C++入门基础

1.C++关键字

C++相比于C语言来说，增添了31个关键字，C++一共有63个关键字。

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2.C++输入&输出

C++的输入输出相比于C语言来说，相对做了简化，没有了C语言输出时的对类型的约束，不用格式控制符，直接输入输出。

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int a;
	double b;
	char c;
	cin >> a;
	cin >> b >> c;					//输入不需要变量地址
	cout << a << endl;				//换行用endl代替
	cout << b << "  " << c << endl;	 //不用格式控制符，直接输出
	return 0;
}

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3.缺省参数

缺省参数就是给函数传递的形式参数给一个默认值，让其在不传参的情况下也能使用。如果有缺省值的情况下，再给函数传参，就用传的参数，缺省值就会失效。

void TestFunc(int a = 0){
	cout << a << endl;
}
int main(){
	TestFunc();     // 没有传参时，使用参数的默认值
	TestFunc(10);   // 传参时，使用指定的实参
}

• 全缺省参数

就是所有的参数都有默认值

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

• 半缺省参数

• 一部分参数带有缺省值，但必须从有往左给，不能间隔，如果定义了半缺省值的函数，那么调用这个函数时必须传没有缺省值的形参，后面的可以传参，也可以使用缺省值。
• 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现。

//a.h
void TestFunc(int a = 10);
// a.c
void TestFunc(int a = 20)
{}
//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

• 缺省值必须是常量或者全局变量。
• C语言不支持缺省参数

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4.函数重载

函数重载就是在同一作用域中。可以声明或定义几个名字相同的函数，这些同名函数的
形参列表(参数个数 或 类型 或 顺序)必须不同，常用来处理实现功能类似数据类型不同的问题

int Add(int left, int right){
	return left + right;
}
double Add(double left, double right){
	return left + right;
}
long Add(long left, long right){
	return left + right;
}

int main(){
	Add(10, 20);			
	Add(10.0, 20.0);
	Add(10L, 20L);					//传不同的形参就可以调用不同的同名函数
	return 0;
}

这几个函数的形参不同，函数名在编译阶段时会被特殊的函数名修饰规则修饰成不同的名字，所以可以区分。

下面的两个函数只有返回值不同，函数名和形参完全相同，而函数名修饰规则里面没有对返回值的修饰，所以这两个函数经过修饰以后形成的名字依然相同，所以这两个函数不形成重载。

short Add(short left, short right){
	return left + right;
}
int Add(short left, short right){
	return left + right;
}
int main(){
    Add(10, 20);
    Add(10, 20);                       //无法确定要调用哪个函数，不形成重载。
	return 0;
}

函数名修饰

不同的编译器和不同的平台拥有不同的函数名修饰规则，原则都是对函数的参数和基本属性进行特殊编码，用来区分函数。C语言的编译器不支持函数名修饰，所以C语言不支持函数重载。

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5.extern “C”

有时候在C++工程中可能需要将某些函数按照C的风格来编译，在函数前加extern “C”，意思是告诉编译器，将该函数按照C语言规则来编译。

extern “C” int Add(int left, int right){
	return left + right;
}
extern “C” double Add(double left, double right){
	return left + right;
}
extern “C” long Add(long left, long right){
	return left + right;
}
//如果在刚才形成函数重载的几个函数前面加上extern “C”，那么这三个函数编译时就会按C语言的方式来编译，
//它的函数名就不会被修复，所以这三个函数就不能被重载。
int main(){
	Add(10, 20);			
	Add(10.0, 20.0);
	Add(10L, 20L);					
	return 0;
}

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引用就是给变量取别名，但是引用不会开辟新的内存空间，和原来变量拥有共同的地址。

void TestRef() {
	int a = 10;
	int& b = a;

	char ch = 'c';
	char& c = ch;
	//变量的引用
	int ar[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int(&arr)[10] = ar;
	//数组的引用
}

​ 注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的.

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6.1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

  void TestRef() {
  	int a = 10;
  	int b = 20;
  	// int& ra; 			// 定义时必须初始化,编译时会出错.
  	int& ra = a;
  	int& rra = a;
   	// int& ra = b;          // 一个引用不能引用多个实体,编译时报错.
  }
  

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6.2常引用

void TestConstRef() {
	const int a = 10;
	//int& ra = a; 			// 编译时会出错，a为常量
	const int& ra = a;

	// int& b = 10; 		// 编译时会出错，b为常量
	const int& b = 10;		// 引用常量时,引用也必须为常量

	double d = 12.34;
	//int& rd = d; 			// 编译时会出错，类型不同
	const int& rd = d;
}

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6.3 引用的使用场景

引用可以用作性形式参数

//void Swap(int a, int b) {
//	int tem = a;
//	int a = b;
//	int b = tem;
//}
// 在c语言中,写一个交换函数,如果传入的参数为普通变量,看似完成了交换,其实函数内部的改变对传入的a,b实参的值并没有影响



//要想让a,b的值发生交换,在传入时可以传入a,b的地址.
void Swap1(int* a, int* b) {
	int tem = *a;
	*a = *b;
	*b = tem;
}
//这样的传参虽然可以实现数据交换,但书写时有些不便
//所以我们可以用传引用来实现数据的交换
void Swap2(int& a, int& b){
	int temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}
//这样传递会交换引用的值,也就等于改变了a,b实际空间上的值
int main() {
	int a = 10;
	int b = 20;
	Swap1(&a, &b);		//传地址
	Swap2(a, b);		//传引用
	return 0;
}

引用可以作返回值

//引用作返回值时,返回值一定要是静态变量或者全局变量
int& Count(){
	static int n = 0;
		n++;
	return n;
}

//运行下面的程序时,会出现ret值为7的情况
//因为当函数有返回值时,返回值在返回时并不是直接返回其中的临时变量,函数运行完成时会销毁所有的局部变量,在销毁之前,返回值会被存到一个无名的临时变量之中,然后再拷贝到要赋的值之中.
//若把引用作为返回值,则返回值返回时不会创建无名的临时变量,会返回变量的引用,但是返回之后函数就会被销毁,此时引用的是一个被销毁的空间,这个空间是不受控制的,如果这个空间被修改,则返回的引用值也会跟着改变,所以在返回值为引用时,返回值一定要是全局变量或者静态变量.
int& Add(int a, int b) {
	int c = a + b;
	return c;
}
int main() {
	int& ret = Add(1, 2);
	Add(3, 4);		//此时已经释放的c空间的值 也就是&ret的值被修改
	cout << "Add(1, 2) is :" << ret << endl;  //结果被修改
	return 0;
}

注意：如果函数返回时，出了函数作用域，如果返回对象还未还给系统，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。

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//函数返回值为普通变量时,不能作为表达式的左值. 
//返回值为引用时,可以作为左值.
int fun() {
	static int a = 0;
	a++;
	return a;
}

int& fun1() {
	static int a = 0;
	a++;
	return a;
}

int main() {
	//fun() = 100;  //错误
	fun1() = 100;
	return 0;
}

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。

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6.4 指针和引用的区别

• 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。
• 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。

引用和指针的汇编代码对比：

引用和指针的不同点:

• 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

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7.内联函数

概念:

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，没有函数压栈的开销，内联函数提升程序运行的效率。

​ 未使用inline修饰时的汇编代码

​

​ 使用inline修饰时的汇编代码

​

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。

特性

• inline是一种以空间换时间的做法，省去调用函数额开销。所以代码很长或者有循环/递归的函数不适宜使用作为内联函数。
• inline对于编译器而言只是一个建议，编译器会自动优化，如果定义为inline的函数体内有循环/递归等等，编译器优化时会忽略掉内联。
• 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。

8.aotu关键字(C++11)

​ 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。

int TestAuto() {
	return 10;
}
int main() {
	int a = 10;			
	auto b = a;							
	auto c = 'a';
	auto d = TestAuto();	//新的auto就是用来自动推到变量类型的	
	//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;
}

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。

7.1 auto使用规则

• 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;
    // 此时加不加*都没有影响
	auto& c = x;
    //这时如果不加& 就无法推倒为引用类型
	*a = 20;
	*b = 30;
	c = 40;
	return 0;
}

• 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; 		// 代码会编译失败，因为c和d的初始化表达式类型不同
}

7.2 auto不能推导的场景

• 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) {}

• auto不能直接用来声明数组

void TestAuto() {
	int a[] = { 1,2,3 };
	//auto b[] = { 4，5，6 };  //不能推倒数组类型
}

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9.范围for(C++11)

普通for循环

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;
}
//这个数组是一个有范围的集合,要遍历,还得自己规定范围,有些多余

9.1 范围for语法

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

​ 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。

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。

  void TestFor(int array[]) {
  	for (auto& e : array)
  		cout << e << endl;
  }
  //此时数组的范围不确定,所以无法使用范围for循环
  

10.指针空值nullptr(C++11)

​ C++98中的指针空值

指针的初始化

void TestPtr() {
	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 fun(int) {
	cout << "fun(int)" << endl;
}
void fun(int*) {
	cout << "fun(int*)" << endl;
}
int main() {
	fun(0);
	fun(NULL);
	fun((int*)NULL);
    //由于NULL是0,所以在函数重载时本来传的是指针,却被认为是整形,就会调错函数
    //如果要将其按照指针方式来使用，必须对其进行强转
	return 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