C++入门必备知识（你真的入门C++了吗？）

命名空间

1.命名空间产生的原因

在C/C++中，变量、函数和后面要学习的类都是大量存在的，这些变量、函数和类的名称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，以避免命名冲突或者名字污染，namespace关键字的出现就是针对这种问题的。

2.命名空间的定义

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。 注：同一个命名域中不能定义同名的变量

//1.普通的命 名空间
namespace N1 // N1为命名空间的名称
//命名空间中的内容，既可以定义变量，也可以定义函数
int a;
int Add(int left, int right)
{
	return left + right;
}


//2.命名空间可以嵌套
namespace N2
{
	int a;
	int b;
	int Add(int left, int right)
	return left + right;
}

namespace N3
{
	int C;
	int d;
	int Sub(int left， int right)
	return left - right;
}

//3.同一个工程中允许存在多个相同名称的命名空间，编译器最后会合成同一个 命名空间中。
namespace N1
{
	int Mu1(int left， int right)
	return left *right;
}

注：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于该命名空间中。

3.命名空间的使用

命名空间的使用有三种方式:

1.加命名空间名称及作用域限定符（比较麻烦，不够便捷）
int main(
{
	printf("%d\n", N::a);
	return 0;
}

2.使用using将命名空间中成员引入（项目中经常使用，是1和3方法的折中）
using N: :b;
int main(
{
	printf("%d\n"，N::a);
	printf("%d\n"，b);
return 0;
}

3.使用using namespace命名空间名称引入（最便捷，但是在大项目中不推荐）
using namespce N;
int main()
{
	printf("%d\n", N::a);
	printf("%d\n", b);
	Add(10，20);
return 0;

输入输出

说明: 1.使用cout标准输出(控制台)和cin标准输入(键盘) 时，必须包含< iostream >头文件以及std标准命名空间。 注意:早期标准库将所有功能在全局域中实现，声明在.h后缀的头文件中,使用时只需包含对应头文件即可，后来将其实现在std命名空间下，为了和C头文件区分，也为了正确使用命名空间,规定C++头文件不带h; 旧编译器(vC 6.0)中还支持<iostream.h>格式，后续编译器已不支持,因此推荐使iostream+std 的方式。 2.使用C++输入输出更方便,不需增加数据格式控制，比如:整形–%d, 字符–%c

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int a
	doub1e b;
	char C;
	cin>>a;
	cin>>b>>C;
	cout<<a<<end1;
	cout<<b<<" "<<c<<endT;
return 0;
}

缺省参数

1.缺省参数概念 缺省参数是声明或定义函数时为函数的参数指定一个默认值。在调用该函数时,如果没有指定实参则采用该默认值，否则使用指定的实参。

void TestFunc(int a = 0)
{
	cout<<a<<end1 ;
}
int main()
{
	TestFuncO(); // 没有传参时，使用参数的默认值
	TestFunc(10); // 传参时，使用指定的实参
	return 0;
}

2.缺省参数分类

●全缺省参数

void TestFunc(int a = 10，int b = 20，int C = 30)
{
	cout<<"a = "<<a<<end1;
	cout<<"b = "<<b<<end1;
	cout<<"c = "<<c<<end1;
}

●半缺省参数

void TestFunc(int a，int b = 10，int C = 20)
{
	cout<<"a = "<<a<<end1;
	cout<<"b = "<<b<<end1;
	cout<<"c = "<<c<<end1;
}

注意: 1.半缺省参数必须从右往左依次来给出，不能间隔着给 2.缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现

//a.h
void TestFunc(int a = 10);
// a.cpp
void TestFunc(int a = 20){}

注意: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。
值。

3.缺省值必须是常量或者全局变量 4. C语言不支持(编译器不支持)

函数重载

1、函数重载概念 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(参数个数或类型或顺序)必须不同，常用来处理实现功能类似数据类型不同的问题

int Add(int 1eft, int right)
{
	return left+ri ght ;
}

doub1e Add(double 1eft， double right)
{
	return 1eft+right ;
}

1ong Add(1ong 1eft， 1ong right)
{
	return 1eft+ri ght ;
}

int main(
	Add(10，20);
	Add(10.0, 20.0);
	Add(10L，20L);
	return 0;
}

注：缺省不符合重载条件

2、名字修饰

现在我们想一个问题，为什么C语言不支持函数重载而C++支持呢？ 这就引入了名字修饰这个技术。

1.实际我们的项目通常是由多个头文件和多个源文件构成，而通过我们C语言学习的编译链接,我们可以知道，[ 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,连接器会使用哪个名字去找呢?这里每个编泽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gcc的修饰规则简单易懂，下面我们使用 了gcc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]。

6.通过这里就理解了C语言没办法支持重载，因为同名函数没办法区分。而C++是通过函数修饰规则来区分，只要参数不同，修饰出来的名字就不一样,就支持了重载。 7.另外我们也理解了，为什么函数重载要求参数不同!而跟返回值没关系。

3、extern “C” 有时候在C++工程中可能需要将某些函数按照C的风格来编译，在函数前加extern “C”,意思是告诉编译器,将该函数按照C语言规则来编译。比如:tcmalloc是google用C++实现的一个项目，他提供tcmallc(和tcfree两个接口来使用，但如果是C项目就没办法使用，那么他就使用extern “C"来解决。

extern "C" int Add(int 1eft， int right); 

int main()
{
	Add(1,2);
	return 0;
}
链接时报错: error LNK2019:无法解析的外部符号_Add,该符号在函数. main 中被引用

引用

1、引用概念 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"。

类型&引用变量名(对象名) =引用实体;

void TestRef()
{
	inta=10;
	int& ra = a;//<===定义引用类型
	
	printf("%p\n"，&a);
	printf("%p\n", &ra);
}

注意:引用类型必须和引用实体是同种类型的。

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 TestRefO
{
	inta=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);
}

3、常引用

void TestConstRef ()
{
	const int a = 10;
	//int& ra = a; // 该语句编译时会出错，a为常量,因为权限放大了
	const int& ra = a;
	// int& b = 10; //该语句编译时会出错，b为常量，也是权限放大了
	const int& b = 10;
	double d = 12.34;
	//int& rd = d; // 该语句编译时会出错，类型不同
	const int& rd = d;
}

这里涉及到一个知识点：

在显隐式类型转换时候，不是直接将被转化的变量改变类型，而是创建一个目标类型的临时变量，再将这个临时变量赋给引用对象或目标变量。

注：临时变量具有常性，所以引用时候要用const修饰引用变量。

4、使用场景

1.做参数

void Swap(int& 1eft, int& right)
{
	int temp = 1eft;
	1eft = right;
	right = temp;
}

2、做返回值

int& Count()
{
	static int n = 0;
	n++;
	// .....
	return n;
}

下面代码 输出什么结果？为什么？

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 <<end1;
	return 0;
}

这里结果是打印出一个随机值，因为这里返回的是一个引用，而c是在函数里面给出的，出了函数，他的栈帧就销毁了，而把他的引用赋给了ret显然这是内存泄露的问题。

注意:如果函数返回时，出了函数作用域，如果返回对象还未还给系统，则可以使用引用返回，如果已经还给系统了，则必须使用传值返回。

5、传值与传引用的区别

当参数和返回值都是比较大的变量时候，传引用传参和传引用做返回值还可以提高效率。只要符合条件，尽量用引用传参传返回值。

6、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。

int main(
	int a=10;
	int& ra = a;
	
	cout<<"&a = "<<&a<<end1;
	cout<<"&ra = "<<&ra<<end1;
	return 0;
}

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。

int main(
	int a=10;
	
	int& ra = a;
	ra = 20;
	
	int* pa = &a;
	*pa = 20;
	
	return 0;
}

由此可印证上面的两个特点。

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-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

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，没有函数压栈的开销,内联函数提升程序运行的效率。

如果在上述函数前增加inline关键字将其改成内联函数,在编译期间编译器会用函数体替换函数的调用。

2、inline的特性

1. inline是一种以空间换时间的做法，省去调用函数额开销。所以代码很长或者有循环/递归的函数不适宜使用作为内联函数。
2. inline对于编译器而言只是一个建议,编译器会自动优化，如果定义为inline的函数体内有循环/递归等等，编译器优化时会忽略掉内联。
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。

// F.h
#include <iostream>
using namespace std;
inline void f(int );
// F.cpp
#include "F.h"
void f(int)
{ 
	cout << i << end1;
}
// main. cpp
#include "F.h"
int main()
{
	f(10);
	return 0;
}
链接错误: main.obj : error LNK2019:无法解析的外部符号"void _ cdec1 f(int)" (?f@@YAXH@Z)，该符号在函数_ main 中被引用

inline其实让我们想起C语言一个功能，那就是宏，那么为什么C++会建议舍弃宏，转而使用const以及inline呢，让我们看看宏的优缺点： 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。

auto关键字（C++11）

1、auto简介 在早期C/C++中auto的含义是:使用auto修饰的变量，是具有自动存储器的局部变量，但遗憾的是一直没有人去使用它，大家可思考下为什么?

C++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。

2、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;
	//typeid是个函数，可以查看变量的类型
	cout << typeid(a) .name() << end1;//指针变量
	cout << typeid(b) .name() << end];//指针变量
	cout << typeid(c) .name() << end1 ;//引用，但是C还是int类型
	*a = 20;
	*b = 30;
	C=40;
	return 0;
}

1. 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
}

3、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)
{}

1. auto不能直接用来声明数组

void TestAuto()
{
	int a[] = {1,2,3};
	auto b[] = {4，5，6};
}

3.为了避免与C++98中的auto发生混淆，C++11只保留了auto作为类型指示符的用法。

4.auto在实际中最常见的优势用法就是跟以后会讲到的C++11提供的新式for循环，还有lambda表达式等进行配合使用。

基于范围的for循环(C++11)

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(
	intarray[]={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 << end]; 
}

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 ()
{
	intarray[]={1,2,3，4，5};
	for(auto& e : array)
		e *=2;
	for(auto e : array)
		cout<< e << " ";
}

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

void TestFor(int array[])
{
	for(auto& e : array)
	cout<< e <<end1;
}

2.迭代的对象要实现++和==的操作。(关于迭代器这个问题，以后会讲,现在大家了解一下就可以了)

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-个合适的初始值,否则可能会出现不可预料的错误，比如末初始化的指针。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 _cp1usplus
#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)"<<end1;
}
void f(int*)
{
	cout<<"f(int*)"<<end7;
}
int main(
	f(0);//f(int)
	f(NULL);//f(int)
	f((int*)NULL);//f(int*)
	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。

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。

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sizeofl(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.