1.C++关键字

C++总计63个关键字,C语言32个关键字

大概了解一下C++的关键字都有哪些

asmdoifreturntrycontinue
autodoubleinlineshorttypedeffor
booldynamic_castintsignedtypeidpublic
breakelselongsizeoftypenamethrow
caseenummutablestaticunionwchar_t
catchexplicitnamespacestatic_castunsigneddefault
charexportnewstructusingfriend
classexternoperatorswitchvirtualregister
constfalseprivatetemplatevoidtrue
const_castfloatprotectedthisvolatilewhile
deletegotoreinterpret_cast
2. 命名空间

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。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。

2.1 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.普通的命名空间
namespace N1 //N1为命名空间的内容 { //命名空间中既可以定义变量,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 i; double d; int Add(int x, int y) { return x + y; }
namespace N3 { int a; int b; int Sub(int x, int y) { return x - y; } } }
3. 同一个工程中允许存在多个相同名称的命名空间,编译器最后会合成到同一个命名空间中。
namespace N1 { int a; int add(int left, int right) { return left + right; } }
namespace N1 { int Mul(int x, int y) { return x + y; } }
注意: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

2.2 命名空间使用
namespace N { int i = 3; } int main() { printf("%d\n", i);
//该语句编译会出错,i被认为是未声明的标识符 }
命名空间有以下三种使用方式:

1.加命名空间名称及作用域限定符
int main() { printf("%d\n", N::i); }
 2.使用using将命名空间中的成员引入
using N::i; int main() { printf("%d\n", i); }
 3.使用using namespace + 命名空间名称引入
using namespace N; int main() { printf("%d\n", i); return 0; }
3.C++输入和输出

直接来看代码:
#include <iostream> using namespace std; int main() { cout << "hello world" <<
endl; return 0; }
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,因此推荐使用<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
int main() { int i; char c; double d; cin >> i >> c >> d; cout << i << c << d
<< endl; return 0; }
4.缺省参数

4.1 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 Print(int a = 10) { cout << a << endl; } int main() { Print(5);
//传参时,使用指定的实参 Print(); //没有传参时,使用参数的默认值 return 0; }
 4.2 缺省参数分类

缺省参数分为全缺省参数和半缺省参数

1.全缺省参数
void Test(int a = 10, int b = 20, int c = 30) { cout << a << endl; cout << b
<< endl; cout << c << endl; } int main() { Test(); return 0; }
在调用缺省函数的时候要从左往右给实参,不能跳着给

以下这么写是错误的
int main() { Test(, , 3); return 0; }
2.半缺省函数
void Test(int a, int b = 20, int c = 30) { cout << a << endl; cout << b <<
endl; cout << c << endl; }
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

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。
//a,h void Test(int a = 10); //a.c void Test(int a = 20) { cout << a << endl; }
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) 

5. 函数重载

5.1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,函数重载与函数的返回类型无关。

形参个数不同
int Add(int x, int y) { return x + y; } int Add(int x, int y, int z) { return
x + y + z; } int Add(int x) { return x; }
形参类型不同
int Add(int x, int y) { return x + y; } double Add(double x, double y) {
return x + y; } long Add(long x, long y) { return x + y; } int main() { Add(1,
2); Add(1.1, 2.2); Add(1L, 2L); return 0; }
 在调用函数时要注意实参与形参对应以调用相应的函数

参数顺序不同
void Add(int x, double y) {} void Add(double x, int y) {}
问:下面两个函数属于函数重载吗?
short Add(short left, short right) { return left + right; } int Add(short
left, short right) { return left + right; }
答:不属于,函数重载无关返回类型,只与参数个数,类型,顺序和函数名有关

5.2 名字修饰

为什么C++支持函数重载,而C语言不支持函数重载呢?

在C/C++中,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。

 

这是C语言的编译过程图解,C++与此类似

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,【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,链接器会使用哪个名字去找呢?这里每个编译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函数名字。

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】。

采用C语言编译器编译后结果

结论:在linux下,采用gcc编译完成后,函数名字的修饰没有发生改变。 

采用C++编译器编译后结果

结论:在linux下,采用g++编译完成后,函数名字的修饰发生改变,编译器将函数参数类型信息
添加到修改后的名字中。

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。

5.3 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。

下面演示一下在C++文件里面调用C的函数

新建一个项目AddC,新建Add.h和Add.c文件
//Add.h int Add(int x, int y); //Add.c int Add(int x, int y) { return x + y; }
打开解决方案属性,将配置类型改为静态库,然后编译程序

在对应的Debug路径下可以看到生成了一个.lib文件

 再新建一个项目CCallCLib,新建一个test.cpp文件
//test.c #include "../../AddC/AddC/Add.h" //找到对应目录下单Add.h文件并包含 int main() {
Add(1, 2); return 0; }
 打开项目属性,将AddC.lib的绝对路径拷贝到附加库目录下

 在附加依赖项上加入对应静态库,这里是AddC.lib

 然后编译程序就会有以下错误

test.obj : error LNK2019: 无法解析的外部符号 "int __cdecl Add(int,int)"
(?Add@@YAHHH@Z),函数 main 中引用了该符号 

这是因为符号表上函数名的不同所导致的,在C++编译器下函数名有修饰规则,而在C编译器下函数名没有修饰规则,Add这个函数名在C++的编译风格下生成的函数名和在C的编译风格下生成的函数名不同,所以导致
链接时C++文件的符号表上的函数找不到它所对应的地址。

所以需要将函数按照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

项目CppCallCLib
//test.cpp extern "C" { #include "../../AddC/AddC/Add.h" //找到对应目录下单Add.h文件并包含
} int main() { Add(1, 2); return 0; }

 相反,用C文件来调用C++的函数也是可以的

将刚才C的静态库改成C++的静态库,由于extern "C"是C++语法才有的,所以extern "C"
此时要写在C++的静态库中,以C的风格来编译,从而可以让C编译器下生成的文件来调用C++文件中的函数。

项目AddCPP
//add.h extern "C" { int Add(int x, int y); } //Add.cpp #include "Add.h" int
Add(int x, int y) { return x + y; }
 在C编译器的项目属性上同刚才一样的操作,修改附加库目录和附加依赖项

然而这个时候直接编译的话会发生错误,原因在于extern "C"是C++的语法才有的,而在C的语法中是没有的,这个时候就用到了条件编译

项目AddCpp
//Add.h #ifdef __cplusplus //。 __cplusplus是C++才有的宏 extern "C" { #endif int
Add(int x, int y); #ifdef __cplusplus } #endif
现在切到C++的项目就可以编译成功了

6.引用

6.1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。

用法:类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体;
int main() { int a = 10; int& b = a; //b是引用变量名,a是引用实体 cout << a << endl << b
<< endl; return 0; }
 注意:引用类型必须和引用实体是同种类型的

6.2 引用特性

1. 引用在定义时必须初始化
int main() { int a = 0; int& b; //该条语句在编译时会出错 return 0; }
报错:“b”: 必须初始化引用 

2. 一个变量可以有多个引用
int main() { int a = 0; int& b = a; int& c = b; int& d = c; cout << &a << endl
<< &b << endl << &c << endl << &d << endl; return 0; }
 引用可以给引用取别名,它们指向的还是同一块空间

3. 引用一旦引用一个实体,再不能引用其他实体
int main() { int a = 0; int b = 1; int& c = a; int& c = b; //只能引用一个实体 return
0; }
6.3常引用

权限放大
int main() { const int a = 10; int& b = a; return 0; }
b引用a时会发生错误,其原因为权限放大了,a是常量不能被改,而用int类型的b引用后是可以改的,所以这里发生了错误,导致无法正常编译

权限缩小
int main() { int a = 10; const int& b = a; const double& d = a; return 0; }
a可以改,b不能改,权限缩小,可以正常编译,d也是一样的

对常量进行引用也是可以的
int main() { const int& b = 2; return 0; }
引用时类型要保证相同,否则会编译出错
int main() { int i = 0; double& d = a; return 0; }
6.4引用的使用场景

1.把引用做参数
void Swap(int& x, int& y) { int tmp = x; x = y; y = tmp; } int main() { int a
= 3; int b = 5; Swap(a, b); cout << a << endl << b << endl; }
在Swap函数中直接取了a和b的别名,相当于拿到了a和b的两块空间,所以可以在函数内部完成a和b空间中值的交换

传值调用和传引用调用效率对比
#include <time.h> struct A { int a[10000]; }; void TestFunc1(A a) {} void
TestFunc2(A& a) {} int main() { 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; return 0; }

传引用调用是要比传值调用快的

2.传引用返回

传值返回实现的过程

 

传引用返回实现的过程

函数栈帧在出了作用域之后就销毁了,所以    cout << ret <<
endl;语句会造成越界访问,而第一条语句能够打印出1,是因为此时n原来的那块空间里的值还没有被改变

总结:函数返回时,如果返回对象没有被销毁,则可以使用传引用返回,而如果返回对象销毁了,则一定要用传值返回 

传引用返回和传值返回效率对比 
#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; } int main() { // 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; return 0; }
可见传引用返回效率大于传值返回

 6.5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。
int main() { int a = 0; int& b = a; cout << "&a = " << &a << endl; cout << "&b
= " << &b << endl; 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 = 0; int& ra = a; ra = 10; int* pa = &a; *pa = 10; return
0; }
我们来看下引用和指针的汇编代码对比:

引用和指针的不同点:
1. 引用在定义时必须初始化,指针没有要求
2. 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
3. 没有NULL引用,但有NULL指针
4. 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)
5. 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
6. 有多级指针,但是没有多级引用
7. 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
8. 引用比指针使用起来相对更安全

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