C++的入门

C++的关键字

C++总计63个关键字，C语言32个关键字

命名空间

我们C++的就是建立在C语言之上，但是是高于C语言的，将C语言的不足都弥补上了，而命名空间就是为了弥补C语言的不足。

看一下这个例子。在C语言中会报错

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>int rand = 10;int main()
{printf("%d ", rand);return 0;
}

原因就是在我们#include<stdlib.h>中，定义了rand ,但是我们自己也定义了一个全局变量rand，这样就重定义了，C语言无法解决这个问题。
所以我们这是C++，为了解决这个问题，就引用了命名空间的概念。

我们在C语言中，我们们接触的域一共有两个，
一个是全局域，一个是局部域。他们的使用，和生命周期不一样。
而在这两个域中，我们可以声明同一个名字的变量，这是可以的。

但是我们想在局部作用域中，找命名相同的全局域的东西可以吗？
答案是可以的，这是就要用到我们的域作用符 ::,前面的空格就表示全局域。
看下面代码

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>int a = 10;void f1()
{int a = 0;printf("%d\n", a);printf("%d\n", ::a);
}int main()
{f1();return 0;
}

命名空间定义了什们？

命名空间域，只影响使用，不影响生命周期。
这时就需要一个关键字—namespace

命名空间怎么用？

当我们的命名存在冲突的时候，将各自的内容用namespace定义的域包括起来(这时我们自己定义这个域名)，当我们要找的时候就用就域操作符::,找到我们的域名，就可以找到我们的命名冲突的东西。请看下列例子。

namespace List
{struct Node{struct QNode* next;struct QNode* prev;int val;};
}namespace Queue
{struct Node{struct QNode* next;int val;};}int main()
{//f1();struct Queue::Node node1;struct List::Node node2;return 0;
}

注意我们的命名空间，可以嵌套。

使用方法

1.指定命名空间访问。

每次使用的时候，我们都使用域作用符表明他的域

namespace Queue
{struct Node{struct QNode* next;int val;};struct QueueNode{struct Node* head;struct Node* tail;};void QueueInit(struct QueueNode* q){}void QueuePush(struct QueueNode* q,int x){}
}int main()
{struct Queue::QueueNode q;Queue::QueueInit(&q);Queue::QueuePush(&q,1);Queue::QueuePush(&q,2);
}

2.全局展开（一般情况，不建议全局展开）

我们用一次展开一次，太繁琐了，我们怎样可以简单一点呢？

就是用全局展开，
代码为using namespace + 域名

namespace Queue
{struct Node{struct QNode* next;int val;};struct QueueNode{struct Node* head;struct Node* tail;};void QueueInit(struct QueueNode* q){}void QueuePush(struct QueueNode* q,int x){}
}using namespace Queue;int main()
{struct QueueNode q;QueueInit(&q);QueuePush(&q,1);QueuePush(&q,2);
}

所以我们写C++，代码的时候，
我们要加上一句using namespace std,将我们库文件的东西全局展开。
但是这种方法不太好，将我们好不容易建立的库，就有展开了，相当于没有命名空间了
所以我们以后进公司写项目，禁止这样写代码，但是我们在前期学习阶段，我们是可以这样的，因为这样很方便。

3.部分展开

就是将常用的展开。具体看下面的例子

#include<iostream>//常用的展开
using std::cout;
using std::endl;int main()
{cout << "1111" << endl;cout << "1111" << endl;cout << "1111" << endl;cout << "1111" << endl;int i = 0;std::cin >> i;
}

cin和cout的理解

其实就是流，输入流，和输出流。
我们可以简单的认为，
cout相当于printf
cin相当于scanf

他们的优势

自动识别类型。
不用想我们的printf，scanf需要指定类型，%d,%f,但是我这个就不用，他自动识别类型。

#include<iostream>
using namespace std;int main()
{cout << "hello world" << endl;cout << "hello world" << '\n';int n;double* a = (double*)malloc(sizeof(double) * n);if (a == NULL){perror("malloc fail");exit(-1);}cin >> n;for (int i = 0; i < n; i++){cin >> a[i];}for (int i = 0; i < n; i++){cout << a[i] << endl;}
}

缺省参数

也是为了弥补c语言的缺陷。

这是通过函数使用的，在c语言中，当我们的函数有参数的时候，我们在用这个函数的时候，我们必须传这个参数。
而缺省参数的作用，就是我们在函数传参的时候，可以不用传参数。在我们不传参数的时候，就会把我们的默认参数传上。

void Func(int a = 0)
{cout << a << endl;
}int main()
{Func(1);Func();return 0;
}

多个缺省参数

//全缺省
void Func(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;cout << "c = " << c << endl;cout << endl;}int main()
{Func(1, 2, 3);Func(1, 2);Func(1);Func();return 0;
}

注意：不可以跳着传，使用缺省值，必须从右往左连续使用
下列用法不可以，这是规定没有为什们
Fun( ,2, );
Fun( , , 3);

半缺省

注意：必须从右往左连续缺省，不能跳跃缺省

//这样是可以的
void Func(int a, int b = 10, int c = 20) {cout<<"a = "<<a<<endl;cout<<"b = "<<b<<endl;cout<<"c = "<<c<<endl; }
int main()
{Func(1, 2, 3);Func(1, 2);Func(1);return 0;
}

//这样是错误的，完全不可以
void Func(int a = 10, int b , int c = 20) {cout<<"a = "<<a<<endl;cout<<"b = "<<b<<endl;cout<<"c = "<<c<<endl; }

注意

缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现。
（推荐在声明的时候给我们的缺省参数）
如果生命与定义位置同时出现，恰巧两个位置提供的值不同，那编译器就无法确定到底该 用那个缺省值。

	void Func(int a = 10); void Func(int a = 20) {}

函数重载

其实这也是为了解决c语言的缺陷，当一个函数同名的时候，我们就会重定义。

可能你会想，为什们要函数重载，函数本来就不能同名呀。
那你大错特错了，我们看完下面这个例子就知道了。

函数重载的定义

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。

函数返回值不同，不能构成函数重载。
是因为我们调用的时候可以不接受返回值，但是和没有返回值的函数无法区分，所以才不可以。

参数类型不同

// 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;
}
int main()
{Add(1, 2);Add(1.1, 2.2);return 0;
}

参数个数不同

// 2、参数个数不同 
void f()
{cout << "f()" << endl;
}
void f(int a) 
{cout << "f(int a)" << endl;
}

参数顺序不同

// 3、参数类型顺序不同 
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;
}

编译器怎么分辨这些相同名字的函数呢

1. 实际项目通常是由多个头文件和多个源文件构成，我们知道，【当前a.cpp中调用了b.cpp中定义的Add函数时】，编译后链接前，a.o的目标
   文件中没有Add的函数地址，因为Add是在b.cpp中定义的，所以Add的地址在b.o中。那么怎么办呢？
2. 所以链接阶段就是专门处理这种问题，链接器看到a.o调用Add，但是没有Add的地址，就会到b.o的符号表中找Add的地址，然后链接到一起。
3. 那么链接时，面对Add函数，链接接器会使用哪个名字去找呢？这里每个编译器都有自己的 函数名修饰规则。
4. 由于Windows下vs的修饰规则过于复杂，而Linux下g++的修饰规则简单易懂，下面我们看g++演示了这个修饰后的名字。
5. 通过下面我们可以看出gcc的函数修饰后名字不变。而g++的函数修饰后变成【_Z+函数长度 +函数名+类型首字母】。

引用

什们是引用？（就是取别名）

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：你有大名和小名，但那都是你，而引用就相当于这个。

引用怎么写？

就是类型后面加一个&。
要区别赋值和引用。

那我们用一下&,写一下我们的交换函数，就不用再传指针了。

//输出型参数
//形参的改变要影响实参。
void Swap(int& x, int& y)
{int tmp = x;x = y;y = tmp;
}int main()
{int i = 10;int j = 20;Swap(i, j);printf("i=%d\n", i);printf("j=%d\n", j);return 0;
}

引用特征

1. 引用必须在定义的时候初始化。
2. 一个变量可以有多个引用

引用做返回值

我们先看一个场景，看完下面这个场景，我问一个问题，

在函数的返回值中我们是将函数中的n返回了吗？

答案是否定的，我们n是一个局部变量，他的生命周期就是在函数中，一但出了函数，那么它就会被销毁。
那么有的同学就会想：他是怎么传出来的呢？
其实编译器会将我们的n拷贝一个临时变量(临时变量具有常性)，然后用这个临时变量将我们的n传给我们的ret。

同时我们想优化一下他，我们也是不可以的，我们没有办法优化，但是我们看第二个例子

int  count()
{int n = 0;n++;return n;
}
int main()
{int ret = count();return 0;
}

第二个例子不太一样，我们的n存放在静态区，当函数被销毁的时候我们的n还在，但是这是有的同学会问，那么它传返回值是直接用n传吗？
答案并不是，编译器并不能分辨他们是哪一种，只会进行他的操作，跟上面一样还是产生一个n的临时拷贝，用的这个临时拷贝传个ret。

怎么优化？

我们想要优化一下这个，怎么优化？我们学习了引用，就是产生一个别名，我们可以通过改变别名来改变这个东西。
因为我们这里的n并不会被销毁，如果我们在返回的时候用引用。
这时我们还会像上面的操作一样产生一个临时变量，但是这个临时变量就不是我们的临时拷贝而是我们n的一个别名，我们如果想改变n，我们就可以通过改变返回值改变我们的n

int  count()
{static int n = 0;n++;return n;
}
int main()
{int ret = count();return 0;
}

这就是引用返回。

int&  count()
{static int n = 0;n++;return n;
}
int main()
{int ret = count();return 0;
}

什们场景下可以使用引用返回？

: 大家可能想到的是我们的静态变量，全局变量。结构体。
其实这些东西用一句话来说就是出了函数作用域，不被销毁的变量就可以。

引用返回的作用

通过上面的介绍我们知道了什们是引用返回，但是我们有这个有什么作用？我们什们情况下会用到这个。
那就看看下面这个例子。

#include<assert.h>
#define N 10typedef struct Array
{int a[N];int size;
}AY;//因为这个结构体在我们函数销毁完，我们还在所以可以用引用返回
int& PosAY(AY& ay, int i)
{assert(i < N);return ay.a[i];
}
int main()
{AY ay;//修改返回值for (int i = 0; i < N; i++){PosAY(ay, i) = i * 10;}//打印出来验证for (int i = 0; i < N; i++){cout << PosAY(ay, i) << " ";}return 0;
}

作用一

减少拷贝。
我们如果不用引用返回，那么我们在返回的时候我们要创建一个临时变量，将我们需要传的数据拷贝给临时变量。而我们的引用返回，直接将这个临时变量当作他的别名。

作用二

调用者可以修改返回对象
既然临时变量已经是我们要传的数据的别名，那么我们就可以修改返回对象来修改我们的数据。

下面我们在看一个例子

int& Add(int a, int b)
{int c = a + b;return c;
}
int main()
{int& ret = Add(1, 2);Add(3, 4);cout << "Add(1, 2) is :" << ret << endl;cout << "Add(1, 2) is :" << ret << endl;return 0;
}

运行结果：

这是一个错误的程序，我们这个函数，在我们出去了这个函数，函数就会被销毁，而我们c是一个局部变量，也就说明c在出来函数也被销毁。
但是我们在传返回值的时候我们传的是引用返回，我们传的是别名，这时ret就是别名，但是已经销毁了，我们的别名就已经没有意义。

有的同学就问，那我们第一次是7呢，是因为在vs编译器下，函数销毁并没有清理空间，我们访问可以找到。但是第二次已经处理了，所以我们就是随机值了。

常引用

我们先看例子。

int main()
{int a = 1;int& b = a;const int c = 2;//错误//int& d = c;
}

我们的指针和引用，在进行赋值和初始化，权限可以缩小，但是权限不能放大。
就是我们上面对于c来说，c被const修饰，是一个不可修改的变量。
但是呢我们用d引用c，尽然可以让d修改，进而改变c，这显然是不合法的。这时我们就能理解为什们权限不能放大。但是权限可以平移。

解决方法，就是在引用的时候也变成被const修饰的引用，让他变得不可修改。const int& d = c;

因为临时变量具有常性，大家看一下下面这个例子

int count()
{static int n = 0;n++;return n;
}
int main()
{int& ret = count();return 0;
}

上面这个代码大家千万不要以为这样可以，我们通过上面的讲解，并不是直接将我们的n返回，而是将我们的n拷贝给我们的临时变量。将其引用给ret涉及到权限的放大，这时万万不行的，所以我们的可以将ret也设置为常性。const int& ret = count();这样就可以了。

我们再看一个代码。

int main()
{int i = 10;//错误//double& dd = i;const double& d = i;return 0;
}

为什们第一个不可以，但是第二个可以呢？
原因就是我们在进行类型转换的时候，我们会产生一个临时变量，（为什们会产生临时变量呢？我们再传的时候并不是将i直接传给d，并不能改变i，而是产生一个临时变量，将他改变，然后再赋值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。给d。）又因为我们的临时变量具有常性，我们就必须用const修饰。

引用和指针的区别

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。
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:

1. 引用概念上定义一个变量的别名，指针存储一个变量地址。
2. 引用在定义时必须初始化，指针没有要求
3. 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
4. 没有NULL引用，但有NULL指针
5. 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)
6. 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
7. 有多级指针，但是没有多级引用
8. 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
9. 引用比指针使用起来相对更安全

内联函数

C++用const和枚举替换宏常量
C++用inline去替代宏函数

宏缺点

1.不能调试
2.没有类型安全的检查
3.有些常见很复杂，很容易函数，不容易掌握。

宏优点

1. 增强代码的复用性。
2. 提高性能。

内联函数既包括了宏的优点，也几乎去除了宏的缺点。
看一个例子感受内联函数的使用。
其实就是还是正常写我们的函数，再其前面加上inline，在编译阶段，会用函数体替换函数调用。

inline int Add(int x, int y)
{int z = x + y;return z;
}int main()
{int ret = Add(1, 2);cout << ret << endl;return 0;
}

内联函数的特型

1. inline是一种以空间换时间（空间指可执行程序）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。
2. 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。
3. 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。

auto关键字

auto的作用

简化代码，自动识别类型。具体看下面代码

int main()
{int a = 0;auto b = a;auto c = &a;//typeid能看他是什们类型cout << typeid(b).name() << endl;cout << typeid(c).name() << endl;
}

	auto b = a;auto c = &a;//其实下面这个跟上面这个没有区别//就是将限定死d是指针auto* d = &a;auto& f = a;

auto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 
}

auto不能推导的场景

1. auto不能作为函数的参数
   
2. auto不能直接用来声明数组
   

范围for–语法糖

先看例子

int main()
{int a[] = { 1,2,3,4,5,5 };//我们平常遍历一边数组，我们用的就是for循环for (int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); i++){cout << a[i] << " ";}cout << endl;//那我们用语法糖//其实就是自己自动依次取数组中数据赋值给n对象，自动判定结束//for(int n : a)for (auto n : a){n *= 2;cout << n << " ";}cout << endl;
}

范围for只是自动依次取数组中数据赋值给n对象，自动判定结束
并不会改变数组的内容，他只是赋值。
如果想要改变数组的内容，我们就用引用，问题就可以很好的解决。

在这里插入代码片

指针空值nullptr

在C语言中，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
比如下面的代码，
结果是这样的

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;
}

所以C++使用一个关键字nullptr来解决这个麻烦

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作为新关键字引入的.

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。