• C++阶段03笔记01【内存分区模型、引用、函数提高】

    C++| 匠心之作 从0到1入门学编程【视频+课件+笔记+源码】

    目录

    1、内存分区模型

    1.1、程序运行前

    1.2、程序运行后

    1.2.1、栈区

    1.2.2、堆区

    1.3、new操作符

    2、引用

    2.1、引用的基本使用

    2.2、引用注意事项

    2.3、引用做函数参数

    2.4、引用做函数返回值

    2.5、引用的本质

    2.6、常量引用

    3、函数提高

    3.1、函数默认参数

    3.2、函数占位参数

    3.3、函数重载

    3.3.1、函数重载概述

    3.3.2、函数重载注意事项

    C++核心编程：本阶段主要针对C++面向对象编程技术做详细讲解，探讨C++中的核心和精髓。

    1、内存分区模型

    C++程序在执行时，将内存大方向划分为4个区域。

    1. 代码区：存放函数体的二进制代码，由操作系统进行管理的。

    2. 全局区：存放全局变量和静态变量以及常量。

    3. 栈区：由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量等。

    4. 堆区：由程序员分配和释放，若程序员不释放，程序结束时由操作系统回收。

    内存四区意义：不同区域存放的数据，赋予不同的生命周期，给我们更大的灵活编程。

    1.1、程序运行前

    在程序编译后，生成了exe可执行程序，未执行该程序前分为两个区域：代码区与全局区。

    代码区：

    1. 存放CPU执行的机器指令。
    2. 代码区是共享的，共享的目的是对于频繁被执行的程序，只需要在内存中有一份代码即可。
    3. 代码区是只读的，使其只读的原因是防止程序意外地修改了它的指令。

    全局区：

    1. 全局变量和静态变量存放在此。
    2. 全局区还包含了常量区，字符串常量和其他常量(const)也存放在此。
    3. 该区域的数据在程序结束后由操作系统释放。

    1. #include <iostream> //全局变量、静态变量、常量
    2. using namespace std;
    3.  
    4. //全局变量
    5. int g_a = 10;
    6. int g_b = 10;
    7.  
    8. //全局常量，const修饰的全局变量
    9. const int c_g_a = 10;
    10. const int c_g_b = 10;
    11.  
    12. int main() {
    13.     //局部变量，创建普通局部变量
    14.     int a = 10;
    15.     int b = 10;
    16.     //打印地址
    17.     cout << "局部变量a地址为：" << (int)&a << endl;
    18.     cout << "局部变量b地址为：" << (int)&b << endl;
    19.  
    20.     cout << "全局变量g_a地址为：" << (int)&g_a << endl;
    21.     cout << "全局变量g_b地址为：" << (int)&g_b << endl;
    22.  
    23.     //静态变量，在普通变量前面加上“static”，属于静态变量
    24.     static int s_a = 10;
    25.     static int s_b = 10;
    26.     cout << "静态变量s_a地址为：" << (int)&s_a << endl;
    27.     cout << "静态变量s_b地址为：" << (int)&s_b << endl;
    28.  
    29.     //常量：字符串常量、const修饰的变量
    30.     cout << "字符串常量地址为：" << (int)&"hello world" << endl;
    31.     cout << "字符串常量地址为：" << (int)&"hello world1" << endl;
    32.  
    33.     cout << "全局常量c_g_a地址为：" << (int)&c_g_a << endl;
    34.     cout << "全局常量c_g_b地址为：" << (int)&c_g_b << endl;
    35.  
    36.     const int c_l_a = 10; //老师命名规则：c-const、g-global、l-local
    37.     const int c_l_b = 10;
    38.     cout << "局部常量c_l_a地址为：" << (int)&c_l_a << endl;
    39.     cout << "局部常量c_l_b地址为：" << (int)&c_l_b << endl;
    40.  
    41.     system("pause");
    42.     return 0;
    43. }
    内存四区-全局区

    总结：

    1. C++中在程序运行前分为全局区和代码区。

    2. 代码区特点是共享和只读。

    3. 全局区中存放全局变量、静态变量、常量。

    4. 常量区中存放 const修饰的全局常量 和 字符串常量。

    1.2、程序运行后

    1.2.1、栈区

    栈区：由编译器自动分配释放，存放函数的参数值、局部变量等。

    注意事项：不要返回局部变量的地址，栈区开辟的数据由编译器自动释放。

    1. #include <iostream>
    2. using namespace std;
    3.  
    4. //栈区数据的注意事项——不要返回局部变量的地址
    5. //栈区的数据由编译器管理开辟和释放
    6.  
    7. // int *func(int b)//形参数据也会放在栈区
    8. int *func() {
    9.     // b = 100;
    10.     int a = 10; //局部变量存放在栈区，栈区的数据在函数执行完后自动释放
    11.     return &a;  //返回局部变量的地址
    12. }
    13.  
    14. int main() {//栈区数据：局部变量、形参
    15.     int *p = func(); //接受func函数的返回值
    16.  
    17.     cout << *p << endl; //第一次可以打印正确的数字，是因为编译器做了保留
    18.     cout << *p << endl; //第二次这个数据就不再保留了，非法操作
    19.  
    20.     system("pause");
    21.     return 0;
    22. }

    1.2.2、堆区

    堆区：由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时由操作系统回收。在C++中主要利用new在堆区开辟内存。

    内存四区-堆区 
    1. #include <iostream>
    2. using namespace std;
    3.  
    4. int *func() {
    5.     int *a = new int(10); //利用new关键字可以将数据开辟到堆区
    6.     //指针本质也是局部变量，放在栈上，指针保存的数据是放在堆区
    7.     return a;
    8. }
    9.  
    10. int main() {
    11.     int *p = func(); //在堆区开辟数据
    12.  
    13.     cout << *p << endl; // 10
    14.     cout << *p << endl; // 10
    15.  
    16.     system("pause");
    17.     return 0;
    18. }

    总结：堆区数据由程序员管理开辟和释放；堆区数据利用new关键字进行开辟内存。

    1.3、new操作符

    C++中利用new操作符在堆区开辟数据。堆区开辟的数据，由程序员手动开辟，手动释放，释放利用操作符delete。

    语法：new 数据类型

    利用new创建的数据，会返回该数据对应的类型的指针。

    1. #include <iostream>
    2. using namespace std;
    3.  
    4. // 1、new的基本语法【示例1：基本语法】
    5. int *func()
    6. {
    7.     // 在堆区创建整形数据
    8.     // new返回是该数据类型的指针
    9.     int *p = new int(10);
    10.     return p;
    11. }
    12.  
    13. void test01()
    14. {
    15.     int *p = func();
    16.     cout << *p << endl;
    17.     cout << *p << endl;
    18.     cout << *p << endl;
    19.     //堆区的数据由程序员管理开辟、程序员管理释放
    20.     //如果想释放堆区的数据，利用关键字delete
    21.     delete p;
    22.     // cout << *p << endl; //内存已经被释放，再次访问就是非法操作，会报错|
    23. }
    24.  
    25. // 2、在堆区利用new开辟数组【示例2：开辟数组】
    26. void test02()
    27. {
    28.     //创建具有10个整型数据的数组，在堆区
    29.     int *arr = new int[10]; // 10代表数组有10个元素
    30.  
    31.     for (int i = 0; i < 10; i++)
    32.     {
    33.         arr[i] = i + 100; //给10个元素赋值：100~109
    34.     }
    35.  
    36.     for (int i = 0; i < 10; i++)
    37.     {
    38.         cout << arr[i] << endl;
    39.     }
    40.     //释放堆区数组：delete后加[]
    41.     delete[] arr; //释放数组的时候要加[]才可以
    42. }
    43.  
    44. int main()
    45. {
    46.     // test01();
    47.     // test02();
    48.     int *p = func();
    49.  
    50.     cout << *p << endl;
    51.     cout << *p << endl;
    52.  
    53.     //利用delete释放堆区数据
    54.     delete p;
    55.  
    56.     cout << *p << endl; //打印“16016656”，报错，释放的空间不可访问
    57.  
    58.     system("pause");
    59.     return 0;
    60. }

    2、引用

    2.1、引用的基本使用

    作用：给变量起别名

    语法：数据类型 &别名 = 原名

    引用的基本语法 
    1. #include <iostream>
    2. using namespace std;
    3.  
    4. int main() { //引用基本语法：数据类型 &别名 = 原名
    5.     int a = 10;
    6.     int &b = a; //创建引用
    7.     cout << "a = " << a << endl; // a = 10
    8.     cout << "b = " << b << endl; // b = 10
    9.  
    10.     b = 100;
    11.     cout << "a = " << a << endl; // a = 100
    12.     cout << "b = " << b << endl; // b = 100
    13.  
    14.     system("pause");
    15.     return 0;
    16. }

    2.2、引用注意事项

    1. 引用必须初始化。

    2. 引用在初始化后，不可以改变。

    引用的注意事项 
    1. #include <iostream>
    2. using namespace std;
    3.  
    4. int main() {
    5.     int a = 10;
    6.     //1、引用必须初始化。
    7.     //int &b; //错误，引用必须要初始化
    8.     int &b = a; //一旦初始化后，就不可以更改
    9.  
    10.     //2、引用在初始化后，不可以改变。
    11.     int c = 20;
    12.     b = c; //这是赋值操作，而不是更改引用
    13.  
    14.     cout << "a = " << a << endl;//a = 20
    15.     cout << "b = " << b << endl;//b = 20
    16.     cout << "c = " << c << endl;//c = 20
    17.  
    18.     system("pause");
    19.     return 0;
    20. }

    2.3、引用做函数参数

    作用：函数传参时，可以利用引用的技术让形参修饰实参。

    优点：可以简化指针修改实参。

    总结：通过引用参数产生的效果同按地址传递是一样的。引用的语法更清楚简单。

    1. #include <iostream>
    2. using namespace std;
    3.  
    4. //交换函数
    5.  
    6. // 1、值传递
    7. void mySwap01(int a, int b) {
    8.     int temp = a;
    9.     a = b;
    10.     b = temp;
    11.     cout << "mySwap01，a = " << a << endl;
    12.     cout << "mySwap01，b = " << b << endl;
    13. }
    14.  
    15. // 2、地址传递
    16. void mySwap02(int *a, int *b) {
    17.     int temp = *a;
    18.     *a = *b;
    19.     *b = temp;
    20. }
    21.  
    22. // 3、引用传递
    23. void mySwap03(int &a, int &b) {
    24.     int temp = a;
    25.     a = b;
    26.     b = temp;
    27. }
    28.  
    29. int main() {
    30.     int a = 10;
    31.     int b = 20;
    32.  
    33.     mySwap01(a, b);   //值传递，形参不会修饰实参
    34.     cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;
    35.     mySwap02(&a, &b); //地址传递，形参会修饰实参的
    36.     cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;
    37.     mySwap03(a, b);   //引用传递，形参会修饰实参的
    38.     cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;
    39.  
    40.     //cout << "main，a = " << a << endl;
    41.     //cout << "main，b = " << b << endl;
    42.  
    43.     system("pause");
    44.     return 0;
    45. }

    2.4、引用做函数返回值

    作用：引用是可以作为函数的返回值存在的。

    注意：不要返回局部变量引用。

    用法：函数调用作为左值。

    1. #include <iostream>
    2. using namespace std;
    3.  
    4. //引用做函数的返回值
    5.  
    6. // 1、不要返回局部变量的引用
    7. int &test01() {
    8.     int a = 10; //局部变量，存放在内存四区中的栈区
    9.     return a;
    10. }
    11.  
    12. // 2、函数的调用可以作为左值，返回静态变量引用
    13. int &test02() {
    14.     static int a = 20;
    15.     return a;
    16. }
    17.  
    18. int main() {
    19.     //不能返回局部变量的引用
    20.     int &ref = test01();
    21.     cout << "ref = " << ref << endl; //ref2 = 10，第一次结果正确，是因为编译器做了保留
    22.     cout << "ref = " << ref << endl; //第二次结果错误，因为a的内存已经释放
    23.  
    24.     //如果函数做左值，那么必须返回引用
    25.     int &ref2 = test02();
    26.     cout << "ref2 = " << ref2 << endl; //ref2 = 20
    27.     cout << "ref2 = " << ref2 << endl; //ref2 = 20
    28.  
    29.     test02() = 1000;//如果函数的返回值是引用，这个函数调用可以作为左值
    30.     cout << "ref2 = " << ref2 << endl; //ref2 = 1000
    31.     cout << "ref2 = " << ref2 << endl; //ref2 = 1000
    32.  
    33.     system("pause");
    34.     return 0;
    35. }

    2.5、引用的本质

    本质：引用的本质在C++内部实现是一个指针常量。

    结论：C++推荐用引用技术，因为语法方便，引用本质是指针常量，但是所有的指针操作编译器都帮我们做了。

    引用的本质

    2.6、常量引用

    作用：常量引用主要用来修饰形参，防止误操作。

    在函数形参列表中，可以加const修饰形参，防止形参改变实参。

    1. #include <iostream>
    2. using namespace std;
    3.  
    4. //打印数据函数
    5. //引用使用的场景，通常用来修饰形参
    6. void showValue(const int &val) {//(int &v)
    7.     // val += 10;
    8.     // val = 1000;
    9.     cout << val << endl;
    10. }
    11.  
    12. int main() {
    13.     //常量引用使用场景：用来修饰形参，防止误操作。
    14.     //int a = 10;
    15.     //加上const之后，编译器将代码修改为：int temp = 10; const int & ref = temp;
    16.     //const int & ref = 10;//引用必须引用一块合法的内存空间
    17.     //ref = 20;//加入const之后变为只读，不可以修改
    18.  
    19.     // int& ref = 10;  引用本身需要一个合法的内存空间，因此这行错误
    20.     //加入const就可以了，编译器优化代码，int temp = 10; const int& ref = temp;
    21.     const int &ref = 10;
    22.  
    23.     // ref = 100;  //加入const后不可以修改变量
    24.     cout << ref << endl;
    25.  
    26.     //函数中利用常量引用防止误操作修改实参
    27.     int a = 100;
    28.     showValue(a);
    29.     cout << "a = " << a << endl;
    30.  
    31.     system("pause");
    32.     return 0;
    33. }

    3、函数提高

    3.1、函数默认参数

    在C++中，函数的形参列表中的形参是可以有默认值的。

    语法：返回值类型 函数名 （参数= 默认值）{}

    1. #include <iostream>
    2. using namespace std;
    3.  
    4. //函数默认参数
    5. //如果我们自己传入数据，就用自己的数据；如果没有，那么用默认值。
    6. //语法：返回值类型 函数名(形参 = 默认值) {}
    7. int func1(int a, int b = 20, int c = 30) {
    8.     return a + b + c;
    9. }
    10.  
    11. //注意事项：
    12. //1、如果某个位置已经有了默认参数(参数有默认值)，那么从这个位置往后，从左向右都必须要有默认值。
    13. //2、如果函数声明有默认参数值，函数实现的时候就不能有默认参数。声明和实现只能有一个有默认参数。
    14. int func2(int a = 10, int b = 10);
    15. int func2(int a, int b) {//(int a = 10, int b = 10)报错
    16.     return a + b;
    17. }
    18.  
    19. int main() {
    20.     cout << "ret = " << func1(10) << endl;     // ret = 60
    21.     cout << "ret = " << func1(10, 20) << endl; // ret = 60
    22.     cout << func2() << endl; // 20
    23.     cout << func2(1, 2) << endl; // 3
    24.  
    25.     system("pause");
    26.     return 0;
    27. }

    3.2、函数占位参数

    C++中函数的形参列表里可以有占位参数，用来做占位，调用函数时必须填补该位置。

    语法： 返回值类型 函数名 (数据类型){}

    在现阶段，函数的占位参数存在意义不大，但是后面的课程中会用到该技术。

    1. #include <iostream>//占位参数
    2. using namespace std;
    3.  
    4. //语法：返回值类型 函数名 (数据类型) {}
    5. //目前阶段的占位参数，我们还用不到，后面课程中会用到。
    6. //函数占位参数 ，占位参数也可以有默认参数
    7.  
    8. // void func(int a, int)
    9. void func(int a, int = 10) {
    10.     cout << "this is func !" << endl;
    11. }
    12.  
    13. int main() {
    14.     func(10, 10); //占位参数必须填补
    15.     func(10);
    16.  
    17.     system("pause");
    18.     return 0;
    19. }

    3.3、函数重载

    3.3.1、函数重载概述

    函数重载作用：函数名可以相同，提高复用性。

    函数重载满足条件：

    1. 同一个作用域下；

    2. 函数名称相同；

    3. 函数参数类型不同或者个数不同或者顺序不同。

    注意：函数的返回值不可以作为函数重载的条件。

    1. #include <iostream>
    2. using namespace std;
    3.  
    4. //函数重载：可以让函数名相同，提高复用性。
    5.  
    6. //函数重载的满足条件：
    7. //1、同一个作用域下。
    8. //2、函数名称相同。
    9. //3、函数参数类型不同，或者个数不同，或者顺序不同。
    10.  
    11.  
    12. //函数重载需要函数都在同一个作用域下
    13. void func() {
    14.     cout << "func()的调用！" << endl;
    15. }
    16. void func(int a) {
    17.     cout << "func(int a)的调用！" << endl;
    18. }
    19. void func(double a) {
    20.     cout << "func(double a)的调用！" << endl;
    21. }
    22. void func(int a, double b) {
    23.     cout << "func(int a ,double b)的调用！" << endl;
    24. }
    25. void func(double a, int b) {
    26.     cout << "func(double a ,int b)的调用！" << endl;
    27. }
    28.  
    29. //注意事项：函数返回值不可以作为函数重载条件。
    30. // int func(double a, int b)
    31. //{
    32. //	cout << "func(double a ,int b)的调用！" << endl;
    33. //}
    34.  
    35. int main() {
    36.     func();
    37.     func(10);
    38.     func(3.14);
    39.     func(10, 3.14);
    40.     func(3.14, 10);
    41.  
    42.     system("pause");
    43.     return 0;
    44. }

    3.3.2、函数重载注意事项

    1. 引用作为重载条件。

    2. 函数重载碰到函数默认参数。

    1. #include <iostream>
    2. using namespace std;
    3.  
    4. //函数重载的注意事项
    5. // 1、引用作为重载的条件
    6. void func(int &a) { // int &a = 10;不合法
    7.     cout << "func(int &a)调用 " << endl;
    8. }
    9. void func(const int &a) {//const int &a = 10;合法
    10.     cout << "func(const int &a)调用 " << endl;
    11. }
    12.  
    13. // 2、函数重载碰到函数默认参数
    14. void func2(int a, int b = 10) {
    15.     cout << "func2(int a, int b = 10)调用" << endl;
    16. }
    17. void func2(int a) {
    18.     cout << "func2(int a)调用" << endl;
    19. }
    20.  
    21. int main() {
    22.     int a = 10;
    23.     func(a);  //调用无const
    24.     func(10); //调用有const
    25.  
    26.     // func2(10); //func2的两个函数都能调用，报错。当函数重载碰到默认参数产生歧义，需要避免
    27.     //当函数重载碰到默认参数，出现二义性，报错，尽量避免这种情况
    28.     func2(1, 2);
    29.  
    30.     system("pause");
    31.     return 0;
    32. }

    一、语言本身
    变量、条件、循环、字符串、数组、函数、结构体······
    C语言重点：指针、内存管理
    C++要学：面向对象特性、泛型、模板、STL
    二、基础四大件
    1.数据结构和算法
        数据结构：字符串、链表、二叉树、堆、栈、队列、哈希······
        算法：查找、排序、动态规划······
    2.计算机网络
        TCP/IP协议栈：ARP协议、IP协议、ICMP协议、TCP协议、UDP协议、DNS协议、HTTP协议、HTTPS协议
    3.操作系统
        进程和线程：原子性、并发、锁······
        内存：内存分布、内存调度······
    4.设计模式
        单例、工厂、代理、策略、模板方法
    三、应用与编程实践
    1.Linux操作系统：系统命令、基本shell编程
    2.编译/调试工具：GCC编译器、写makefile、GDB调试器
    3.Linux系统编程
        (1)Linux API
        (2)多线程编程(实践)：线程、资源、信号、同步、互斥、锁······
        (3)网络编程：Linux网络编程API、IO函数······

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_44949135/article/details/125360533