C++入门 - 技术栈

一、C++关键字

C++总计63个关键字，C语言32个关键字。

二、命名空间

在C/C++中，变量、函数和后面要学到的类都是大量存在的，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关键字的出现就是针对这种问题的。

#include<iostream>
using namespace std;
#include<stdio.h>


//我们在定义和函数库里面的名字冲突
//项目组，多个人之间定义的名字冲突
int rand = 0;

//C语言没办法解决命名冲突的问题，所以C++提出了  namespace	来解决。
int main()
{

	//命名空间
	//I/O流
	//缺省参数
	//函数重载
	//引用
	return 0;
}

2.1、命名空间的定义

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。

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

2.2、命名空间的使用

 //命名空间域        命名空间域之影响使用，不影响生命周期       命名空间可以嵌套
#include"A.h"
#include"B.h"
//
//1.指定命名空间访问
//2.全局展开        一般情况下不建议全局展开  ( 展开相当于没有命名空间了 )
//3.部分展开  
using std::cout;
using std::cin;
using std::endl;
using namespace A;
using namespace B;
using namespace a;
int main()
{
	printf("%d ", X);
	printf("%d ", b::X);

	X++;
	b::X--;
	printf("%d ", X);
	printf("%d ", b::X);

	cout << "12345" << endl;

	return 0;
}

三、输入输出

cin/cout

说明：
1. 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。
2. 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。
3. <<是流插入运算符，>>是流提取运算符。
4. 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。

I/O流
int main()
{
	int x, y;
	//流提取>>
	cin >> x >> y;

	//流 插入<<
	cout << "x的值为:"<<x << endl <<"y的值为:"<< y << endl;


	自动识别类型
	int n=0;
	cin >> n;
	double* a = (double*)malloc(sizeof(double) * n);
	if (a == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	for (int i = 0; i < n; i++)
	{
		cin >> a[i];
	}
	for (int i = 0; i < n; i++)
	{
		//cout << a[i] << endl;   
		printf("%.2f\n", a[i]);
	}
	return 0;
}

关于cout和cin还有很多更复杂的用法，比如控制浮点数输出精度，控制整形输出进制格式。

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。

四、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。

缺省参数
void func(int n = 0)
{
	cout << n << endl;
}

int main()
{
	func(1);
	func();
	return 0;
}

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;
}

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;
}

注意：1、声名和定义不可以同时给缺省值，一般都在声名给缺省值。

2、半缺省必须从右往左连续给参数。

3、如果没给缺省参数，函数调用时必须给实参。

4.、缺省值必须是常量或者全局变量

5、 C语言不支持（编译器不支持）

五、函数重载

5.1、函数重载的概念

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。

5.2、函数重载的类型

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;
}

六、引用

6.1、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。

使用方法：类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；

void TestRef()
{
    int a = 10;
    int& ra = a;//<====定义引用类型
    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

6.2、引用的特征

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
    int& ra = a;
    int& rra = a;
    printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra);
}

6.3、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;
}

所以常引用时要用const修饰。

6.4、使用场景

1、做参数

cpp 复制代码

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

2、做返回值

cpp 复制代码

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

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

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。

6.6、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
cpp 复制代码
int main()
{
    int a = 10;
    int& ra = a;
    cout<<"&a = "<<&a<<endl;
    cout<<"&ra = "<<&ra<<endl;
    return 0;
}
int main()
{
    int a = 10;
    int& ra = a;
    ra = 20;
    int* pa = &a;
    *pa = 20;
    return 0;
}
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

7、内联函数

7.1、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

7.2、内联函数的特性

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。

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、auto

cpp 复制代码

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;
}

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。

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&

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

3、auto不能直接用来声明数组

4、auto不能作为函数的参数

5、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

九、基于范围的for循环

9.1范围for的语法

我们在C++中写一个for循环时可以这样写

cpp 复制代码

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。

cpp 复制代码

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

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。

注意：以下代码就有问题，因为for的范围不确定
cpp 复制代码
void TestFor(int array[])
{
    for(auto& e : array)
    cout<< e <<endl;
}
迭代的对象要实现++和==的操作。

十、指针空值nullptr

在良好的C/C++编程习惯中，声明一个变量时最好给该变量一个合适的初始值，否则可能会出现

不可预料的错误，比如未初始化的指针。如果一个指针没有合法的指向，我们基本都是按照如下

方式对其进行初始化：

void TestPtr()

{

int* p1 = NULL;

int* p2 = 0;

// ......

}

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。

cpp 复制代码

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。

注意：

1. 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
2. 在C++11中，sizeof(nullptr) 与 sizeof((void*)0)所占的字节数相同。
3. 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。