寫在開頭

C++基礎(chǔ)部分我想介紹如下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

• 常見關(guān)鍵字
• 命名空間的定義和使用
• 缺省參數(shù)
• 函數(shù)重載
• 引用、指針和引用的區(qū)別
• 內(nèi)聯(lián)函數(shù)
• 宏 ** C與C++結(jié)合
• 空指針NULL與nullptr的區(qū)別

可以看到C++的基礎(chǔ)部分，需要掌握的知識(shí)多為零碎細(xì)小的知識(shí)，更需要總結(jié)和整理。

C++基礎(chǔ)

常用關(guān)鍵字

C語言中有32個(gè)關(guān)鍵字，而在C++98中，總共給出了63個(gè)關(guān)鍵字。所有的關(guān)鍵字如下所示：

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

我們?cè)诖丝偨Y(jié)一些比較常用的關(guān)鍵字。

using namespace

命名空間使用的目的是對(duì)標(biāo)識(shí)符的名稱進(jìn)行本地化，避免命名沖突或命名污染

定義命名空間

namespace MySpace
{...
};

注意：

• 命名空間可以嵌套。
• 同一個(gè)工程可以存在多個(gè)相同名稱的命名空間，編譯器最終會(huì)合并成同一個(gè)。
• 定義一個(gè)命名空間就定義了一個(gè)新的作用域，命名空間中的所有內(nèi)容都局限于該作用域。

使用命名空間

使用命名空間有三種方法。

1. 加命名空間名稱及作用域限定符

   // namespace：MySpaceint main()
   {printf("%d", MySpace::a);
   }
   

2. 使用using引入命名空間，或者引入命名空間中的某個(gè)成員

   using MySpace::a; //引入某個(gè)成員
   using MySpace; //引入整個(gè)命名空間
   

流插入和流提取操作符

• 流插入操作符：<<，流提取操作符：>>
• std是C++標(biāo)準(zhǔn)庫的命名空間名，如果使用標(biāo)準(zhǔn)庫中的函數(shù)或者其他定義，就需要使用命名空間std。
• 使用cout標(biāo)準(zhǔn)輸出對(duì)象和cin標(biāo)準(zhǔn)輸入對(duì)象，需要包含頭文件，并且要按照命名空間使用方法使用std。
• cout、cin是全局的流對(duì)象，endl是特殊的c++符號(hào)，表示換行輸出，都包含在中。
• 使用C++的輸入輸出很方便，不需要手動(dòng)控制格式，而是由操作符自動(dòng)識(shí)別變量類型。
• 流插入和流提取運(yùn)算符在面對(duì)自定義類型時(shí)候，都涉及運(yùn)算符重載。

內(nèi)聯(lián)函數(shù)(inline)

內(nèi)聯(lián)函數(shù)是以inline 修飾的函數(shù)，編譯時(shí)C++編譯器會(huì)在調(diào)用內(nèi)聯(lián)函數(shù)的地方展開，沒有函數(shù)調(diào)用建立棧幀的開銷，內(nèi)聯(lián)函數(shù)可以提升程序運(yùn)行的效率。

特性：

1. inline是一種以空間換時(shí)間的做法，如果編譯器將函數(shù)當(dāng)成內(nèi)聯(lián)函數(shù)處理，在編譯階段，會(huì)用函數(shù)體替換函數(shù)調(diào)用。缺點(diǎn)是可能會(huì)讓目標(biāo)文件變大，優(yōu)點(diǎn)是少了函數(shù)調(diào)用的開銷，提高了程序的運(yùn)行效率。
2. inline對(duì)于編譯器而言只是建議，就像register 一樣，不同編譯器對(duì)inline實(shí)現(xiàn)機(jī)制可能不同。一般來說，將函數(shù)規(guī)模小（代碼段短）、不是遞歸，且會(huì)頻繁調(diào)用的函數(shù)采用inline修飾，否則會(huì)忽略inline建議。
3. inline不建議聲明和定義分離，分離會(huì)導(dǎo)致連接錯(cuò)誤，因?yàn)閕nline被展開，就沒有函數(shù)地址，鏈接找不到。

宏

宏的優(yōu)點(diǎn)：增強(qiáng)代碼的復(fù)用性、提高性能；
宏的缺點(diǎn)：不方便調(diào)試（在預(yù)編譯階段進(jìn)行了替換）、代碼可讀性差、可維護(hù)性差、容易誤用，沒有類型安全的檢查。

C++可以替換宏的技術(shù)：

1. 常量定義： 換用const 或者 enum
2. 短小函數(shù)定義改用inline。

auto關(guān)鍵字 (c++11

隨著程序的復(fù)雜程度提高，類型名也越來越復(fù)雜，所以類型將會(huì)越來越難于拼寫、含義不明確導(dǎo)致容易出錯(cuò)。

早期的auto的含義是：使用auto修飾的變量，是具有自動(dòng)存儲(chǔ)器的局部變量，但無人使用。

c++11中，auto有了全新定義：auto作為一個(gè)新的類型指示符來指示編譯器，auto聲明的變量必須由編譯器在編譯的時(shí)期推導(dǎo)得到。

auto使用：

1. auto與指針和引用結(jié)合起來使用。

   用auto聲明指針類型時(shí)，用auto和auto* 沒有任何區(qū)別，但用auto聲明引用類型時(shí)必須加&

2. 可在同一行定義多個(gè)變量

   但是在同一行聲明多個(gè)變量時(shí)，變量必須是相同類型，否則編譯器會(huì)報(bào)錯(cuò)，因?yàn)榫幾g器實(shí)際上只對(duì)第一個(gè)變量的類型進(jìn)行推導(dǎo)，并用推導(dǎo)出來的類型定義其他變量。

3. auto 也有不能使用的場(chǎng)景：

   • auto不能作為函數(shù)的參數(shù)
   • auto不能直接用來聲明函數(shù)
   • auto舊的含義被舍棄了。

4. auto最常見的用法就是和范圍for或者lambda結(jié)合。

nullptr (c++11

指針空值：nullptr。

聲明一個(gè)變量時(shí)最好給變量一個(gè)合適的初始值。我們?cè)诙x指針時(shí)，如果它沒有合法的指向，我們一般會(huì)定義其為：

int* p = NULL; //c

NULL實(shí)際上是一個(gè)宏，定義如下：

#ifndef NULL
#ifdef __cplusplus
#define NULL 0
#else
#define NULL ((void*)0)
#endif
#endif

可以看到，NULL可能被定義為字面常量0，或者被定義為無類型指針的常量。但是這些都會(huì)遇到麻煩：

void func(int)
{	cout << "func(int)" << endl; }
void func(int*)
{	cout << "func(int*)" << endl; }int main()
{func(0);func(NULL);func((int*)NULL);return 0;
}

程序的本意是用func(NULL) 調(diào)用指針版本的func(int*) 函數(shù)，但是因?yàn)镹ULL 被定義成0，所以調(diào)用了func(int) 版本。

在C++98中，字面常量0既可以是整型數(shù)字，也可以是無類型指針void*常量，但是編譯器默認(rèn)情況下看0作為一個(gè)整型常量，所以如果要將其按照指針方式使用的話， 必須強(qiáng)轉(zhuǎn)(void🌟)0.

這無異給我們的使用帶來了困擾，所以c++11中添加了nullptr。

1. nullptr表示指針空值，不用包含頭文件，因?yàn)槠涫亲鳛镃++11新關(guān)鍵字引入的。
2. C++11中，sizeof(nullptr) 與 sizeof((void*)0)占用的字節(jié)數(shù)相同。
3. 后續(xù)表示指針空值，一律用nullptr。

缺省參數(shù)

缺省參數(shù)是定義或者聲明函數(shù)時(shí)為函數(shù)的參數(shù)指定一個(gè)缺省值。如果在調(diào)用函數(shù)時(shí)，沒有給出對(duì)應(yīng)的實(shí)參，就采用該形參的缺省值，否則使用指定的實(shí)參。

void func(int a = 10)
{cout << a << endl;
}
int main()
{func(1); //傳了，用自己傳的func();  //沒傳，用缺省的return 0;
}

缺省函數(shù)分類：

• 全缺省函數(shù)

  函數(shù)的所有參數(shù)都有缺省值，意味著在調(diào)用函數(shù)的時(shí)候，可以不給任何實(shí)參。上面的func就是一個(gè)例子。

• 半缺省函數(shù)

  void func(int a, int b = 10, int c = 20){cout << "a = " << a << endl;...
  }
  

  上述就是半缺省函數(shù)，代表著在調(diào)用函數(shù)的時(shí)候，可以不給出部分參數(shù)的值。有注意事項(xiàng)：

  • 半缺省參數(shù)必須從右往左依次給出，不能間隔。
  • 缺省參數(shù)不能在函數(shù)的聲明和定義中同時(shí)出現(xiàn)。
  • 缺省值必須是常量或者全局變量。
  • C語言不支持缺省函數(shù)。

函數(shù)重載

函數(shù)重載是函數(shù)的一種特殊情況，C++允許在同一個(gè)作用域下聲明功能類似的同名函數(shù)，同名函數(shù)的形參列表（包括參數(shù)個(gè)數(shù)或者類型或者類型順序）不同，常常用做處理實(shí)現(xiàn)功能類似數(shù)據(jù)類似的不同問題。接下來我們分開舉例。

• 參數(shù)類型不同

  //打算實(shí)現(xiàn)int類型和double類型的Add函數(shù)
  int Add(int a, int b)
  {return a + b;
  }
  double Add(double a, double b)
  {return a + b;
  }
  

  上述兩個(gè)函數(shù)，參數(shù)的類型不同，但是函數(shù)名相同，這就構(gòu)成了函數(shù)重載。

• 參數(shù)個(gè)數(shù)不同

  void f()
  {	cout << "void f()" << endl;}
  void f(int a)
  { cout << "void f(int a)" << endl; }
  

  這就是參數(shù)個(gè)數(shù)不同而函數(shù)名相同構(gòu)成的重載，如果我們調(diào)用f時(shí)不給任何參數(shù)，就會(huì)調(diào)用上面的無參版本；如果調(diào)用f時(shí)任給一個(gè)int 值，就會(huì)調(diào)用下面的帶int 版本。

• 參數(shù)類型順序不同

  void f(char ch, int a)
  {cout << "void f(char ch, int a)" << endl;
  }
  void f(int a, char ch)
  {cout << "void f(int a, char ch)" << endl;
  }
  

  參數(shù)的類型順序如果稍有不同，也可以構(gòu)成重載。

C不支持函數(shù)重載，而C++支持，其原因就是：C++支持函數(shù)重載的原理是 名字修飾 (name mangling)

C/C++中程序的運(yùn)行需要經(jīng)過幾個(gè)步驟：預(yù)處理、編譯、匯編、鏈接。

舉個(gè)例子，現(xiàn)在有a.cc 、b.cc兩個(gè)文件，在 b.cc中定義了Add函數(shù)，而在 a.cc中使用了Add函數(shù)。
編譯后鏈接之前，a.o 的目標(biāo)文件中沒有Add的函數(shù)地址，因?yàn)锳dd是在b.cc中定義的，所以Add的地址在b.o 中。
在鏈接時(shí)，鏈接器看到a.o 調(diào)用Add，但是沒有Add的地址，就會(huì)到b.o 的符號(hào)表中找Add的地址，然后鏈接到一起。

鏈接時(shí)，面對(duì)Add函數(shù)，鏈接器會(huì)使用一個(gè)名字去找。每個(gè)編譯器的函數(shù)名修飾規(guī)則不同，gcc的函數(shù)名修飾過后不變（意味著不能同時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)同名函數(shù)），g++函數(shù)名修飾過后，變成了 _z + 函數(shù)長度 + 函數(shù)名 + 類型首字母，編譯器將函數(shù)參數(shù)類型信息都添加到修改后的名字中。

正因如此：C語言無法支持函數(shù)重載，因?yàn)橥瘮?shù)無法區(qū)分；而C++時(shí)通過函數(shù)修飾規(guī)則來區(qū)分，只要參數(shù)不同（參數(shù)類型，參數(shù)個(gè)數(shù)，參數(shù)類型順序），修飾出來的名字就不同，所以支持重載。

如果兩個(gè)函數(shù)的函數(shù)名和參數(shù)相同，而返回值不同，不構(gòu)成重載，因?yàn)檎{(diào)用時(shí)編譯器無法區(qū)分二者。編譯器區(qū)分規(guī)則是：_z + 函數(shù)長度 + 函數(shù)名 + 類型首字母。

引用

引用不是新定義一個(gè)變量，而是給已經(jīng)存在的變量取別名。變量和它的引用共用同一塊內(nèi)存空間。

引用特性：

1. 引用在定義時(shí)必須初始化。

2. 一個(gè)變量可以有多個(gè)引用。

3. 引用一旦有了實(shí)體，就不能引用其他實(shí)體。

4. 常引用: const 類型的對(duì)象，需要用常引用，即const + 類型+ & + 別名 = 實(shí)體。

   const int a = 10;
   int & ra = a; //編譯時(shí)報(bào)錯(cuò)，因?yàn)閍 是常量，如果不加const，可能會(huì)修改。
   const int& ra = a; //正確寫法float b = 3.14;
   double& rb = b; //錯(cuò)誤，類型變了。
   const double& rb = b; //可以，表示別名rb不能修改b的值。
   

使用場(chǎng)景：

1. 做參數(shù)

   void Swap(int& a, int& b)
   {int temp = a;a = b;b = temp;
   }
   

   只有當(dāng)a 和b 是引用時(shí)，才奏效，就跟我們當(dāng)時(shí)C語言傳指針一樣。

2. 做返回值

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

   這里的n 是static靜態(tài)的，所以可以用傳引用返回，因?yàn)槌隽撕瘮?shù)的作用域，n還存在。如果我們定義一個(gè)普通的對(duì)象，如下：

   int& count()
   {int n = 0;n ++;return n;
   }
   

   可以發(fā)現(xiàn)，出了函數(shù)的作用域，返回的對(duì)象已經(jīng)銷毀了，這時(shí)候必須使用傳值返回。

傳值和傳引用的區(qū)別：

傳值傳參或者傳值返回，函數(shù)不會(huì)直接傳遞參數(shù)或者將變量直接返回，而是傳遞這個(gè)參數(shù)或者返回值的臨時(shí)拷貝，因此這樣效率非常低，尤其是當(dāng)參數(shù)或者返回值類型大的時(shí)候，效率更低。

引用和指針的區(qū)別：

1. 語法概念上：引用就是別名，沒有獨(dú)立空間，和引用實(shí)體共用一塊空間。
2. 底層實(shí)現(xiàn)上：實(shí)際上是由空間的，因?yàn)橐檬前凑罩羔樂绞綄?shí)現(xiàn)的。

• 引用概念上定義一個(gè)變量的別名，而指針存儲(chǔ)一個(gè)變量的地址。
• 引用在定義時(shí)必須初始化，指針沒有要求。
• 引用在初始化引用一個(gè)實(shí)體之后，不能引用其他實(shí)體；指針可以在任意時(shí)刻指向同類型實(shí)體。
• 沒有NULL引用，但是有NULL指針。
• 在sizeof中含義不同，sizeof引用結(jié)果是引用類型的大小，指針始終是地址空間所占的字節(jié)。
• 引用++是引用實(shí)體++，指針++是指針向后偏移一個(gè)類型的大小。
• 有多級(jí)指針，沒多級(jí)引用。
• 訪問實(shí)體的方式不同，指針需要自己顯式解引用，引用則是編譯器自己處理。
• 引用比指針使用相對(duì)更安全。

以上就是C++入門時(shí)需要知道的基礎(chǔ)知識(shí)。