标准C++day1——名字空间和堆内存管理
一、C++介绍
本贾尼.斯特劳斯特卢普,于1979年在贝尔实验室负责分析UNIX系统内核流量的分布情况时,特别希望有一种更加模块化的工具,于1979.10开始着手研发一款新的编程语言,在C语言的基础上增加了面向对象的机制,也就是C++,1983年完成了C++的第一个版本
C++与C的关联和重要区别:
1、C++完全兼容C语言的所有内容
2、支持面向对象的编程思想 //C是面对过程的
3、支持运算符重载、函数重载的编译时多态机制 //抽象(封装) 继承 多态
4、泛型编程、模版编程
5、支持异常处理
6、类型检查更加严格
7、C++增加了名字空间的机制
二、第一个C++程序
#include <iostream>
using namespace std;int main(int argc,const char* argv[])
{cout << "Hello World!" << endl;return 0;
}
1、文件扩展名由 .c 变成 .cpp .cc .C .cxx
2、编译器由gcc变成g++,gcc也可以继续使用,需要增加编译参数
-xC++ -lstdc++
3、C++语言的标准头文件不带.h,iostream意为in out stream,在C++中输入、输出被封装成了流操作(数据流),C语言的头文件还可以继续使用,但是标准C的头文件建议名字换成前面加c 后缀去掉的新名字 例如 cstdio,为了删除原C标准头文件中的大量的宏,重新放入名字空间中,防止命名冲突
4、C++输入、输出
cout 用于输出
cin 用于输入
不需要占位符,会自动识别数据类型
printf/scanf 属于C标准库中的函数
cout/cin 是C++标准库中的类对象 //不是函数
5、增加了名字空间机制,是C++为了解决命名冲突而发明的一项机制
三、C++与C数据类型的不同
1、结构的不同
a、不再需要通过typedef来缩短结构类型名,在C++中设计好结构后,定义结构类型时不再需要使用struct关键字了
b、结构中可以有成员是成员函数、成员变量,结构变量、结构指针使用 . 和 -> 访问成员,如果是成员函数,那么可以直接访问同结构中的任何成员,不需要.和->
c、结构中有一些隐藏的成员函数:构造函数、析构函数、拷贝构造、赋值操作
d、结构可以继承其它结构,也可以被其他结构所继承
e、可以给成员赋予访问控制属性
public 公开的(默认)
protected 保护的 结构内和继承了它的结构中能使用
private 私有的 只有结构中才能使用
2、联合的不同
a、不再需要通过typedef来缩短联合类型名,在C++中设计好联合后,定义联合类型时不再需要使用union关键字了
b、联合中可以有成员是成员函数、成员变量,联合变量、联合指针使用 . 和 -> 访问成员,如果是成员函数,那么可以直接访问同联合中的任何成员,不需要.和->
c、联合中有一些隐藏的成员函数:构造函数、析构函数、拷贝构造、赋值操作
d、可以给成员赋予访问控制属性
public 公开的(默认)
protected 保护的 联合内和继承了它的联合中能使用
private 私有的 只有联合中才能使用
3、枚举的不同
a、不再需要通过typedef来缩短枚举类型名,在C++中设计好枚举后,定义枚举类型时不再需要使用enum关键字了
b、C++编译器会对枚举的值进行检查,如果不符合就报错,只能给名字
c、C语言使用整型来模拟的,C++中的枚举类型是一种真正的数据类型,所以不能与整型进行隐式类型转换了
4、布尔类型的不同
a、C++中有真正的布尔类型,bool、true、false 是C++的关键字,不再需要包含 stdbool.h 头文件
b、true、false 在C++中是1字节,而C语言是4字节(int) //bool不是C语言的关键字 所以写c需要导入头文件
注意:无论C还是C++,bool类型变量只能存储0|1
5、字符串的不同
a、C++中的字符串被封装成了 string 类,可以与C语言的字符串进行转换
b、string类被封装在 string 文件,并属于std名字空间,但是string已经被iostream包含
c、使用string类,可以通过运算符的方式直接操作字符串,但是C语言string.h中的str系列函数也可以继续使用
= strcpy
+= strcat
== strcmp 相同为真
size() \ length() strlen 只算字符个数
d、C++中没有规定string类必须以'\0'结尾,编译器在实现时可以在结尾加上'\0'也可以不加,由编译器决定,因为string是一个类,它的长度信息已经被封装记录在私有成员变量中了
6、void*的不同
在C语言中,void*类型可以与任意类型的指针进行自动转换
在C++中,void*类型不可以自动转换成其他任意类型的指针,如果需要把void*类型的指针赋值给其他类型的指针时,必须通过强制类型转换后才能赋值,为了提高指针数据类型的安全性
但是其他类型的指针还是可以自动转换成void*类型的指针,因为C语言标准库、系统函数中采用了大量的void*类型作为参数,如果不保留这个方式会导致C++在调用这些函数时非常麻烦
int* p = (int*)malloc(4);
四、名字空间
1、为什么需要名字空间
由于C++完全兼容C语言,C++标准库中自带大量的类、函数、宏,而且支持继承语法,导致全局的标识符大量增加,因此命名冲突的概率极大的增加,因此名字空间就是为了解决命名冲突
2、什么是名字空间
是C++中一种对命名空间进行逻辑划分的一种技术
namespace xxx
{
变量;
函数;
结构、联合、枚举;
类;
...
}
定义了名字空间后形成了一个相对封闭的作用域空间
3、如何使用
1、直接导入
using namespace xxx;
之后就可以直接使用名字空间中的所有内容,虽然方便,实际工作中不建议
2、域限定符 ::
xxx::标识符
4、名字空间可合并
名字空间可以被多次定义,不同位置的名字空间编译器会在编译时自动合并
a.cpp
namespace n1{int a;}
b.cpp
namespace n1{int b;}
main.cpp
using namespace n1;// 会把a、b都导入进来
5、名字空间中的声明和定义可以分开
a.h
namespace n1{
extern int num;
}
a.cpp
int n1::num;
注意:可以分开定义,但是必须加上 名字空间名::变量名
6、匿名名字空间
所有全局标识符都归属于同一个名字空间,称为匿名名字空间,可以通过 ::全局标识符 来指定访问匿名名字空间中的内容
例如:同名的全局变量被同名局部变量屏蔽后,可以以此指定访问全局变量
7、名字空间可以嵌套
namespace n1{int num = 10;namespace n2{int num = 20;namespace n3{int num = 30; }} }
采用逐层分解访问
n1::n2::n3::num
导入指定层的名字空间
using namespace n1::n2;
8、可以给名字空间的名字取别名
namespace n123 = n1::n2::n3
五、C++的堆内存管理
1、语法格式:
类型* p = new 类型名;
new 分配内存,相当于C语言的malloc
delete p;
delete 释放内存 相当于C语言的free(p)
2、new 允许在分配内存时直接初始化内存
类型* p = new 类型名(val);
int* p = new int(10);
3、new/delete 不能与 malloc/free 混合使用
int* p = new int;
free(p);
虽然语法允许,但是不能这样混合使用
因为使用new分配内存时,会自动调用结构、联合、类类型的构造函数,使用delete释放内存时,会自动调用结构、联合、类类型的析构函数
但是malloc和free都不会调用,如果混用,就会导致构造、析构没有对应调用
4、连续内存的申请和释放
类型* p = new 类型名[个数];
int* p = new int[10];//10个int类型的连续堆内存40字节
new[] 会多次调用构造函数
delete[] p;
delete[]专门用于释放通过 new[] 申请出来的内存
delete[]也会多次调用析构函数
注意:malloc/free new/delete new[]/delete[] 都不能混用
注意:通过new[]为结构、联合、类类型申请的内存的前4字节[-1]中记录了申请的次数,这样就可以让编译器知道需要调用多少次构造函数和析构函数
5、重复释放问题
delete可以释放空指针,但是也不能重复释放其他有效地址,与free一致
6、内存分配失败
malloc分配内存失败会返回NULL
new分配内存失败会抛出一个异常std::bad_array_new_length,如果不接异常并处理,那么会终止
7、返回值类型不同
malloc返回一个void*类型的指针
new返回一个对应类型的指针
malloc/free 和 new/delete 的区别?
身份(本质): 函数 关键字/运算符
返回值: void* 对应类型的指针
参数: 字节个数(手动计算) 类型(自动计算字节个数)
连续内存: 手动计算总字节数 new[个数]
扩容: realloc 无法直接处理
失败: 返回NULL 抛异常
构造\析构: 不调用 调用
初始化: 不能初始化 可以初始化
头文件: stdlib.h 不需要
函数重载: 不允许重载 允许
内存分配的位置: 堆内存 自由存储区
注意:自由存储区是一个抽象的概念,而不是具体某个位置段,平时一般称new是分配在堆内存也问题不大,因为new底层默认调用了malloc,所以此时称分配在堆内存没问题,但是new可以像运算符一样被程序员重载或借助 new(地址) 类型 两种方式分配内存时,可以分配到其他内存段,所以称为自由存储区
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