【C++】入门基础

💒前言

  学习本章内容需要掌握C语言{类型、循环、函数、结构体、指针}等内容 建议学完C再看
  希望对从来没有接触过C++ 只是听过的小白 有些帮助
  ——我并不专业，也是正在学习C++的小学生！

🧸什么是C++

  C++是C升级而来，所以C++程序兼容C的大部分代码！

🧸初识C++代码

先看一段C的代码

1. #include <stdio.h>
2. int main()
3. {
4. printf("hello world!");
5. }

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  这段代码很简单，#include 是printf函数的头文件，包含头文件，printf打印函数才可以在屏幕上打印；
  并且打印其他类型需要自己指定例如：
  int a = 10;
  printf("%d\n",a);
下面是C++的代码

1. #include <iostream>
2. using namespace std;
3. int main()
4. {
5. cout <<"hello world!"<< endl;//流插入
6. return 0;
7. }

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  解释以下上面的代码，
  #include 是C++的库，io意为输入输出；stream意为流。
                        ——————可以称之为 输入输出流
  using namespace std;要解释这句 ，你需要先知道命名空间这个功能，下面会讲

  cout <<"hello world!"<< endl; ，cout：流插入；endl：换行符；

  此句意为 将"hello world!"字符串流向cout ，也就打印在了屏幕上，后面是将 endl 流向cout； 后面会详解

🧸命名空间

  关键字：namespace
  命名空间：可以理解为 变量、函数 的名字的作用域
  在C++的库中 都是将函数的实现 封装起来 为了防止命名冲突
用法

1. namespace N
2. {
3. int a = 10;
4. int Add(int left, int right)
5. {
6. return left + right;
7. }
8. }
9. int main()
10. {
11. printf("%d\n", a); // 该语句编译出错，无法识别a
12. return 0;
13. }

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  上述代码 是无法识别到a的，因为a 不在main函数中，也不再全局变量中，而是封装在N的命名空间中
  main函数找a的顺序：先找局部，再找全局
如何找到a
  :: 作用域运算符
  在a前面加上命名空间 N和作用域运算符::

1. int main()
2. {
3. printf("%d\n", N::a);
4. }

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展开命名空间
  关键字：using
  展开后 命名空间失效 ，内部代码全部暴露
  此时可以解释using namespace std;是什么意思
  展开名字叫std的命名空间，因为不展开 所有的对象都用不了

也可以展开部分对象
  using std::cin; //展开cin - 流提取，接收变量的 与scanf作用相同
  using std::cout; //展开cout - 流插入 ，打印变量的 与printf作用相同
cout、cin是一个ostream类的对象

对象
  类似C中的结构体，在C++中叫对象

🧸输入、输出

你可以复制这段代码 测试一下

1. #include <iostream>
2. using namespace std;
3. int main()
4. {
5. int a;
6. cin>>a;
7. cout<<a<<endl;
8. return 0;
9. }
10. 输入 a 的数值，并打印 ，在c++中打印会自动识别类型

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🧸缺省参数

  在定义函数时 可以提前给定数值，传参时可以少传参数、或者不传参数

1. void TestFunc(int a = 0)
2. {
3. cout<<a<<endl;
4. }
5. int main()
6. {
7. TestFunc(); // 没有传参时，使用参数的默认值
8. TestFunc(10); // 传参时，使用指定的实参
9. }

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全缺省:多个函数参数 都有缺省参数

1. void TestFunc(int a = 10, int b = 20, int c = 30)

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半缺省：从右向左依次给缺省参数

1. void TestFunc(int a, int b = 10, int c = 20)

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缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现

问题： 如果是以下程序 会如何调用？

1. void Test(int a = 0)
2. {
3. cout << a << endl;
4. }
5. void Test()
6. {
7. cout << 10 << endl;
8. }
9. int main()
10. {
11. Test();
12. return 0;
13. }

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  上述代码中出现了两个Test，构成函数重载，在C中不支持，在C++中支持 ，函数重载则可以解释
  先说结论：报错 Test 对重载函数的调用不明确
  如果没看懂，先看下面的，再回来看。

🧸函数重载

  同意作用域 可以有多个重名函数，条件是：参数个数、类型、顺序，必须不同
  返回类型 不同 不构成函数重载

1. void Test(double a)
2. {
3. cout << a << endl;
4. }
5. void Test(int a)
6. {
7. cout << a << endl;
8. }
9. int main()
10. {
11. Test(1.1);
12. Test(1);
13. return 0;
14. }

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  上述代码，会根据给定的实参去找对应的函数，复制代码试一试
原理
  C不支持函数重载是因为C语言对函数的命名规则比较简单

  C++在Windows下的规则过于复杂，不便观看，下面用linux演示

1. int Add(int a,double b,int* p)

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  对于以上代码 C的汇编 函数名Add
  C++的汇编函数名 _Z3AddidPi
    _Z 前缀
    3 函数名个数
    Add 函数名
    i int类型
    d double类型
    Pi int*类型

回顾编译器，编译的过程
  1、预处理：头文件展开、宏替换、条件编译、去掉注释，生成.i文件
  2、编译：检查语法、生成汇编代码，生成.s文件
  3、汇编：汇编代码转换成二进制机器码 ，生成.o文件
  4、链接：生成.out文件
  如果文件中有 函数的实现 则函数产生的名字 直接带有汇编实现地址
  如果文件中只有函数声明，定义在顶一个cpp文件中，则连接的时候，到.o生成的符号表里找到函数的定义的地址，才会填写函数的地址

🧸引用

  引用符号：&
  引用：变量的别名
  用法：Type& name;
引用概念
  例如：一只修勾叫多多，它原来叫 狗狗 ，起了个名字 叫多多，本质上 都是同一只修勾！

1. void TestRef()
2. {
3. int a = 10;
4. int& b = a;//<====定义引用类型
5. printf("%p\n", &a);
6. printf("%p\n", &b);
7. }

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  可以看到 a和b的地址相同 值相同，证明b就是a，那有什么用呢？ 后面详解。
引用特性
  1、必须初始化 int& b; 这样写是不对的
  2、一个变量可以有多个引用，int a ; int &b = a; int& c = b; int& d = a;可以同时存在
  3、引用只能引用一个实体 int a; int c ; int & b = a; 这样没问题 在写一个int& b = c;则错误，不能改变。

引用使用场景
  1、做参数 ：a.提高效率 b.形参修改，改变实参

1. void Swap(int& left, int& right)
2. {
3. int temp = left;
4. left = right;
5. right = temp;
6. }
7. 此时，形参改变会影响 实参，因为形参是实参的引用，实际上就是实参，而且不会产生临时变量。

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  2、做返回值 ：a.提高效率 b.修改返回变量
  提高效率 是因为，不管事传值，还是传址，都会产生临时变量而拷贝，而引用则不会产生临时拷贝，从而减少工作量

1. #include N 10;
2. int& At(int i)
3. {
4. static int a(N);
5. return a[i];
6. }
7. for(size_t i = 0;i<N;i++)
8. {
9. At(i) = 10+i;
10. }

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  加上关键字static，该变量就被定义成为一个静态全局变量
  此时a是静态变量 不会被销毁 而且返回值是 左值 可以被修改 反回了a这个空间的别名

  当函数返回值 出了函数作用域销毁 则不能使用引用做返回值

1. int& Add(int a,int b )
2. {
3. int ret = a+b;
4. return ret;
5. }

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  此时 函数调用完ret会被回收，可能会造成非法访问

引用权限

1. 权限放大 - 不行
2. const int a = 10;
3. int& b = a;
5. 权限不变 - 可以
6. const int c = 20;
7. consr int& d = c;
9. 权限缩小 - 可以
10. int e = 30;
11. const int& f = e;
13. `注：`表达式产生的结果是 具有常属性的 所以想要引用则需要加const
14. int x1 = 1, x2 = 2;
15. const int& y = x1+x2; 可以
17. 包括整形提升、截断 所产生的的是 临时拷贝的整形提升、截断
19. double d = 11.11;
20. int a = d;
21. a = 11 是 d 的临时拷贝 进行截断产生的
22. int& i2 = d; 不可以 - 因为临时拷贝有常属性不能改变
23. const int& i3 = d; 可以 用const修饰后 i3则不能改变 权限不变

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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。

Col1	引用(渣男)	指针(专一)
意义	存变量的地址	是变量的别名
初始化	不一定要初始化	必须初始化
	能随意指向同类型实体	只能引用一个实体
空值	有NULL指针	没有NULL引用
大小	指针大小固定	引用的大小是实体的大小
增加	指针增加是偏移一个类型的大小	引用增加是实体+1

  总结：指针使用更为复杂 因为控制不好可能会出现野指针 空指针 ，所以没有引用安全

🧸extern “C” 编译连接C++与C的调用

  例如：
    1、C调用C++写的库(静态库、动态库)
    2、C++调用C写的库(静态库、动态库)
    实现方法待填写
…

🧸内联函数 inline

1. 在C中为了 减少函数调用可以使用宏
2. #define ADD(x,y) ((x)+(y))
3. 来代替 ADD(int x, int y){return x+y;}
5. 但是宏很复杂 例如控制不好括号 容易造成错误
6. 有了inline 则可以代替宏
7. inline void Func()
8. {
9. .假设编译后是10行代码
10. }

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内联函数原理
  可以减少函数栈帧，直接替换成代码 不建立栈帧
内联函数使用场景
  建议 代码长度小于10 或20行 而且经常调用的函数

  危害：
    1、假设内联函数展开是10行 调用1000次 则是10*1000 = 10000行代码
    2、假设函数不展开 调用1000次 则是10+1000 = 1010行代码
内联函数结论
  短小，频繁调用的函数建议定义成inline

🧸auto 自动填写类型

  auto在类型特别长的时候用起来很好，或者在下面的范围for循环中可以用

1. int a = 0;
2. auto b = a;
3. auto c = 'c';
4. auto d = 1.1;

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🧸基于范围的for循环(C++11)

在C中循环这样写

1. int main()
2. {
3. int a[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
4. int n = sizeof(a) / sizeof(a[0]);
5. for(int i = 0;i < n ;i++)
6. {
7. printf("%d ",a[i]);
8. }
9. return 0;
10. }

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在C++中的范围for这样写

1. int main()
2. {
3. int a[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
4. for(auto i:a)
5. {
6. cout << i <<" ";
7. }
8. cout << endl;
9. return 0;
10. }

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  运行结果如下

  这里 auto 可以自动识别 i的类型 ，当然自己写int也可以

范围for赋值呢？

1. int main()
2. {
3. int a[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
4. for (auto& i : a)
5. {
6. i = 10 + i;
7. }
8. for (auto i : a)
9. {
10. cout << i << " ";
11. }
12. cout << endl;
13. return 0;
14. }

复制代码

  给i添加个引用符号 ，让i等于a[] 中的元素，直接改变i即可！
范围for使用条件
  下列代码错误，因为不确定a的范围

1. void TestFor(int array[])
2. {
3. for(auto& e : array)
4. cout<< e <<endl;
5. }

复制代码

🧸空指针nullptr(c++11)

  在C中空指针是 NULL 而NULL本质 = 0；而这样在C++中可能会产生歧义

1. void f(int)
2. {
3. cout<<"f(int)"<<endl;
4. }
5. void f(int*)
6. {
7. cout<<"f(int*)"<<endl;
8. }
9. int main()
10. {
11. f(0);
12. f(NULL);
13. f((int*)NULL);
14. return 0;
15. }
17. 结果为：f(int)
18. f(int)
19. f(int*)
20. 也就是NULL 也去调用了第一个f(int),而没有调用f(NULL)

复制代码

  cout << sizeof(nullptr) << endl;
  cout << sizeof(void*) << endl;
  结果都为4

后续使用都推荐nullptr

🎀结束

  本次的入门基础 就结束啦 ，下一章 类和对象！