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C++基础知识概述：：

                                   1.什么是C++

                                   2.C++发展史     

                                   3.C++关键字

                                   4.命名空间

                                   5.C++的输入输出

                                   6.缺省参数

                                   7.函数重载

                                   8.引用   

                                   9.内联函数

                                  10.auto关键字(C++11)

                                  11.基于范围的for循环(C++11)

                                  12.指针空值—nullptr(C++11)               

C++基础知识概述：：

1.什么是C++

  C语言是结构化和模块化的语言，适合处理较小规模的程序。对于复杂的问题，规模较大的程序，需要高度的抽象和建模时，C语言则不合适，为了解决软件危机，20世纪80年代，计算机界提出了OOP(object oriented programming：面向对象)思想，支持面向对象的程序设计语言应运而生。

  1982年，Bjarne Stroustrup博士在C语言的基础上引入并补充了面向对象的概念，发明了一种新的程序语言，为了表达该语言与C语言的渊源关系，命名为C++，因此，C++是基于C语言而产生的，它既可以进行C语言的过程化程序设计，又可以进行以抽象数据类型为特点的基于对象的程序设计，还可以进行面向对象的程序设计。

2.C++发展史

1979年，贝尔实验室的本贾尼等人试图分析unix内核的时候，试图将内核模块化，于是在C语言的基础上进行了扩展，增加了类的机制，完成了一个可以运行的预处理程序，称之为C with classes语言的发展就像是练功打怪升级一样，也是逐步递进，由浅入深的过程，下面是C++的历程版本：

3.C++关键字

C++总计63个关键字，C语言32个关键字

4.命名空间

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int rand = 10;
// C语言没办法解决类似这样的命名冲突问题，所以C++提出了namespace来解决
int main()
{
 printf("%d\n", rand);
return 0;
}
// 编译后后报错：error C2365: “rand”: 重定义；以前的定义是“函数”

//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;
 }
//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;
 }
}

namespace bit
{
 // 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;
}

int main()
{
    printf("%d\n", N::a);
    return 0;    
}

using N::b;
int main()
{
    printf("%d\n", N::a);
    printf("%d\n", b);
    return 0;    
}

using namespce N;
int main()
{
    printf("%d\n", a);
    printf("%d\n", b);
    Add(10, 20);
    return 0;    
}

#include<iostream>
int main()
{
	//流插入
	//自动识别类型
	std::cout << "hello world" << std::endl;
	int i = 10;
	double j = 10.11;
	std::cout << i << " " << j << std::endl;
	return 0;
}
#include<stdio.h>
int a = 10;
int main()
{
	int a = 1;
	printf("%d\n", a);
	//::域作用限定符 ::的左边是空白默认代表全局域
	printf("%d\n", ::a);
	return 0;
}
//命名空间中的变量是全局变量，定义在函数中的变量是局部变量，存在栈上，函数调用会建立栈帧，出作用域即被销毁
//命名空间不影响变量的生命周期，只是一个限定域，影响的是编译器的查找规则
//默认查找规则：先在局部找，再全局找
//命名空间的作用：避免命名冲突
//命名空间嵌套使用时定义的变量均为全局变量，只是调用方式要多嵌套一层命名空间
//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
#include<iostream>
//using namespace std;
//用起来方便，命名空间的隔离墙拆了
//日常练习 小程序这么用可以，项目最好避免这么用
int cout = 0;
int main()
{
	cout << "hello world" << endl;
	return 0;
}
//报错:cout命名冲突
#include <iostream>
//指定展开—常用展开，自己定义的时候避免跟常用重名即可
//using std::cout;
//int main()
//{
//	cout << "hello world" << std::endl;
//	return 0;
//}

5.C++的输入输出

C++中的"hello world"

#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;
int main()
{
    cout<<"hello world!!!"<<endl;
    return 0;
}

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	//可以自动识别变量的类型 相比C的优势 printf/scanf
	// << 流插入运算符
	cout << "hello world" << endl;
	int a;
	double b;
	char c;
	// >> 流提取运算符
	cin >> a;
	cin >> b >> c;
	return 0;
}

注意：

6.缺省参数

缺省参数概念：

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;
}

void Func(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
 {
     cout<<"a = "<<a<<endl;
     cout<<"b = "<<b<<endl;
     cout<<"c = "<<c<<endl;
 }

void Func(int a, int b = 10, int c = 20)
 {
     cout<<"a = "<<a<<endl;
     cout<<"b = "<<b<<endl;
     cout<<"c = "<<c<<endl;
 }

  //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

7.函数重载

函数重载的定义：

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;
}

C++支持函数重载的原理——名字修饰

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中那怎么办？

2.所以链接阶段就是专门处理这种问题的，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，链接器会使用哪个名字去找呢？这里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，下面我们使用了g++演示了这个修饰后的名字。

5.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。

采用C语言编译器编译后结果：

 采用C++编译器编译后结果：

结论：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中。

Window下名字修饰规则：

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，避免调用的二义性。

8.引用

int& Count()
{
	int n = 0;
	n++;
	return n;
}
void Func()
{
	int x = 100;
}
int main()
{
	int& ret = Count();
	cout << ret << endl;
	cout << ret << endl;
	Func();
	cout << ret << endl;
}
//三次ret的结果为1 随机值 100
//cout本身是一次函数调用，第一次cout，ret作为参数传递，第二次的n则被覆盖
//结论:出了函数作用域，返回变量不存在了，不能用引用返回，因为引用返回的结果是未定义的
//出了函数作用域，返回变量存在才能用引用返回
//正确玩法:
int Count1()
{
	int n = 0;
	n++;
	return n;
}
int& Count2()
{
	static int n = 0;
	n++;
	return n;
}
int main()
{
	int ret1 = Count1();
	int& ret2 = Count2();
	cout << ret1 << endl;
	cout << ret2 << endl;
	return 0;
}

引用的概念：

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一块内存空间。类型&引用变量名 = 引用实体

void TestRef()
{
	int a = 10;
	int& ra = a;
	printf("%p\n", &a);
	printf("%p\n", &ra);
}

注意：引用类型必须和引用实体是同一类型的

引用特性：

1.引用在定义时必须初始化

2.一个变量可以有多个引用

3.引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体

void TestRef()
{
	int a = 10;
	//int& ra;//该条语句编译时会出错
	int& ra = a;
	int& rra = a;
	printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra);
}

常引用：

int main()
{
	int a = 0;
	//权限平移
	int& ra = a;
	//指针和引用赋值中 权限可以缩小 但是不能放大
	const int b = 1;
	//我引用你 权限放大 不行
	//int& rb = b;
	//我引用你 我的权限缩小了 可以
	const int& rra = a;
	//rra++ const修饰 不能++
	a++;
	return 0;
}
//一般用引用做参数都是用const引用
//类型转换的本质是中间产生了临时变量
//临时变量具有常性不可修改
int main()
{
	const int& b = 10;
	double d = 10;
	cout << (int)d << endl;
	int i = (int)d;//可以
	//int& ri = d;//不可以
	//ri是d的临时变量的别名 所以ri的值为12
	const int& ri = d;//可以
	cout << ri << endl;
	return 0;
}
//传值返回的函数不能用引用接收 要用const引用
//语法上面 ra是a的别名 不开空间
//底层实现 引用是使用指针实现的

使用场景：

1.做参数

void Swap(int& left, int& right)
{
   int temp = left;
   left = right;
   right = temp;
}

引用作参数的意义:
1.减少拷贝，提高效率
2.作输出型参数，函数中修改形参，实参也修改

2.做返回值

int& Count()
{
   static int n = 0;
   n++;
   // ...
   return n;
}

引用作返回值的意义:
1.减少拷贝，提高效率
2.修改返回值

下列代码输出什么结果？

int& Add(int a, int b)
{
    int c = a + b;
    return c;
}
int main()
{
    int& ret = Add(1, 2);
    Add(3, 4);
    cout << "Add(1, 2) is :"<< ret <<endl;
    return 0;
}

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。 

传值、传引用的效率比较：

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的拷贝，因此用值作为参数或者返回值类型，效率是非常低下的，尤其是当参数或者返回值类型非常大时，效率就更低。

值和引用作为参数的类型比较：

#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;
}

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;
}

通过上述代码的比较，发现传值和引用在作为传参以及返回值类型上效率相差很大。

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;
    cout<<"&ra = "<<&ra<<endl;
    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。

int main()
{
    int a = 10;
    int& ra = a;
    ra = 20;
    int* pa = &a;
    *pa = 20;
    return 0;
}

引用和指针的汇编代码对比：

 引用和指针的不同点：

1.引用概念上定义一个变量的别名，指针存储一个变量地址。

2.引用在定义时必须初始化，指针没有要求。

3.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。

4.没有NULL引用，但有NULL指针。

5.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4byte)。

6.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。

7.有多级指针但是没有多级引用。

8.引用比指针使用起来相对安全。

9.内联函数

内联函数的定义：

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，内联函数提升程序的运行效率。

 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：

1.在release模式下，查看编译器生成的汇编代码中是否存在call Add

2.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) 

 内联函数的特性：

1.inline是一种以空间(编译出来可执行程序的大小)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。

2.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：

3.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 __cdecl 
f(int)" (?f@@YAXH@Z)，该符号在函数 _main 中被引用

 面试题：

宏的优缺点：

优点：

1.增强代码的复用性

2.提高性能

缺点：

1.不方便调试宏(因为预处理阶段进行了替换)

2.宏会导致代码可读性差，可维护性差，且容易无用

3.没有类型安全的检查

宏加括号的原因：
宏在外面加括号是为了避免优先级的影响，里面加括号是为了避免传表达式时的影响

C++有哪些技术替代宏？

1.常量定义换用const enum

2.短小函数定义，换用内联函数

10.auto关键字(C++11)

类型别名思考：

#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;
}

#include <string>
#include <map>
typedef std::map<std::string, std::string> Map;
int main()
{
     Map m{ { "apple", "苹果" },{ "orange", "橙子" }, {"pear","梨"} };
     Map::iterator it = m.begin();
     while (it != m.end())
     {
     //....
     }
     return 0;
}

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;
}

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;
    //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;
}

auto的使用规则：

2. 在同一行定义多个变量

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
}

// 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)
{}

void TestAuto()
{
    int a[] = {1,2,3};
    auto b[] = {4，5，6};
}

11.基于范围的for循环(C++11)  

范围for的语法：

void TestFor()
{
    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;
}

void TestFor()
{
    int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    for(auto& e : array)
         e *= 2;
    for(auto e : array)
         cout << e << " "
    return 0;
}

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

12.指针空值nullptr(C++11)

C++98中的指针空值：

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

#ifndef NULL
#ifdef __cplusplus
#define NULL   0
#else
#define NULL   ((void *)0)
#endif
#endif

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;
}