前言
大家好,从本文开始,往后将开始更新C++的知识点以及STL的讲解和模拟实现。希望大家能多多支持。

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📌本文所属专栏: 【C++拒绝从入门到跑路】
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C++包含有 局部域 全局域 命名空间域 类域
在C/C++中,变量、函数和类都是大量存在的,这些变量、函数和类的名称如果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。
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。namespace关键字定义的是一个域,用来解决C语言命名冲突的问题。
//1.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;
}
//2.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;
}
}
//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。
namespace N1
{
int Mu1(int left, int right)
return left*right;
}
注: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。
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(比较麻烦,不够便捷)
int main()
{
printf("%d\n", N::a);
return 0;
}
2、使用using将命名空间中成员引入(项目中经常使用,是1和3方法的折中)
using N: :b;
int main()
{
printf("%d\n",N::a);
printf("%d\n",b);
return 0;
}
3、使用using namespace命名空间名称引入(最便捷,但是在大项目中不推荐)
using namespce N;
int main()
{
printf("%d\n", N::a);
printf("%d\n", b);
Add(10,20);
return 0;
}
#include
using namespace std;
int main()
{
cout<<"Hello world!!!"< 说明:
#include
using namespace std;
int main()
{
int a;
double b;
char c;
cin>>a;
cin>>b>>c;
cout< 注:但是对于有特别的格式要求的输出,如输出小数点后几位则建议使用printf(cout 会非常的麻烦)
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<void TestFunc(int a = 10,int b = 20,int C = 30)
{
cout<<"a = "<void TestFunc(int a,int b = 10,int C = 20)
{
cout<<"a = "<补充
//a.h 头文件声明
void TestFunc(int a = 10);
//a.c 源文件定义
void TestFunc(int a = 20)
{}
如果声明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哪个缺省值。
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。
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 1eft, int right)
{
return left+right;
}
doub1e Add(double 1eft, double right)
{
return 1eft+right;
}
1ong Add(1ong 1eft, 1ong right)
{
return 1eft+right;
}
//以上函数构成重载
int main()
{
Add(10,20);
Add(10.0, 20.0);
Add(10L,20L);
return 0;
}
注意
现在我们想一个问题,为什么C语言不支持函数重载而C++支持呢? 这就引入了名字修饰这个技术。
编译链接的过程:
初始文件:f.h f.cpp main.cpp
f.i main.i
f.s main.s
f.o main.o
a.out
预处理:相当于根据预处理指令组装新的C/C++程序。经过预处理,会产生一个没有头文件(都已经被展开了)、宏定义(都已经替换了),没有条件编译指令(该屏蔽的都屏蔽掉了),没有特殊符号的输出文件,这个文件的含义同原本的文件无异,只是内容上有所不同。
编译:将预处理完的文件逐一进行一系列词法分析、语法分析、语义分析及优化后,产生相应的汇编代码文件。编译是针对单个文件编译的,只校验本文件的语法是否有问题,不负责寻找实体。
链接:通过链接器将一个个目标文件(或许还会有库文件)链接在一起生成一个完整的可执行程序。 链接程序的主要工作就是将有关的目标文件彼此相连接,也就是将在一个文件中引用的符号同该符号在另外一个文件中的定义连接起来,使得所有的这些目标文件成为一个能够被操作系统装入执行的统一整体。在此过程中会发现被调用的函数未被定义。需要注意的是,链接阶段只会链接调用了的函数/全局变量,如果存在一个不存在实体的声明(函数声明、全局变量的外部声明),但没有被调用,依然是可以正常编译执行的。


为什么C语言不支持函数重载?C++支持?C++底层是如何支持重载的?

说明:在linux下,采用gcc编译完成后,函数名字的修饰没有发生改变
C不支持函数重载:
如果有重载函数(函数名相同,参数不同),根据C语言的名字修饰规则,那么在编译后生成的符号表则会存在多个相同的函数名,在链接对应函数的地址时则会有歧义,无法链接成功,也就无法支持函数重载

说明: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根据规则添加到修改后的名字中
C++支持函数重载:
在链接对应函数地址时,其函数名字修饰规则会根据参数生成不同的函数名字,从而使得能够成功找到对应函数地址,并链接成功,也就支持了函数重载
注:windows命名规则比linux复杂,但本质上原理都是一致的;也因为函数名字修饰的规则,函数重载要求参数不同,而跟返回值没关系
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 tcmalloc 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。
extern "C" int Add(int left, int right);
int main()
{
Add(1,2);
return 0;
}
//链接时报错:error LNK2019: 无法解析的外部符号_Add,该符号在函数 _main 中被引用
如果你写的程序是中间件程序,C语言和C++都能调用,就应该加上这个。加在声明的地方。告诉编译器不要用C++的编译规则,用C语言的编译规则,加了这个之后这个函数就不能重载了。
要调用中间件程序的C++程序也要加上对应的声明,比如extern "C" void* tcmalloc(unsigned int)
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。
语法格式: 类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体;
void TestRef()
{
int a = 10;
int& ra = a;//<====定义引用类型
//打印的地址相同
printf("%p\n", &a);
printf("%p\n", &ra);
}
注意:引用类型必须和引用实体是同种类型的
引用在定义时必须初始化
一个变量可以有多个引用(别名)
引用一旦引用一个实体,再不能引用其他实体
int main()
{
const int a = 10;
// int& ra = a; //->ra引用a属于权限放大,所以不行
const int& ra = a; //能编译过
int b = 10;
int& rb = b;
const int& crb = b; // -》crb引用b属于权限缩小,所以可以编译
int c = 10;
double d = 1.11;
d = c; // 隐式类型转换
//形成临时变量,进行隐式类型转换
//double& rc = c;
const double& rc = c;
return 0;
}
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。
int main()
{
int a = 10;
int& ra = a;
//打印的地址相同
cout<<"&a = "<<&a<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,但我们按照语法来理解
引用和指针的不同点:
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,没有函数压栈的开销,内联函数提升程序运行的效率。
// F.h
#include
using namespace std;
inline void f(int i);
// F.cpp
#include "F.h"
void f(int i)
{
cout << i << endl;
}
// main.cpp
#include "F.h"
int main()
{
f(10);
return 0;
}
// 链接错误:main.obj : error LNK2019: 无法解析的外部符号 "void __cdecl f(int)" (?f@@YAXH@Z),该符号在函数 _main 中被引用
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。
#include
#include
using namespace std;
int TestAuto()
{
return 10;
}
int main()
{
int a = 10;
auto b = a;
auto c = 'a';
auto d = TestAuto();
cout << typeid(b).name() << endl; //int
cout << typeid(c).name() << endl; //char
cout << typeid(d).name() << endl; //int
//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。
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&
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。
auto不能推导的场景
auto不能作为函数的参数
auto不能直接用来声明数组
为了避免与C++98中的auto发生混淆,C++11只保留了auto作为类型指示符的用法
auto在实际中最常见的优势用法就是跟以后会讲到的C++11提供的新式for循环,还有lambda表达式进行配合使用。
在C++98中如果要遍历一个数组,可以按照以下方式进行:
//C语言,一般方式
void TestFor1()
{
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;
}
}
//范围for
void TestFor2()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
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。
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。for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
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
#else
#define NULL ((void *)0)
#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)"<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被宏定义成0,调用的是int版本的f(int) 函数,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:
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。
在C++11中,sizeof(nullptr) 与 sizeof((void\*)0) 所占的字节数相同。
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 。