C++从入门到入土 （1）：C++入门基础

发展历史

一. C++的出现

C++的起源可以追溯到1979年，当时 BjarneStroustrup 在贝尔实验室从事计算机科学和软件工程的研究工作。面对项目中复杂的软件开发任务，特别是模拟和操作系统的开发工作，他感受到了现有语言（如C语言）在表达能力、可维护性和可扩展性方面的不足。

1983年，BjarneStroustrup 在C语言的基础上添加了面向对象编程的特性，设计出了C++语言的雏
形 ，此时的C++已经有了类、封装、继承等核心概念，为后来的面向对象编程莫定了基础。这一年该语言被正式命名为C++。

在随后的几年中，C++在学术界和工业界的应用逐渐增多。一些大学和研究所开始将C++作为教学和研究的首选语言，而一些公司也开始在产品开发中尝试使用C++。这一时期，C++的标准库和模板等特性也得到了进一步的完善和发展。

C++的标准化工作于1989年开始，并成立了一个 ANSI 和 ISO 国际标准化组织的联合标准化委员会。1994年标准化委员会提出了第一个标准化草案。在该草案中，委员会在保持斯特劳斯特卢普；初定义的所有特征的同时，还增加了部分新特征。

在完成C++标准化的第一个草案后不久，STL(StandardTemplateLibrary）是惠普实验室开发的一

系列软件的统称。它是由AlexanderStepanov、MengLee和DavidRMusser在惠普实验室工作时所

开发出来的。在通过了标准化第一个草案之后，联合标准化委员会投票并通过了将STL包含到C++标准中的提议。STL对C++的扩展超出C++的;初定义范围。虽然在标准中增加STL是个很重要的决定，但也因此延缓了C++标准化的进程。1997年11月14日，联合标准化委员会通过了该标准的;终草案。1998年，C++的ANSI/IS0标准被投入使用。"

二. C++的版本更新

我们一般使用的是C++11，此外C++一直被诟病的问题是在C++23中没出网络库，不知道C++26会不会有。

三.C++学习网站

https://legacy.cplusplus.com/reference/

https://zh.cppreference.com/w/cpp

https://en.cppreference.com/w/

说明：第一个链接不是C++官方文档，标准也只更新到C++11，但是以头文件形式呈现，内容比较

易看好懂。后两个链接分别是C++官方文档的中文版和英文版，信息很全，更新到了新的C++标准，但是相比第一个不那么易看；几个文档各有优势，我们结合着使用。

命名空间

一. namespace的价值

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。

二. namespace的定义

**1.**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。命名空间中可以定义变量/函数/类型等。

**2.**namespace本质是定义出一个域，这个域跟全局域各自独立，不同的域可以定义同名变量，所以下面的 rand 不在冲突了。

**3.**C++中域有函数局部域，全局域，命名空间域，类域。

**4.**域影响的是编译时语法查找一个变量/函数类型出处（声明或定义）的逻辑，所以有了域隔离，名字冲突就解决了。局部域和全局域除了会影响编译查找逻辑，还会影响变量的生命周期，命名空间域和类域不影响变量生命周期。

5. namespace只能定义在全局，当然他还可以嵌套定义。

**6.**项目工程中多文件中定义的同名namespace会认为是一个namespace，不会冲突。

**7.**C++标准库都放在一个叫 std(standard) 的命名空间中。

三. 命名空间的使用

编译查找一个变量的声明/定义时，默认只会在局部或者全局查找，不会到命名空间里面去查找。

所以我们要使用命名空间中定义的变量/函数，有三种方式：

1. 指定命名空间访问，项目中推荐这种方式。

2. using将命名空间中某个成员展开，项目中经常访问的不存在冲突的成员推荐这种方式。

3. 展开命名空间中全部成员，项目不推荐，冲突风险很大，日常小练习程序为了方便推荐使用。

C++的输入&输出

一、库与注意事项

1. <iostream> 是Input Output Stream的缩写，是标准的输入、输出流库，定义了标准的输入、输

出对象。

2. std::cin 是 istream 类的对象，它主要面向窄字符(narrow characters(of type char))的标准输

入流。

3. std::cout是 ostream 类的对象，它主要面向窄字符的标准输出流。

4. std::endl 是一个函数，流插入输出时，换行 和将与设备关联的缓冲区中的内容刷到设备中。缓冲刷新的操作可以保证到目前为止程序产生的所有输出都真正写入输出流中，而不是停留在内存中等待写入流。

5. << 是流插入运算符，通常用于输出操作, >> 是流提取运算符,通常用于输入操作。（C语言还用这两个运算符做位运算左移/右移）。

6. 使用C++输入输出更方便，不需要像printf/scanf输入输出时那样，需要手动指定格式，C++的输入输出可以自动识别变量类型 （本质是通过函数重载实现 的，这个以后会讲到)，其实最重要的是

C++的流能更好的支持自定义类型对象的输入输出。

**7.**IO流涉及类和对象，运算符重载、继承等很多面向对象的知识，这些知识我们还没有讲解，所以这里我们只能简单认识一下C++IO流的用法，后面我们会有专门的一个章节来细节IO流

8. cout / cin / endl 等都属于C++标准库C++标准库都放在一个叫std(standard)的命名空间 中，所以要通过命名空间的使用方式去用他们。一般日常练习中我们可以using namespace std，实际项目开发中不建议using namespace std。

9. 这里我们没有包含 <stdio.h>，也可以使用 printf 和 scanf，在包含<iostream>间接包含了。vs系列编译器是这样的，其他编译器可能会报错。

缺省参数

一. 什么是缺省参数

1. 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，缺省参数分为全缺省和半缺省参数。（有些地方把缺省参数也叫默认参数）。

2. 全缺省就是全部形参给缺省值，半缺省就是部分形参给缺省值 。C++规定半缺省参数必须，从右往左依次连续缺省，不能间隔跳跃给缺省值。

3. 带缺省参数的函数调用，C++规定必须从左到右依次给实参，不能跳跃给实参。

4. 函数声明和定义分离时，缺省参数不能 在函数声明和定义中同时出现 ，规定必须函数声明给缺省
值。

二. 实例参考

函数重载

一、什么是函数重载

C++支持在同一作用域中出现同名函数 ，但是要求这些同名函数的形参不同 ，可以是参数个数不同 或者类型不同。这样C++函数调用就表现出了多态行为，使用更灵活。C语言是不支持同一作用域中出现同名函数的。

引用

一、引用的概念及定义

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。比如：水壶传中李逵，宋江叫"铁牛"，江湖上人称"黑旋风"；林冲，外号豹子头；

类型& 引用别名 = 引用对象；

C++中为了避免引入太多的运算符，会复用C语言的一些符号，比如前面的 << 和 >> ，这里引用也和取地址使用了同一个符号 &，大家注意使用方法角度区分就可以。

二、引用的特性

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，也就是不能改变指向。但 java 中可以。

三、引用的使用

1. 引用在实践中主要是于引用传参和引用做返回值中减少拷贝提高效率和改变引用对象时同时改变被引用对象。

2. 引用传参跟指针传参功能是类似的，引用传参相对更方便于些。

**3.**引用返回值的场景相对比较复杂，后续类和对象章节中会继续深入讲解。

4. 引用和指针在实践中相辅相成，功能有重叠性，但是各有特点 ，互相不可替代。C++的引用跟其他语言的引用（如Java）是有很大的区别的，除了用法，最大的点，C++引用定义后不能改变指向，Java的引用可以改变指向。

四、Const引用

当我们引用一个对象后，不想让被引用对象的值发生改变就可以用const引用

int a = 10;
const int& b = a;

注意：只能使引用别名的"权利"变少，不能使它的"权利变大"。比如：

const int a = 10;
int& b = a;

这里a本来就不能改，引用别名没有用const也同样不能改。

五、指针和引用的关系

1. C++中指针和引用就像两个性格迥异的亲兄弟，指针是哥哥，引用是弟弟，在实践中他们相辅相成 ，功能有重叠性 ，但是各有自己的特点，互相不可替代。比如在链表结构体中定义上个或下个节点的地址时只能用指针。

2. 语法概念（底层不一定） 上引用是一个变量的取别名不开空间，指针是存储一个变量地址，要开空间。

**3.**引用在定义时必须初始化，指针建议初始化，但是语法上不是必须的。

4. 引用在初始化时引用一个对象后，就不能再引用其他对象；而指针可以在不断地改变指向对象。

5. 引用可以直接访问指向对象，指针需要解引用才是访问指向对象。

6. 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。

**7.**指针很容易出现空指针和野指针的问题，引用很少出现，引用使用起来相对更安全一些。

内联函数inline

一、什么是inline

用inline修饰的函数叫做内联函数，编译时C++编译器会在调用的地方展开内联函数，这样调用内联函数就不需要建立栈帧了，就可以提高效率。

1. inline对于编译器而言只是一个建议，也就是说，你加了inline编译器也可以选择在调用的地方不展开 ，不同编译器关于inline什么情况展开各不相同，因为C++标准没有规定这个。（编译器会自己判断，即使程序员写了inline）

2. inline适用于频繁调用的短小函数，对于递归函数，代码相对多一些的函数，加上inline也会被编译器忽略。

3. C语言实现宏函数也会在预处理时替换展开，但是宏函数实现很复杂很容易出错 的，且不方便调
试 ，C++设计了inline目的就是替代C的宏函数。

#define add(a,b) ((a)+(b))   //宏定义

inline int add(int a,int b)  //内联函数
{
    return a + b;
}

4. vs编译器debug版本下面默认是不展开inline的，这样方便调试，debug版本想展开需要设置一下

以下两个地方。

5. inline不建议声明和定义分离到两个文件，分离会导致链接错误。因为inline被展开，就没有函数地址，链接时会出现报错。