C++入门
0、前言
C++全名:CPlusPlus。是在C语言的基础上改进出来的,目的是为了解决C语言无法完成的问题。
1979年,贝尔实验室的本贾尼等人试图分析unix内核的时候,试图将内核模块化,于是在C语言的基础上进行扩展,增加了类的机制,完成了一个可以运行的预处理程序,称之为C with classes。
之后一直发展到现在的C++17,但我们学习从C++11开始。
1、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,难免重复,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。
首先明确C++本身给出标准的命名空间,为std。
1.1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。
例子:
- 普通的命名空间
namespace N1 // N1为命名空间的名称
{
// 命名空间中的内容,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;
}
}
- 命名空间可以嵌套
namespace N2
{
int a;
int b;
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
namespace N3
{
int c;
int d;
int Sub(int left, int right)
{
return left - right;
}
}
}
- 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。
namespace N1
{
int Mul(int left, int right)
{
return left * right;
}
}
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
1.2命名空间使用
和C语言有所不同
错误示范:
namespace N
{
int a = 10;
int b = 20;
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
int Sub(int left, int right)
{
return left - right;
}
}
//错误使用示例
int main()
{
printf("%d\n", a); // 该语句编译出错,无法识别a
return 0;
}
正确的三种使用方法示例
- 加命名空间名称及作用域限定符
int main()
{
printf("%d\n", N::a);
return 0;
}
- 使用using将命名空间中成员引入:仅仅引入b一个成员
using N::b;
int main()
{
printf("%d\n", N::a);
printf("%d\n", b);
return 0;
}
- 使用using namespace 命名空间名称引入:将整个命名空间引入。
using namespce N;
int main()
{
printf("%d\n", N::a);
printf("%d\n", b);
Add(10, 20);
return 0;
}
2、输入输出
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
+std的方式。
<<作为操作符,可以看作把右边的变量交给控制台输出。
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
cout<<"Hello world!!!"<<endl; //endl代表换行。
return 0;
}
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
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
int a;
double b;
char c;
cin>>a;
cin>>b>>c;
cout<<a<<endl;
cout<<b<<" "<<c<<endl;
return 0;
}
当然并不是C++的输入输出就一定简单好用,
看下面的例子:
#include<iostream>
#include<stdio.h>
#include<iomanip>
#include<Windows.h>
#pragma warning(disable:4996)
using namespace std;
typedef struct students
{
char name[10];
int age;
}students;
int main()
{
//根据使用角度,cin/cout和printf/scanf各有优势,那个方便用那个,可以混用。
//C++方便使用示例
int i;
double d;
cin >> i >> d;
cout << i << " " << d << endl;
//对比
scanf("%d", &i);
scanf("%32lf", &d); //格式控制一定要严格,不然会出错
printf("%d %f \n", i, d);
//C语言方便使用示例
students s = {
"David", 21 };
//C++
cout << "name:" << s.name << " " << "age:" << s.age << " " << endl;
//对比
printf("name:%s, age:%d\n", s.name, s.age);
//输出小数点后两位
double b = 10.0 / 3;
//C++
cout << b << endl;
cout.unsetf(ios::fixed);
cout << setprecision(3) << b << endl;
//C语言
printf("%.2lf \n", b);
system("pause");
return 0;
}
3、缺省参数
C++中函数的参数也可以配“备胎”。
3.1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 TestFunc(int a = 0)
{
cout<<a<<endl;
}
int main()
{
TestFunc(); // 没有传参时,使用参数的默认值 备胎:0
TestFunc(10); // 传参时,使用指定的实参
}
3.2缺省参数分类
全缺省参数:
void TestFunc(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{
cout<<"a = "<<a<<endl;
cout<<"b = "<<b<<endl;
cout<<"c = "<<c<<endl;
}
半缺省参数:
void TestFunc(int a, int b = 10, int c = 20)
{
cout<<"a = "<<a<<endl;
cout<<"b = "<<b<<endl;
cout<<"c = "<<c<<endl;
}
3.3缺省参数使用注意
注意:
- 半缺省参数必须从右往左依次来给出,不能间隔着给
- 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现
//a.h
void TestFunc(int a = 10);
// a.c
void TestFunc(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
- 缺省值必须是常量或者全局变量
- C语言不支持(编译器不支持)
4、函数重载
自然语言中,一个词可以有多重含义,人们可以通过上下文来判断该词真实的含义,即该词被重载了。
比如:以前有一个笑话,国有两个体育项目大家根本不用看,也不用担心。一个是乒乓球,一个是男足。前者是“谁也赢不了!”,后者是“谁也赢不了!”
4.1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
int Add(int left, int right)
{
return left+right;
}
double Add(double left, double right)
{
return left+right;
}
long Add(long left, long right)
{
return left+right;
}
int main()
{
Add(10, 20);
Add(10.0, 20.0);
Add(10L, 20L);
return 0;
}
4.2为什么C语言不行?原因:名字修饰
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。
- 实际我们的项目通常是由多个头文件和多个源文件构成,而通过我们C语言阶段学习的编译链接,我们可以知道,【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?
- 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。
- 那么链接时,面对Add函数,连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。
- 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名字。
- 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】。
- 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。 - 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。
总结:简单来说,就是链接几个文件时,编译器会给函数接口起名字以便调用链接,由于不同的起名规则,导致C不可以函数重载,C++可以。
而C语言和C++的起名规则不同,体现在函数参数上,C语言无视参数,只看函数名;C++会根据函数名和函数参数的类型,个数,顺序,起名。和函数的返回值没关系。
4.3 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。**比如:tcmalloc是google用C++实现的一个项目,他提供tcmallc()和tcfree两个接口来使用,但如果是C项目就没办法使用,那么他就使用extern “C”来解决。
4.4函数重载面试题
- 下面两个函数能形成函数重载吗?有问题吗或者什么情况下会出问题?
void TestFunc(int a = 10)
{
cout<<"void TestFunc(int)"<<endl;
}
void TestFunc(int a)
{
cout<<"void TestFunc(int)"<<endl;
}
答案:不可以,在汇编代码中名字一样。
- C语言中为什么不能支持函数重载?
- C++中函数重载底层是怎么处理的?
- C++中能否将一个函数按照C的风格来编译?