C++初阶—C++入门
第一章:C++关键字(C++98)
第二章:命名空间
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int rand = 0;
int main() {
printf("%d\n", rand);//报错
return 0;
}
上方代码报错:rand重定义。原因是自己定义的rand和stdlib库冲突,重新命名可以解决。但在同一项目组里,可能会和其他同事的命名冲突,所以需要命名空间解决命名冲突的问题。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
namespace bit { //通过创建命名空间避免和库里面的冲突
int rand = 0;
}
int main() {
printf("hello world\n");
printf("%p\n", rand);//此方式默认去全局搜索,访问的是库里的rand函数
// 域作用限定符 ::
printf("%d\n", bit::rand);//此方式访问的是命名空间里的
return 0;
}
2.1 命名空间定义
//1. 正常的命名空间定义
namespace bit {
// 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. 命名空间可以嵌套
// test.cpp
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。
// ps:一个工程中的test.h和上面test.cpp中两个N1会被合并成一个
// test.h
namespace N1 {
int Mul(int left, int right) {
return left * right;
}
}
2.2 命名空间使用
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
namespace bit {
int rand = 10;
int Add(int left, int right) {
return left + right;
}
struct Node {
struct Node* next;
int val;
};
namespace xxx {
int rand = 1;
}
}
1. 加命名空间名称及作用域限定符
int main() {
printf("%d\n", bit::rand);
printf("%d\n", bit::Add(1,2));//这里访问的是bit这个命名空间里的Add函数
printf("%d\n", Add(1,2));//这里访问的是全局的Add函数
struct bit::Node node;
}
上面这种方法每次都要指定命名空间,所以下面提出不需要指定的方法。
2. 使用using将命名空间中某个成员引入
using namespace bit;//展开命名空间(全部)
//展开命名空间可以显著简化代码,特别是在频繁使用的情况下,省略了每个成员的前缀。
//但可能会引入命名冲突,特别是如果 bit 命名空间中的某些名称与当前作用域中的其他名称冲突
int main() {
printf("%d\n", rand);//冲突,默认访问全局,即stdlib库的rand函数
printf("%d\n", Add(1, 2));
struct bit::Node node;
return 0;
}
3. 使用using将命名空间中某个成员引入
//部分展开
using bit::Add;//仅展开了bit命名空间中的Add成员
int main() {
printf("%p\n", rand);//这里访问的是全局的rand函数,不是bit里的变量
printf("%d\n", bit::rand);
printf("%d\n", bit::xxx::rand);//访问嵌套命名空间
printf("%d\n", Add(1, 2));
printf("%d\n", Add(2, 3));
printf("%d\n", Add(3, 4));
printf("%d\n", Add(4, 5));
struct bit::Node node;
return 0;
}
第三章:C++输入&输出
#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到这个命名空间中
using namespace std;//全部授权(展开)std。大型项目不建议全部展开
int main() {
cout << "hello world" << endl;
//未授权std的写法
std::cout << "hello world" << std::endl;
return 0;
}
//部分授权std
using std::cout;
using std::endl;
int main() {
cout << "hello world" << endl;
int i = 0;
std::cin >> i;
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)时,必须包含< iostream >头文件以及按命名空间使用方法使用std。
- 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。
- <<是流插入运算符,>>是流提取运算符。
- 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。
- 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,这些知识我们我们后续才会学习,所以我们这里只是简单学习他们的使用。后面我们还有有一个章节更深入的学习IO流用法及原理。
注意: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。
自动识别类型
//自动识别类型
#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;
printf("%.1f\n", j);//控制小数精度建议用C语言
cout << &i << endl;
cout << &j << endl;
return 0;
}
std命名空间的使用惯例:
std是C++标准库的命名空间,如何展开std使用更合理呢?
- 在日常练习中,建议直接using namespace std即可,这样就很方便。
- using namespace std展开,标准库就全部暴露出来了,如果我们定义跟库重名的类型/对象/函数,就存在冲突问题。该问题在日常练习中很少出现,但是项目开发中代码较多、规模大,就很容易出现。所以建议在项目开发中使用,像std::cout这样使用时指定命名空间 + using std::cout展开常用的库对象/类型等方式。
第四章:缺省参数
4.1 缺省参数概念
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 = 1) {
cout << a << endl;
}
int main() {
Func(2);// 传参时,使用指定的实参
Func();// 没有传参时,使用参数的默认值
}
4.2 缺省参数分类
1. 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 << endl;
}
int main() {
//显示传参,从左往右显示传参
Func(); //10 20 30
Func(1);//1 20 30
Func(1, 2);//1 2 30
Func(1, 2, 3);//1 2 3
//不能在没有传前面的实参的情况下使用后面的缺省参数。下方为错误示例
//Func(, 1, );
//Func(, , 1);
return 0;
}
2. 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;
}
int main() {
Func(1);//1 10 20
Func(1, 2);//1 2 20
Func(1, 2, 3);//1 2 3
return 0;
}
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
2. 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现
//a.h
void Func(int a = 10);
//a.cpp
void Func(int a = 20) {}
// 注意:如果声明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。
3. 缺省参数的应用
Stack.h
#pragma once
#include <stdlib.h>
namespace bit {
/*void StackInit() {
cout << "void StackInit()" << endl;
}*/
typedef struct Stack {
int* a;
int top;
int capacity;
}ST;
这种半缺省参数避免了频繁扩容。想开辟多少就传参就传多少。
就算不知道要开辟多少(即不传参数),默认开辟4个整型也没浪费太多空间。
//void StackInit(ST* ps, int N = 4) {
// ps->a = (int*)malloc(sizeof(int) * N);
// ps->top = 0;
// ps->capacity = N;
//}
PS:缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现。
void StackInit(ST* ps, int N = 4);//只能声明给,定义不给
void Stackpush(ST* ps, int x);
//声明和定义要分开。在.h中声明;在.cpp中定义
//因为.h可能被包含在多份文件中。可以重复声明,不能重复定义
}
Stack.cpp
#include "Stack.h"
void bit::StackInit(ST* ps, int N) {
ps->a = (int*)malloc(sizeof(int) * N);
ps->top = 0;
ps->capacity = N;
}
void bit::Stackpush(ST* ps, int x) {
ps->a[ps->top++] = x;
}
NameSpace.cpp
#include "Stack.h"
int main() {
bit::ST st1;
StackInit(&st1, 10);
for (int i = 0; i < 10; i++)
Stackpush(&st1, i);
bit::ST st2;
StackInit(&st2, 100);
for (int i = 0; i < 100; i++)
Stackpush(&st2, i);
//这种就属于不知道要插入多少
bit::ST st3;
StackInit(&st3);
return 0;
}
第五章:函数重载
5.1 函数重载概念
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。
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。
1. 参数类型不同
#include<iostream>
using namespace std;
//C语言不允许同名函数
//C++可以,但是要求构成函数重载(返回值不同不能构成重载)
//函数名相同,参数不同
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;
}
int main() {
//在调用时也可以自动匹配
cout << Add(1, 2) << endl;
cout << Add(1.1, 2.2) << endl;
return 0;
}
重载在某些情况下很好用。比如说交换两个数,在C语言中需要针对数据类型写很多个不同名的交换函数(整型的交换、浮点数的交换),使用时就要用与之对应的函数名去调用。
但在C++中使用函数重载,不管哪种类型的数据交换都是同一个函数名去调用。
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;
}
注意1:
构成函数重载的条件是在同一作用域
//下方【不构成】函数重载,因为他们在不同的作用域
namespace bit1 {
void fun1(int x) {}
}
namespace bit2 {
void fun1(double x) {}
}
//下方【构成】函数重载
namespace bit1 {
void fun1(int x) {}
}
namespace bit1 {
void fun1(double x) {}
}
注意2:
函数重载和缺省参数互不影响,但可能会造成调用歧义
//构成函数重载。
void func(int a) {
cout << "void func(int a)" << endl;
}
void func(int a, int b = 10) {
cout << "void func(int a, int b = 10)" << endl;
}
int main() {
cout << Add(1, 2) << endl;
cout << Add(1.1, 2.2) << endl;
func(1, 2);
func(1);//该写法两个都能调用,产生调用歧义
return 0;
}
5.2 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。
1. 实际项目通常是由多个头文件和多个源文件构成,而通过C语言阶段学习的编译链接,我们可以知道,【当前a.cpp中调用了b.cpp中定义的Add函数时】,编译后链接前,a.o的目标文件中没有Add的函数地址,因为Add是在b.cpp中定义的,所以Add的地址在b.o中。那么怎么办呢?
2. 所以链接阶段就是专门处理这种问题,链接器看到a.o调用Add,但是没有Add的地址,就会到b.o的符号表中找Add的地址,然后链接到一起。
3. 那么链接时,面对Add函数,链接接器会使用哪个名字去找呢?这里每个编译器都有自己的函数名修饰规则。
4. 由于Windows下vs的修饰规则过于复杂,而Linux下g++的修饰规则简单易懂,下面使用g++演示这个修饰后的名字。
5. 通过下面可以看出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】
结论:在linux下,采用gcc编译完成后,函数名字的修饰没有发生改变。
采用C++编译器编译后结果
6. 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。
7. 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。
第六章:引用
6.1 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。
类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体;
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
//下方这里是引用。本质就是同一个空间有两个名字
int a = 0;
int& b = a;//<====定义引用类型
cout << &a << endl;//这里是取地址
cout << &b << endl;
b++;//b++可以让a也++
a++;//a++可以让b也++
}
6.2 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
- 引用一旦引用一个实体,再不能引用其他实体
int main() {
//int& b;//错误。引用在定义时必须初始化
int a = 0;//一个变量可以有多个引用
int& b = a;
int& c = a;
int& d = b;//可以对引用再引用
int x = 1;
b = x;//这里不是引用,是x的值赋值给b(因为一旦引用一个实体,再不能引用其他实体)。abcd的值都被修改了
//int& b = x;//重定义,错误。b引用了a,不能再引用其他实体
}
6.3 常引用
//在引用的过程中
//权限可以平移、缩小,但不能放大
int func() {
int a = 0;
return a;
}
void TestConstRef() {
int ret = func();//并不是直接返回a,而是有个临时变量(具有常性)。ret的改变不影响该临时变量
//int& ret2 = func();//错误版本。根据上述原因,不能引用常量。
const int& ret2 = func();
const int a = 10;
//int& ra = a; // 权限的放大。该语句编译时会出错,a为常量
const int& ra = a;//权限的平移
int b = a;//这里是赋值拷贝,b修改不影响a
int x = 0;
const int& y = x; //权限的缩小。x可以修改,修改后会影响y,但y不能修改。
//int& b = 10; // 该语句编译时会出错,b为常量。只能对变量引用
const int& b = 10;
int i = 0;
double j = i;//可以赋值,
double d = 12.34;
//int& rd = d; //发生类型转换时,有个临时变量,临时变量具有常性,所以不能引用常量。该语句编译时会出错,类型不同
const int& rd = d;//加const修饰就变为常量,可以引用
}
6.4 使用场景
1. 做参数
示例1
引用作为输出型参数很方便,在二叉树前、中、后序遍历的题目中不需要像C语言那样传地址后解引用。
struct TreeNode {
int val;
struct TreeNode* left;
struct TreeNode* right;
};
int TreeSize(struct TreeNode* root) {
return !root ? 0 : TreeSize(root->left) + TreeSize(root->right) + 1;
}
//C语言版本
void _preorder(struct TreeNode* root, int* a, int* pi) { //用指针接收
if (!root)
return;
a[(*pi)++] = root->val;//对指针解引用
_preorder(root->left, a, pi);
_preorder(root->right, a, pi);
}
int* preorderTraversal(struct TreeNode* root, int* returnSize) {
*returnSize = TreeSize(root);
int* a = (int*)malloc(*returnSize * sizeof(int));
int i = 0;
_preorder(root, a, &i);//传地址
return a;
}
//C++引用版本
void _preorder(struct TreeNode* root, int* a, int& ri) {//ri是i的别名,修改ri就可以修改i
if (!root)
return;
a[ri++] = root->val;
_preorder(root->left, a, ri);
_preorder(root->right, a, ri);
}
int* preorderTraversal(struct TreeNode* root, int& returnSize) { //输出型参数
returnSize = TreeSize(root);
int* a = (int*)malloc(returnSize * sizeof(int));
int i = 0;
_preorder(root, a, i);//C++引用版本
return a;
}
int main() {
int size;
preorderTraversal(nullptr, size);
}
示例2
void Swap(int& x1, int& x2) { //指针修改
int tmp = x1;
x1 = x2;
x2 = tmp;
}
int main() {
int x = 0, y = 1;
Swap(x, y);
}
示例3
typedef struct ListNode {
int val;
struct ListNode* next;
}ListNode;
//错误版本
//这里是传值调用,phead是plist的临时拷贝。修改phead不会影响plist
void PushBack(ListNode* phead, int x) {}
//C语言版本
void PushBack(ListNode** pphead, int x) {} //修改plist需要plist的地址。plist是一级指针,所以需要传二级指针
//C++引用版本
typedef struct ListNode {
int val;
struct ListNode* next;
}ListNode, *PListNode;
void PushBack(ListNode*& pphead, int x) {} //写法1 建议这种写法,能够清楚是一级指针的引用
void PushBack(PListNode& pphead, int x) {} //写法2
int main() {
ListNode* plist = NULL;
//PushBack(plist, 1);//错误版本
//PushBack(&plist, 1);//C语言版本
PushBack(plist, 1);
return 0;
}
2. 做返回值
解释传值返回
int Count() {
static int n = 0;
n++;
// ...
return n;
}
int main() {
int ret = Count();
//这里其实不是返回n,因为n已经随Count函数栈帧销毁而销毁了。
//中间有个临时变量储存返回值
}
引用返回错误示例
int& Count() { //错误示范
int n = 0;
n++;
// ...
return n;//返回n的别名。有点类似野指针
}
int main() {
int ret = Count();//这种是n的引用拷贝给ret
cout << ret << endl;//这里打印的结果可能是1,也可能是随机值
cout << ret << endl;//同上方
//下方两次打印结果可能是1,也可能是随机值
//因为ret是n指向空间的引用。但n和Count函数已经被销毁了
//cout是函数调用,所以n指向那块空间可能就被覆盖了
int& ret = Count();
cout << ret << endl;
cout << ret << endl;
}
引用返回示例1
typedef struct SeqList {
int a[10];
int size;
}SeqList;
//C接口设计
//读取第i个位置的值
int SLAT(SeqList* ps, int i) {
assert(i < ps->size);
return ps->a[i];
}
//修改第i个位置的值
void SLModify(SeqList* ps, int i, int x) {
assert(i < ps->size);
ps->a[i] = x;
}
//C++接口设计
//读或修改第i个位置的值
int& SLAT(SeqList& ps, int i) {
assert(i < ps.size);
return ps.a[i];
}
int main() {
SeqList s;
s.size = 3;
SLAT(s, 0) = 10;//修改第0个位置。SLAT有引用返回,所以可以赋值
SLAT(s, 1) = 20;
SLAT(s, 2) = 30;
cout << SLAT(s, 0) << endl;//直接访问并打印引用返回
cout << SLAT(s, 1) << endl;
cout << SLAT(s, 2) << endl;
}
引用返回示例2
#define N 10
struct SeqList {
//成员函数
int& at(int i) {
assert(i < N);
return a[i];
}
int& operator[](int i) {
assert(i < N);
return a[i];
}
//成员变量
int a[N];
};
int main() {
//struct SeqList s1;//兼容C的用法
SeqList s2;
for (size_t i = 0; i < N; i++)
//s2.at(i) = i;
s2[i] = i; //等效于s2.operator[](i) = i;
for (size_t i = 0; i < N; i++)
//cout << s2.at(i) << " ";
cout << s2[i] << " ";
cout << endl;
}
int& Add(int a, int b) { //错误示范
int c = a + b;
return c;
}
int main() {
int& ret = Add(1, 2);
Add(3, 4);
cout << "Add(1, 2) is :" << ret << endl;//结果可能是7
//因为ret是c空间的引用。第二次调用Add函数,c的值被修改为7
return 0;
}
//所以上述这些函数不能使用引用返回,可能造成随机值
注意:
如果函数返回时,出了函数作用域,如果返回对象还在(还没还给系统),则可以使用引用返回;
如果已经还给系统了,则必须使用传值返回。
6.5 传值、传引用效率比较
1. 值和引用的作为参数类型的性能比较
#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;//7
cout << "TestFunc2(A&)-time:" << end2 - begin2 << endl;//1
}
int main() {
TestRefAndValue();
}
2. 值和引用的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;//146
cout << "TestFunc2 time:" << end2 - begin2 << endl;//1
}
int main() {
TestReturnByRefOrValue();
}
通过上述代码的比较,发现传值和指针在作为传参以及返回值类型上效率相差很大。
传引用传参(任何时候都可以用)
- 提高效率
- 输出型参数(形参的修改,也会影响实参)
传引用返回(除了函数作用域对象还在才可以用)
- 提高效率
- 修改返回对象
6.6 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,和其引用实体共用同一块空间。
int main() {
int a = 10;
int& ra = a;
cout << "&a = " << &a << endl; //00AFFA80
cout << "&ra = " << &ra << endl;//00AFFA80
return 0;
}
在底层实现上实际是有空间的,因为引用是按照指针方式来实现的。(通过汇编代码对比可知)
int main() {
int a = 10;
//下方代码通过汇编代码对比可以看到是相同的,底层都是按照指针方式来实现。
int& ra = a;
ra = 20;
int* pa = &a;
*pa = 20;
return 0;
}
引用和指针的不同点:
- 引用概念上定义一个变量的别名,指针存储一个变量地址。
- 引用在定义时必须初始化,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,而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)
- 引用自加即引用的实体增加1,指针自加即指针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,指针需要显式解引用,引用编译器自己处理
- 引用比指针使用起来相对更安全
第七章:内联函数
7.1 概念
内联函数用于填坑C语言的宏
宏函数缺点:
- 容易出错,语法坑多
- 不能调试
- 没有安全类型检查
宏函数优点:
- 没有类型的严格限制
- 针对频繁调用小函数,不需要再建立栈帧,提高了效率
#define N 10
#define ADD(x, y) ((x)+(y))
以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,内联函数提升程序运行的效率。
如果在上述函数前增加inline关键字将其改成内联函数,在编译期间编译器会用函数体替换函数的调用。
查看方式:
- 在release模式下,查看编译器生成的汇编代码中是否存在call Add
- 在debug模式下,需要对编译器进行设置,否则不会展开(因为debug模式下,编译器默认不会对代码进行优化,以下给出vs2013的设置方式)
7.2 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处理,在编译阶段,会用函数体替换函数调用,缺陷:可能会使目标文件变大,优势:少了调用开销,提高程序运行效率。
- inline对于编译器而言只是一个建议,不同编译器关于inline实现机制可能不同,一般建议:将函数规模较小(即函数不是很长,具体没有准确的说法,取决于编译器内部实现)、不是递归、且频繁调用的函数采用inline修饰,否则编译器会忽略inline特性。下图为《C++prime》第五版关于inline的建议:
- inline不建议声明和定义分离,分离会导致链接错误。因为inline被展开,就没有函数地址了,链接就会找不到。
// F.h
#include <iostream>
using namespace std;
inline void f(int i);
// F.cpp
#include "F.h"
void f(int i) {
cout << i << endl;
}
// main.cpp
#include "F.h"
int main() {
f(10);
return 0;
}
// 链接错误:main.obj : error LNK2019: 无法解析的外部符号 "void __cdeclf(int)" (?f@@YAXH@Z),该符号在函数 _main 中被引用
虽然下方内联声明和定义分开,但内联函数在另外一个函数内,所以可以调用
//Func.h
#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;
inline void f(int i);
void fx();
//Func.cpp
#include "Func.h"
void f(int i) {
cout << "f(int i)" << i << endl;
}
void fx() {
f(1);
}
// main.cpp
#include "Func.h"
int main() {
f(1);//无法调用,链接错误
fx();//当内联函数在另外一个函数内时,就可以调用
return 0;
}
第八章:auto关键字
8.1 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
- 含义不明确导致容易出错
8.2 auto简介
在早期C/C++中auto的含义是:使用auto修饰的变量,是具有自动存储器的局部变量,但遗憾的是一直没有人去使用它。
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。
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
int main() {
int a = 0;
auto b = a;//auto根据右边的值自动推导左边的类型
auto c = &a;//c是int*
auto& d = a;//d是a的引用
//普通场景没有什么价值
//类型很长,就有价值,简化代码
std::vector<std::string> v;
std::vector<std::string>::iterator it = v.begin();
auto it = v.begin();//上方代码简化后
//查看类型
cout << typeid(c).name() << endl;
cout << typeid(d).name() << endl;
}
8.3 auto的使用细则
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&
int main() {
int x = 10;
auto a = &x;
auto* b = &x;
auto& c = x;
cout << typeid(a).name() << endl;//int
cout << typeid(b).name() << endl;//int
cout << typeid(c).name() << endl;//int*
*a = 20;
*b = 30;
c = 40;
return 0;
}
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。
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
}
8.4 auto不能推导的场景
1. 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) {}
2. auto不能直接用来声明数组
void TestAuto() {
int a[] = { 1,2,3 };
auto b[] = { 4,5,6 };
}
3. 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
4. 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。
第九章:基于范围的for循环
9.1 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:
int main() {
int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for (int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); ++i)
a[i] *= 2;
for (int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); ++i)
cout << a[i] << " ";
cout << endl;
//范围for
//依次取数组中的数据复制给e
//自动判断结束
//自动迭代
for (auto e : a) //auto换成int也可以,因为数组元素是int类型
cout << e << " ";
cout << endl;
无效,数组数据不会变化。因为这里是依次取数组的值赋值给x
x的改变不影响数组的值
//for (auto x : a) //错误版本
// x *= 2;
//正确版本
for (auto& x : a)
x *= 2;
}
9.2 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 TestFor(int array[]) {
for (auto& e : array) //范围for这里的array针对的是数组名。不管是C还是C++传过来的是指针
cout << e << endl;
}
第十章:指针空值nullptr
10.1 C++98中的指针空值
void TestPtr() {
int* p1 = NULL;
int* p2 = 0;
}
//下方为C++98
#ifndef NULL
#ifdef __cplusplus
#define NULL 0
#else
#define NULL ((void *)0)
#endif
#endif
void f(int i) {
cout << "f(int)" << endl;
}
void f(int* p) {
cout << "f(int*)" << endl;
}
int main() {
f(0); //f(int)
f(NULL); //f(int)
f((int*)NULL);//f(int*)
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作为新关键字引入的。
- 在C++11中,sizeof(nullptr) 与 sizeof((void*)0)所占的字节数相同。
- 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。
作业
1.下面关于C++命名空间描述错误的是( )
A.命名空间定义了一个新的作用域。
B.std是C++标准库的命名空间。
C.在C++程序中,命名空间必须写成using namespace std;
D.我们可以自己定义命名空间。
答案:C
A.命名空间主要解决名字冲突,其作用就是定义一个新的作用域
B.std是标准命名空间
C.还有std::xx 和using std::xx来使用标准库中的用法,所以不是必须写using namespace std
D.可以通过namespace space_name{};定义自己新的命名空间
2. 下面关于C++缺省参数描述错误的是( ) 【不定项缺省】
A.缺省参数是声明或定义函数时为函数的参数指定一个默认值.
B.在调用有缺省参数的函数时,如果没有指定实参则采用该默认值,否则使用指定的实参
C.C和C++都支持缺省参数
D.全缺省就是参数全部给缺省值,半缺省就是缺省一半的值
答案:CD
A.缺省参数就是给出的函数参数的默认值
B.很明显,这是给出缺省值的意义所在
C.纯C语言,即.c文件,函数不支持缺省参数,C++即.cpp文件支持
D.半缺省不能随便缺省一半,必须从右往左缺省,否则编译出错
3.下面关于函数重载描述错误的是( )【多选择】
A.构成函数重载的条件是函数名相同就可以
B.重载的函数参数可以相同
C.重载的函数返回值可以相同
D.C和C++都支持函数重载
答案:ABD
A.函数名相同只是函数重载的条件之一
B.重载函数必须参数列表有所不同(包括参数类型和参数个数)
C.重载函数不依靠返回值来区分,所以返回值可以相同
D.C不支持函数重载
4.以下不是double compare(int,int)的重载函数的是( )
A.int compare(double,double)
B.double compare(double,double)
C.double compare(double,int)
D.int compare(int,int)
答案:D
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
5.关于引用与指针的区别,下面叙述错误的是( )
A.引用必须被初始化,指针不必
B.指针初始化以后不能被改变,引用可以改变所指的对象
C.删除空指针是无害的,不能删除引用
D.不存在指向空值的引用,但是存在指向空值的指针
答案:B
A.引用必须定义时初始化,指针不初始化其值为随机指向
B.指针可以改变指向,引用不能,故错误
C.空指针没有任何指向,删除无害,引用是别名,删除引用就删除真实对象
D.引用必须初始化,所以不能为空引用,指针可以
6.“引用”与指针的区别是什么( )
A.指针通过某个指针变量指向一个对象后,对它所指向的变量间接操作。程序中使用指针,程序的可读性差;而引用本身就是目标变量的别名,对引用的操作就是对目标变量的操作
B.引用通过某个引用变量指向一个对象后,对它所指向的变量间接操作。程序中使用引用,程序的可读性差;而指针本身就是目标变量的别名,对指针的操作就是对目标变量的操作
C.指针比引用更节省存储空间
D.以上都不正确
答案:A
A.指针是间接操作对象,引用时对象的别名,对别名的操作就是对真实对象的直接操作,故正确
B.很显然,答案刚好相反
C.指针需要开辟空间,引用不需要开辟空间,故错误
D.一山不容二虎,A正确,D如何是好
7.关于引用以下说法错误的是( )。(阿里巴巴2015笔试题)
A.引用必须初始化,指针不必
B.引用初始化以后不能被改变,指针可以改变所指的对象
C.不存在指向空值的引用,但是存在指向空值的指针
D.一个引用可以看作是某个变量的一个“别名”
E.引用传值,指针传地址
F.函数参数可以声明为引用或指针类型
答案:E
A.引用必须初始化,必须在定义引用时明确引用的是哪个变量或者对象,否则语法错误,指针不初 始化时值为随机指向
B.引用一旦定义时初始化指定,就不能再修改,指针可以改变指向
C.引用必须出示化,不能出现空引用,指针可以赋值为空
D.简单粗暴的引用理解可以理解为被引用变量或对象的"别名"
E.引用表面好像是传值,其本质也是传地址,只是这个工作有编译器来做,所以错误
F.函数调用为了提高效率,常使用引用或指针作为函数参数传递变量或对象
8.关于c++的inline关键字,以下说法正确的是( )
A.使用inline关键字的函数会被编译器在调用处展开
B.头文件中可以包含inline函数的声明
C.可以在同一个项目的不同源文件内定义函数名相同但实现不同的inline函数
D.递归函数也都可以成为inline函数
答案:C
A.不一定,因为inline只是一种建议,需要看此函数是否能够成为内联函数
B. inline函数不支持声明和定义分离开,因为编译器一旦将一个函数作为内联函数处理,就会在调用位置展开,即该函数是没有地址的,也不能在其他源文件中调用,故一般都是直接在源文件中定义内联函数的
C.inline函数会在调用的地方展开,所以符号表中不会有inline函数的符号名,不存在链接冲突。
D.比较长的函数,递归函数就算定义为inline,也会被编译器忽略,故错误
9.在( )情况下适宜采用 inline 定义内联函数
A.函数体含有循环语句
B.函数体含有递归语句
C.函数代码少、频繁调用
D.函数代码多,不常调用
答案:C
A.含有循环语句,违背内联函数的本质
B.含有递归语句,违背内联函数的本质
C.尽可能把代码短小,频繁调用的函数设置为内联函数
D.含代码量大,违背内联函数的本质
内联函数是一种建议,如果函数内部包括循环,递归,或者 代码量大且复杂,这些函数即使设置了内联函数,系统也不会当做内联函数来处理。