名冲突
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h> //rand（）函数在这个库中，编译链接后展开
int rand = 10;
int main() {
//C2365 "rand":重定义，以前的定义是"函数"
printf("%d", rand);
return 0;
}2.2命名空间的定义
- 命名空间的定义需要用到namespac关键字，后面接命名空间的名字，然后在加一对{}即可。{}中即为命名空间的成员。命名空间可以定义变量/函数/类型等。
- 命名空间的本质是定义了一个新的域，这个域跟全局域互相独立，不同的域可以定义同名变量。这样在命名空间中定义一个rand变量就不会和全局域中的rand函数冲突了。
- C++中有函数局部域，全局域，命名空间域类域，类域。域影响的是编译器在编译时查找一个变量/函数/类型出处（定义或声明）的逻辑，所以有了域的隔离，名字冲突问题自然就解决了。局部域和全局域除了会影响查找逻辑，还会直接影变量的声明周期，而命名空间域和类域不会直接影响变量的生命周期。
- 命名空间只能定义在全局，它也可以嵌套定义。
- 项目工程中的多个文件，会将同名的命名空间当成一个，不会有冲突
- C++的标准库都放在一个std（standard）的命名空间域中
普通的命名空间域定义
#include<iostream>
#include<stdlib.h>
//普通的命名空间定义 jiuwu是这个命名空间的名字
namespace jiuwu
{
int a = 10;
int ADD(int a, int b)
{
return a + b;
}
struct Node
{
struct Node* next;
int val;
};
}
int main() {
//这的rand是全局域中的rand函数
printf("%p\n", rand);
//这是jiuwu命名空间域中的rand变量
printf("%d\n",jiuwu::a);
return 0;
}嵌套定义命名空间域
#include<iostream>
#include<stdlib.h>
//嵌套命名空间定义
namespace XiangMu_1
{
namespace jiuwu
{
int a = 10;
int ADD(int a, int b)
{
return a + b;
}
struct Node
{
struct Node* next;
int val;
};
}
namespace sidangkang
{
int a = 20;
int ADD(float a, float b)
{
return a + b;
}
struct Node
{
struct Node* next;
int val;
};
}
}
int main() {
//这的a是命名空间XiangMu_1中的嵌套jiuwu中的a
printf("%d\n", XiangMu_1::jiuwu::a);
//这的a是命名空间XiangMu_1中的嵌套sidangkang中的a
printf("%d\n", XiangMu_1::sidangkang::a);
return 0;
}2.3命名空间的使用
编译器在查找一个变量的声明/定义时，默认只会在局部域和全局域中查找，不会到命名空间域中查找，所以以下程序会报错
# include <stdio.h>namespace jiuwu{int a = 0 ;int b = 1 ;}int main (){// 编译报错： error C2065: “a”: 未声明的标识符printf ( "%d\n" , a);return 0}
我们要使用命名空间中定义的变量/函数，有三种方式：
- 指定命名空间访问，项目中推荐这种方式。
- using将命名空间中某个成员展开，项目中经常访问的不存在冲突的成员推荐这种方式。
- 展开命名空间中全部成员，项目不推荐，冲突风险很大，日常小练习程序为了方便推荐使用。
namespace jiuwu
{
int a = 0;
int b = 1;
}
// 指定命名空间访问
int main()
{
printf("%d\n", jiuwu::a);
printf("%d\n", jiuwu::b);
return 0;
}
// using将命名空间中某个成员展开
using jiuwu::b;
int main()
{
printf("%d\n", N::a);
printf("%d\n", b);
return 0;
}
//将整个命名空间域展开
using namespce jiuwu;
int main()
{
printf("%d\n", a);
printf("%d\n", b);
return 0;
}3.C++的输入&输出
- <iostream> 是C++的标准输入/输出库，定于了标准输入输出对象
- std::cin 是istream的对象，它主要面向窄字符的标准输入流
- std::cout是ostream的的对象，它主要面向窄字符的标准输出流
- std::endl是一个函数，流插入输出时，相当于一个换行字符加刷新缓冲区
- <<是流插入运算符，>>是流提取运算符 （c语言还使用它们做为移位运算符）
- C++的输入输出非常方便，它不用向printf函数那样指定类型，它可以自己识别类型
- cout/cin/endl都属于C++的标准库，C++的标准库都放在一个叫std（standard)的命名空间中，所以要同命名空间的使用方法去使用它们
- <iostream>间接包含了<stdio.h>，使用可以直接使用printf和scanf，vs系列的编译器是这样的，其他编译器可能会报错
#include<iostream>
int main() {
int a;
float b;
char c;
//cin = scanf
//>>从标准输入流中提取数据
std::cin >> a >> b >> c; //可自动识别数据类型
//cout = printf
//<<将数据输入到标准输出流中
std::cout << a << " "<< b <<" " << c <<std::endl;
return 0;
}4.缺省参数
- 缺省参数就是在定义或声明函数时为函数的形参指定一个默认值。在调用参数时，如果没有对应的实参那么就会使用设定好的缺省值，否则使用实参。缺省参数右分为全缺省参数与半缺省参数。
- 全缺省参数就是将函数所有的新参都设计为缺省参数，半缺省参数就是将函数部分参数设置为缺省参数。C++规定半缺省参数只能从右往左连续缺省。
- 带缺省参数的函数的调用，C++规定只能从左往右连续给实参，不能跳跃给实参。
- 函数声明定义分离时，规定缺省参数必须在声明中给。
#include<iostream>
using namespace std;
//全缺省
void func(int a = 10, int b = 10, int c = 10)
{
cout << a << endl << b << endl << c;
}
//半缺省
void func1(int a, int b = 10,int c = 10)
{
cout << a << endl << b << endl << c;
}
//错误半缺省
void func2(int a = 10, int b, int c)//应从右往左连续设置缺省值
{
cout << a << endl << b << endl << c;
}
int main() {
func();//在没有实参时使用设计好的缺省值
func(1);//传参时，使用指定实参
func1();//不能再没有设置缺省参数的地方，选着不传实参
func1(1);//这里至少传一个实参
func1(1, 2);
return 0;
}5.函数重载
C++中规定可以在同一作用域中出现同名函数，但是要求它们的形参不同
//函数重载
// 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(int left, int right)" << endl;
return double + double;
}
// 2、参数个数不同
void f()
{
cout << "f()" << endl;
}
void f(int a)
{
cout << "f(int a)" << endl;
}
// 3、参数顺序不同
void f(char b,int a)
{
cout << "f(char b,int a)" << endl;
}
void f(int a，char b)
{
cout << "f(int a,char b)" << endl;
}
//注意！不能仅通过返回值，与返回类型进行函数重载
int Add(int left, int right)
{
cout << "int Add(int left, int right)" << endl;
return left + right;
}
double Add(int left, int right)//返回类型不能作为重载的条件
{
cout << "int Add(int left, int right)" << endl;
return left + right;
}
6.引用
6.1什么是引用
引用不是新定义一个变量，而是给现有的变量取一个别名，这个别名并不会新开辟一块内存空间，而是会和被取别名的变量一起使用一块空间。
类型 & 引用别名 = 引用对象
#include<iostream>
using namespace std;
int main() {
int a = 10;
//给a这个变量取别名
int& b = a;
int& c = a;
//也可以给别名取别名，但终究还是同一个变量】
int& d = b;
//这里我们可以发现它们的内容和地址都是完全一样的
cout << a << " " << &a << endl;
cout << b << " " << &b << endl;
cout << c << " " << &c << endl;
cout << d << " " << &d << endl;
return 0;
}6.2引用的特性
1.引用在定义时必须初始化
2.同一个变量可以有多个引用
3.引用一旦被初始化，就不能再改变其指向的对象
4.由于：引用一旦被初始化，就不能再改变其指向的对象，所以在使用const修饰引用时只能修饰其“内容”
#include<iostream>
using namespace std;
int main() {
//引用在定义时必须初始化，否则报错
//int& a;
//一个变量可有多个引用
int b = 10;
int& c = b;
int& d = b;
//这⾥不是让f引⽤b，因为C++引⽤不能改变指向，这里是给f赋值即 f = 10;e = 10
int e = 20;
int& f = e;
cout << f<<endl;
f = b;
cout << f<<endl;
//const修饰引用
const int& ra = a;//正确
int& const ra = a;//错误 原因：引用本质上是一个已经绑定了某个对象的别名，其“指向”在初始化后是不可变的。因此，为引用添加 const 修饰其“指向”是没有意义的，也是不被编译器允许的。
return 0;
}6.3const引用
当引用一个const对象，必须使用const引用。const引用也可以引用普通对象，因为对象的访问权限可以在引用时缩小，但是不能在引用时放大。
当我们引用编译器创建的临时对象时，也需要用const引用。因为临时对象体通常是只读的，对它进行引用而不使用const引用会造成权限的放大
临时对象的产生
1.表达式的结果：
某个表达式的结果会被编译器会创建一个临时对象来保存这个结果
//10 + 20 的结果会被存储到临时对象中，然后在赋值给a int a = 10 + 20;2.类型转换：
当执行显式的类型转换或隐式的类型转换，且转换结果需要被存储时，也可能产生临时对象
//10.2类型转换的结果会被存储在临时对象中，然后在被赋值被a int b = 10.2;3.常量引用的绑定：
// 编译器会创建一个值为10的临时int对象 const int& a = 10;临时对象的生命周期：临时对象的生命周期是自动管理的，并且通常与引用它的作用域相同。一旦引用超出了它的作用域，临时对象就会被销毁。
6.4.指针和引用的区别
- 在语法层面，引用的创建不需要开空间属于引用对象的别名，而指针的创建需要空间
- 引用在定义时必须初始化，而指针不用（指针不初始化容易造成野指针问题）
- 引用在指向一个对象后不能在更改，而指针可以随时更换指向对象
- 引用可直接访问指向对象，而指针需要解引用
- sizeof中的含义不同，引用结果为引用对象类型大小，但指针永远是固定的字节（在32位系统上，指针的大小通常是4字节，在64位系统上，指针的大小通常是8字节）
7.内联函数
内联函数只需要在函数前面加上inline关键字，编译器会在有内联函数的地方选择性的展开，这样就不用新开栈帧了，对效率提升有所帮助
内联函数的展开对于编译器来说只是一个建议，对于程序员不合理的展开，编译器会选择视而不见
内联函数的声明和定义不建议分离在不同的源文件中，这样会导致链接错误。因为inline展开就没有地址，编译器就找不到定义的内联函数
在vs编译器debug状态进行反汇编码的观察，我们发现内联函数并未展开，这是为了方便程序员调试，debug状态下展开内联函数需要设置这两个地方
#include<iostream>
using namespace std;
// 正确的宏实现
#define ADD(a, b) ((a) + (b))
// 为什么不能加分号?
// 为什么要加外⾯的括号?
// 为什么要加⾥⾯的括号?
int main() {
cout << ADD(2, 3) << endl;//如果加了分号就会出现语法错误
cout << ADD(2, 3) * 4 << endl;//如果不加外面括号->（a）+ (b) * 4,b会先与4乘法运算，跟我们实际需求不符
int a = 1, b = 2;
cout << ADD(a | b, b & a) << endl;//如果不加里面的括号->(a | b + b &a)b 会与 b先进行加法运算
return 0;
}8.nullptr
在C++和C中，NULL实际上是一个宏，C++中NULL被替换成 0，C中NULL被替换成（void*）0。但是无论这两种定义，在C++中使用它们的时候都会出一些问题，例如：
void func(int); void func(int*);假如你想调用 void func(int*);你可能会这样做：
func(NULL);但是由于NULL被替换成了字面量0，所以你实际上调用的是int版本的func函数
你还可能会这样做：
funk((void*)NULL);这样写在C++中也是错误的，因为在C++中void*指针不能够隐形的转化为其他类型的指针，在C语言中这样写是可以的，因为C语言中的void*指针可以给给任意类型的指针
所以在C++11中引入了nullptr关键字。nullptr实际上是一种特殊的字面量，它能够隐形的转化成任意类型的指针，而不能过转化成整数类型
#include<iostream>
using namespace std;
void func(int a)
{
cout << "func(int a)" << endl;
}
void func(int* a)
{
cout << "func(int* a)" << endl;
}
int main() {
func(NULL);
//func((void*)NULL);
func(nullptr);
return 0;
}