C向C++入门-- C语言填坑

1.c++参考文档

我们在学习c++中需要查找参照信息到是从这些文档中得到。

https://legacy.cplusplus.com/reference/

标准只更新到C++11，但是以头⽂件形式呈现，内容⽐较易看好懂。

https://zh.cppreference.com/w/cpp

https://en.cppreference.com/w/
后两个链接分别是C++官⽅⽂档的中⽂版和英⽂版，信息很全，并且更新到了最新的C++标准，但是相⽐第⼀个不那么易看。

2.命名空间namespace

2.1命名空间的价值：

一个语言例子

代码本身没什么问题，但当我把第二个头文件加入进来，代码就报错了。

这是因为rand是<stdlib.h>中的一个函数，这个函数与我定义的全局变量rand冲突了。而一个项目中往往又会有很多的变量函数，为了解决命名冲突的问题c++引入了命名空间的概念。

2.2 namespace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。命名空间中可以定义变量/函数/类型等。

• namespace本质是定义出⼀个域，这个域跟全局域各⾃独⽴，不同的域可以定义同名变量，所以下⾯的rand不在冲突了。

• C++中域有函数局部域，全局域，命名空间域，类域；域影响的是编译时语法查找⼀个变量/函数/类型出处(声明或定义)的逻辑，所有有了域隔离，名字冲突就解决了。局部域和全局域除了会影响编译查找逻辑，还会影响变量的⽣命周期，命名空间域和类域不影响变量⽣命周期。

• namespace只能定义在全局，还可以嵌套定义。

• 项⽬⼯程中多⽂件中定义的同名namespace会认为是⼀个namespace，不会冲突。

• C++标准库都放在⼀个叫std(standard)的命名空间中。(这个经常要用)

取命名空间中数据时，先报空间名字加"::"

这样就能使用rand了。

2.3 命名空间使⽤
 

编译查找⼀个变量的声明/定义时，默认只会在局部或者全局查找，不会到命名空间⾥⾯去查找。所以下⾯程序会编译报错。所以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。

经常展开的有cin和cout等。

语法为:using 空间名字::成员名

• 展开命名空间中全部成员，项⽬不推荐，冲突⻛险很⼤，⽇常⼩练习程序为了⽅便推荐使⽤。

语法:using namespace 空间名字

eg

4.c++的输入与输出

C++输⼊&输出

• <iostream> 是 Input Output Stream 的缩写，是标准的输⼊、输出流库，定义了标准的输⼊、输出对象。

• std::cin 是 istream 类的对象，它主要⾯向窄字符（narrow characters (of type char)）的标准输⼊流。

• std::cout 是 ostream 类的对象，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，相当于插⼊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语⾔还⽤这两个运算符做位运算左移/右移）

• 使⽤C++输⼊输出更⽅便，不需要像printf/scanf输⼊输出时那样，需要⼿动指定格式，C++的输⼊输出可以⾃动识别变量类型(本质是通过函数重载实现的)，其实最重要的是C++的流能更好的⽀持⾃定义类型对象的输⼊输出。

• cout/cin/endl等都属于C++标准库，C++标准库都放在⼀个叫std(standard)的命名空间中，所以要通过命名空间的使⽤⽅式去⽤他们。

• ⼀般⽇常练习中我们可以using namespace std，实际项⽬开发中不建议using namespace std。

• VS上没有包含<stdio.h>，也可以使⽤printf和scanf，是因为在包含<iostream>间接包含了<stdio.h>。VS编译器是这样的，其他编译器可能会报错。

eg

在io需求⽐较⾼的地⽅，如部分⼤量输⼊的竞赛题中，加上以下3⾏代码(io是什么，以后的文章会再来讲解)可以提⾼C++IO效率

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
ios_base::sync_with_stdio(false);
cin.tie(nullptr);
cout.tie(nullptr);
return 0;
}

5. c++第一个入门程序

有了3和4两点知识这个入门程序也是简单明了的。这里就不多赘述了。

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
cout << "hello world\n" << endl;
return 0;
}

6.缺省参数

• 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，缺省参数分为全缺省和半缺省参数。（有些地⽅把缺省参数也叫默认参数）

• 全缺省就是全部形参给缺省值，半缺省就是部分形参给缺省值。C++规定半缺省参数必须从右往左依次连续缺省，不能间隔跳跃给缺省值。

• 带缺省参数的函数调⽤，C++规定必须从左到右依次给实参，不能跳跃给实参。例如:f(,1,8)。

• 函数声明和定义分离时，缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现，规定必须函数声明给缺省值。

缺省函数的作用例子:

void STInit(ST* ps, int n=4);

这个是栈的初始化，当我不知道开几个空间时就默认开4个，知道的话就传具体的数值，能减少一些扩容的消耗。

7.函数重载

C++⽀持在同⼀作⽤域中出现同名函数，但是要求这些同名函数的形参不同，可以是参数个数不同或者类型不同。这样C++函数调⽤就表现出了多态⾏为，使⽤更灵活。C语⾔是不⽀持同⼀作⽤域中出现同名函数的。

#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;
}
// 返回值不同不能作为重载条件，因为调⽤时也⽆法区分
//void fxx()
//{}
//
//int fxx()
//{
// return 0;
//}
// 下⾯两个函数构成重载
// f()但是调⽤时，会报错，存在歧义，编译器不知道调⽤谁

int main()
{
	Add(1, 2);
	Add(1.3, 2.4);
	f();
	f(1);
	f(1, 'a');
	f('a', 1);
	return 0;
}

函数重载能减少同类型函数的多次命名，也可以降低使用者的成本。

8引用

8.1 引⽤的概念和定义

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。

语法:类型& 引⽤别名 = 引⽤对象;
 

C++中为了避免引⼊太多的运算符，会复⽤C语⾔的⼀些符号，⽐如前⾯的<< 和 >>，这⾥引⽤也和取地址使⽤了同⼀个符号&，⼤家注意使⽤⽅法⻆度区分就可以。
eg

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int a = 2;
	// 引⽤：b和c是a的别名
	int& b = a;
	int& c = a;
	// 也可以给别名b取别名，d相当于还是a的别名
	int& d = b;
	++d;
	//d前置++后，abcd的值都会变化，因为他们是同一个值
	// 这⾥取地址a,b,c,b是⼀样的
	cout << &a << endl;
	cout << &b << endl;
	cout << &c << endl;
	cout << &d << endl;
	cout << a << endl;
	return 0;
}

结果如下

8.2 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

8.3引⽤的使⽤

• 引⽤传参跟指针传参功能是类似的，引⽤传参相对更⽅便⼀些。

• 引⽤和指针在实践中相辅相成，功能有重叠性，但是各有特点，互相不可替代。C++的引⽤跟其他语⾔的引⽤(如Java)是有很⼤的区别的，除了⽤法，最⼤的点，C++引⽤定义后不能改变指向，Java的引⽤可以改变指向。

• 引⽤在实践中主要是于引⽤传参和引⽤做返回值中减少拷⻉提⾼效率和改变引⽤对象时同时改变被引⽤对象。

eg:交换a和b

void Swap(int& rx, int& ry)
{
	int tmp = rx;
	rx = ry;
	ry = tmp;
} 
int main()
{
	int x = 0, y = 1;
	cout << x << " " << y << endl;
	Swap(x, y);
	cout << x << " " << y << endl;
	return 0;
}

运行结果如下

8.4 const引⽤

• 可以引⽤⼀个const对象，但是必须⽤const引⽤。const引⽤也可以引⽤普通对象，因为对象的访问权限在引⽤过程中可以缩⼩，但是不能放⼤。

• 不需要注意的是类似 int& rb = a*3; double d = 12.34; int& rd = d; 这样⼀些场景下a*3的和结果保存在⼀个临时对象中， int& rd = d 也是类似，在类型转换中会产⽣临时对象存储中间值，也就是时，rb和rd引⽤的都是临时对象，⽽C++规定临时对象具有常性，所以这⾥

就触发了权限缩小，必须要⽤常引⽤才可以。

• 所谓临时对象就是编译器需要⼀个空间暂存表达式的求值结果时临时创建的⼀个未命名的对象，C++中把这个未命名对象叫做临时对象

eg1:

const int a = 10;
//int& ra = a;
// 编译报错：error C2440: “初始化”: ⽆法从“const int”转换为“int &”
// 这⾥的引⽤是对a访问权限的放⼤
// 正确的使用如下
const int& ra = a;
//此时再对ra++;
// 编译报错：error C3892: “ra”: 不能给常量赋值

// 这⾥的引⽤是对b访问权限的缩⼩，则不会有问题
int b = 20;
const int& rb = b;

eg2:

rb并不是引用(a+3)而是引用了(a+3)表达式存在内容中的临时变量，这个临时变量具有常性，需要用const修饰。

int main()
{
	int a = 10;
	const int& ra = 30;
	// 若这样定义：
	// int& rb = a + 3;
	// 则编译报错: “初始化”: ⽆法从“int”转换为“int &”
	//正确的使用
	const int& rb = a + 3;

	double d = 12.34;
	//同理 int& rd = d;
	// 也会编译报错：“初始化”: ⽆法从“double”转换为“int &”
	//正确的使用
	const int& rd = d;
	return 0;
}

8.5 指针和引⽤的关系

C++中指针和引⽤在实践中他们相辅相成，功能有重叠性，但是各有⾃⼰的特点，互相不可替代。

• 语法概念上引⽤是⼀个变量的取别名不开空间，指针是存储⼀个变量地址，要开空间。

• 引⽤在定义时必须初始化，指针建议初始化，但是语法上不是必须的。

• 引⽤在初始化时引⽤⼀个对象后，就不能再引⽤其他对象；⽽指针可以在不断地改变指向对象。

• 引⽤可以直接访问指向对象，指针需要解引⽤才是访问指向对象。

• 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，64位下是8byte)

• 指针很容易出现空指针和野指针的问题，引⽤很少出现，引⽤使⽤起来相对更安全⼀些。

9.illine

• ⽤inline修饰的函数叫做内联函数，编译时C++编译器会在调⽤的地⽅展开内联函数，这样调⽤内联函数就需要建⽴栈帧了，就可以提⾼效率。

• inline对于编译器⽽⾔只是⼀个建议，也就是说，你加了inline编译器也可以选择在调⽤的地⽅不展开，不同编译器关于inline什么情况展开各不相同，因为C++标准没有规定这个。inline适⽤于频繁调⽤的短⼩函数，对于递归函数，代码相对多⼀些的函数，加上inline也会被编译器忽略。(VS一般超过十几行就不展开了，因为有一些递归如展开就容易导致代码数量膨胀，内存消耗过大)

• C语⾔实现宏函数也会在预处理时替换展开，但是宏函数实现很复杂很容易出错的，且不⽅便调试，C++设计了inline⽬的就是替代C的宏函数。

• vs编译器 debug版本下⾯默认是不展开inline的，这样⽅便调试，debug版本想展开需要设置⼀下以下两个地⽅。(一般不建议开)

• inline不建议声明和定义分离到两个⽂件，分离会导致链接错误。因为inline被展开，就没有函数地址，链接时会出现报错。

eg:Add函数内联

#include<iostream>
using namespace std;
inline int Add(int x, int y)
{
	int ret = x + y;
	ret += 1;
	ret += 1;
	ret += 1;
	return ret;
} 
int main()
{
	// 可以通过汇编观察程序是否展开
	// 有call Add语句就是没有展开，没有就是展开了
	int ret = Add(1, 2);
	cout << Add(1, 2) * 5 << endl;
	return 0;
}

下面是上面代码的汇编代码，从汇编中来看Add是在原地展开的。

10.nullptr

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：

• C++中NULL可能被定义为字⾯常量0，或者C中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，本想通过f(NULL)调⽤指针版本的f(int*)函数，但是由于NULL被定义成0，调⽤了f(int x)，因此与程序的初衷相悖。f((void*)NULL);调⽤会报错。

• C++11中引⼊nullptr，nullptr是⼀个特殊的关键字，nullptr是⼀种特殊类型的字⾯量，它可以转换成任意其他类型的指针类型。使⽤nullptr定义空指针可以避免类型转换的问题，因为nullptr只能被隐式地转换为指针类型，⽽不能被转换为整数类型。

nullptr它的本质是((void*)0);

完