c++基础
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1.C++关键字
C++总计63个关键字，C语言32个关键字 ps：下面
asm | do | if | return | try | continue |
|---|---|---|---|---|---|
auto | double | inline | short | typedef | for |
bool | dynamic_cast | int | signed | typeid | public |
break | else | long | sizeof | typename | throw |
case | enum | mutable | static | union | wchar_t |
catch | explicit | namespace | static_cast | unsigned | default |
char | export | new | struct | using | friend |
class | extern | operator | switch | virtual | register |
const | false | private | template | void | true |
const_cast | float | protected | this | volatile | while |
delete | goto | reinterpret_cast |
只是看一下C++有多少关键字，不对关键字进行具体的讲解。后面再具体分析一下。
2.命名空间
在C/C++中，访问变量，都是默认查找规则。先在局部找，再全局找。
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。
说白了，就是同一个项目组里面，如果负责项目A的人和负责项目B的人，都想要某个变量名称，但在代码合并后，那肯定会有变量名相同导致的bug，因此，在C++中，给这些全局变量，围上了一道墙--namespace，需要访问这些变量的时候，就得通过这道墙的大门了。
2.1 命名空间的定义
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。
#include<iostream>
namespace test
{
int a = 10;
}
int main()
{
int a = 20;
std::cout << a <<std::endl;
std::cout << test::a << std::endl;
return 0;
}②命名空间可以嵌套命名空间。
#include<iostream>
namespace test1
{
int a;
int b;
int add(int left, int right)
{
return left + right;
}
namespace test2
{
int c;
int d;
int sub(int left, int right)
{
return left - right;
}
}
}
int main()
{
test1::a = 10;
test1::b = 20;
int sum = test1::add(2, 5);
test1::test2::c = 15;
test1::test2::d = 25;
int Sub = test1::test2::sub(10, 3);
std::cout << test1::a << std::endl;
std::cout << test1::b << std::endl;
std::cout << sum << std::endl;
std::cout << test1::test2::c << std::endl;
std::cout << test1::test2::d << std::endl;
std::cout << Sub << std::endl;
return 0;
}③同一个工程项目里面可以有多个相同名称的命名空间，编译器会把它们合在一块。
namespace test1
{
int a;
int b;
int add(int left, int right)
{
return left + right;
}
namespace test2
{
int c;
int d;
int sub(int left, int right)
{
return left - right;
}
}
}
namespace test1
{
int f;
int k;
}一个命名空间就定义了一个新的作用域，命名空间中的所有内容都局限在这个命名空间中。
2.2 命名空间的使用
那么，该如何使用定义的空间成员呢？
其实上面的代码已经说明了一部分了。
使用方法有三种：
①加上命名空间的名称和作用域限定符 如上面的： test1 :: a; test1就是命名空间的名称，：：就是作用域限定符。
②使用using，将命名空间里面的某个成员引入。也就是说，把某个成员赶出这道墙，这样，就相当于普通的全局变量，谁都可以直接使用。
using test1::b;
int main()
{
std::cout << b << std::endl;
std::cout << test1::b << std::endl;
return 0;
}③使用using namespace将命名空间名称引入。其实就是，将test1的围墙给拆了，里面的内容相当于普通的全局变量，谁都可以用。
using namespace test1;
int main()
{
std::cout << b << std::endl;
std::cout << test1::b << std::endl;
return 0;
}3.C++输入&输出
#include<iostream>
//std是C++标准库的命名空间名，C++将标准库的定义实现都放到了这个命名空间中
using namespace std;
int main()
{
cout << "hello world" << endl;
return 0;
}使用说明：
1. 使用cout标准输出对象(控制台)和cin标准输入对象(键盘)时，必须包含< iostream >头文件 以及按命名空间使用方法使用std。 2. cout和cin是全局的流对象，endl是特殊的C++符号，表示换行输出，他们都包含在包含< iostream >头文件中。 3. <<是流插入运算符，>>是流提取运算符。 4. 使用C++输入输出更方便，不需要像printf/scanf输入输出时那样，需要手动控制格式。 C++的输入输出可以自动识别变量类型。 5. 实际上cout和cin分别是ostream和istream类型的对象，>>和<<也涉及运算符重载等知识。这会在往后的学习，可以更加的深入去学习和理解。
温馨提示：
1. 在日常练习中，可以直接using namespace std，这样就很方便。 2. using namespace std展开，标准库就全部暴露出来了，如果我们定义跟库重名的类型/对 象/函数，就存在冲突问题。该问题在日常练习中很少出现，但是项目开发中代码较多、规模 大，就很容易出现。所以建议在项目开发中使用，像std::cout这样使用时指定命名空间 + using std::cout展开常用的库对象/类型等方式。因为，这跟前面提到了，使用了using namespace std展开后，里面的内容，就想到全部变成了普通的全局变量之类的东西，很容易出bug。因为std这道墙被拆了！
4.缺省参数
4.1 缺省参数的概念
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。
#include<iostream>
void fun(int a = 10)
{
std::cout << a << std::endl;
}
int main()
{
fun();
fun(2);
return 0;
}4.2 缺省参数的分类
①全缺省参数
#include<iostream>
void fun(int a = 1,int b = 2,int c = 3)
{
std::cout << a << " ";
std::cout << b << " ";
std::cout << c << std::endl;
}
int main()
{
fun();
fun(10);
fun(10, 20);
fun(10, 20, 30);
return 0;
}②半缺省参数
void fun(int a ,int b = 2,int c = 3)
{
std::cout << a << " ";
std::cout << b << " ";
std::cout << c << std::endl;
}说明：
半缺省参数必须从右往左依次给出，中间不能隔着给。 缺省参数不能同时在函数的声明和定义中出现。因为如果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，因此，如果一个函数有声明和定义，一般把缺省参数给在声明上。定义的时候，只需写出数据类型和变量名。
缺省值必须是常量或者全局变量。
5.函数重载
5.1 函数重载的概念
自然语言中，一个词可以有多重含义，人们可以通过上下文来判断该词真实的含义，即该词被重 载了。 比如：以前有一个笑话，国有两个体育项目大家根本不用看，也不用担心。一个是乒乓球，一个 是男足。前者是“谁也赢不了！”，后者是“谁也赢不了！
所谓重载，就是有多种意思。
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。
#include<iostream>
int add(int x, int y)
{
return x + y;
}
double add(double x, double y)
{
return x + y;
}
int main()
{
std::cout << add(1, 2) << std::endl;
std::cout << add(1.1, 2.2) << std::endl;
return 0;
}#include<iostream>
//1.参数类型不同的函数重载
int add(int x, int y)
{
return x + y;
}
double add(double x, double y)
{
return x + y;
}
//2.参数个数不同的函数重载
void f()
{
std::cout << "f()" << std::endl;
}
void f(int a)
{
std::cout << "f(a)" << std::endl;
}
//3.顺序不同是指参数的类型的顺序不同
void s(int a, char b)
{
std::cout << "s(int a,int b)" << std::endl;
}
void s(char b, int a)
{
std::cout << "s(char b,int a)" << std::endl;
}
//不能这样
void f(int a, int b)
{
}
void f(int b, int a)
{
}5.2C++支持函数重载的原理--名字修饰
这里只是简单说说，有个相对的了解。往后会在深入学习C++时，会深入学习这方面的。
在linux下，采用g++编译完成后，函数名字的修饰发生改变，编译器将函数参 数类型信息添加到修改后的名字中
对于函数重载和缺省参数的结合：
#include<iostream>
void f()
{
std::cout << "f()" << std::endl;
}
void f(int a = 0, char b = 1)
{
std::cout << "f(int a,char b)" << std::endl;
}
int main()
{
f(10);
f(10, 20);
f();//歧义，二义性！！
return 0;
}上面代码中，是成立函数重载和缺省参数的，但是呢，因为一个有参一个无参，在调用是，会产生二义性。
int f(int a, int b)
{
std::cout << "f(int a,int b)" << std::endl;
return 0;
}
char f(int b, int a)
{
std::cout << "f(int b,int a)" << std::endl;
return 'a';
}
int main()
{
f(1,1);
f(2,2);
return 0;
}上面这种情况，因为无法确定返回值，而且参数的数据类型是相同的，所以无法构成函数重载！
6.引用
6.1 引用的概念
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：李逵，在家称为"铁牛"，江湖上人称"黑旋风"。
形式：类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；
int main()
{
int a = 10;
int& ra = a;//引用
int& x = a;
int& y = x;
//它们都是a的别名。
x++;//a = 11;
y++;//a = 12;
a++;//a = 13;
std::cout << a << std::endl;
return 0;
}注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的
再来看个例子：
void swap(int& m, int& n)
{
int temp = m;
m = n;
n = temp;
}
int main()
{
int cc = 1, dd = 2;
swap(cc, dd);//不用传地址了
return 0;
}6.2 引用特性
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
void TestRef()
{
int a = 10;
// int& ra; // 该条语句编译时会出错
int& ra = a;
int& rra = a;
printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra);
}
6.3 常引用
一般来说，引用都会加上const，为什么呢？那什么时候加const，什么时候不加呢？
我们先来看看引用的场景。
6.4 引用的场景
我先来补充一点：权限的放大、缩小和平移。
什么是权限？就是某个变量、数据可读可写，或只可读或只可写。
权限的平移：a的权限是可读可写，然后，ra没有加上const，也跟a的权限一样，可读可写。
int a = 10;
//权限的平移
int& ra = a;权限的放大：这个做法是不允许，因为，原本，对a，我只能读，但是我引用后，却想要可读可写。就好比如，我有一台手机，我用的时候小心翼翼的，爱护着使用。但是我借给某个人后，那个人又是拍又是摔的，能允许吗？
const int a = 10;
int& ra = a;权限的缩小：原本，对a是可读可写，引用后，只可读。这是允许的。我的手机，我自己本来就又摔又拍，然后给某人用，他小心翼翼地爱护着，怕弄坏了要赔给我。这是允许的。
int a = 10;
const int& ra = a;了解了const和不加const的权限后，我们接下来看看：
①做参数：
void Swap(int& left, int& right)
{
int temp = left;
left = right;
right = temp;
}在做参数的时候，如果需要修改参数的值，则不加const。那么，我们传进去的参数，也不能加上const，因为会使权限放大。
其实做参数有几种情况：
※做参数时，直接引用，不加const，那么，只有a能传进去，b和ra不能，因为它们都加const修饰了，如果传进去，那就是权限放大了，我不能让你摔我的宝贝手机！
void Func(int& x)
{
}
int main()
{
int a = 0;
const int& b = 0;
const int& rra = a;
Func(a);
Func(b);
Func(rra);
return 0;
}※做参数时，加const修饰，那么不论是a还是b，rra，都能传入。
void Func(const int& x)
{
}
int main()
{
int a = 0;
const int& b = 0;
const int& rra = a;
Func(a);
Func(b);
Func(rra);
return 0;
}引用做参数的好处：减少拷贝，提高效率。在输出型的参数时，形参修改了，实参也修改了。
②做返回值：
这里再补充两个点：第一个点就是，函数在返回值时，函数栈帧销毁后，会创建一个临时变量，用来接收这个返回值，然后再传给调用函数的那个变量。而这个临时变量，具有常性！其实不止是函数返回值会创建临时变量，在数据类型转换的时候，也是这样转换的。
根据这个原理，我们来分析一下下面这段代码:
int Count()
{
int n = 0;
n++;
// ...
return n;
}
int main()
{
const int& b = 10;
double d = 12.34;
cout << (int)d << endl;
int i = (int)d; // 可以
//int& ri = d; // 不可以
const int& ri = d; // 可以
cout << ri << endl;
//int& ret = Count();
const int& ret = Count();
return 0;
}第一个：b的数据类型是int&，如果直接给10，不给const的话，就会报错。为啥？因为10是一个常量，而b的类型是引用，代表着是10这个的别名，因此，b也得是个常量，所以需要加上const。
第二个：double类型的d，转换成int，不是将d的数据类型转换成int，而是在执行(int)d的时候，创建了临时变量，这个临时变量的类型是int，然后再传回给接收这个值的变量或者输出。而不需要const的原因，是变量本来就能接收常量，比如：int a = 10，但是不能int& a = 10，因为int是创建一个变量，int&是引用，需要看看引用的是常量还是变量，如果是int& b = a，那么就不需要加const，因为a是变量，而int&接收了变量，b是a的别名，不需要常性。
第三个：int& ri = d是错误的，加上const才是对的，这个不用再重复说了，因为临时变量是常量。。。
第四个：函数int Count（）；int& ret = Count();是错误的，因为，这个函数返回n时，需要创建临时变量，是个常性，int&引用常量，得加const。
第二个点是空间销毁，意味着：空间虽然还在，但是使用权不在我们，我们存进去的数据不被保护，虽然还能访问，但是访问到的数据，是个不确定值！因此，什么时候需要返回int&，还是int？
基于上面两点，我们看下面的分析：
※做返回值时，没有使用引用：从上面的分析可知，为啥没加const不行，就是因为返回来的是具有常性的临时变量，int&引用的是常量，需要加const。
int Count1()
{
int n = 0;
cout << &n << endl;
n++;
// ...
return n;
}
int main()
{
int ret1 = Count1();
//int& reet1 = Count1();//不可以
const int& rret1 = Count1();//可以
return 0;
}※做返回值时，使用了引用：使用了引用的返回值，没有创建临时变量 。如下的代码：因为返回的是一个n的引用，因为n的类型是int，那么返回的就是n的别名，也是int类型，那么，如果是int n = 10，那么可以有int& rret2 = n，权限的平移。所有，不需要加const！
int& Count2()
{
static int n = 0;
cout << &n << endl;
n++;
// ...
return n;
}
int main()
{
int ret2 = Count2();
int& rret2 = Count2();
return 0;
}由于函数的栈帧销毁后，会将里面的内容也销毁，因此，在决定是否使用常引用来做返回值，就需要考虑以下问题：
出了函数作用域，返回变量不存在了，不能引用返回，因为引用返回的结果是未定义的。 出了函数作用域，返回变量还在，能够使用引用返回。
而使用引用返回的好处就是：减少拷贝，提高效率。还能修改返回值。
6.5传值、传引用效率比较
6.6引用和指针的区别
在语法上，引用是没有开辟新空间的，它跟引用的实体共用一个空间。而指针是需要开辟空间，来存放目标变量的指针
在底层，其实引用也是有开辟新空间的，因为引用是按照指针方式来实现的。
使用反汇编代码就能看出来：
最后，引用跟指针的区别：
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
7.内联函数
7.1概念
以inline修饰的函数叫做内联函数，编译时C++编译器会在调用内联函数的地方展开，没有函数调用建立栈帧的开销，内联函数提升程序运行的效率。如下图，如果加入了inline，那么在汇编中，函数的没有call指令来创建函数栈帧，在编译期间编译器会用函数体替换函数的调用。
7.2特性
1. inline是一种以空间换时间（这里的空间是指编译出来的可执行程序的大小）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。
C++prime》第五版关于inline的建议：
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。
注意：只要函数是内联函数，无论编译器采取不采取inline的修饰，链接的时候在符号表里面都不会有这个函数的地址，也就导致无法找到这个函数，导致声明和定义的使用错误。
问：
宏的优缺点？ 优点： 1.增强代码的复用性。 2.提高性能。 缺点： 1.不方便调试宏。（因为预编译阶段进行了替换） 2.导致代码可读性差，可维护性差，容易误用。 3.没有类型安全的检查 。 C++有哪些技术替代宏？ 1. 常量定义 换用const enum 2. 短小函数定义 换用内联函数
8.auto关键字
8.1 类型别名思考
随着程序越来越复杂，程序中用到的类型也越来越复杂，经常体现在：：
1. 类型难于拼写 2. 含义不明确导致容易出错
虽然使用typedef给类型取别名确实可以简化代码，但是typedef有会遇到新的难题：
typedef char* pstring;
int main()
{
const pstring p1; // 编译成功还是失败？
const pstring* p2; // 编译成功还是失败？
return 0;
}解释：
在编程时，常常需要把表达式的值赋值给变量，这就要求在声明变量的时候清楚地知道表达式的类型。然而有时候要做到这点并非那么容易，因此C++11给auto赋予了新的含义。
8.2 auto简介
++11中，标准委员会赋予了auto全新的含义即：auto不再是一个存储类型指示符，而是作为一个新的类型指示符来指示编译器，auto声明的变量必须由编译器在编译时期推导而得
int TestAuto()
{
return 10;
}
int main()
{
int a = 10;
auto b = a;
auto c = 'a';
auto d = TestAuto();
cout << typeid(b).name() << endl;
cout << typeid(c).name() << endl;
cout << typeid(d).name() << endl;
//auto e; 无法通过编译，使用auto定义变量时必须对其进行初始化
return 0;
}
注意：
使用auto定义变量时必须对其进行初始化，在编译阶段编译器需要根据初始化表达式来推导auto的实际类型。因此auto并非是一种“类型”的声明，而是一个类型声明时的“占位符”，编译器在编译期会将auto替换为变量实际的类型
8.3 auto的使用细则
1. auto与指针和引用结合起来使用
用auto声明指针类型时，用auto和auto*没有任何区别，但用auto声明引用类型时则必须加&
int main()
{
int x = 10;
auto a = &x;
auto* b = &x;
auto& c = x;
cout << typeid(a).name() << endl;
cout << typeid(b).name() << endl;
cout << typeid(c).name() << endl;
*a = 20;
*b = 30;
c = 40;
return 0;
}
2. 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
}8.4 auto不能推导的场景
1. auto不能作为函数的参数
// 此处代码编译失败，auto不能作为形参类型，因为编译器无法对a的实际类型进行推导
void TestAuto(auto a)
{}2. auto不能直接用来声明数组
void TestAuto()
{
int a[] = {1,2,3};
auto b[] = {4，5，6};
}9.基于范围的for循环
9.1 范围for的语法
在C++98中如果要遍历一个数组，可以按照以下方式进行
void TestFor()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)
array[i] *= 2;
for (int* p = array; p < array + sizeof(array)/ sizeof(array[0]); ++p)
cout << *p << endl;
}对于一个有范围的集合而言，由程序员来说明循环的范围是多余的，有时候还会容易犯错误。因此C++11中引入了基于范围的for循环。for循环后的括号由冒号“ ：”分为两部分：第一部分是范围内用于迭代的变量，第二部分则表示被迭代的范围。
void TestFor()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for(auto& e : array)
e *= 2;
for(auto e : array)
cout << e << " ";
return 0;
}注意：与普通循环类似，可以用continue来结束本次循环，也可以用break来跳出整个循环
9.2 范围for的使用条件
1. for循环迭代的范围必须是确定的
对于数组而言，就是数组中第一个元素和最后一个元素的范围；对于类而言，应该提供begin和end的方法，begin和end就是for循环迭代的范围。
注意：以下代码就有问题，因为for的范围不确定：因为传数组进去，传的就是首元素的地址，然而这是没有范围锁定的。
void TestFor(int array[])
{
for(auto& e : array)
cout<< e <<endl;
}2. 迭代的对象要实现++和==的操作
以后会提到这点
10.指针空值--nullptr
10.1 C++98中的指针空值
在良好的C/C++编程习惯中，声明一个变量时最好给该变量一个合适的初始值，否则可能会出现不可预料的错误，比如未初始化的指针。如果一个指针没有合法的指向，我们基本都是按照如下方式对其进行初始化：
void TestPtr()
{
int* p1 = NULL;
int* p2 = 0;
// ……
}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：
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;
}程序本意是想通过f(NULL)调用指针版本的f(int*)函数，但是由于NULL被定义成0，因此与程序的初衷相悖。可以看到下面的结果，f(NULL)调用了第一个函数
在C++98中，字面常量0既可以是一个整形数字，也可以是无类型的指针(void*)常量，但是编译器 默认情况下将其看成是一个整形常量，如果要将其按照指针方式来使用，必须对其进行强转(void *)0
因此，C++11引用了nullptr，解决了上面的问题。
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。
END~
腾讯云开发者
