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【C++】C++入门基础，详细介绍命名空间，缺省参数，函数重载，引用，内联函数等
2024-09-15 12:00:07基础资料围观129次
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1. 命名空间
1.1 使用命名空间的目的
在C/C++中，变量、函数和类都是大量存在的，这些变量、函数和类的名称将都存在于全局作用域中，可能会导致很多重名冲突。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。
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> int rand = 10; int main() { printf("%d\n", rand); return 0; }在C语言中，这个整型变量rand和函数rand()名字冲突了，只能其中一个改名字。
1.2 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。
1. 命名空间中可以定义变量/函数/类型
namespace lyh { int rand = 10; int Add(int left, int right) { return left + right; } struct Node { struct Node* next; int val; }; }使用方法
结构体类型的使用需要特别记忆一下。
int main() { printf("%d\n", lyh::rand); printf("%d\n", lyh::Add(1, 2)); struct lyh::Node node; return 0; }2. 命名空间可以嵌套
namespace N1 { int a; int b; int Add(int left, int right) { return left + right; } namespace N2 { 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。
4. 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。
1.3 命名空间使用
namespace lyh { int a; int b; }1. 不展开，都要加命名空间名称及作用域限定符。
int main() { printf("%d\n", lyh::a); printf("%d\n", lyh::b); return 0; }2. 部分展开，展开的不用加命名空间名称及作用域限定符。
using lyh::b; int main() { printf("%d\n", lyh::a); printf("%d\n", b); return 0; }3. 全展开，都不用加命名空间名称及作用域限定符。
using namespace lyh; int main() { printf("%d\n", a); printf("%d\n", b); return 0; }
2. 缺省参数
2.1 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形参的默认值，否则使用指定的实参。
void Func(int a = 0) { cout<<a<<endl; } int main() { Func(); // 没有传参时，使用参数的默认值，a=0 Func(10); // 传参时，使用指定的实参，a=10 return 0; }
2.2 缺省参数分类
1. 全缺省参数
void Func(int a = 10, int b = 20, int c = 30) { cout<<"a = "<<a<<endl; cout<<"b = "<<b<<endl; cout<<"c = "<<c<<endl; } int main() { Func(); //只能从左往右显示传参。 Func(1); Func(1, 2); Func(1, 2, 3); return 0; }2. 半缺省参数
部分参数缺省，缺省参数必须从右往左给出。
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(1); Func(1, 2); Func(1, 2, 3); return 0; }
2.3 实际案例
假如有一个场景要你开空间，这里分为两种情况，1.你知道开多少，2.你不知道开多少，这里就可以使用缺省参数。
再开空间之前你需要传入一个关于空间大小的参数，给空间大小参数一个默认值，你知道你就传，你不知道就用默认的。
2.4 注意事项
1. 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现。规定声明给即可。
//a.h void Func(int a = 10); // a.cpp void Func(int a = 20) {} // 注意：如果声明与定义都有缺省值，恰巧两个缺省值不同，那编译器就无法确定到底该用那个缺省值。2. 缺省值必须是常量或者全局变量。
3. C语言不支持缺省参数(编译器不支持)。
3. 函数重载
3.1 函数重载概念
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) { return left + right; } double Add(double left, double right) { return left + right; }2. 参数个数不同
void f(int a) { ... } void f(int a, int b) { ... }3. 参数类型顺序不同
void f(int a, char b) { ... } void f(char a, int b) { ... }
3.2 函数重载原理
1. 一个程序要运行起来，需要经历以下几个阶段：预处理、编译、汇编、链接。
2. 编译进行了符号汇总，汇编形成符号表，链接进行了符号表的合并与重定位。
3. C++不像C语言直接把函数名当作符号，而是将函数名修饰后才变成符号。
4. 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。
4. 引用
4.1 引用的概念
1. 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。
2. 类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体。
void Test() { int a = 10; int& ra = a; }3. 引用类型必须和引用实体是同种类型的。
4.2 引用的特性
1. 引用在定义时必须初始化。
2. 一个变量可以有多个引用。也可以对引用进行引用。
3. 引用一旦引用了一个实体，就不能引用其他实体。
void Test() { int a = 10; int& ra; //没有初始化 int& ra = a; int& rra = ra; //可以对引用进行引用 int x = 1; ra = x; //这里是赋值 }
4.3 使用场景
1. 做参数
void Swap(int& left, int& right) { int temp = left; left = right; right = temp; }2. 做返回值
注意：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。
4.4 常引用(权限变化)
1. 在引用的过程中，权限可以平移，缩小，但不能放大。
void Test() { const int a = 10; int& ra = a; //这是权限放大，不行。 int b = a; //这是赋值，可以。 const int& ra = a; //这是权限平移。 int x = 10; const int& rx = x; //这是权限缩小。 }2. 临时变量具有常性。
void test() { int i = 12 double d = i; double& rd = i; //这句会出错。 const double& rd = i; }因为这里会进行类型转换，将i拷贝给类型为double的临时变量，此时是对临时变量起别名。
func结束后，返回值会拷贝给一个临时变量，对临时变量起别名要注意常性。
4.5 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。
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。
他们的汇编代码是一样的。
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
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。
5. 内联函数
5.1 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。
5.2 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。
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、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。
3. 内联说明只是向编译器发出一个请求，编译器可以选择忽略这个请求。
4. inline不能声明和定义分离，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。
5.3 面试题
宏的优缺点？
优点： 1.没有类型限制。 2.针对频繁调用的小函数不用建立栈帧。
缺点： 1.不能调试宏(因为预编译阶段进行了替换) 。2.容易出错。 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。
6. auto
根据右边自动推导左边的类型。
int main() { int a = 1; auto b = a; auto c = &a; cout << typeid(b).name() << endl; cout << typeid(c).name() << endl; cout << typeid(d).name() << endl; }typeid可以查看变量的类型。
auto不能推导的场景
1. auto不能作为函数的参数。
2. auto不能直接用来声明数组。
7. 范围for
void Test() { int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 }; for (int* p = array; p < array + sizeof(array)/ sizeof(array[0]); ++p) { cout << *p << endl; } for(auto e : array) { cout << e << " "; } cout << endl; }依次取数组中的数据赋值给e。
自动判断结束。
自动迭代。
8. nullptr
#ifndef NULL #ifdef __cplusplus #define NULL 0 #else #define NULL ((void *)0) #endif #endif在C++中，NULL被定义为0。所以要表示空指针就使用nullptr。
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。
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