C/C++关键字大全

一、const

二、static

[三、#define 和 typedef](#define 和 typedef)

[四、#define 和 inline](#define 和 inline)

[五、#define 和 const](#define 和 const)

[六、new 和 malloc](#六、new 和 malloc)

[七、const 和 constexpr](#七、const 和 constexpr)

八、volatile

九、extern

[十、前置 ++ 和后置 ++](#十、前置 ++ 和后置 ++)

十一、atomic

[十二、struct 和 class](#十二、struct 和 class)

一、`const`

1、const 关键字可用于定义常量，一旦被赋值，其值在程序运行期间就不能被修改。

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const int num = 10;  // 定义一个常量 num，值为 10

2、const 用来修饰指针时，有两种用法：

（1）const 数据类型 *指针变量 = 变量名 or 数据类型 const *指针变量 = 变量名

当const在*前时，指的是不能通过这个指针变量来修改其指向的值，而指针本身可被修改
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int temp = 10， b = 1;
const int* a = &temp;
int const *a = &temp;
// 更改：
*a = 9; // 错误：只读对象
temp = 9; // 正确
a = &b; //正确
（2）数据类型 * const 指针变量 = 变量名

当const在*后时，指的是指针本身不可被修改，但可以通过指针修改其指向的值
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int temp = 10;
int temp1 = 12;
int* const p = &temp;
// 更改：
p = &temp2; // 错误
*p = 9; // 正确

3、const 可用来修饰引用，表示不能通过该引用修改变量

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int temp = 10;
const int& t = temp;
temp = 9; // 正确
t = 9;  //错误

其中，const权限只可降级，即非const引用或非const值可以初始化const引用，而反过来不行

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int temp1 = 10;
const int temp2 = 5;
int& a = temp1;
const int& b = a; //正确
int& c = b; //错误，const权限不可升级
int& d = temp2; //错误，const权限不可升级

4、const修饰成员函数和实例对象

当一个成员函数被 const 修饰时，它表明这个函数不会修改类的成员变量，但可以修改类的静态成员变量，因为静态成员变量不属于对象本身，而是属于整个类的，是所有对象共享一个的。
当一个对象被 const 修饰后，意味着这个对象在生命周期内的成员属性不可改变，故该对象只能调用 const 成员函数。

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#include <iostream>

class MyClass {
private:
    int nonStaticValue;
public:
    static int staticValue;

    MyClass(int v) : nonStaticValue(v) {}

    int getNonStaticValue() const {  // const 成员函数
        return nonStaticValue;
    }

    void modifyStaticValue(int v) const {  // const 成员函数修改静态成员变量
        staticValue = v;
    }
};

int MyClass::staticValue = 0;  // 静态成员变量初始化

int main() {
    const MyClass obj(10);  // 创建 const 对象

    std::cout << obj.getNonStaticValue() << std::endl;  // 可以调用 const 成员函数获取非静态成员变量的值

    obj.modifyStaticValue(20);  // const 成员函数可以修改静态成员变量

    std::cout << MyClass::staticValue << std::endl;  // 输出修改后的静态成员变量的值

    return 0;
}

二、`static`

1、在函数内部，static 修饰的变量其生存期贯穿整个程序运行期间，但作用域仍在函数内部。

void func() {
    static int count = 0;  // 每次调用 func 函数，count 的值都会保留
    count++;
}

2、在类中，static 成员变量属于整个类，而非某个对象。

class MyClass {
public:
    static int staticVar;
};

int MyClass::staticVar = 0;

3、如果static修饰了全局变量，生命周期不变，还是全局，但是作用域降为了本文件有效；修饰全局函数是同样的道理

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#include <iostream>

// 定义全局变量
static int globalStaticVar = 10;  // 使用 static 修饰的全局变量

void function() {
    std::cout << "globalStaticVar in function: " << globalStaticVar << std::endl;
}

int main() {
    std::cout << "globalStaticVar in main: " << globalStaticVar << std::endl;
    function();

    // 错误：在其他文件中无法访问这个 static 修饰的全局变量
    // extern int globalStaticVar;  

    return 0;
}

4、static修饰成员函数，不与特定的对象相关联，可以通过类名和作用域解析运算符直接调用，虽然仍然可以使用实例化对象调用静态成员函数，但在实际编程中不推荐这样的写法，因为静态成员函数不依赖于具体的对象实例，它是属于整个类的。通常更推荐使用类名直接来调用静态成员函数，如下所示：

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MyClass::staticMethod();

三、`#define` 和 `typedef`

在 C 和 C++ 中，#define 和 typedef 都可以用于给类型取别名，但它们之间存在一些重要的区别。

1、语法和实现机制

#define 是预处理器指令，通过简单的文本替换来实现别名定义。
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#define INT_PTR int*
typedef 则是在编译阶段起作用的关键字。
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typedef int* IntPtr;
2、作用域

#define 不受作用域限制，在预处理器阶段进行替换，全局有效

typedef 遵循作用域规则，在其定义的作用域内有效。

3、类型检查

#define 只是简单的文本替换，没有类型检查。

typedef 是类型定义，具有类型检查。

4、复杂类型处理

对于复杂的类型，如指针、数组等，typedef 更清晰和直观。例如，对于指向函数的指针，使用 typedef 更易理解。

typedef int (*FuncPtr)(int);

#define 在处理复杂类型时可能会导致混淆和错误。

5、可移植性

typedef 的行为在不同的编译器中通常更一致，具有更好的可移植性。

总的来说，虽然 #define 和 typedef 都能给类型取别名，但在大多数情况下，特别是对于复杂类型和需要类型检查及良好可移植性的场景，typedef 是更推荐的选择。

四、`#define` 和 `inline`

在 C/C++ 中，inline 函数和宏函数都有在代码中进行内联展开以提高性能的作用，但它们之间存在一些显著的区别。

1、语法和定义方式

inline 函数是使用 inline 关键字修饰的正常函数。
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inline int add(int a, int b) {
    return a + b;
}
宏函数则是通过 #define 宏定义来实现的，只是在预处理阶段简单的文本替换
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#define ADD(a, b) ((a) + (b))
2、类型检查

inline 函数具有严格的类型检查，参数类型必须匹配。

宏函数只是简单的文本替换，不进行类型检查，可能会导致潜在的类型错误。

3、参数处理

inline 函数对参数的处理是按照函数的参数传递规则进行的。

宏函数如果定义不当可能会出现不符合预期的情况，例如：
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#define SQUARE(x) (x * x)
int a = 2 + 3;
int b = SQUARE(a);  // 会被替换为 (2 + 3) * 2 + 3)，结果不符合预期

//正确定义：
#define SQUARE(x) ((x) * (x))
4、调试

inline 函数可以像普通函数一样进行调试，可以设置断点、查看调用栈等。

宏函数在调试时可能会带来困难，因为它们在预处理阶段就被替换了。

5、代码可读性

inline 函数的定义方式更符合函数的常规语法，代码可读性更好。

宏函数的定义可能会使代码看起来比较复杂，可读性较差。

在大多数情况下，inline 函数由于具有更好的类型安全性、可读性和调试性，是更优的选择。然而，在一些简单且性能关键的场景中，宏函数可能仍然有用。最后一点就是，inline只是对编译器的建议，具体做不做内联，要看编译器的选择。

五、`#define` 和 `const`

const和#dfine都可以用来定义常量，#define只是对字面量的文本替换，没有类型检查，预处理器在替换时也不会考虑作用域；const定义的常量是在编译时要进行类型检查的

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#define PI 3.14159    
const double Pi = 3.14159;

六、`new` 和 `malloc`

1、new内存分配失败时，会抛出bac_alloc异常，它不会返回NULL；malloc分配内存失败时返回NULL。

2、使⽤new操作符申请内存分配时⽆须指定内存块的⼤⼩，⽽malloc则需要显式地指出所需内存的尺⼨。

3、opeartor new /operator delete可以被重载，⽽malloc/free并不允许重载。

4、new/delete会调⽤对象的构造函数/析构函数以完成对象的构造/析构。⽽malloc/free则不会

5、malloc与free是C++/C语⾔的标准库函数,new/delete是C++的运算符

6、new会返回申请类型的指针，malloc是返回void*指针，需要强制转换

七、`const` 和 `constexpr`

const 和 constexpr 都用于定义常量，const 的值可以在运行时确定，而 constexpr 的值必须在编译时确定。constexpr 对值的确定时间有更严格的要求，并且在一些特定的场景中能提供更好的性能和代码可读性。

八、`volatile`

volatile 用于告诉编译器，该变量的值可能会被意外地改变，不要进行 volatile修饰的变量，旨在告诉编译器，关闭对这个变量的编译优化，当需要对改变了进行读写和运算时，必须从内存重新装载内容，而不允许读取寄存器中的缓存。

九、`extern`

extern 用于声明一个在其他文件中定义的全局变量或函数。

十、前置 `++` 和后置 `++`

前置++返回已经修改过的对象本身，而后置++返回被修改之前的临时对象，所以后置++的表达式不能作为左值，但前置++可以

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int num = 6;
int preIncrement = ++num;  // 返回7
int postIncrement = num++;  // 返回 6

十一、`atomic`

atomic 用于实现原子操作，确保在多线程环境中的操作是原子性的，不会被其他线程打断。

定义
- atomic 通常用于多线程编程中，用于确保对特定类型的操作是原子性的。
用途
- 保证操作的原子性：在多线程环境下，原子操作可以避免数据竞争和不一致性。例如，对一个整数的递增或读取操作，如果使用 atomic 类型包装，就能保证在多线程并发访问时不会出现中间状态的错误。

示例

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#include <atomic>

// 定义一个原子整数
std::atomic<int> atomicVar(0);  //C++17支持"="初始化

void threadFunction() {
    atomicVar++;  // 原子性的递增操作
}

int main() {
    // 创建多个线程执行 threadFunction
    return 0;
}

注意事项
- 并非所有的操作都能被原子化，具体取决于所使用的原子类型和编译器的支持。
- 使用 atomic 虽然能保证原子性，但可能会带来一定的性能开销。

总之，atomic 是多线程编程中的重要工具，能有效地提高程序在多线程环境下的正确性和稳定性，但需要在性能和正确性之间进行权衡。

十二、`struct` 和 `class`

在 C 语言中，struct 主要用于简单地将不同类型的数据组合在一起，形成一个新的数据类型。其成员均为公开的，并且 struct 本身无法包含成员函数，仅仅是纯粹的数据组合。

在 C++ 中，struct 得到了显著的提升，实际上被视为类的一种形式。尽管 struct 的成员默认访问权限为 public，但它也能够像 class 一样显式地指定成员的访问权限为私有或受保护。并且，struct 还可以在其内部声明成员函数，从而实现更为复杂的行为和操作。

以下是 C++ 中 struct 包含成员函数的示例：

cpp 复制代码

struct Student {
    std::string name;
    int age;

    void displayInfo() {  // 成员函数
        std::cout << "Name: " << name << ", Age: " << age << std::endl;
    }
};

基于上述特性，在实际编程中，建议采取以下最佳实践：

对于仅仅是数据的简单组合，且希望成员默认具有公共访问权限的情况，使用 struct 是一个不错的选择。例如，当定义一些纯粹用于数据传递或存储的结构体时，struct 能够清晰地表达数据的结构，并且方便数据的访问和操作。

当面对更为复杂的对象，涉及到数据的封装、隐藏以及更丰富的行为和操作时，使用 class 进行定义会更为合适。通过将成员设置为私有，并提供公共的接口函数来控制对象的状态和行为，可以更好地实现面向对象编程中的封装和信息隐藏原则，增强代码的健壮性、可维护性和可扩展性。