1. 命名空间
在C/C++中,变量、函数和类都是大量存在的,这些变量、函数和类的名称将都存在于全局作用域中,可能会导致很多冲突。使用命名空间的目的是对标识符的名称进行本地化,以避免命名冲突或名字污染,namespace关键字的出现就是为解决这种问题的。
1.1如何使用namespace?
// 1.普通的命名空间 namespace N1 // N1为命名空间的名称 { // 命名空间中的内容,既可以定义变量,也可以定义函数 int a; int Add(int left, int right) { return left + right; } } namespace N2 // N2为命名空间的名称 { // 命名空间中的内容,既可以定义变量,也可以定义函数 int a; int Add(int left, int right) { return left + right; } }在上面的两个命名空间内,都有一个int变量a,一个add函数,虽然这些变量名和函数名字相同,但是他们所属于的空间不同,一个属于N1的命名空间,一个属于N2的命名空间,就好比在两个班级中有一个都叫张三的同学,当我们在前面说明在哪个班的时候,我们就可能确定的知道是哪一个张三同学。
//2. 命名空间可以嵌套 namespace N2 { int a; int b; int Add(int left, int right) { return left + right; } namespace N3 { int c; int d; int Sub(int left, int right) { return left - right; } } }在c++中命名空间的嵌套也同样是可行的。
//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。 namespace N1 // N1为命名空间的名称 { // 命名空间中的内容,既可以定义变量,也可以定义函数 int a; int Add(int left, int right) { return left + right; } } namespace N1 // N1命名的空间 { int Mul(int left, int right) { return left * right; } }注意:一个命名空间就定义了一个新的作用域,命名空间中的所有内容都局限于该命名空间中
1.2命名空间使用 假设我们有一个命名空间N
namespace N { int a = 10; int b = 20; int Add(int left, int right) { return left + right; } int Sub(int left, int right) { return left - right; } }命名空间有三种使用方法
加命名空间名称及作用域限定符 int main() { printf("%d\n", N::a); return 0; } 使用using将命名空间中成员引入 using N::b; int main() { printf("%d\n", N::a); printf("%d\n", b); return 0; } 使用using namespace 命名空间名称引入 using namespce N; int main() { printf("%d\n", N::a); printf("%d\n", b); Add(10, 20); return 0; }2. c++输出&输入 2.1 输出
在C语言中的输入输出中,有标准的输入输出库stdio.h,因此对应的在c++中,变成了iostream。注意在c++的头文件为了和C语言的头文件进行区分,去掉了.h后缀 但是在输入前我们还需要引入一个命名空间std
#include<iostream> //引用头文件 using namespace std; //引用std空间 int main() { cout<<"Hello world!!!"<<endl; // cout 关键字表示输出,<<后紧跟输出内容,endl表示换行 return 0; }在c++输入是不需要加入%d,%s,这类输出格式。 2.2 输入
#include <iostream> using namespace std; int main() { int a; double b; char c; cin>>a; //cin为输入的关键字,>>后紧跟将输入内存存入的变量名。 cin>>b>>c; cout<<a<<endl; cout<<b<<" "<<c<<endl; return 0; }在输入是,同样不需要加入输入格式。
3. 缺省参数 3.1缺省参数的概念
缺省参数是声明或定义函数时为函数的参数指定一个默认值。在调用该函数时,如果没有指定实参则采用该 默认值,否则使用指定的实参。
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 }3.2`` 缺省参数分类
全缺省参数 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 void TestFunc(int a, int b = 10, int c = 20) { cout<<"a = "<<a<<endl; cout<<"b = "<<b<<endl; cout<<"c = "<<c<<endl; }注意:
半缺省参数必须从右往左依次来给出,不能间隔着给缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现缺省值必须是常量或者全局变量4. 函数重载 4.1函数重载概念
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 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); return 0; }根据参数的类型的不通,编译器会自动查找到符合要去的那个函数。
这是由于在c++编译器在对于函数编译时,函数名在被修饰时考虑到了参数的不通,有这不通的修饰规则,而c语言在修饰时只是在函数名前加了_导致如何函数重载,无法识别到底应该采用哪一个函数,所以在C语言中不支持函数重载。
5. 引用 5.1 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同一块内存空间。
void TestRef() { int a = 10; int& ra = a;//<====定义引用类型 类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体; printf("%p\n", &a); printf("%p\n", &ra); }注意:引用类型必须和引用实体是同种类型的
5.2 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 void TestRef() { int a = 10; // int& ra; // 该条语句编译时会出错,因为引用在创建时没有具体的指向 int& ra = a; int& rra = a; printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra); }5.3 常引用
void TestConstRef() { const int a = 10; //int& ra = a; // 该语句编译时会出错,a为常量 const int& ra = a; // int& b = 10; // 该语句编译时会出错,b为常量 const int& b = 10; double d = 12.34; //int& rd = d; // 该语句编译时会出错,类型不同 const int& rd = d; }在有有const修饰的变量需要引用时,所对应的引用类型也必须是const所修饰的常引用
5.3 使用场景
做参数 void Swap(int& left, int& right) { int temp = left; left = right; right = temp; } 做返回值 int& TestRefReturn(int& a) { a += 10; return a; }注意:如果函数返回时,离开函数作用域后,其栈上空间已经还给系统,因此不能用栈上的空间作为引用类型返回。如果以引用类型返回,返回值的生命周期必须不受函数的限制(即比函数生命周期长)。
5.4 引用与指针的区别
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。但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。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6. 内联函数 6.1 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。
6.2 内联函数的特性
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。6.3 宏的优缺点 优点:
增强代码的复用性。提高性能。缺点:
不方便调试宏。(因为预编译阶段进行了替换)导致代码可读性差,可维护性差,容易误用。没有类型安全的检查 。7. auto关键字 7.1 auto的发展
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。
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; }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。
7.2 使用auto的细则
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; auto& c = x; cout << typeid(a).name() << endl; cout << typeid(b).name() << endl; cout << typeid(c).name() << endl; *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; // 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 }7.3 auto不能推导场景
auto不能作为函数参数 // 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}; } 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auto与新式for循环,和lambda表达式等进行配合使用。auto不能定义类的非静态成员变量实例化模板时不能使用auto作为模板参数8. 范围for的使用 8.1 范围for的语法
c++98语法遍历数组 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; }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 << " "; return 0; }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。
8.2 范围for的使用条件
for循环的迭代范围必须是确定的 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。错误示范
void TestFor(int array[]) { for(auto& e : array) cout<< e <<endl; }错误原因:因为for循环的范围不确定。
迭代的对象要实现++和==的操作。9. 指针空指 9.1 c++98的指针空值
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 f(int) { cout<<"f(int)"<<endl; } void f(int*) { cout<<"f(int*)"<<endl; } int main() { f(0); f(NULL); f((int*)NULL); 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
9.2 nullptr 与 nullptr_t
为了考虑兼容性,C++11并没有消除常量0的二义性,C++11给出了全新的nullptr表示空值指针。C++11为什么不在NULL的基础上进行扩展,这是因为NULL以前就是一个宏,而且不同的编译器厂商对于NULL的实现可能不太相同,而且直接扩展NULL,可能会影响以前旧的程序。因此:为了避免混淆,C++11提供了nullptr,即:nullptr代表一个指针空值常量。nullptr是有类型的,其类型为nullptr_t,仅仅可以被隐式转化为指针类型,nullptr_t被定义在头文件中:
typedef decltype(nullptr) nullptr_t;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。