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面试题1. C语言为什么不支持重载?C++支持?C++底层是如何支持重载的?
C++总计63个关键字,C语言32个关键字
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。
C语言中命名冲突问题:
- //namespace 定义的是一个域
- //用于解决C语言命名冲突问题
-
- //eg:命名冲突
- //C语言的库中,有两个函数用scanf和strlen名称
- //假设代码里,想用这两个名称命名变量,就会产生冲突
- int main()
- {
- //定义到局部不会报错,但用的时候会报错(定义到全局不用也会报错)
- int scanf = 10;
- int strlen = 20;
-
- //以下均会报错,且C语言解决不了冲突的问题
- scanf("%d", &scanf);
- printf("%d\n", scanf);
- printf("%d\n", strlen);
-
- return 0;
- }
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。
- //使用C++命名空间,进行名字的隔离
- //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 scanf = 10;
- int strlen = 20;
-
- 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,编译器最后会合成同一个命名空间中。
- //注意:同一个域里不能定义同名的变量或函数
- namespace N1
- {
- int Mul(int left, int right)
- {
- return left * right;
- }
- }
-
-
-
- int main()
- {
- //默认访问局部其次是全局
- //由于局部没有,访问全局的头文件,所以此时打印的是库函数的地址
- printf("%x\n", scanf); //411433
- printf("%x\n", strlen); //4113d4
-
- //指定访问N1命名空间
- printf("%x\n", N1::scanf); //a
- printf("%x\n", N1::strlen); //14
-
- //指定命名空间后,才能调用N1里的函数
- int a = N1::Add(1, 2);
- printf("%d\n", a); //3
-
- //访问嵌套命名空间的内容
- int b = N2::N3::Sub(5, 3);
- printf("%d\n", b); //2
-
- return 0;
- }
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
C++库为了防止命名冲突,把自己库里的东西都定义在std的命名空间中,要使用标准库中的东西,有三种方式
① 加命名空间名称及作用域限定符
指定命名空间,缺陷: 麻烦,每个地方要用都要制定,但是这是最规范的使用方式
② 使用using namespace 命名空间名称引入
把std整个展开:using namespace std ,相当于库里的东西都到全局域了 ,缺陷: 如果自己定义的和库的冲突了就无法解决了,所以规范的工程项目中是不推荐这种方式的,日常练习无所谓
③ 使用using将命名空间中成员引入
对部分常用的库里面的东西展开,是针对1和2折中的方案,在项目中经常使用
- //C++库为了防止命名冲突,把自己库里的东西都定义在了一个std的命名空间中
- //要使用标准库中的东西,有三种方式
- //1. 指定命名空间
- // -> 缺陷: 麻烦,每个地方要用都要制定,但是这是最规范的使用方式
- //2. 把std整个展开:using namespace std ,相当于库里的东西都到全局域了
- // ->缺陷: 如果自己定义的和库冲突了就无法解决了
- // 所以规范的工程项目中是不推荐这种方式的,日常练习无所谓
- //3. 对部分常用的库里面的东西展开,是针对1和2折中的方案,在项目中经常使用
- using std::cout;
- using std::endl;
-
- //using namespace std;
-
- int main()
- {
- //1. 指定命名空间
- std::cout << "hello world" << std::endl;
-
- // 2.把std整个展开,上面写了using namespace std;下面直接用即可
- cout << "hello world" << endl;
-
- // 3.对部分常用的库里面的东西展开
- cout << "hello world" << endl;
- std::string s; //没展开的就不能直接使用
-
- return 0;
- }
- #include<iostream>
-
- //cout 是ostream类型全局对象
- //cin 是istream类型全局对象
- //endl 是全局的换行符号
- int main()
- {
- std::cout << "hello world!" << std::endl;
-
- //对比C语言printf和scanf区别是:
- //可以自动识别类型
- int a = 10;
- int* p = &a;
- //c语言打印
- printf("%d,%p\n", a, p);
- //c++打印
- std::cout << a << "," << p << std::endl;
-
- return 0;
- }
说明:
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)中还支持格式,后续编译器已不支持,因此推荐使用 +std的方式。
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
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。缺省参数可以使调用更灵活。
- //缺省参数
- void TestFunc(int a = 0)
- {
- cout << a << endl;
- }
-
- int main()
- {
- TestFunc(); // 0,没有传参时,使用参数的默认值
- TestFunc(10); // 10,传参时,使用指定的实参
-
- return 0;
- }
① 全缺省参数
- //全缺省
- void TestFunc(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
- {
- cout << "a = " << a << endl;
- cout << "b = " << b << endl;
- cout << "c = " << c << endl;
- }
② 半缺省参数
- //半缺省
- void TestFunc(int a, int b = 10, int c = 20)
- {
- cout << "a = " << a << endl;
- cout << "b = " << b << endl;
- cout << "c = " << c << endl;
- }
注意:
1. 半缺省参数必须从右往左依次来给出,并且连续,不能间隔着给
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)
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
- //C语言不允许定义同名函数
- //C++可以 -> 函数重载 -> 参数(类型或个数或顺序)不同
- int Add(int left, int right)
- {
- return left + right;
- }
-
- double Add(double left, double right)
- {
- return left + right;
- }
-
- int main()
- {
- cout << Add(1, 2) << endl; //3
- cout << Add(1.1, 2.2) << endl; //3.3
-
- return 0;
- }
下面两个函数属于函数重载吗?
- short Add(short left, short right)
- {
- return left + right;
- }
- int Add(int left, short right)
- {
- return left + right;
- }
答:不算,判断时,不看返回类型,只看函数名是否相同,参数个数或类型是否不同
答:通过函数名修饰规则搞定,待补充
答:待补充
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。
- int main()
- {
- int a = 10;
-
- //b是a的引用(别名)
- //注意区分引用和取地址,引用是类型后&变量,取地址是直接&变量
- int& b = a;
- b = 20;
-
- //继续取别名
- int& c = b;
- c = 30;
-
- return 0;
- }
注意:引用类型必须和引用实体是同种类型的
- //引用的价值
- //用别名就可以不用传地址进行交换
- void swap(int& r1, int& r2)
- {
- int tmp = r1;
- r1 = r2;
- r2 = tmp;
- }
-
- void StackInit(struct Stack& s)
- {
- //...
- }
-
- int main()
- {
- int a = 1, b = 2;
- swap(a, b); //c语言需要传地址
-
- struct Stack st;
- StackInit(st);
-
- return 0;
- }
1. 引用在定义时必须初始化
2. 一个变量可以有多个别名
3. 一旦引用一个实体,就不能引用其他实体
- //权限可以缩小,但不能放大
- int main()
- {
- const int a = 10;//用const修饰后,a只能读不能写
- //int& ra = a;//报错,ra引用a属于权限放大(可读可写)
- const int& ra = a; //正确代码
-
- int b = 10;
- int& rb = b;
- const int& crb = b;//正确,ceb引用b属于权限的缩小,所以可以
-
- int c = 10;
- double d = 1.11;
- d = c; //隐式类型转换,将int类型的c放到一个double类型的临时变量中,再赋值给d
-
- //double& rc = c; //报错,报错原因并不是因为类型不同
- const double& rc = c; //*正确代码,此时rc是c临时变量的别名,临时变量具有常性,所以加const就可以
-
- return 0;
- }
1. 做参数
- void Swap(int& left, int& right)
- {
- int temp = left;
- left = right;
- right = temp;
- }
2. 做返回值(特殊场景)
- 传值返回 返回的是返回对象c的拷贝
- //int Add(int a, int b)
- //{
- // int c = a + b;
- // return c;
- //}
- //int main()
- //{
- // //int& ret = Add(1, 2); //报错,因为ret接收的是储存c的值的临时变量(不是c),具有常性,需在前加上const
- // const int& ret = Add(1, 2);
- //
- // return 0;
- //}
-
- //传引用返回 返回的是对象c的引用,其实就是c
- //实际中,如果出了函数作用域,返回变量就不存在了,不能用引用返回;出了作用域还在:例如用static修饰
- int& Add(int a, int b)
- {
- static int c = a + b;
- return c;
- }
-
- int main()
- {
- int& ret = Add(1, 2);
- cout << ret << endl; //3
-
- return 0;
- }
注意:如果函数返回时,出了函数作用域,如果返回对象还未还给系统,则可以使用引用返回,如果已经还给系统了,则必须使用传值返回。
下面代码输出什么结果?为什么?
- int& Add(int a, int b)
- {
- int c = a + b;
- return c;
- }
- int main()
- {
- int& ret = Add(1, 2);
- Add(3, 4);
- cout << "Add(1, 2) is :" << ret << endl; //7
-
- return 0;
- }
以值作为参数或者返回值类型,在传参和返回期间,函数不会直接传递实参或者将变量本身直接返回,而是传递实参或者返回变量的一份临时的拷贝,因此用值作为参数或者返回值类型,效率是非常低下的,尤其是当参数或者返回值类型非常大时,效率就更低,相反使用引用传参效率更高。
- #include <time.h>
- struct A { int a[10000]; };
- void TestFunc1(A a) {}
- 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; //11
- cout << "TestFunc2(A&)-time:" << end2 - begin2 << endl; //1
- }
-
- int main()
- {
- TestRefAndValue();
-
- return 0;
- }
- #include <time.h>
- struct A { int a[10000]; };
- A a;
- // 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; //254
- cout << "TestFunc2 time:" << end2 - begin2 << endl; //2
- }
- 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。只要符合条件,尽量使用引用传参、传返回值。
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;
-
- cout << "&a = " << &a << endl; //00B5FD7C
- cout << "&ra = " << &ra << endl; //00B5FD7C
-
- return 0;
- }
在底层实现角度,引用的底层也是类似指针存储地址的方式处理的,下面说的是语法角度。
- int main()
- {
- int a = 10;
-
- //在语法上,给a的这块空间取了个别名,没有新开空间
- int& ra = a;
- ra = 20;
-
- //在语法上,定义了一个pa指针变量,开辟了4个字节,存储a的地址
- int* pa = &a;
- *pa = 20;
-
- return 0;
- }
面试题*:引用和指针的不同点:
1. 在语法上,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
7. 有多级指针,但是没有多级引用
8. 访问实体方式不同,指针需要显式解引用,引用编译器自己处理
9. 引用比指针使用起来相对更安全
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。
以交换函数为例:调用Swap函数需要建立栈帧,建立栈帧是有代价的,C语言为了避免小函数建立栈帧,提供了宏函数支持,预处理阶段展开,那么C语言都已经解决了,为什么C++还要提供inline函数呢?(面试题:宏函数的缺点)
优点: 1.增强代码的复用性。 2.提高性能。
缺点: 1.不支持调试。(因为预编译阶段进行了替换) ,导致代码可读性差,可维护性差,容易误用。 2. 宏函数语法复杂,容易出错 3.没有类型安全的检查 。
写一个ADD的宏函数
- //ADD的宏函数
- //#define ADD(int x, int y) return x+y //典型错误写法
- //#define ADD(x, y) (x)+(y); //典型错误写法,加了分号
- //标准写法
- #define ADD(x, y) ((x) + (y))
C++有哪些技术替代宏?
1. 常量定义 换用const
2. 换用内联函数
- //C++推荐将频繁调用的小函数,定义成inline(内联),会在调用的地方展开。没有栈帧的开销
- inline int Add(int x, int y)
- {
- return x + y;
- }
-
- int main()
- {
- int c = Add(1, 2);
- cout << c << endl;
-
- return 0;
- }
1. inline是一种以空间换时间的做法,省去调用函数额开销。所以代码很长或者有循环/递归的函数不适宜使用作为内联函数。
2. inline对于编译器而言只是一个建议,编译器会自动优化,如果定义为inline的函数体内有循环/递归等等,编译器优化时会忽略掉内联。
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。
- // F.h
- #include <iostream>
- 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
假设Sort()函数有100行指令,在10个地方调用,总计110条指令,但如果用inline修饰后,10个地方调用,展开后则变成1000条指令
当指令变多意味着什么?
答案:意味着编译出的可执行程序变大,导致安装软件的人体验变差,执行程序内存消耗变多。(指令的多少与效率高低无关,如果直接调用Sort会建立栈帧,效率反而低于直接执行1000条指令的inline Sort)
结论:频繁调用的小函数,建议定义成内联函数
- #include <map>
- #include <string>
- //以下语法,当前了解即可
- //auto
- int main()
- {
- int a = 10;
- //int b = a;
- auto b = a; //类型声明成auto,可以根据a的类型自动推导b的类型为int
-
- map<string, string> m;
- //map<string, string>::iterator it = m.begin();
- //这里可以根据m.begin()自动推导到it的类型是map<string, string>::iterator
- //这样写比较简洁
- auto it = m.begin();
-
- return 0;
- }
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&
2. 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
- }
1. auto不能作为函数的参数
2. auto不能直接用来声明数组
3. auto在实际中最常见的优势用法就是与C++11提供的新式for循环,还有lambda表达式等进行配合使用
- int main()
- {
- int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
- //以前遍历数组的方式
- for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)
- cout << array[i] << " ";
- cout << endl;
- // 1 2 3 4 5
-
- //范围for,更简单,数组也可以直接遍历
- //自动遍历,以此取出array中的元素,赋值给e,直到结束
- for (auto e : array)
- {
- cout << e << " ";
- }
- cout << endl;
- //1 2 3 4 5
-
- //以上是"读"的操作,"写"的操作需要注意加引用符号
- for (auto& ee : array) //ee是数组元素的临时拷贝,要想修改数组需要加引用符号
- {
- ee *= 2;
- }
-
- return 0;
- }
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
- void TestFor(int array[])
- {
- for (auto& e : array)
- cout << e << endl;
- }
- //因为此处array作为形参是一个指针,而非数组了
2. 迭代的对象要实现++和==的操作(之后再谈)
- //C++11
- int main()
- {
- //以前使用的
- int* p1 = NULL; //等价于 int* p1 = 0;
-
- //C++推荐使用的
- int* p2 = nullptr;
-
- return 0;
- }
NULL实际是一个宏,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 i)
- {
- cout << "f(int)" << endl;
- }
- void f(int* p)
- {
- cout << "f(int*)" << endl;
- }
- int main()
- {
- f(0); //期望匹配整形参数的f,结果:f(int)
- f(NULL); //期望匹配指针参数的f,结果:f(int),因为NULL被替换成0了
- f((int*)NULL);//f(int*)
- f(nullptr); //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。