前言

        关于学c++有一个很有意思的段子，网传学c++只需要21天即可，前面10天学了c++基础，然后到21天还在学习对象，接口，多态。然后学着学着就两年了，两年后开始可以大量编写代码，然后与相关程序员侃侃而谈。学到10年后，开始研究物理理论。20年后开始研究生物学了。40年后，运用全部知识编程序制作了一个时空穿梭机。然后跑回到40年前，把做出21天学c++这个决定的自己杀了。

当然这个仅仅是个玩笑，但是侧面也反应出学习c++不是一时半会的。有的大佬的也将学习c++分成4个层次。第一个层次，C++基础（平平常常），。第二个层次，正确高效的使用C++ (驾轻就熟)。第三个层次，深入解读C++ (出神入化)。第四个层次，研究C++ (返璞归真)。它相对许多语言复杂，而且难学难精，虽然学习C++有难度，但也是相当有趣且有满足感的。

 这时候有人开始对自己选择开始怀疑了，认为生命如此短暂，掌握技艺却要如此长久。同时我们身边也有很多贩卖焦虑的，周围充斥着程序员生命周期短暂的烟雾弹--30岁后就面临这失业。其实不然，通过程浩大佬，看到文章《Is Programming Knowledge Related To Age?》这篇论文介绍到了关于年龄的看法，程浩大佬认为(1)程序员技术能力上升是可以到50岁或60岁的。(2)老程序员在获取新技术上的能力并不比年轻的程序员差。充满焦虑，急于求成的人只是想呆在井底思维封闭而且想走捷径速成。这篇文献给与我一样正在学习，并且准备为技术和编程执着和坚持的人。因为对所做的事情的理解越深，你就会做的越好。

目录

前言

c++的发展史 

c++的版本

c++在的工作领域

操作系统以及大型系统软件开发

服务器端开发  

游戏开发

嵌入式和物联网领域

数字图像处理

人工智能

分布式应用

C++关键字

命名空间

实际工程应用中： 

命名空间的作用：

命名空间需求展示

命名空间定义

命名空间使用

C++输入&输出

c++的《hello world》

输入&输出说明：

输入&输出展示     

std命名空间的使用惯例

缺省参数 

缺省参数概念

缺省参数分类

函数重载

函数重载概念 

C++支持函数重载的原理--名字修饰(name Mangling)

引用

引用概念

引用特性

常引用

使用场景 

 传值、传引用效率比较

值和引用的作为返回值类型的性能比较 

引用和指针的区别 

---

c++的发展史 

        1925年1月1日，当时AT&T总裁，华特·基佛德（Walter Gifford）收购了西方电子公司的研究部门，成立一个叫做“贝尔电话实验室公司”的独立实体，后改称贝尔实验室。

当时美国贝尔实验室是晶体管、激光器、太阳能电池、发光二极管、数字交换机、通信卫星、电子数字计算机、C语言、UNIX操作系统、蜂窝移动通信设备等通信方向，自1925年以来，贝尔实验室共获得两万五千多项专利，现在，平均每个工作日获得三项多专利。

随着科技的创新，丹尼斯里奇所写的c语言已经不能满足程序员的需求，因为C语言是结构化和模块化的语言，适合处理较小规模的程序。对于复杂的问题，规模较大的程序，需要高度的抽象和建模时，C语言则不合适。为了解决软件危机， 20世纪80年代， 计算机 界提出了OOP(object oriented programming：面向对象)思想，支持面向对象的程序设计语言 应运而生。

c语言之父--丹尼斯里奇的照片

        

1979年，当时Bjarne Stroustrup正在准备他的博士毕业论文，他有机会使用一种叫做Simula 的语言。顾名思义，Simula语言的主要作用是仿真。Simula67是Simula语言的一种变种，被公认是首款支持面向对象的语言。Stroustrup发现面向对象的思想对于软件开发非常有用，但是因Simula语言执行效率低，其实用性不强。

不久之后，Stroustrup开始着手“C with Classes”的研发工作，“C with Classes”表明这种新语言是在C基础上研发的，是C语言的超集。C语言以其高可移植性而广受好评，且程序执行速度以及底层函数的性能不受程序移植的影响，Stroustrup要做的就是将面向对象的思想引入C语言。新语言的初始版本除了包括C语言的基本特征之外，还具备类、简单继承、内联机制、函数默认参数以及强类型检查等特性。

1982年，本贾尼·斯特劳斯特卢普（Bjarne Stroustrup）博士在C语言的基础上引入并扩充了面向对象的概念，发明了一 种新的程序语言。为了表达该语言与C语言的渊源关系，命名为C++。因此：C++是基于C语言而 产生的，它既可以进行C语言的过程化程序设计，又可以进行以抽象数据类型为特点的基于对象的程序设计，还可以进行面向对象的程序设计。

c++之父--本贾尼·斯特劳斯特卢普的照片            

c++的版本

阶段	内容
C with classes	类及派生类、公有和私有成员、类的构造和析构、友元、内联函数、赋值运算符 重载等
C++1.0	添加虚函数概念，函数和运算符重载，引用、常量等
C++2.0	更加完善支持面向对象，新增保护成员、多重继承、对象的初始化、抽象类、静 态成员以及const成员函数
C++3.0	进一步完善，引入模板，解决多重继承产生的二义性问题和相应构造和析构的处 理
C++98	C++标准第一个版本，绝大多数编译器都支持，得到了国际标准化组织(ISO)和美 国标准化协会认可，以模板方式重写C++标准库，引入了STL(标准模板库)
C++03	C++标准第二个版本，语言特性无大改变，主要：修订错误、减少多异性
C++05	C++标准委员会发布了一份计数报告(Technical Report，TR1)，正式更名 C++0x，即：计划在本世纪第一个10年的某个时间发布
C++11	增加了许多特性，使得C++更像一种新语言，比如：正则表达式、基于范围for循 环、auto关键字、新容器、列表初始化、标准线程库等
C++14	对C++11的扩展，主要是修复C++11中漏洞以及改进，比如：泛型的lambda表 达式，auto的返回值类型推导，二进制字面常量等
C++17	在C++11上做了一些小幅改进，增加了19个新特性，比如：static_assert()的文 本信息可选，Fold表达式用于可变的模板，if和switch语句中的初始化器等
C++20	自C++11以来最大的发行版，引入了许多新的特性，比如：模块(Modules)、协 程(Coroutines)、范围(Ranges)、概念(Constraints)等重大特性，还有对已有 特性的更新：比如Lambda支持模板、范围for支持初始化等
C++23	制定ing

        通过上述不同版本，我们发现其实c++在更新迭代是非常慢的，而且多次更新的改进也不是很大，所以先好多公司主流使用的还是c++98和c++11。好多都是这么形容c++的，好比修房子，他基础搭建的非常好，但是向上修建的时候就比较偷工减料了，房子上层也越修越窄。

好比迪拜--哈利法塔

现在大家对c++23版本也持有较大期待，因为会迎来许多程序员梦寐以求的标准网络库。c++23版本离我们快要到了，有些许朋友会感到才学其他版本就要被遗弃了。不必担忧，出来之后还没有稳定，大公司还需要测试之后才能广泛使用，所以真正到使用其实还有很久。

c++在的工作领域

操作系统以及大型系统软件开发

所有操作系统几乎都是C/C++写的，许多大型软件背后几乎都是C++写的，比如：

Photoshop、Office、JVM(Java虚拟机)等，究其原因还是性能高，可以直接操控硬件。

服务器端开发  

后台开发：主要侧重于业务逻辑的处理，即对于前端请求后端给出对应的响应，现在主流采 用java，但内卷化比较严重，大厂可能会有C++后台开发，主要做一些基础组件，中间件、 缓存、分布式存储等。服务器端开发比后台开发跟广泛，包含后台开发，一般对实时性要求 比较高的，比如游戏服务器、流媒体服务器、网络通讯等都采用C++开发的。

游戏开发

PC平台几乎所有的游戏都是C++写的，比如：魔兽世界、传奇、CS、跑跑卡丁车等，市面上 相当多的游戏引擎都是基于C++开发的，比如：Cocos2d、虚幻4、DirectX等。三维游戏领 域计算量非常庞大，底层的数学全都是矩阵变换，想要画面精美、内容丰富、游戏实时性 搞，这些高难度需求无疑只能选C++语言。比较知名厂商：腾讯、网易、完美世界、巨人网 络等。

嵌入式和物联网领域

嵌入式：就是把具有计算能力的主控板嵌入到机器装置或者电子装置的内部，能够控制这些 装置。比如：智能手环、摄像头、扫地机器人、智能音响等。 谈到嵌入式开发，大家最能想到的就是单片机开发(即在8位、16位或者32位单片机产品或者 裸机上进行的开发)，嵌入式开发除了单片机开发以外，还包含在soc片上、系统层面、驱动 层面以及应用、中间件层面的开发。 常见的岗位有：嵌入式开发工程师、驱动开发工程师、系统开发工程师、Linux开发工程 师、固件开发工程师等。 知名的一些厂商，比如：以华为、vivo、oppo、小米为代表的手机厂；以紫光展锐、乐鑫为 代表的芯片厂；以大疆、海康威视、大华、CVTE等具有自己终端业务厂商；以及海尔、海 信、格力等传统家电行业。 随着5G的普及，物联网(即万物互联，)也成为了一种新兴势力，比如：阿里lot、腾讯lot、京 东、百度、美团等都有硬件相关的事业部。

数字图像处理

数字图像处理中涉及到大量数学矩阵方面的运算，对CPU算力要求比较高，主要的图像处理 算法库和开源库等都是C/C++写的，比如：OpenCV、OpenGL等，大名鼎鼎的Photoshop就是C++写的。

人工智能

一提到人工智能，大家首先想到的就是python，认为学习人工智能就要学习python，这个 是误区，python中库比较丰富，使用python可以快速搭建神经网络、填入参数导入数据就 可以开始训练模型了。但人工智能背后深度学习算法等核心还是用C++写的。

分布式应用

近年来移动互联网的兴起，各应用数据量业务量不断攀升；后端架构要不断提高性能和并发 能力才能应对大信息时代的来临。在分布式领域，好些分布式框架、文件系统、中间组件等 都是C++开发的。对分布式计算影响极大的Hadoop生态的几个重量级组件：HDFS、zookeeper、HBase等，也都是基于Google用C++实现的GFS、Chubby、BigTable。包括分 布式计算框架MapReduce也是Google先用C++实现了一套，之后才有开源的java版本。

C++关键字

C++总计63个关键字，C语言32个关键字。如果还想回顾一下c语言的关键字就可以点击看看。最开始我只需知道有哪些，后面的用法我们也会专门的仔细讲。

命名空间

实际工程应用中： 

       在编写大型工程序中，往往是由多个人共同完成的，如果大家命名时想到一起去了就会产生处理程序中常见的同名冲突。还有可能我们使用到的函数库，因为有些函数我们也不会经常使用，忘记之后也有可能会跟库函数的命名相同，这样在程序中就会出现命名冲突（即重复定义）。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。这个时候就会大量使用到命名空间。

命名空间的作用：

         建立了一些相互分隔的作用域，将一些全局实体分隔开来，以免产生名字冲突。可以根据需要设置多个命名空间，每个命名空间代表一个不同的命名空间域，不同的命名空间不能同名。      

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。

命名空间需求展示

        当我们编写如下代码，就会出现编译报错：error C2365: “rand”: 重定义；以前的定义是“函数” 。这个问题c语言是无法解决的，但是C++提出了namespace来解决 。

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

命名空间定义

        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。命名空间的名字，一般开发中是用项目名字做命名空间名。

1.正常的命名空间定义

namespace test
{// 命名空间中可以定义变量/函数/类型int rand = 10;int Add(int left, int right){return left + right;}struct Node{struct Node* next;int val;};
}

2.命名空间可以嵌套

namespace test1
{int rand = 10;int Add(int left, int right){return left + right;}struct Node{struct Node* next;int val;};namespace test2{int a;int b;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。

通过预处理后，文件test.h与test.c都将展开。这里用到namespace，它将不同文件的test合成一个test，这里的test就相当于有两个两个函数。

test.h文件

namespace test
{int Sub(int left, int right){return left - right;}
}

test.cpp文件

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include "test.h"namespace test
{int Add(int left, int right){return left + right;}
}int main()
{int a = 2;int b = 3;int c=test::Add(a, b);printf("%d", c);return 0;
}

命名空间使用

1.加命名空间名称及作用域限定符

namespace N
{int a = 0;int b = 2;
}int main()
{printf("%d",N:: a);return 0;
}

 2.使用using将命名空间中某个成员引入

namespace N
{int a = 0;int b = 2;
}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  

namespace N
{int a = 0;int b = 2;int Add(int left, int right){return left + right;}
}
using namespce N;int main()
{printf("%d\n", N::a);printf("%d\n", b);Add(10, 20);return 0;    
}

C++输入&输出

        你还记得学习c语言时“printf”的你吗？还记得你写下第一个《hello world》的时候吗？一路学过来c语言全靠它发声，如果忘记了，那就记下当下c++的亲切的问候！

c++的《hello world》

#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这个命名空间中using namespace std;int main()
{cout<<"Hello world!!!"<<endl;return 0;
}

输入&输出说明：

1.使用cout标准输出对象(控制台)和cin标准输入对象(键盘)时，与使用printf与scanf需要包含头文件<stdio.h>一样，而这里包含< iostream >头文件以及按命名空间使用方法使用std。

2.<<是流插入运算符，>>是流提取运算符。 输出时，选择流插入运算符；输入时，选择流提取运算符。

3.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。

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。

输入&输出展示     

        我们发现运用cin与cout是不需要加输入输出类型，那么对于控制浮点的精度问题来怎么解决呢？因为c++是包容c语言的用法的，比如当我们需要控制浮点数输出精度，控制整形输出进制格式 ，那我们就还是可以选择用c语言的用法。

#include <iostream>using namespace std;int main()
{int a;double b;char c;// 可以自动识别变量的类型cin>>a;cin>>b>>c;cout<<a<<endl;cout<<b<<" "<<c<<endl;return 0;
}

std命名空间的使用惯例

1. 在日常练习中，建议直接using namespace std即可，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。

缺省参数 

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。

#include <iostream>using namespace std;
void Func(int a = 0)
{cout << a << endl;
}int main()
{Func(); // 没有传参时，使用参数的默认值Func(10); // 传参时，使用指定的实参return 0;
}

说明：

        使用c语言时，我们是不能给参数进行设置初始值的--语法要求；当我们使用时会出报错，参数的初始化错误。但是在c++中是可以的，相当于直接给函数的参数设置了一个初始值，当调用函数不传实参时就会得到我们设置的初始值。

缺省参数分类

1.全缺省参数

将全部参数设置初始值

#include <iostream>
using namespace std;
void Func(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;cout << "c = " << c << endl;
}int main()
{Func();Func(100); Func(100,200);Func(100,200,300);return 0;
}

 2.半缺省参数

将一部分参数设置初始值

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();//因为第一个参数没有设置初始值，所以第一个参数需要穿实参Func(100); Func(100,200);Func(100,200,300);return 0;
}

 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. 缺省值必须是常量或者全局变量

3. C语言不支持（编译器不支持）

4. 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现

第4点说明

//a.h文件void Func(int a = 10);// a.cpp文件void Func(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。

函数重载

        函数重载跟我们生活中一词多意很像，人们可以通过上下文或者语境来判断该词真实的含义，即该词被重载了。好比如你喜欢的女孩对你说：你很好！或者成为女朋友了对你说：我很好！

函数重载概念 

        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。

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(10, 20);Add(10.1, 20.2);return 0;
}

2、参数个数不同

void f()
{cout << "f()" << endl;
}void f(int a)
{cout << "f(int a)" << endl;
}int main()
{f();f(10);return 0;
}

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;
}int main()
{f(10, 'a');f('a', 10);return 0;
}

C++支持函数重载的原理--名字修饰(name Mangling)

        在这里我们必须知道这几过程：预处理、编译、汇编、链接。重拾：c--程序环境与预处理。首先我们知道预处理是将各个文件代码展开，然后把该替换的替换了，该删除的删除了。然后进入编译阶段，将c语言代码转换成汇编指针，在这过程中有词法分析，语法分析等。再这就汇编阶段，它将汇编代码转换为计算机认识的二进制指令，这里重点就是会生成符号表，符号表中有函数名和地址。

下面就是编译阶段，在linux下gcc环境和g++环境编译完成阶段的两端代码。

采用C语言编译器编译后结果 ：

这里我们仔细观察得到，在linux下，采用gcc编译完成后，这里的函数名没有任何修饰，如果我们用两个相同的函数名，编译器是无法辨别的。

采用C++编译器编译后结果：

那么在linux下，采用g++编译完成后，我们发现函数是得到修饰的。编译器将函数参 数类型信息添加到修改后的名字中。这里好比两个红玫瑰苹果，一个是红玫瑰125克，一个是红玫瑰124克。他们都可以装在一个苹果篮子里，但是都能取分开。

我们在c++环境下，通过对函数名字的修饰（(name Mangling），让相同的函数不同的功能得以实现。只要参数不同，修饰出来的名字就不一样，就支持了重载。但是不同系统函数修饰规则是有不同的。

在最后链接阶段，通过连接器（Linker）将所有二进制形式的目标文件和系统组件组合成一个可执行文件。

引用

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。

这里就比好：蔡徐坤，在篮球上粉丝都爱称：“鸡，你太美”。其他方面上，粉丝亲切叫一声：“哥哥或者坤坤”。

类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；

#include <iostream>void TestRef()
{int a = 10;int& ra = a;//<====定义引用类型printf("%p\n", &a);printf("%p\n", &ra);
}int main()
{TestRef();return 0;
}

注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的

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;   // （1）该条语句编译时会出错int b = 20;int& ra = a;int& ra = b;//(3)报错：重定义；多次初始化int& rra = a;printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra);
}int main()
{TestRef();return 0;
}

常引用

const 类型 & 引用名;

作用：是不希望对所引用的内容进行修改。

void TestConstRef()
{const int a = 10;//int& ra = a;   //（1） 该语句编译时会出错，a为常量const int& ra = a;// int& b = 10; //（2） 该语句编译时会出错，b为常量const int& b = 10;double d = 12.34;//int& rd = d; // （3）该语句编译时会出错，类型不同const int& rd = d;
}

解释：

出错1：

        a被const修饰，a的权限被缩小，而这里却想将a的权限扩大，在操作系统中权限只能缩小，不能被扩大，解决办法const int& ra=a；

出错2：

        引用的值必须为左值，b为常量。常量是一个真实值，可读，所以b为右值。那么左值相当于地址。因为这里b是在进行初始化，是一个临时对象。所以这里错误就是右值引用。右值进行引用的时候需要被const修饰，const int& b = 10；

右值引用简单理解，就是绑定到左值的引用，右值引用的特点是：它将让其所绑定的右值重获新生，即使该右值本身是一个临时变量，但是它本身却不能绑定任何左值。

错误3：

        d为double类型，引用不能改变类型。那么这里加const让rd变成可读，相当于对d建立临时变量，以前我们遇到的截断，提升都属于通建立临时变量解决的问题的。

运用：

void func(const int& b)
{cout << "b:" << &b << endl;int c = b;cout << "c:" << &c << endl;c++;cout << "c value" << c << endl;}int main()
{int a = 10;cout << "a:" << &a << endl;func(a);return 0;
}

可以看出a和b的地址一样，而c与b的地址不一样，可以修改c的值，但是无法修改b的内容。

使用场景 

1.做参数

void Swap(int& left, int& right)
{int temp = left;left = right;right = temp;
}int main()
{int a = 5, b = 6;Swap(a,b);cout << a <<" "<< b << endl;return 0;
}

以前我们学习c语言是用的指针，现在我们学习c++就可以用引用替代，而且书写代码更加简洁。 

2.做返回值

        这里引用做返回值使用是就需要特别小心，因为会发生函数栈帧，当函数被销毁的时候，他原来的空间就会被覆盖，那么有可能会我们用得到的返回值，再去进行访问时就找到原来那个值。

列如：

        这里使用static，返回值n是静态变量，存放的空间是在全局区（代码区）而不是栈区。

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

那么使用下面代码会发生什么呢？

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;return 0;
}

我们发现第二次使用的Add函数时，ret的结果发生了改变。这里主要是因为两次都是使用的Add函数，开辟的空间是一样大，所以第一次使用函数的空间被第二次使用函数的空间所覆盖。原本是3的值，第二次进行访问的时候原位置是7了。

如果想象不出这个过程，通过图来理解：

我们这里只是一种情况，其实它有三种情况：(1)原来的值 (2)随机值 (3)被覆盖的值

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

那么如何理解这三种情况呢？

其实很好理解，因为太贴近我们生活了。当你一个人去开房，走的时候发现你华为手机掉在房间了，然后你回去找，第一种情况：你找到了你自己的手机。第二种情况：阿姨打扫了，原来的地方没有你的手机，可能放在前台了。第三中情况：别人已经入住了，你原来放手机的位置放的是苹果手机（别人的）。

我们要记住这个是错误代码展示，只是让我们深入理解之后不在编写出这样的代码。

正确代码：

//方法一
int Add(int a, int b)
{int c = a + b;return c;
}
//方法二
int& Add(int a, int b)
{static int c = a + b;return c;
}

结论：

        如果函数返回时，出了函数作用域，如果返回对象还在(还没还给系统)，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。

 传值、传引用效率比较

        以值作为参数或者返回值类型，在传参和返回期间，函数不会直接传递实参或者将变量本身直接返回，而是传递实参或者返回变量的一份临时的拷贝，因此用值作为参数或者返回值类型，效率是非常低下的，尤其是当参数或者返回值类型非常大时，效率就更低。

#include <time.h>
struct A{ int a[10000];
};
void TestFunc1(A a){
}void TestFunc2(A& a){
}void TestRefAndValue(){A a;    // 以值作为函数参数    size_t begin1 = clock();  for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)  TestFunc1(a);   size_t end1 = clock();// 以引用作为函数参数   size_t begin2 = clock();for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)    TestFunc2(a); size_t end2 = clock();// 分别计算两个函数运行结束后的时间  cout << "TestFunc1(A)-time:" << end1 - begin1 << endl;  cout << "TestFunc2(A&)-time:" << end2 - begin2 << endl;
}int main()
{TestRefAndValue();return 0;
}

值和引用的作为返回值类型的性能比较 

        传值和指针在作为传参以及返回值类型上效率相差很大。

#include <time.h>
struct A{ int a[10000]; };A a;// 值返回
A TestFunc1() {return a;
}
// 引用返回
A& TestFunc2(){return a;
}
void TestReturnByRefOrValue(){  // 以值作为函数的返回值类型    size_t begin1 = clock();    for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)      TestFunc1();  size_t end1 = clock();// 以引用作为函数的返回值类型   size_t begin2 = clock();  for (size_t i = 0; i < 100000; ++i) TestFunc2();   size_t end2 = clock();// 计算两个函数运算完成之后的时间   cout << "TestFunc1 time:" << end1 - begin1 << endl;  cout << "TestFunc2 time:" << end2 - begin2 << endl;
}int main()
{TestReturnByRefOrValue();return 0;
}

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 << endl; cout << "&ra = " << &ra << endl;return 0;
}

在语法上，他们的地址都是一样的，所以共用一块空间。但是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;
}

引用和指针的语法对比图：

我们来看下引用和指针的汇编代码对比：

在底层引用与指针，当变量很小的时候都是用寄存器存储的，相当于开辟一块临时变量。 

 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

        在c语言中，我们为了解决调用函数不开辟栈帧，我们经常会使用到宏，但是使用宏是有缺陷的，1不能调试，2没有类型安全检查，3容易写错。为了解决这些问题c++就使用内联函数。

宏与内联的比较

#include <iostream>#define Add(x,y) ((x)+(y))inline int add(int x, int y)
{return x + y;
}int main()
{int x = 10, y = 20;int ret = Add(x, y);int ret2 = add(x, y);printf("%d\n",ret);printf("%d\n", ret2);return 0;
}

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(因为debug模式下，编译器默认不 会对代码进行优化，以下给出vs2013的设置方式)

特性

1. inline是一种以空间换时间的做法，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。

展开会用更多的寄存器，空间就会变大，这样就会影响可执行程序的大小--安装包。

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。

当函数长了之后展开会发声代码膨胀

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 i);// F.cpp#include "F.h"void f(int i)
{cout << i << endl;
}// 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 __cdecl 
f(int)" (?f@@YAXH@Z)，该符号在函数 _main 中被引用

auto关键字 

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

#include <string>
#include <map>int main()
{std::map<std::string, std::string> m{ { "apple", "苹果" }, { "orange", "橙子" }, {"pear","梨"} };std::map<std::string, std::string>::iterator it = m.begin();while (it != m.end()){//....}return 0;
}

std::map::iterator 是一个类型，但是该类型太长了，特别容 易写错。聪明的同学可能已经想到：可以通过typedef给类型取别名，比如：  

#include #includetypedef std::mapstd::string, std::string> Map;int main() {Map m{ {"apple", "苹果" },{ "orange", "橙子" }, {"pear","梨"} 
};

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： 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。

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。

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。

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}

 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};
}

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)

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。 

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 <<endl;
}

 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，现在提一下，没办法 讲清楚，现在大家了解一下就可以了)

指针空值nullptr(C++11)

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;
}

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。

                         今天的知识到这里就完了，希望该文章能对各位朋友有一丝帮助！                                                                                                                   （全文完）