C++学习全教程（Day2)

一、数组

在程序中为了处理方便,常常需要把具有相同类型的数据对象按有序的形式排列起来，形成“一组”数据，这就是“数组”(array）

数组中的数据，在内存中是连续存放的，每个元素占据相同大小的空间，就像排好队一样。

1、数组的定义

数组的定义形式如下：

首先需要声明类型r数组中所有元素必须具有相同的数据类型;

数组名是一个标识符;后面跟着中括号，里面定义了数组中元素的个数，也就是数组的“长度”;

元素个数也是类型的一部分，所以必须是确定的;

需要注意的是:

对数组做初始化，要使用花括号括起来的数值序列;

如果做了初始化，数组定义时的元素个数可以省略，编译器可以根据初始化列表自动推断出来;

初始值的个数，不能超过指定的元素个数;

初始值的个数，如果小于元素个数，那么会用列表中的值初始化靠前的元素;剩余元素用默认值填充，整型的默认值就是0;

如果没有做初始化，数组中元素的值都是未定义的;这一点和普通的局部变量一致;|

2、数组的访问

（1）访问数组元素

数组元素在内存中是连续存放的，它们排好了队之后就会有一个队伍中的编号，称为“索引”，也叫“下标”;通过下标就可以快速访问每个元素了，具体形式为:

这里也是用了中括号来表示元素下标位置，被称为“下标运算符”。比如 a[2]就表示数组a中下标为2的元素，可以取它的值输出，也可以对它赋值。

#include<iostream>using namespace std;int main()
{int a[] = {1,2,3,4,5,6};cout << "a[1] = " << a[1] << endl;a[1] = 666;cout << "a[1] = " << a[1] << endl;cin.get();
}

运行结果：

需要注意的是：

数组的下标从o开始;

因此 a[2]访问的并不是数组 a的第2个元素，而是第三个元素;一个长度为10的数组，下标范围是o~9，而不是1~10;

合理的下标，不能小于o，也不能大于（数组长度-1);否则就会出现数组下标越界;

（2）数组的大小

所有的变量，都会在内存中占据一定大小的空间;而数据类型就决定了它具体的大小。而对于数组这样的“复合类型”，由于每个元素类型相同，因此占据空间大小的计算遵循下面的简单公式:

#include<iostream>using namespace std;int main()
{int a[] = {1,2,3,4,5,6};cout << "a[1] = " << a[1] << endl;a[1] = 666;cout << "a[1] = " << a[1] << endl;//获取数组大小的长度cout << "数组a所占空间大小为：" << sizeof(a) << endl;cout << "数组a中每个元素的大小：" << sizeof(a[0]) << endl;int size;size = sizeof(a) / sizeof(a[0]);cout << "数组a的长度为：" << size << endl;cin.get();
}

运行结果：

3、多维数组

C++中本质上没有“多维数组”这种东西，所谓的“多维数组”，其实就是“数组的数组”。

二维数组int arr[3][4]表示: arr是一个有三个元素的数组，其中的每个元素都是一个int 数组，包含4个元素;

三维数组int arr2[2][5][10]表示: arr2是一个长度为2的数组，其中每个元素都是一个二维数组;这个二维数组有5个元素，每个元素都是一个长度为10的int 数组;

一般最常见的就是二维数组。它有两个“维度”，第一个维度表示数组本身的长度，第二个表示每个元素的长度，一般分别把它们叫做“行”和“列”。

(1）多维数组的初始化

和普通的“一维”数组一样，多维数组初始化时，也可以用花括号括起来的一组数。使用嵌套的花括号可以让不同的维度更清晰:

需要注意:

内嵌的花括号不是必需的，因为数组中的元素在内存中连续存放，可以用一个花括号将所有数据括在一起;

初始值的个数，可以小于数组定义的长度，其它元素初始化为0值;这一点对整个二维数组和每一行的一维数组都适用;

如果省略嵌套的花括号，当初始值个数小于总元素个数时，会按照顺序依次填充（填满第一行，才填第二行);其它元素初始化为О值;

多维数组的维度，可以省略第一个，由编译器自动推断;即二维数组可以省略行数，但不能省略列数。

#include<iostream>using namespace std;int main()
{//初始化int a[3][4] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};int b[3][4] = { {1,2,3,4},{5,6,7,8},{9,10,11,12}};int c[3][4] = { 1,2,3,4 };int d[][4] = { 1,2,3,4,5,6 };//访问cout << "b[1][1] = " << b[1][1] << endl;b[1][1] = 666;cout << "b[1][1] = " << b[1][1] << endl;//遍历//计算二维数组中的行数和列数cout << "二维数组b的总大小：" << sizeof(b) << endl;  //大小说的是字节cout << "二维数组每一行的大小：" << sizeof(b[0]) << endl;cout << "二维数组中每一个元素的大小：" << sizeof(b[0][0]) << endl;int rowCnt = sizeof(b) / sizeof(b[0]);  //行数int colCnt = sizeof(b[0]) / sizeof(b[0][0]); //列数cout << "rowCnt = " << rowCnt << endl;cout << "colCnt = " << colCnt << endl;for (int i = 0; i < rowCnt; i++){for (int j = 0; j < colCnt; j++){cout << b[i][j] << "\t";}cout << endl;}cin.get();
}

运行结果：

4、数组的排序

数组排序指的是给定一个数组，要求把其中的元素按照从小到大(或从大到小）顺序排列。

这是一个非常经典的需求，有各种不同的算法可以实现。我们这里介绍两种最基本、最简单的排序算法。

(1）选择排序

选择排序是一种简单直观的排序算法。

它的工作原理:首先在未排序序列中找到最小(大）元素，存放到排序序列的起始位置，然后，再从剩余未排序元素中继续寻找最小(大）元素，然后追加到已排序序列的末尾。以此类推，直到所有元素均排序完毕。

#include<iostream>using namespace std;int main()
{int a[] = {2,5,8,4,9,1,6,3,7,0};//计算数组a的大小int size = sizeof(a) / sizeof(a[0]);//选择排序for (int i = 0; i < size; i++){for (int j = i + 1; j < size; j++){if (a[j] < a[i]){int temp = a[j];a[j] = a[i];a[i] = temp;}}}for (int num : a){cout << num << "\t";}cout << endl;cin.get();
}

运行结果：

(2）冒泡排序

冒泡排序也是一种简单的排序算法。

它的基本原理是:重复地扫描要排序的数列，一次比较两个元素，如果它们的大小顺序错误，就把它们交换过来。这样，一次扫描结束，我们可以确保最大(小)的值被移动到序列末尾。这个算法的名字由来，就是因为越小的元素会经由交换，慢慢“浮”到数列的顶端。

#include<iostream>using namespace std;int main()
{int a[] = {2,5,8,4,9,1,6,3,7,0};//计算数组a的大小int size = sizeof(a) / sizeof(a[0]);//冒泡排序for (int i = 0; i < size; i++){for (int j = 0; j < size - i - 1; j++){if (a[j] > a[j + 1]){int temp = a[j + 1];a[j + 1] = a[j];a[j] = temp;}}}for (int num : a){cout << num << "\t";}cout << endl;cin.get();
}

运行结果：

二、模板类vector

数组尽管很灵活，但使用起来还是很多不方便。为此，C++语言定义了扩展的“抽象数据类型”(Abstract Data Type，ADT)，放在“标准库”中。

对数组功能进行扩展的一个标准库类型，就是“容器”vector。顾名思义，vector“容纳”着一堆数据对象，其实就是一组类型相同的数据对象的集合。

1、头文件和命名空间

vector是标准库的一部分。要想使用vector，必须在程序中包含<vector>头文件，并使用std命名空间。

在vector头文件中,对vector这种类型做了定义;使用#include引入它之后，并指定命名空间std之后，我们就可以在代码中直接使用vector了。

2、 vector的基本用法

vector其实是C++中的一个“类模板”，是用来创建类的“模子”。所以在使用时还必须提供具体的类型信息，也就是说，这个容器中到底要容纳什么类型的数据对象;具体的形式是在vector后面跟一个尖括号<>,里面填入具体类型信息。

#include<iostream>
#include<vector>using namespace std;int main()
{//默认初始化vector<int> v1; //定义了整型的容器，容器名:v1//列表初始化vector<char> v2 = { 'a','b','c' };vector<char> v3{ 'a','b','c' };//直接初始化vector<short> v4(5);  //定义了大小为5的短整型容器vector<double> v5(5,100);//定义了大小为5的double容器,且每个值都为100//访问元素cout << v5[2] << endl;v5[2] = 666;cout << v5[2] << endl;//遍历所有元素for (int i = 0; i < v5.size(); i++){cout << v5[i] << "\t";}cout << endl;//添加元素v5.push_back(69);for (int num : v5){cout << num << "\t";}cout << endl;//向容器中添加倒序的元素for (int i = 10; i > 0; i--){v1.push_back(i);}//遍历容器v1for (int num : v1){cout << num << "\t";}cout << endl;cin.get();
}

运行结果：

2、vector和数组的区别

数组是更加底层的数据类型;长度固定，功能较少，安全性没有保证;但性能更好，运行更高效;

vector是模板类，是数组的上层抽象;长度不定，功能强大;缺点是运行效率较低;

除了vector之外，C++ 11还新增了一个array模板类，它跟数组更加类似，长度是固定的，但更加方便、更加安全。所以在实际应用中，一般推荐对于固定长度的数组使用array，不固定长度的数组使用vector。

三、字符串

字符串我们并不陌生。之前已经介绍过，一串字符连在一起就是一个“字符串”，比如用双引号引起来的“Hello World !”就是一个字符串字面值。

字符串其实就是所谓的“纯文本”，就是各种文字、数字、符号在一起表达的一串信息;所以字符串就是C++中用来表达和处理文本信息的数据类型。

1、标准库类型string

C++的标准库中，提供了一种用来表示字符串的数据类型string，这种类型能够表示长度可变的字符序列。和 vector类似，Istring 类型也定义在命名空间std中，使用它必须包含string头文件。

（1）定义和初始化 string

我们已经接触过C++中几种不同的初始化方式, string 也是一个标准库类型，它的初始化与vector非常相似。

#include<iostream>
#include<string>using namespace std;int main()
{//初始化string s1;//拷贝初始化string s2 = s1;string s3 = "hello world";//直接初始化string s4("hello world");string s5(8, 'h');cout << s5 << endl;//访问字符cout << "s4[1] = " << s4[1] << endl;s4[0] = 'H';cout << s4 << endl;cin.get();
}

运行结果：

字符串内字符的访问，跟vector内元素的访问类似，需要注意:

string内字符的索引，也是从o开始;

string 同样有一个成员函数size，可以获取字符串的长度;

索引最大值为字符串长度- 1)，不能越界访问;如果直接越界访问并赋值，有可能导致非常严重的后果，出现安全问题;

如果希望遍历字符串的元素，也可以使用普通for 循环和范围for 循环，依次获取每个字符

#include<iostream>
#include<string>using namespace std;int main()
{//初始化string s1;//拷贝初始化string s2 = s1;string s3 = "hello world";//直接初始化string s4("hello world");string s5(8, 'h');cout << s5 << endl;//访问字符cout << "s4[1] = " << s4[1] << endl;s4[0] = 'H';cout << s4 << endl;//遍历for (int i = 0; i < s4.size(); i++){s4[i] = toupper(s4[i]);  //toupper：小写转换大写}cout << s4 << endl;cin.get();
}

运行结果：

（2）字符串相加

string本身的长度是不定的，可以通过“相加”的方式扩展一个字符串。

需要注意:

字符串相加使用加号“E”来表示，这是算术运算符“+”的运算符重载，含义是“字符串拼接”;

两个string对象，可以直接进行字符串相加;结果是将两个字符串拼接在一起，得到一个新的string对象返回;

一个string对象和一个字符串字面值常量，可以进行字符串相加，同样是得到一个拼接后的string对象返回;

两个字符串字面值常量，不能相加;

多个string 对象和多个字符串字面值常量，可以连续相加;前提是按照左结合律，每次相加必须保证至少有一个string对象;

（3）比较字符串

字符串比较的规则为:

如果两个字符串长度相同,每个位置包含的字符也都相同，那么两者“相等”;否则“不相等";

如果两个字符串在某一位置上开始不同,那么就比较这两个字符的 ASCIl码，比较结果就代表两个字符串的大小关系

2、字符数组

通过对string的介绍可以发现，字符串就是一串字符的集合，本质上其实就是一个“字符的数组”。

在C语言中,确实是用char[]类型来表示字符串的;不过为了区分纯粹的“字符数组”和“字符串”，C语言规定:字符串必须以空字符结束。空字符的ASClI码为o，专门用来标记字符串的结尾，在程序中写作\0'。

#include<iostream>using namespace std;int main()
{char str1[5] = { 'g','y','s','z','s' };//str1不是一个字符串char str2[6] = { 'g','y','s','z','s','\0'};//str2是一个字符串cout << "str1 = " << str1 << endl;cout << "str2 = " << str2 << endl;cin.get();
}

运行结果：

3、读取输入的字符串

(1)使用输入操作符读取单词

标准库中提供了iostream，可以使用内置的 cin对象，调用重载的输入操作符>>来读取键盘输入。

这种方式的特点是:忽略开始的空白符，遇到下一个空白符（空格、回车、制表等)就会停止。所以如果我们输入“"hello world”,那么读取给str的只有“hello"这相当于读取了一个“单词”。

剩下的内容“world”其实也没有丢，而是保存在了输入流的“输入队列”里。如果我们想读取更多的输入信息，就需要使用更多的string对象来获取:

(2〉使用getline读取一行

如果希望直接读取一整行输入信息，可以使用getline函数来替代输入操作符。

getline函数有两个参数:一个是输入流对象cin，另一个是保存字符串的string 对象;它会一直读取输入流中的内容，直到遇到换行符为止，然后把所有内容保存到string 对象中。所以现在可以完整读取一整行信息了。

#include<iostream>
#include<string>using namespace std;int main()
{//使用getline读取一行信息string str1;getline(cin, str1);cin.get();cout << "str1 = " << str1 << endl;cin.get();
}

运行结果：

(3）使用get读取字符

还有一种方法，是调用cin 的 get函数读取一个字符。

有两种方式:

调用cin.get()函数，不传参数，得到一个字符赋给char类型变量;

将char类型变量作为参数传入，将捕获的字符赋值给它，返回的是istream对象

(4)读写文件

C++的lo库中提供了专门用于文件输入的 ifstream类和用于文件输出的ofstream类，要使用它们需要引入头文件 fstream。ifstream 用于读取文件内容，跟istream 的用法类似;也可以通过输入操作符>>来读“单词”(空格分隔)，通过getline 函数来读取一行，通过get函数来读取一个字符:

#include<iostream>
#include<fstream>
#include<string>using namespace std;int main()
{ifstream input("1.txt"); //通过input对象来从文件中读取数据ofstream output("2.txt");//1.按照单词逐个读取/*string word;while (input >> word){cout << word << endl;}*///2.逐行读取string line;while (getline(input, line)){cout << line << endl;//output << line << endl;}cin.get();
}

运行结果：

四、结构体

C/C++中提供了另一种更加灵活的数据结构——结构体。结构体是用户自定义的复合数据结构，里面可以包含多个不同类型的数据对象。

1、结构体的定义和声明

声明一个结构体需要使用struct关键字，具体形式如下:

#include<iostream>using namespace std;//定义1个结构体
struct  student
{string name;int age;double score;
};int main()
{//创建对象并初始化student s1 = { "ljl",18,99 };cin.get();
}

2、访问结构体中数据

访问结构体变量中的数据成员，可以使用成员运算符点号.)，后面跟上数据成员的名称。例如stu.name就可以访问stu对象的name成员。

#include<iostream>using namespace std;//定义1个结构体
struct  student
{string name;int age;double score;
};//输出一个数据对象的完整信息
void pintinfo(student s)
{//访问数据cout << "学生姓名：" << s.name << "\t年龄：" << s.age << "\t成绩：" << s.score << endl;
}int main()
{//创建对象并初始化student s1 = { "ljl",18,99 };student s2;s2.age = 20;s2.name = "xiaoming";s2.score = 80;pintinfo(s1);pintinfo(s2);cin.get();
}

运行结果：

3、结构体数组

可以把结构体和数组结合起来，创建结构体的数组。顾名思义，结构体数组就是元素为结构体的数组，它的定义和访问跟普通的数组完全一样。

#include<iostream>using namespace std;//定义1个结构体
struct  student
{string name;int age;double score;
};//输出一个数据对象的完整信息
void pintinfo(student s)
{//访问数据cout << "学生姓名：" << s.name << "\t年龄：" << s.age << "\t成绩：" << s.score << endl;
}int main()
{//创建对象并初始化student s1 = { "ljl",18,99 };student s2;s2.age = 20;s2.name = "xiaoming";s2.score = 80;pintinfo(s1);pintinfo(s2);//结构体数组student s3[3] = {{"小王",18,88},{"小张",19,66},{"小钱",20,99}};pintinfo(s3[0]);cin.get();
}

运行结果：

五、枚举

枚举类型的定义和结构体非常像，需要使用enum关键字。

与结构体不同的是,枚举类型内只有有限个名字,它们都各自代表一个常量，被称为“枚举量”。

需要注意的是:

默认情况下，会将整数值赋给枚举量;

枚举量默认从0开始，每个枚举量依次加1;所以上面week枚举类型中，一周七天枚举量分别对应着0~6的常量值;

可以通过对枚举量赋值，显式地设置每个枚举量的值；

#include<iostream>using namespace std;//定义1个枚举类型
enum Week {Mon, Tue, Wed, Thu, Fri, Sta, Sun
};int main()
{Week w1 = Mon, w2 = Tue;cout << "w1 = " << w1 << endl;cout << "w2 = " << w2 << endl;cin.get();
}

运行结果：

六、指针 ---存放是地址

指针顾名思义，是“指向”另外一种数据类型的复合类型。指针是C/C++中一种特殊的数据类型,它所保存的信息,其实是另外一个数据对象在内存中的“地址”。通过指针可以访问到指向的那个数据对象，所以这是一种间接访问对象的方法。

1、指针的定义

这里的类型就是指针所指向的数据类型，后面加上星号“*”，然后跟指针变量的名称。指针在定义的时候可以不做初始化。相比一般的变量声明，看起来指针只是多了一个星号“*”而已。例如:

#include<iostream>using namespace std;int main()
{int* p;long* p1;long long* p2;cout << "p在内存中的长度为：" << sizeof(p) << endl;cout << "p1在内存中的长度为：" << sizeof(p1) << endl;cout << "p2在内存中的长度为：" << sizeof(p2) << endl;cin.get();
}

运行结果：

指针在64位系统下占据8个字节，在32位系统下占4个字节。

2、指针的用法

(1）获取对象地址给指针赋值

指针保存的是数据对象的内存地址，所以可以用地址给指针赋值;获取对象地址的方式是使用“取地址操作符”(（&)。

#include<iostream>using namespace std;int main()
{int* p;long* p1;long long* p2;cout << "p在内存中的长度为：" << sizeof(p) << endl;cout << "p1在内存中的长度为：" << sizeof(p1) << endl;cout << "p2在内存中的长度为：" << sizeof(p2) << endl;//指针的使用int a = 10;long b = 20;p = &a;p1 = &b;cout << "a的地址为：" << &a << endl;cout << "b的地址为：" << &b << endl;cout << "p：" << p << endl;cout << "p1：" << p1 << endl;cin.get();
}

运行结果：

(2）通过指针访问对象

指针指向数据对象后，可以通过指针来访问对象。访问方式是使用“解引用操作符”(*):

在这里由于p指向了a，所以*p可以等同于a。

#include<iostream>using namespace std;int main()
{int* p;long* p1;long long* p2;cout << "p在内存中的长度为：" << sizeof(p) << endl;cout << "p1在内存中的长度为：" << sizeof(p1) << endl;cout << "p2在内存中的长度为：" << sizeof(p2) << endl;//指针的使用int a = 10;long b = 20;p = &a;p1 = &b;cout << "a的地址为：" << &a << endl;cout << "b的地址为：" << &b << endl;cout << "p：" << p << endl;cout << "p1：" << p1 << endl;*p = 666;cout << "a = " << a << endl;cin.get();
}

运行结果：

3、无效指针、空指针和 void*指针

(1）无效指针

定义一个指针之后，如果不进行初始化，那么它的内容是不确定的（比如Oxcccc)。如果这时把它的内容当成一个地址去访问，就可能访问的是不存在的对象;更可怕的是，如果访问到的是系统核心内存区域，修改其中内容会导致系统崩溃。这样的指针就是“无效指针”，也被叫做“野指针”。

指针非常灵活非常强大，但野指针非常危险。所以建议使用指针的时候，一定要先初始化，让它指向真实的对象。

(2）空指针

如果先定义了一个指针，但确实还不知道它要指向哪个对象，这时可以把它初始化为“空指针”。空指针不指向任何对象。

(3)void* 指针

一般来说，指针的类型必须和指向的对象类型匹配，否则就会报错。不过有一种指针比较特殊，可以用来存放任意对象的地址，这种指针的类型是void*。

4、指向指针的指针

指针本身也是一个数据对象，也有自己的内存地址。所以可以让一个指针保存另一个指针的地址，这就是“指向指针的指针”，有时也叫“二级指针”;形式上可以用连续两个的星号**来表示。类似地，如果是三级指针就是***，表示“指向二级指针的指针”。

#include<iostream>using namespace std;int main()
{int* p;long* p1;long long* p2;cout << "p在内存中的长度为：" << sizeof(p) << endl;cout << "p1在内存中的长度为：" << sizeof(p1) << endl;cout << "p2在内存中的长度为：" << sizeof(p2) << endl;//指针的使用int a = 10;long b = 20;p = &a;p1 = &b;cout << "a的地址为：" << &a << endl;cout << "b的地址为：" << &b << endl;cout << "p：" << p << endl;cout << "p1：" << p1 << endl;*p = 666;cout << "a = " << a << endl;cout << "--------------------------------" << endl;//二级指针int i = 100;int* pi = &i;int** ppi = &pi;cout << "i = " << i << endl;cout << "pi = " << pi << endl;cout << "ppi = " << ppi << endl;cout << "*pi = " << *pi << endl;cout << "*ppi = " << *ppi << endl;cout << "**ppi = " << **ppi << endl;cin.get();
}

运行结果：

5、指针和const

指针可以和 const 修饰符结合，这可以有两种形式:一种是指针指向的是一个常量;另一种是指针本身是一个常量。

(1)指向常量的指针

指针指向的是一个常量,所以只能访问数据,不能通过指针对数据进行修改。不过指针本身是变量,可以指向另外的数据对象。这时应该把const加在类型前。

这里发现，pc是一个指向常量的指针，但其实把一个变量i的地址赋给它也是可以的;编译器只是不允许通过指针pc去间接更改数据对象。

(2)指针常量（const 指针)

指针本身是一个数据对象，所以也可以区分变量和常量。如果指针本身是一个常量，就意味它保存的地址不能更改，也就是它永远指向同一个对象;而数据对象的内容是可以通过指针改变的。这种指针一般叫做“指针常量”。

指针常量在定义的时候，需要在星号*后、标识符前加上 const。

6、指针和数组

(1）数组名

用到数组名时，编译器一般都会把它转换成指针，这个指针就指向数组的第一个元素。所以我们也可以用数组名来给指针赋值。

运行结果：

(2）指针运算

如果对指针pia 做加1操作，我们会发现它保存的地址直接加了4，这其实是指向了下一个int类型数据对象:

所谓的“指针运算”，就是直接对一个指针加/减一个整数值，得到的结果仍然是指针。新指针指向的数据元素,跟原指针指向的相比移动了对应个数据单位。

(3)指针数组和数组指针

指针和数组这两种类型可以结合在一起,这就是“指针数组”和“数组指针”。

指针数组:一个数组，它的所有元素都是相同类型的指针;

数组指针:一个指针，指向一个数组的指针;

运行结果：

七、引用

1、引用的用法

在做声明时，我们可以在变量名前加上“&”符号，表示它是另一个变量的引用。引用必须被初始化。

#include<iostream>using namespace std;int main()
{int a = 888, b = 666;int& ref = a;cout << "ref = " << ref << endl;cout << "a的地址为： " << &a << endl;cout << "ref的地址为： " << &ref << endl;cin.get();
}

运行结果：

引用本质上就是一个“别名”，它本身不是数据对象，所以本身不会存储数据，而是和初始值“绑定”(bind）在一起，绑定之后就不能再绑定别的对象了。

2、对常量的引用

可以把引用绑定到一个常量上，这就是“对常量的引用”。很显然，对常量的引用是常量的别名，绑定的对象不能修改，所以也不能做赋值操作:

对常量的引用有时也会直接简称“常量引用”。因为引用只是别名，本身不是数据对象;所以这只能代表“对一个常量的引用”，而不会像“常量指针”那样引起混淆。

常量引用和普通变量的引用不同，它的初始化要求宽松很多，只要是可以转换成它指定类型的所有表达式，都可以用来做初始化。

3、指针和引用

(1）引用和指针常量

事实上，引用的行为，非常类似于“指针常量”，也就是只能指向唯一的对象、不能更改的指针。

#include<iostream>using namespace std;int main()
{int a = 66;//引用和指针常量int& ref = a;int* const p = &a;ref = 666;cout << "a = " << a << endl;*p = 888;cout << "a = " << a << endl;cout << "a的地址为：" << &a << endl;cout << "ref的地址为：" << &ref << endl;cout << "p的地址为：" << &p << endl;cout << "p的值为: " << p << endl;//绑定指针的引用int* ptr = &a;int*& pref = ptr;  //pref是ptr指针的别名*ptr = 100;cout << "a = " << a << endl;cin.get();
}

运行结果：

八、函数

8.1、函数的定义

一个完整的函数定义主要包括以下部分:

返回类型:调用函数之后，返回结果的数据类型;

函数名:用来命名代码块的标识符，在当前作用域内唯一;

参数列表:参数表示函数调用时需要传入的数据，一般叫做“形参”;放在函数名后的小括号里，可以有o个或多个，用逗号隔开;

函数体:函数要执行的语句块，用花括号括起来。

#include<iostream>using namespace std;//定义一个平方函数
int square(int x)
{int y = x * x;return y;
}int main()
{cout << "请输入一个整数：";int num;cin >> num;cin.get();cout << "num的平方为：" << square(num) << endl;cin.get();
}

运行结果：

8.1.2、局部变量的生命周期

对于花括号内定义的变量，具有“块作用域”，在花括号外就不可见了。函数体都是语句块,而主函数main本身也是一个函数;所以在main 中定义的所有变量、所有函数形参和在函数体内部定义的变量，都具有块作用域，统称为“局部变量”。局部变量仅在函数作用域内部可见。

在C++中，作用域指的是变量名字的可见范围;变量不可见，并不代表变量所指代的数据对象就销毁了。这是两个不同的概念:

作用域:针对名字而言，是程序文本中的一部分，名字在这部分可见;

生命周期:针对数据对象而言，是程序在执行过程中，对象从创建到销毁的时间段

基于作用域，变量可以分为“局部变量”和“全局变量”。对于全局变量而言，名字全局可见，对象也只有在程序结束时才销毁。

而对于局部变量代表的数据对象，基于生命周期，又可以分为“自动对象”和“静态对象”。

(1）自动对象

平常代码中定义的普通局部变量，生命周期为:在程序执行到变量定义语句时创建，在程序运行到当前块末尾时销毁。这样的对象称为“自动对象”。

形参也是一种自动对象。形参定义在函数体作用域内，一旦函数终止，形参也就被销毁了。

对于自动对象来说，它的生命周期和作用域是一致的。

(2）静态对象

如果希望延长一个局部变量的生命周期，让它在作用域外依然保留，可以在定义局部变量时加上static关键字;这样的对象叫做“局部静态对象”。

局部静态对象只有局部的作用域，在块外依然是不可见的;但是它的生命周期贯穿整个程序运行过程,只有在程序结束时才被销毁,这一点与全局变量类似。

8.1.3、分离式编译和头文件

(1）分离式编译

当程序越来越复杂，我们就会希望代码分散到不同的文件中来做管理。C++支持分离式编译，这就可以把函数单独放在一个文件，独立编译之后链接运行。

比如可以把复制字符串的函数单独保存成一个文件 copy_string.cpp:

(2）编写头文件

对于一个项目而言，有些定义可能是所有文件共用的，比如一些常量、结构体/类，以及功能性的函数。于是每次需要引入时，都得做一堆声明——这显然太麻烦了。

一个好方法是，把它们定义在同一个文件中，需要时用一句#include 统一引入就可以了，就像使用库一样。这样的文件以.h作为后缀，被称为“头文件”。

8.2、参数传递

参数传递和变量的初始化类似，根据形参的类型可以分为两种方式:传值(value）和传引用（reference)。

8.2.1、传引用参数

(1）传引用方便函数调用

C++新增了引用的概念，可以替换必须使用指针的场景。采用引用作为函数形参，可以使函数调用更加方便。这种传参方式叫做“传引用参数”。之前的例子就可以改写成:

#include<iostream>using namespace std;//使用引用作为形参
void increase(int& x)
{++x;
}int main()
{int num = 0;increase(num);cout << "num = " << num << endl;cin.get();
}

运行结果：

(2）传引用避免拷贝

使用引用还有一个非常重要的场景,就是不希望进行值拷贝的时候。实际应用中，很多时候函数要操作的对象可能非常庞大，如果做值拷贝会使得效率大大降低;这时使用引用就是一个好方法。

比如，想要定义一个函数比较两个字符串的长度，需要将两个字符串作为参数传入。因为字符串有可能非常长，直接做值拷贝并不是一个好选择，最好的方式就是传递引用:

8.2.2、数组形参

数组是不允许做直接拷贝的，所以如果想要把数组作为函数的形参，使用值传递的方式是不可行的。与此同时，数组名可以解析成一个指针，所以可以用传递指针的方式来处理数组。|

比如一个简单的函数，需要遍历int类型数组所有元素并输出，就可以这样声明:

#include<iostream>using namespace std;//遍历数组
void printArray(const int* arr, int size)
{for (int i = 0; i < size; i++){cout << arr[i] << "\t";}cout << endl;
}int main()
{int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };printArray(arr, 5);cin.get();
}

运行结果：

8.2.3、数组引用作为形参

#include<iostream>using namespace std;//遍历数组
void printArray(const int* arr, int size)
{for (int i = 0; i < size; i++){cout << arr[i] << "\t";}cout << endl;
}void printArray(const int(& arr)[5])
{for (int num : arr){cout << num << "\t";}cout << endl;
}int main()
{int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };printArray(arr, 5);printArray(arr);cin.get();
}

运行结果：

8.3.1、无返回值

#include<iostream>using namespace std;void swap(int& x, int& y)
{int temp = x;x = y;y = temp;
}int main()
{int a = 66, b = 88;swap(a, b);cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;cin.get();
}

运行结果：

8.3.2、有返回值

#include<iostream>using namespace std;void swap(int& x, int& y)
{int temp = x;x = y;y = temp;
}//有返回值的函数，返回较长的字符串
string longstr(const string& str1, const string& str2)
{return str1.size() >= str2.size() ? str1 : str2;
}int main()
{int a = 66, b = 88;swap(a, b);cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;string str1 = "hello";string str2 = "hello world";cout << longstr(str1, str2) << endl;cin.get();
}

运行结果：

8.3.3、返回数组指针

这里对于函数fun的声明，我们可以进行层层解析:

fun(int x):函数名为fun，形参为int类型的x;

(*fun(int 炳 ):函数返回的结果，可以执行解引用操作，说明是一个指针;

( *fun(int x))[5]:函数返回结果解引用之后是一个长度为5的数组，说明返回类型是数组指针;

int ( * fun(int x) )[5]:数组中元素类型为int

九、递归

如果一个函数调用了自身，这样的函数就叫做“递归函数”(recursivefunction)。

1、递归的实现

递归是调用自身，如果不加限制，这个过程是不会结束的;函数永远调用自己下去，最终会导致程序栈空间耗尽。所以在递归函数中，一定会有某种“基准情况”，这个时候不会调用自身，而是直接返回结果。基准情况的处理保证了递归能够结束。|

递归是不断地自我重复，这一点和循环有相似之处。事实上，递归和循环往往可以实现同样的功能。

#include<iostream>using namespace std;//用递归实现阶乘
int factorial(int n)
{if (n == 1)return 1;return factorial(n - 1) * n;
}int main()
{cout << "5! = " << factorial(5) << endl;cin.get();
}

运行结果：

这里我们的基准情况是n ==1，也就是当n不断减小，直到1时就结束递归直接返回。5的阶乘具体计算流程如下:

因为递归至少需要额外的栈空间开销,所以递归的效率往往会比循环低一些。不过在很多数学问题上，递归可以让代码非常简洁。

2、经典递归-------斐波那契数列

#include<iostream>using namespace std;//用递归实现阶乘
int factorial(int n)
{if (n == 1)return 1;return factorial(n - 1) * n;
}//斐波那契数列
int fib(int n)
{if (n == 1 || n == 2)return 1;return fib(n - 1) + fib(n - 2);
}int main()
{cout << "5! = " << factorial(5) << endl;cout << "fib(5) = " << fib(5) << endl;cin.get();
}

运行结果：

十、函数高阶

1、内联函数

内联函数是C++为了提高运行速度做的一项优化。

函数让代码更加模块化，可重用性、可读性大大提高;不过函数也有一个缺点:函数调用需要执行一系列额外操作，会降低程序运行效率。

为了解决这个问题，C++引入了“内联函数”的概念。使用内联函数时，编译器不再去做常规的函数调用，而是把它在调用点上“内联”展开，也就是直接用函数代码替换了函数调用。

1.1内联函数的定义

定义内联函数，只需要在函数声明或者函数定义前加上 inline关键字。

1.2内联函数和宏

内联函数是C++新增的特性。在C语言中,类似功能是通过预处理语句和#define定义“宏”来实现的。

然而c中的宏本身并不是函数，无法进行值传递;它的本质是文本替换，我们一般只用宏来定义常量。用宏实现函数的功能会比较麻烦，而且可读性较差。所以在C++中，一般都会用内联函数来取代C中的宏。

2、函数重载

在C++中，同一作用域下，同一个函数名是可以定义多次的，前提是形参列表不同。这种名字相同但形参列表不同的函数，叫做“重载函数”。这是C++相对c语言的重大改进，也是面向对象的基础。

2.1定义重装函数

重载的函数，应该在形参的数量或者类型上有所不同;

形参的名称在类型中可以省略，所以只有形参名不同的函数是一样的;

调用函数时，编译器会根据传递的实参个数和类型，自动推断使用哪个函数;

主函数不能重载

2.2函数匹配

确定到底调用哪个函数的过程，叫做“函数匹配”。

#include<iostream>using namespace std;void f() { cout << "1" << endl; }
void f(int x) { cout << "2" << endl; }
void f(int x, int y) { cout << "3" << endl; }
void f(double x, double y = 1.5) { cout << "4" << endl; }int main()
{f(3.14);cin.get();
}

运行结果：