1.c++入门（命名空间、缺省参数、函数重载、引用、内联函数、for循环、auto关键字、指针空值nullptr）

1.c++的第一个程序

// 方法一
#include<iostream>// namespace为命名空间的关键字，std为空间名； C++标准库的东西放进std命名空间
using namespace std;  int main()
{cout << "hello world" << endl;return 0;
}

// 方法二
#include<iostream>int main()
{// 流插入（ << ）; cout--> console out; endl--> endline// :: 为域作用限定符// 自动识别类型std::cout << "hello world" << std::endl;int i = 10;double j = 10.11;std::cout << i <<" "<< j << " "<< &i <<std::endl;return 0;
}
// 可以自己输出打印结果

为什么要存在命名空间

// 错误演示
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int rand = 0;int main()
{printf("hello bit\n");printf("%d\n", rand);  //rand 是函数名，打印的是函数的地址return 0;
}

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// 加上命名空间修正之后
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>namespace qwy
{int rand = 0;
}int main()
{printf("hello bit\n");printf("%p\n", rand);       // 打印为0printf("%p\n", qwy::rand);  // 打印为rand()函数的地址return 0;
}

实例2：

#include<stdio.h>
int a = 0;int main()
{int a = 1;// 根据局部优先原则，打印值为1printf("%d\n", a);  // ::域作用限定符// ::(限定符左侧为空白，代表是全局域)；打印结果为0printf("%d\n", ::a); return 0;
}

2. 命名空间

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。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>  // 预处理时，会展开，所以编译器查找的范围只有全局变量，和局部变量，局部变量优先// 命名空间：不影响变量生命周期，只是限定域，影响编译查找规则
// 默认查找规则，先在局部找，再全局找
namespace qwy          
{int rand = 10;int x = 1;
}void func()
{printf("%p\n", rand);  // 为<stdlib.h> 中的函数，打印值为函数的地址printf("%d\n", qwy::x);  // 打印为 1printf("%d\n", qwy::rand);  // 打印为 10
}int main()
{func();// printf("%p\n", rand);return 0;
}

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. 正常的命名空间定义
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>// 避免命名冲突
namespace qwy
{int rand = 10;int x = 1;int Add(int left, int right){return left + right;}struct Node{struct Node* next;int val;};
}namespace _qwy
{int Add(int left, int right){return left*10 + right*10 ;}struct Node{struct Node* next;struct Node* prev;int val;};
}int main()
{printf("%d\n", qwy::Add(1, 2));// 注意结构体，域作用限定符的位置；  命名空间避免了命名冲突struct qwy::Node node; struct _qwy::Node dnode;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;}}
}int main()
{	N1::a = 1;N1::N2::c = 2;  // 在N1中找N2，再到N2中找creturn 0;
}

// std C++官方库内容定义的命名空间
// 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。
// ps：一个工程中的Stack.h和上面Queue.h中两个qwy（相同的命名空间）会被合并成一个// stack.h
namespace qwy  // 空间名都为qwy
{struct Stack{int* a;//.....};void StackPush(struct Queue* ps, int x){}
}// Queue.h
namespace qwy
{struct Queue{//.....};void QueuePush(struct Queue* ps, int x){}
}// test.cpp
int main()
{qwy::StackPush(NULL, 1);qwy::QueuePush(NULL, 1);return 0;
}

2.2 命名空间使用

命名空间中成员该如何使用呢？

命名空间的使用有三种方式：

// 1.加命名空间名称及作用域限定符
#include <iostream>int main()
{std::cout << "hello world" << std::endl;return 0;
}

// 2.使用using namespace std（也就是将std标准库展开，这样编译器编译时，就可以找到）
// 用起来就方便了，命名的隔离墙拆了
// 日常练习，小程序，这么用可以，项目最好不要这么用 
// 写项目时，我们自己定义的变量名，可能会和std标准库中的名字相冲突#include <iostream>
using namespace std;// int cout = 0;  // 这样使用就会导致命名冲突int main()
{cout << "hello world" << endl;cout << "hello world" << endl;std::cout << "hello world" << std::endl;return 0;
}

// 3.使用using将命名空间中某个成员引入#include <iostream>
// 指定展开 -- 常用展开，自己定义的时候避免跟常用重名即可
using std::cout;int main()
{cout << "hello world" << std::endl;cout << "hello world" << std::endl;std::cout << "hello world" << std::endl;return 0;
}

3. C++输入&输出

#include <iostream>
using namespace std;int main()
{// 可以自动识别变量的类型，相比c的优势printf / scanf// 哪个方便就用哪个// << 流插入运算符cout << "Hello world!!!" << endl; //可以将endl看做是换行cout << "Hello world!!!" << '\n';int a;double b;char c;// >> 流提取运算符cin >> a;       // 输入数据到a，然后被提取，相当于scanfcin >> b >> c;cout << a << endl;cout << b <<" "<< c <<endl;   // 如果需要打印ASCII值，可以强转类型，打印printf("%.1f\n", b);cout <<"int:"<<a <<" "<<" double:"<< b <<" char:" << c << endl;//这块相比而言，用printf就更加方便printf("int:%d double:%f char:%c", a, b, c);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缺省值（可以理解为是默认值）。在调用该函数时，如果没有指定实参则采用该形参的缺省值，否则使用指定的实参。

#include <iostream>
using namespace std;void Func(int a = 0)
{cout << a << endl;
}int main()
{Func();    // 打印值为0Func(10);  // 打印值为10return 0;
}

4.2 缺省参数分类

全缺省参数

// 全缺省
#include <iostream>
using namespace std;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()
{// 传值：从左向右依次传值，不能间隔着给Func(); Func(1);          // 打印结果为 a = 1, b = 20, c = 30Func(1, 2);       // 打印结果为 a = 1, b = 2,  c = 30// Func(1, ,2); 不支持Func(1, 2, 3);    // 打印结果为 a = 1, b = 2,  c = 3return 0;
}

半缺省参数(部分缺省)

// 半缺省/部分缺省 -- 只能从右往左连续缺省
// 半缺省，因为有些变量，没有缺省值，因此我们必须要传值
// 半缺省参数必须从右往左依次来给出，不能间隔着给
void Func(int a, int b = 10, int c = 20)    // 给缺省值，必须按从右向左的顺序
{cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;cout << "c = " << c << endl;
}int main()
{// a没有缺省值，因此a必须要传参Func(1);              Func(1, 2);Func(1, 2, 3);return 0;
}

缺省参数的应用

  • 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现
// stack.h
namespace qwy
{typedef struct Stack{int* a;int top;int capaicty;//....}ST;// 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现,只能在声明中给缺省值，定义中不需要给（这是c++语法规定的）// 这么做的目的是为了避免声明和定义的缺省值不一致，导致冲突void StackInit(ST* ps, int defaultCP = 4);void StackPush(ST* ps, int x);
}// stack.cpp
#include "Stack.h"namespace qwy
{// 上面的声明已经给出了缺省值，定义中不需要出现缺省值了// 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现，避免声明和定义中给的值不一致void StackInit(ST* ps, int defaultCP){ps->a = (int*)malloc(sizeof(int)*defaultCP);assert(ps->a);ps->top = 0;ps->capaicty = defaultCP;}void StackPush(ST* ps, int x){}
}// test.cpp
int main()
{// 不知道要插入多少数据qwy::ST st1;qwy::StackInit(&st1);// 知道要插入100个数据qwy::ST st2;qwy::StackInit(&st2, 100); // 使用缺省值，避免了频繁malloc，提高了运行效率return 0;
}

综上得出的结论：

  1. 半缺省参数必须从右往左依次来给出，不能间隔着给(注：这里的从右往左是指函数参数)

  2. 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现

  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

  • 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！”。

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 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。

// 函数重载 函数名相同，参数不同（个数、类型、顺序）#include<iostream>
using namespace std;// 1.参数类型不同
int add(int x, int y)
{return x + y;
}double add(double x, double y)
{return x + y;
}void swap(int* px, int* py)
{int tmp = *px;*px = *py;*py = tmp;
}void swap(double* px, double* py)
{double tmp = *px;*px = *py;*py = tmp;
}int main()
{// 调用int add(int x, int y)cout << add(1, 2) << endl;   // 调用double add(double x, double y)cout << add(1.1, 2.2) << endl;int a = 0, b = 1;swap(&a, &b);double c = 1.1, d = 2.2;swap(&c, &d);return 0;
}

// 2、参数个数不同
void f()
{cout << "f()" << endl;
}void f(int a)
{cout << "f(int a)" << endl;
}int main()
{f();        // 打印结果为 f()f(1);       // 打印结果为 f(int a)return 0;
}

// 3.顺序不同是形参类型顺序不同（指的是参数的类型，而不是参数本身）
void f(int a, char b)
{cout << "f(int a,char b)" << endl;
}void f(char b, int a)
{cout << "f(char b, int a)" << endl;
}/*
// 错误示范;顺序不同，指的是参数的类型（如char,int的顺序不同）
void f(int a, int b)
{cout << "f(int a,int b)" << endl;
}void f(int b, int a)
{cout << "f(int a,int b)" << endl;
}
*/int main()
{f(0, 'A');  // 打印结果为 f(int a,char b)f('A', 1);  // 打印结果为 f(char b, int a)return 0;
}

// 在语法上构成函数重载 -- 但是f()调用会报错，存在歧义
void f()
{cout << "f()" << endl;
}void f(int a = 0, char b = 1)
{cout << "f(int a,char b)" << endl;
}int main()
{f(10);     // 打印结果f(int a,char b)f(10, 20); // 打印结果f(int a,char b)f(); // 歧义  二义性;按照语法，两个都可以调用return 0;
}

5.2 C++支持函数重载的原理–名字修饰(name Mangling)

为什么C++支持函数重载，而C语言不支持函数重载呢？

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  • 采用C++编译器编译后结果

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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。

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参数相同，返回值不同是否可以构成重载

// _z1ifii-->将返回值加入之后的函数名
int f(int a, int b)
{cout << "f(int a,char b)" << endl;return 0;
}// _z1cfii
char f(int b, int a)
{cout << "f(int a,char b)" << endl;return 'A';
}// 验证之后得出：返回值不同，不构成重载
// 返回值不同，不构成重载原因，并不是函数名修饰规则
// 真正原因是调用时的二义性，无法区分，调用时不指定返回值类型
int main()
{f(1, 1);f(2, 2);return 0;
}

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。

// 情况1：
int main()
{int a = 10;int& ra = a; // 引用int& x = a;int& y = x;x++;y++;a++;printf("%d %d %d", x,y,a); // 打印结果为， 11 12 13return 0;
}

// 情况2：
void swap(int& m, int& n)
{int tmp = m;m = n;n = tmp;
}int main()
{int cc = 1, dd = 2;swap(cc, dd);printf("%d %d", cc, dd); //打印结果为 2 1
}

// 情况3：
// case1：
struct ListNode
{struct ListNode* next;int val;
};// c语言的玩法
void SlistPushBack(struct ListNode** pphead, int x)
{}// c++的玩法
// 也就是给struct ListNode*类型的数据取别名
void SlistPushBack(struct ListNode*& phead, int x) 
{}// case2:
typedef struct ListNode
{struct ListNode* next;int val;
}LTNode, *PLTNode;
// 将struct ListNode 定义为LTNode
// 将struct ListNode* 定义为PLTNode// c语言的玩法
void SlistPushBack(struct ListNode** pphead, int x)
{}// c++的玩法(两种都可以)
void SlistPushBack(struct ListNode*& phead, int x)
{}
void SlistPushBack(PLTNode& phead, int x)
{}int main()
{	struct ListNode* plist = NULL;SlistPushBack(plist, 1);SlistPushBack(plist, 2);return 0;
}

// 情况4：
#include<iostream>
using namespace std;void TestRef()
{int a = 10;int& ra = a;// <====定义引用类型printf("%p\n", &a);  // ra是a的别名，因此ra和a的地址相同printf("%p\n", &ra);
}int main()
{TestRef();return 0;
}

注：

  • 类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；

  • 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

  2. 一个变量可以有多个引用

  3. 引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体。

void TestRef()
{int a = 10;// int& ra;   // 该条语句编译时会出错；引用在定义时，必须初始化int& ra = a;int& rra = a;int b = 10;ra = b;  // 给ra赋值，并不是给b取别名printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra);  
}

6.3 常引用

// 减少拷贝,提高效率、
// 一般用引用做参数都是用const 引用
#include<iostream>void Func(const int& x)
{}int main()
{int a = 0;// 权限平移(ra 在申请的a空间可读可写)int& ra = a;  // 指针和引用赋值中，权限可以缩小，但是不能放大const int b = 1;   // 我引用你，权限放大 不行（范围从const int 扩大到 int）// int& rb = b;// 正确做法是：const int&rb = b;// 我引用你，我的权限的缩小 是可以（范围从int 扩大到 const int）const int& rra = a;//rra++; （rra被const修饰，是不可以修改的）a++;   // a可以被修改，a的值被改变，则rra的值也将改变// 权限平移const int& rb = b;Func(a);  // 权限缩小Func(b);  // 权限平移Func(rra);  // 权限平移Func(10); // 常量是不能够被修改的， 所以常量被引用，需要用const来修饰，如：const int& a = 10return 0;
}

// 情况2：
void func(const int& N = 10)
{}int Count()
{int n = 0;n++;// ...return n;
}int main()
{// 常量被引用，要用const修饰const int& b = 10;  double d = 12.34;// d的值是不变的，实际打印的是临时变量的值cout << (int)d << endl; // 强转d的类型，需要创建一个临时变量，将d取出，放入临时变量，实际上打印的是临时变量的值// 注意：创建的临时变量具有常性，因此引用时需要用const修饰const int& ri = d; // 可以；引用的其实是临时变量，临时变量具有常性，因此需要用const来修饰int i = d; // 可以int i = (int)d; // 可以cout << ri << endl;// int& ret = Count();  // 错误演示// 由于栈帧被销毁，因此不可以通过ret来修改n；需要用const修饰，只读不写const int& ret = Count();return 0;
}

6.4使用场景

  1. 引用做参数
void Swap(int& left, int& right) // 输出型参数
{int temp = left;left = right;right = temp; 
}
  1. 引用做返回值
// case1：普通的传值返回
int Count()
{int n = 0;n++;// ...return n;
}int main()
{int ret = Count();cout << ret << endl;return 0;
}

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// case2:普通的传值返回
int Count()
{//此时的n在静态区存放，就算count栈帧销毁，依旧可以访问nstatic int n = 0;n++;// ...return n;
}int main()
{int ret = Count();cout << ret << endl;return 0;
}

// case3:引用做返回值
int& Count()
{int n = 0;n++;// ...return n;
}int main()
{int ret = Count(); // 当count栈帧销毁，则我们就没有对n的访问权限，n空间的访问权限可能已经被重新分配了；// 所以：出了函数作用域，返回变量不存在了，不能用引用返回，因为引用返回的结果是未定义的// 因此，这种方法是不可取的cout << ret << endl; // 打印结果为1return 0;
}

// 验证：
int& Count()
{int n = 0;n++;// ...return n;
}void Func()
{int x = 100;
}int main()
{int& ret = Count();  cout << ret << endl; // 打印结果为1cout << ret << endl; // 打印结果为随机值Func();cout << ret << endl; // 打印结果为100return 0;
}

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// case:4：
int& Count()
{static int n = 0;n++;// ...return n;
}int main()
{int ret = Count(); // 由于n在静态区，因此就算count栈帧销毁，也不会有什么影响，所以这种用法是正确的cout << ret << endl;return 0;
}

引用做返回值的正确使用方法：

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**注：**内存空间销毁意味着什么？

  1. 空间还在吗？

答：在的；只是使用权限不是我们的了，我们存的数据不被保护

​ 2.我们还可以访问吗？

答：可以；只是我们读写的数据都是不确定的

例子：

int& Add(int a, int b)
{int c = a + b;return c;
}int main()
{int& ret = Add(1, 2);    // ret是c的别名Add(3, 4);  cout << "Add(1, 2) is :"<< ret <<endl;return 0; 
}// 打印结果为随机值  Add(1, 2) is :7

结论：

  • 出了函数作用域，返回变量不存在了，不能用引用返回，因为引用返回的结果是未定义的

  • 出了函数作用域，返回变量存在，才能用引用返回。

6.5 传值、传引用效率比较

引用做返回值

1.减少拷贝，提高效率。

2.修改返回值。

引用返回值的静态链表实例超链接

#include <time.h>
struct A
{ int a[10000]; 
};A a;  // 全局变量// 值返回
A TestFunc1() 
{ return a;
}// 引用返回
A& TestFunc2()
{ return a;
}void TestReturnByRefOrValue()
{// 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;   // 打印结果为143cout << "TestFunc2 time:" << end2 - begin2 << endl;   // 打印结果为1
}int main()
{TestReturnByRefOrValue();return 0;
}

通过上述代码的比较，发现传值和指针在作为传参以及返回值类型上效率相差很大。

传值返回：每传值一次，都需要进行一次拷贝，因此，效率会相对较低

引用做参数

1.减少拷贝，提高效率。

2.输出型参数，函数中修改形参，实参也会发生改变。

#include <time.h>
struct A
{ int a[10000]; 
};// 传值调用
void TestFunc1(A a)
{}// 传址调用
void TestFunc2(A& a)
{}void TestRefAndValue()
{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;  // 打印结果为 143毫秒cout << "TestFunc2(A&)-time:" << end2 - begin2 << endl; // 打印结果为 1毫秒
}int main()
{void TestRefAndValue();
}

#include<iostream>void Swap1(int& left, int& right)
{int temp = left;left = right;right = temp;
}void Swap2(int left, int right)
{int temp = left;left = right;right = temp;
}int main()
{int a = 1, b = 2;Swap1(a, b);Swap2(a, b);	return 0;
}

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6.6 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。

#include<iostream>
using namespace std;int main()
{int a = 10;int& ra = a;cout<< "&a = " << &a <<endl;cout<< "&ra = " << &ra <<endl;  //打印结果是一致的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。

#include<iostream>
using namespace std;// 语法上面，ra是a的别名，不开空间// 底层实现，引用是使用指针实现的
int main()
{int a = 10;int& ra = a;  //引用ra = 20;int* pa = &a;  //指针*pa = 30;return 0;
}
  • 我们来看一下引用和指针汇编代码的对比

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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(32位平台下占4个字节)

  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

浅尝语法糖

// C++11 小语法 -- 语法糖
int main()
{// 1.语法糖autoint a = 10;// 根据a的类型推导b的类型auto b = a;std::map<std::string, std::string> m{ { "apple", "苹果" }, { "orange", "橙子" },{ "pear", "梨" } };// auto是方便 下面需要类型的地方// std::map<std::string, std::string>::iterator it = m.begin();auto it = m.begin(); // 2.语法糖for遍历int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };// 普通用法for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)cout << array[i] << " ";cout << endl;// 语法糖// 范围for遍历// 依次取array中数据赋值给e 自动判断结束，自动迭代for (auto e : array){cout << e << " ";}cout << endl;return 0;
}

7. 内联函数

7.1 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。

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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。

查看方式：

  1. 在release模式下，查看编译器生成的汇编代码中是否存在call Add

  2. 在debug模式下，需要对编译器进行设置，否则不会展开(因为debug模式下，编译器默认不会对代码进行优化，以下给出vs2013的设置方式)

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经过测试，我们发现，并不会去调用Add函数

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7.2 特性

// 宏也不需要建立栈帧，在预处理时，就会将宏定义的东西替换到函数中
/* 
宏的缺点：1.不能调试2.没有类型安全检查 3.容易写错 
*/#define ADD(x, y) ((x) + (y))int main()
{// 不能加分号，在ADD(1,2)后面if (ADD(1,2)){}// 外层括号; *的优先级更高，可能会变成(1+2*3)ADD(1, 2) * 3;// 里面括号；+的优先级会更高，可能会变成a|(b+a)&bint a = 1, b = 2;ADD(a|b, a&b);return 0;
}// 内联函数解决了宏的缺点

  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(即函数不是很长，具体没有准确的说法，取决于编译器内部实现)、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。

  • **内联只是向编译器发出的一个请求，编译器可以选择忽略这个请求。**为《C++prime》第五版关于inline的建议

  • 一般来说，内联机制用于优化规模较小，流程直接，频繁调用的函数。很多编译器都不支持内联递归函数，而一个75行的函数也不大可能在调用点内联展开。

3.inline不建议声明和定义分离，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。

image-20221209011707377

  • 因此正确的做法就是内联不分离声明和定义（也就是直接在头文件中写定义，不要再写声明了）
  • image-20221209011809926

8. auto关键字(C++11)

8.1 类型别名思考

随着程序越来越复杂，程序中用到的类型也越来越复杂，经常体现在：

  1. 类型难于拼写

  2. 含义不明确导致容易出错

#include <string>
#include <map>
int main()
{std::map<std::string, std::string> m{ { "apple", "苹果" }, { "orange", "橙子" }, {"pear","梨"} };//std::map<std::string, std::string>::iterator it = m.begin();auto it = m.begin();while (it != m.end()){//....}return 0; 
}

8.2 auto简介

  • 在早期C/C++中auto的含义是：使用auto修饰的变量，是具有自动存储器的局部变量，但遗憾的是一直没有人去使用它，大家可思考下为什么？

  • C++11中，标准委员会赋予了auto全新的含义即：auto不再是一个存储类型指示符，而是作为一个新的类型指示符来指示编译器，auto声明的变量必须由编译器在编译时期推导而得。

int TestAuto()
{return 10;
}
int main()
{int a = 10;auto b = a;auto c = 'a';auto d = TestAuto();cout << typeid(b).name() << endl;   // typeid(b).name() 就是打印b的类型cout << typeid(c).name() << endl;cout << typeid(d).name() << endl;// auto e; 无法通过编译，使用auto定义变量时必须对其进行初始化return 0; 
}

【注意】

使用auto定义变量时必须对其进行初始化，在编译阶段编译器需要根据初始化表达式来推导auto的实际类型。因此auto并非是一种“类型”的声明，而是一个类型声明时的“占位符”，编译器在编译期会将auto替换为变量实际的类型。

8.3 auto的使用细则

  1. auto与指针和引用结合起来使用，用auto声明指针类型时，用auto和auto*没有任何区别，但用auto声明引用类型时则必须加&。
int main()
{int x = 10;auto a = &x;auto* b = &x;auto& c = x; // 相当于int& c = x;cout << typeid(a).name() << endl; // a的类型为int*cout << typeid(b).name() << endl; // b的类型为int*cout << typeid(c).name() << endl; // c的类型为intreturn 0;
}
  1. 在同一行定义多个变量
  • 当在同一行声明多个变量时，这些变量必须是相同的类型，否则编译器将会报错，因为编译器实际只对第一个类型进行推导，然后用推导出来的类型定义其他变量。
void TestAuto()
{auto a = 1, b = 2; auto c = 3, d = 4.0;  // 该行代码会编译失败，因为c和d的初始化表达式类型不同
}

8.3 auto不能推导的场景

1.auto不能作为函数的参数

// 此处代码编译失败，auto不能作为形参类型，因为编译器无法对a的实际类型进行推导
void TestAuto(auto a)
{}

2.auto不能直接用来声明数组

// 错误演示
void TestAuto()
{int a[] = {1,2,3};auto b[] = {4，5，6};
}

9. 基于范围的for循环(C++11)

9.1 范围for的语法

在C++98中如果要遍历一个数组，可以按照以下方式进行：

void TestFor()
{int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)array[i] *= 2;for (int* p = array; p < array + sizeof(array)/ sizeof(array[0]); ++p)cout << *p << endl; 
}
  • 对于一个有范围的集合而言，由程序员来说明循环的范围是多余的，有时候还会容易犯错误。因此C++11中引入了基于范围的for循环。fo循环后的括号由冒号“ ：”分为两部分：第一部分是范围内用于迭代的变量，第二部分则表示被迭代的范围。
void TestFor()
{int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };// 范围for遍历// 依次取array中数据赋值给e 自动判断结束，自动迭代for(auto& e : array)e *= 2;for(auto e : array)cout << e << " ";return 0; 
}

注意：与普通循环类似，可以用continue来结束本次循环，也可以用break来跳出整个循环。

9.2 范围for的使用条件

  1. for循环迭代的范围必须是确定的

对于数组而言，就是数组中第一个元素和最后一个元素的范围；对于类而言，应该提供begin和end的方法，begin和end就是for循环迭代的范围。

注意：以下代码就有问题，因为for的范围不确定

// 数组传参之后就会变为指针，也就是首元素的地址，因此不可以使用范围for
void TestFor(int array[])  
{for(auto& e : array)cout<< e <<endl; 
}

10.指针空值nullptr(C++11)

  • 在良好的C/C++编程习惯中，声明一个变量时最好给该变量一个合适的初始值，否则可能会出现不可预料的错误，比如未初始化的指针。如果一个指针没有合法的指向，我们基本都是按照如下方式对其进行初始化：
void TestPtr()
{int* p1 = NULL;int* p2 = 0;// ……
}
  • 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：
#ifndef NULL
#ifdef __cplusplus
#define NULL   0              // NULL被定义为字面常量0
#else
#define NULL   ((void *)0)    // 被定义为无类型指针(void*)的常量
#endif
#endif
  • 可以看到，NULL可能被定义为字面常量0，或者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，比如：*
void f(int)
{cout<<"f(int)"<<endl; 
}void f(int*) 
{cout<<"f(int*)"<<endl; 
}int main()
{f(0);             // 打印结果为 f(int)f(NULL);          // 打印结果为 f(int)f((int*)NULL);    // 打印结果为 f(int*)f(nullptr);       // 打印结果为 f(int*)return 0; 
}

  • 程序本意是想通过f(NULL)调用指针版本的f(int)函数，但是由于NULL被定义成0，因此与程序的初衷相悖。*

  • 在C++98中，字面常量0既可以是一个整形数字，也可以是无类型的指针(void)常量，但是编译器默认情况下将其看成是一个整形常量，如果要将其按照指针方式来使用，必须对其进行强转(void)0。**

注意：

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。

3. 为了提高代码的健壮性，在后续表示指针空值时建议最好使用nullptr。

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