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C++面向对象的语言

C++兼容C：因此，C++亦可以是面向过程的语言。

         C++的基础知识是特别碎的，但这并不意味着这些知识并不重要，这些碎片化的内容是类和对象的基础，每一个知识后面都有很多的扩展，本文并不会讲解扩展内容，仅仅只是作为C++的基础来学习。不需要读者去深挖其中的含义。

一、命名空间

1、定义

 定义命名空间，需要使用到namespace关键字。

namespace N1
{int a = 10;int b = 20;int func(int a, int b){return a + b;}
}

1. 命名空间可以嵌套定义。
2. 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。
3. 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 

2、使用

命名空间的使用有三种方式：

• 在变量前加命名空间名称和作用域变量符。
• 使用using引入命名空间的某个成员。
• 使用using namespace 命名空间名称 引入。

using namespace std;//C++库中所有的东西都是放在std命名空间里的namespace N1
{int a = 10;int b = 20;int func(int a, int b){return a + b;}
}using N1::b;
int main()
{printf("%d\n", N1::a);printf("%d\n", b);return 0;
}

关于命名空间std：C++库中所有的东西都是放在std命名空间里的。

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二、输入输出

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，

//在日常练习中,不在乎和库命名冲突,可以直接用std命名空间
//在日后项目开发中：
//可以用std::cout，每次使用都要加std:: 用起来麻烦
//也可以把常用一些对象和类型展出来:
//工程中比较推荐这样
using std::cout;
using std::endl;
using std::cin;
//cout和cin
//与printf和scanf最大的区别:能够自动识别类型
int main()
{std::cout << "hello world!" << std::endl;int i = 1;double d = 1.11;std::cout << i << " " << d << std::endl;
}

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三、缺省参数

          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。

void Func(int a = 0)
{cout << a << endl;
}int main()
{Func(10);   //输出10Func();		//输出0return 0;
}

全缺省

//全缺省：
//有四种调用方式：（必须从左往右传入参数）
// 不传参数	
// 只传入部分参数
// 传入全部参数
void Func(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{cout << "a=" << a << endl;cout << "b=" << b << endl;cout << "c=" << c << endl;
}

半缺省

//半缺省：（缺省部分参数）
//半缺省必须是从左往右缺省，不能间隔着给
void Func2(int a, int b = 20, int c = 30)
{cout << "a=" << a << endl;cout << "b=" << b << endl;cout << "c=" << c << endl;
}

 缺省参数传参必须从左往右传参。

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四、函数重载

     1、函数重载

        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、类型、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。

• 仅有返回值不同，不能构成重载。

//函数重载:函数参数顺序不同、参数类型不同、参数类型不同
int Add(int left, int right)
{return left + right;
}
double Add(double left, double right)
{return left + right;
}
long Add(long left, long right)
{return left + right;
}

2、重载的原因

3、以Linux下的C++函数名修饰规则为例（Windows下的规则过于复杂）：

        通过下面我们可以看出gcc（C语言编译器）的函数修饰后名字不变。而g++（C++编译器）的函数修饰后变成【_Z+函数长度+函数名+类型首字母】。

（Windows的函数名修饰规则请读着自行查阅）

• gcc编译

• g++编译。 

 4、extern "C"

要求C和C++都能够使用C++的库（静态库/动态库）。

extern  "C" void* tcmalioc(size_t n);
//extern "C"
//表示按C语言的修饰规则，到符号表找该函数

五、引用

1、引用

• 引用不是定义一个新的变量，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，它和它引用的变量公用一块内存空间。

2、性质

1. 引用在定义时必须初始化。
2. 一个变量可以有多个引用， 引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体。

3、常引用

“常”引用，即const修饰的引用。

 关于指针的权限：

int main() {const int a = 10;// int& b=a;// 权限放大：const不能给非const，const只能给constconst int& b = a;int c = 20;// 权限缩小：非const能给非const，也可以给constint& d = c;const int& e = c;const int* pa = &a;// int* pa=&a;  //编译不通过，属于权限的放大int* pc1 = &c;const int* pc2 = &c; // 编译通过，属于权限的缩小
}

4、引用和指针

•  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. 引用是定义一个变量的别名，指针存储一个变量的地址。
2. 引用在使用时必须初始化，指针没有要求。
3. 引用在初始化一个实体后，不能在引用其他实体，而指针可以在任何时候指向任意一个同类型的实体。
4. 没有NULL引用，但是有NULL指针。
5. 在sizeof中含义不同：引用的结果是引用类型的大小，而指针始终是地址空间所占字节个数（32位平台x86占4个字节）。
6. 引用自增即引用的实体增加1，指针自增即指针向后移动一个类型的大小。
7. 有多级指针，但没有多级引用。
8. 访问方式不同，指针需要显示解引用，引用编译器自动处理。
9. 引用相比于指针更加安全。

5、使用场景

        能用引用的场景，指针都可以使用，但是指针学习的成本比较高，因此许多面向对象的语言（Java等）不在使用指针。

（1）引用做参数

• 引用做参数可以作为输出型参数。
• 提高效率。

（2）引用做返回值 

• 提高效率。
• 亦可以作为某一种参数，待补充……。

int Count1()
{static int n = 0;n++;return n;
}int& Count2()
{static int n = 0;n++;return n;
}
//static控制生命周期：局部变量出了作用域,不销毁（n没有了，但是存储的值还在）。
int main()
{const int& r1 = Count1();//int & r1=Count1(); //编译不通过，原因是：传值返回，返回的是这片空间的一个拷贝int& r2 = Count2();//编译通过，原因是：引用返回，返回的是n的别名，还是原来的那片空间//cout << n << endl;//编译不通过，n已经没有了，但是原来的空间还在。
}

为什么要用引用返回？ 

 六、内联函数

       1、 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。

        内联函数适用于代码比较短，又被频繁调用的函数。

        2、对于递归、代码特别长的函数，不适用于内联函数，inline只是对编译器的一个建议，因此当代码被inline修饰但不适用内敛时，编译器不会展开内联函数。（编译器有决定权）。

        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。

inline void Swap(int& x1, int& x2)
{int tmp = x1;x1 = x2;x2 = tmp;
}
//频繁调用Swap，调用函数需要建立栈帧，是有消耗的
//如何解决：1、C语言使用宏函数 2、C++使用内联函数int main()
{int a = 0;int b = 1;Swap(a, b);return 0;
}

        4、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。
查看方式：
1. 在release模式下，查看编译器生成的汇编代码中是否存在call Add。
2. 在debug模式下，需要对编译器进行设置，否则不会展开。

 内联函数和宏

宏的优点：

1、增强代码的复用性。

2、提高效率。

宏的缺点：

1、宏不能被调试（预编译截断被全部替换了）。

2、导致代码的可读性变差、可维护性变差。

3、没有类型安全的检查。

C++中哪些技术可以替换宏？

1、const 修饰对象替换宏定义。

2、inline 修饰函数替换宏函数。

七、关键字auto 

1、auto

• 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。

int main()
{int a = 0;auto b = a;//b的类型是根据a推导出来的int& c = a;auto& d = a;auto* e = &a;auto f = &a;cout << typeid(a).name() << endl;cout << typeid(b).name() << endl;cout << typeid(c).name() << endl;cout << typeid(d).name() << endl;cout << typeid(e).name() << endl;cout << typeid(f).name() << endl;return 0;
}

2、注意

• auto不能作为函数参数。
• auto不能直接用来声明数组。
• auto常与范围for搭配使用。

八、范围for

int main()
{int array[] = {1,2,3,4,5};for (auto& i : array){//引用类型才能改变array元素的值i *= 2;}for (auto i : array){cout << i << endl;}
}

• 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。
• 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。

 for循环迭代的范围必须是确定的：

1. 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；
2. 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。

九、指针空值

指针空值：nullptr。nullptr==(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 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。