初识C++——开启新旅途

从今天开始主包也是掉入C++这个深坑，上完课也是跟没上一样，所以写好博客复习还是很重要的，话不多说，进入正题~~

1、命名空间

(1)namespace的价值与作用

  • 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。
  • c语言项目类似下面程序这样的命名冲突是普遍存在的问题，C++引⼊namespace就是为了更好的解决 这样的问题

（2）namespace的定义与使用

  • 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。命名空间中可以定义变量/函数/类型等
  • namespace本质是定义出⼀个域，这个域跟全局域各⾃独⽴，不同的域可以定义同名变量，所以下面的rand不在冲突了
  • C++中域有函数局部域，全局域，命名空间域，类域（四大域，很重要）；域影响的是编译时语法查找⼀个变量/函数/ 类型出处(声明或定义)的逻辑，所有有了域隔离，名字冲突就解决了。局部域和全局域除了会影响编译查找逻辑，还会影响变量的⽣命周期，命名空间域和类域不影响变量生命周期（重要概念）
  • namespace只能定义在全局，当然他还可以嵌套定义
  • 项⽬⼯程中多⽂件中定义的同名namespace会认为是⼀个namespace，不会冲突
  • C++标准库都放在⼀个叫std(standard)的命名空间中

<1>正常命名空间的定义

bit是命名空间的名字，⼀般开发中是用项目名字做命名空间名

我们上课用的是bit，大家下去以后自己练习可以考虑用自己名字缩写，如张三：zs

下面是一个实例，用于区分命名空间域和全局域

<2>命名空间嵌套意义与作用

  • 可以逻辑分组与模块化
  • 避免命名冲突
  • 访问控制与封装
  • 代码可读性与表意强化

<3>命名空间的使用

  • 指定命名空间访问，项目中推荐这种方式
  • using将命名空间中某个成员展开，项目中经常访问的不存在冲突的成员推荐这种方式
  • 展开命名空间中全部成员，项目不推荐，冲突风险很大，日常小练习程序为了方便推荐使用指定命名空间

1. 指定命名空间

2.using将命名空间中某个成员展开

3.展开命名空间中全部成员

2、C++的输入与输出

  • iostream是Input、Output、Stream的缩写，是标准的输⼊、输出流库，定义了标准的输⼊、输出对象
  • std::cin是istream类的对象，它主要⾯向窄字符（narrow characters (of type char)）的标准输 ⼊流
  • std::cout是ostream类的对象，它主要⾯向窄字符的标准输出流
  • std::endl是⼀个函数，流插⼊输出时，相当于插入⼀个换行字符加刷新缓冲区
  • <<是流插入运算符，>>是流提取运算符。（C语言还用这两个运算符做位运算左移/右移）
  • 使⽤C++输⼊输出更方便，不需要像printf/scanf输入输出时那样，需要手动指定格式，C++的输⼊ 输出可以自动识别变量类型(本质是通过函数重载实现的，这个以后会讲到)，其实最重要的是 C++的流能更好的⽀持⾃定义类型对象的输入输出
  • IO流涉及类和对象，运算符重载、继承等很多⾯向对象的知识，这些知识我们还没有讲解，所以这里我们只能简单认识⼀下C++IO流的用法，后面我们会有专门的⼀个章节来细节IO流库
  • cout/cin/endl等都属于C++标准库，C++标准库都放在⼀个叫std(standard)的命名空间中，所以要 通过命名空间的使用方式去用他们
  • ⼀般日常练习中我们可以using namespace std，实际项⽬开发中不建议using namespace std
  • 这⾥我们没有包含，也可以使⽤printf和scanf，在包含间接包含了。vs系列 编译器是这样的，其他编译器可能会报错

特点：可以自动识别变量，不用像C语言那样要使用占位符

2、缺省参数

（1）缺省参数的概念与作用

  • 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，缺省参数分为全缺省和半缺省参数（有些地方把缺省参数也叫默认参数）
  • 全缺省就是全部形参给缺省值，半缺省就是部分形参给缺省值。C++规定半缺省参数必须从右往左 依次连续缺省，不能间隔跳跃给缺省值
  • 带缺省参数的函数调⽤，C++规定必须从左到右依次给实参，不能跳跃给实参
  • 函数声明和定义分离时，缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现，规定必须函数声明给缺省值

（2）缺省参数的使用

举例：

全缺省：

半缺省：

Attention：缺省参数不能声明和定义同时给

3、函数重载

（1）函数重载的意义与作用

C++支持在同⼀作用域中出现同名函数，但是要求这些同名函数的形参不同，可以是参数个数不同或者 类型不同。这样C++函数调用就表现出了多态行为，使⽤更灵活。C语言是不支持同⼀作用域中出现同名函数的

（2）三种重载形式

<1>参数类型不同

<2>参数个数不同

<3>参数类型顺序不同

Attention：返回值不同不能作为重载条件，因为调⽤时也⽆法区分

4、引用

（1）引用的概念与定义

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。比如：水浒传中李逵，宋江叫"铁牛"，江湖上人称"黑旋风"；林冲，外号豹子头

类型& 引用别名 = 引用对象;

C++中为了避免引入太多的运算符，会复用C语言的⼀些符号，比如前面的>，这里引用也和取 地址使用了同⼀个符号&，大家注意使用方法角度区分就可以

（2）引用的特性

  • 引用在定义时必须初始化（避免因为未知值而混乱）
  • ⼀个变量可以有多个引用（一个人可以有很多个绰号）
  • 引用⼀旦引用⼀个实体，再不能引用其他实体（绰号的对应）
  • 把它和指针放在一块一起理解会更好理解

（3）引用的使用

  • 引用在实践中主要是于引用传参和引用做返回值中减少拷备提高效率和改变引用对象时同时改变被 引用对象
  • 引用传参跟指针传参功能是类似的，引用传参相对更方便⼀些
  • 引用返回值的场景相对比较复杂，我们在这里简单讲了⼀下场景，还有⼀些内容后续类和对象章节 中会继续深入讲解
  • 引用和指针在实践中相辅相成，功能有重叠性，但是各有特点，互相不可替代。C++的引用户跟其他 语言的引用(如Java)是有很大的区别的，除了用法，最大的点，C++引用定义后不能改变指向， Java的引用可以改变指向
  • ⼀些主要⽤C代码实现版本数据结构教材中，使用C++引用替代指针传参，⽬的是简化程序，避开 复杂的指针，但是很多同学没学过引用，导致⼀头雾水

Attention：⼀些主要用C代码实现版本数据结构教材中，使用C++引⽤替代指针传参，目的是简化程序，避开复杂的指针，但是很多同学没学过引用，导致⼀头雾水

指针变量也可以取别名，LTNode*& phead就是给指针变量取别名，这样就不需要用⼆级指针了，相对而言简化了程序

 （4）const引用

  • 可以引用⼀个const对象，但是必须用const引用。const引用也可以引用普通对象，因为对象的访 问权限在引用过程中可以缩小，但是不能放大
  • 不需要注意的是类似 int& rb = a*3; double d = 12.34; int& rd = d; 这样⼀些场景下a*3的和结果保存在⼀个临时对象中， int& rd = d 也是类似，在类型转换中会产生临时对象存储中间值，也就是时，rb和rd引用的都是临时对象，而C++规定临时对象具有常性，所以这里就触发了权限放大，必须要用常引用才可以
  • 所谓临时对象就是编译器需要⼀个空间暂存表达式的求值结果时临时创建的⼀个未命名的对象， C++中把这个未命名对象叫做临时对象

（5）指针和引用的关系

C++中指针和引用就像两个性格迥异的亲兄弟，指针是哥哥，引用是弟弟，在实践中他们相辅相成，功能有重叠性，但是各有自己的特点，互相不可替代

  • 语法概念上引用是⼀个变量的取别名不开空间，指针是存储⼀个变量地址，要开空间
  • 引用在定义时必须初始化，指针建议初始化，但是语法上不是必须的
  • 引用在初始化时引用⼀个对象后，就不能再引用其他对象；而指针可以在不断地改变指向对象
  • 引用可以直接访问指向对象，指针需要解引用才是访问指向对象
  • 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，64位下是8byte)
  • 指针很容易出现空指针和野指针的问题，引用很少出现，引用使用起来相对更安全⼀些

5、inline（内联函数）

  • 用inline修饰的函数叫做内联函数，编译时C++编译器会在调用的地方展开内联函数，这样调用内联函数就需要建立栈帧了，就可以提高效率
  • inline对于编译器而言只是⼀个建议，也就是说，你加了inline编译器也可以选择在调用的地方不展开，不同编译器关于inline什么情况展开各不相同，因为C++标准没有规定这个。inline适用于频繁调用的短小函数，对于递归函数，代码相对多⼀些的函数，加上inline也会被编译器忽略
  • C语言实现宏函数也会在预处理时替换展开，但是宏函数实现很复杂很容易出错的，且不方便调试，C++设计了inline目的就是替代C的宏函数
  • vs编译器/debug版本下面默认是不展开inline的，这样方便调试，debug版本想展开需要设置⼀下以下两个地方
  • inline不建议声明和定义分离到两个文件，分离会导致链接错误。因为inline被展开，就没有函数地址，链接时会出现报错

6、nullptr

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：

  • C++中NULL可能被定义为字面常量0，或者C中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，本想通过f(NULL)调用指针版本的 f(int*)函数，但是由于NULL被定义成0，调用了f(int x)，因此与程序的初衷相悖。f((void*)NULL); 调用会报错
  • C++11中引入nullptr，nullptr是⼀个特殊的关键字，nullptr是⼀种特殊类型的字面量，它可以转换成任意其他类型的指针类型。使用nullptr定义空指针可以避免类型转换的问题，因为nullptr只能被隐式地转换为指针类型，而不能被转换为整数类型

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