1 什么是C++

C语言是结构化和模块化的语言，适合处理较小规模的程序。对于复杂的问题，规模较大的程序，需要高度的抽象和建模时，C语言则不合适。为了解决软件危机， 20世纪80年代， 计算机界提出了OOP(object oriented programming：面向对象)思想，支持面向对象的程序设计语言应运而生。
1982年，Bjarne Stroustrup博士在C语言的基础上引入并扩充了面向对象的概念，发明了一种新的程序语言。为了表达该语言与C语言的渊源关系，命名为C++。因此：C++是基于C语言而产生的，它既可以进行C语言的过程化程序设计，又可以进行以抽象数据类型为特点的基于对象的程序设计，还可以进行面向对象的程序设计。

2命名空间

写代码时，我们定义的全局变量可能会与C/C++库文件中的函数名发生命名冲突，以及团队成员中也可能会定义名称相同的变量。在C语言中，只能修改其中的一个解决命名冲突的问题。而C++中为了避免这种麻烦，产生了命名空间。

如图，我们定义的全局变量rand和库里面的rand函数冲突。C语言中解决此问题只能修改全局变量的名称。

2.1命名空间的定义

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(自己定义)，然后接一对{}即可，{}中即为命名空间的成员。成员中可以是变量，函数或类型

namespace bt
{
	int a = 0;
	int  Add(int x, int y)
	{
		return x + y;
	}
	struct node
	{
		int data;
		int* next;
	};
}

2.2命名空间的嵌套

命名空间中也可以进行嵌套

namespace zs
{
	int rand = 0;
	namespace bt
{
	int a = 0;
	int  Add(int x, int y)
	{
		return x + y;
	}
	struct node
	{
		int data;
		int* next;
	};
}
}

当命名空间的名字重名时，两个同名的命名空间会被合并为一个命名空间。

2.3命名空间的使用

①名称加域作用限定符

namespace bt
{
   int rand = 0;
   int  Add(int x, int y)
   {
   	return x + y;
   }
   struct node
   {
   	int data;
   	int* next;
   };
}
int main()
{
   printf("%d", bt::rand);
   return 0;
}

在变量名前加上空间名和::，告诉编译器在该命名空间内使用该变量，域作用限定符并不是C++新增的，C语言中同样可以使用。

int a = 0;
int main()
{
	int a = 1;
	printf("%d", ::a);
	return 0;
}

::前不加空间名，就表示用全局范围的变量。
②引入整个命名空间

namespace bt
{
	int a = 0;
	int  Add(int x, int y)
	{
		return x + y;
	}
	struct node
	{
		int data;
		int* next;
	};
}
using namespace bt;//将整个命名空间域bt展开，后面需要什么就直接用
int main()
{
	printf("%d", a);
	return 0;
}

但是全部展开有一定的风险，假设我们的一个命名空间的变量和库函数重名了，当把这个命名空间全部展开，命名空间中的所有成员都失去了保护。

此时编译器就会报错，分不清rand到底是函数名还是bt命名空间里面定义的rand。
③引入命名空间中的成员
既然全部展开有一定的风险，那么我们可以只展开一些平时常用的

namespace bt
{
	int b= 1;
	int  Add(int x, int y)
	{
		return x + y;
	}
	struct node
	{
		int data;
		int* next;
	};
}
using bt::b;
int main()
{
	printf("%d", b);
	return 0;
}

只展开部分，可以相对减少一些风险

3 C++的输入和输出

#include<iostream>
//std是C++的标准库的命名空间名，我们有三种方法可以展开
//1 全部展开
using namespace std;
int main()
{
	cout << "hello world" << endl;
	return 0;
}

//只展开部分常用的
using std::cout;
using std::endl;
int main()
{
	cout << "hello world" << endl;
	return 0;
}

//名称加域作用限定符
int main()
{
std::cout << "hello world" << std::endl;
	return 0;
 }

在使用时需要注意以下几点

① 使用cout标准输出对象(控制台)和cin标准输入对象(键盘)时，必须包含< iostream >头文件以及按命名空间使用方法使用std。
② cout和cin是全局的流对象，endl是特殊的C++符号，表示换行输出，相当于n,他们都包含在包含< iostream >头文件中。
③ <<是流插入运算符，>>是流提取运算符。
④使用C++输入输出时可以自动识别变量类型，不需要像printf/scanf输入输出时要手动控制格式。

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int a = 0;
	double b = 3.33;

	cout << a << endl;
	cout << b << endl;

	return 0;
}

注意：
如果需要控制浮点数输出精度，整形输出进制格式等，我们还是采用c语言的scanf和printf更为方便，因为C++本身就是兼容C语言的，所以，哪个方便我们便采用哪个。

4 缺省参数

4.1 缺省参数的概念

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。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 = 3)
{
	cout << a << endl;
}
int main()
{
	func();//没有传递参数，使用参数的默认值
	func(10);//传递参数10，打印10
	return 0;
}

4.2 缺省参数的分类

4.2.1 全缺省参数

函数的所有参数都给了默认值

#include<iostream>
using namespace std;
void func(int a = 3,int b=10,int c=30)
{
	cout << a <<" "<<b << " "<<c << endl;
	
}
int main()
{
	func();//打印a=3,b=10,c=30;
	func(6);//打印a=6,b=10,c=30;
	func(6,20);//打印a=6,b=20,c=30;
	func(6, 20,50);//打印a=6,b=20,c=50;
	func( ,20,50);//错误
	return 0;
}

如上图所示，传参时必须按照从左向右的顺序依次传参，中间不可以跳过

4.2.2 半缺省参数

#include<iostream>
using namespace std;
void func(int a,int b=10,int c=30)
{
	cout << a <<" "<<b << " "<<c << endl;
	
}

注意：半缺省参数必须从右向左依次给，中间不可以跳过

缺省参数不可以在函数的声明和定义中同时出现，一般放在声明中

4.2.3缺省参数的应用

栈的初始化时，可以给定capacity的值以初始化栈的大小，当确定栈的大小时，直接给其赋值

void StackInit(ST* ps,int capacity=4)
{
	assert(ps);
	ps->a = (int*)malloc(sizeof(int)*capacity);
	ps->top = 0;
	ps->capacity = capacity;
}
int main()
{
	ST ps;
	StackInit(&ps);
	StackInit(&ps,50);
	return 0;

}

5 函数重载

5.1 函数重载的概念

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

//参数类型不同
int ADD(int x, int y)
{
	return x + y;
}
double ADD(double x, double y)
{
	return x + y;
}
int main()
{
	ADD(1, 2);
	ADD(1.1, 2.2);
	return 0;
}

//参数个数不同
void Test(int x)
{
	cout << "Test(x)" << endl;
}
void Test()
{
	cout << "Test()" << endl;
}
int main()
{
	Test(1);
	Test();
	return 0;
}

//参数顺序不同
void Fun(int x,double y)
{
	cout << "Fun(x.y)" << endl;
}
void Fun(double y, int x)
{
	cout << "Fun(y,x)" << endl;
}
int main()
{
	Fun(1, 2.2);
	Fun(2.2, 1);
	return 0;
}

注意:如果两个函数的函数名和参数是一样的，返回值不同是不构成重载的。

5.2 名字修饰

为什么C++支持函数重载，而C语言不支持函数重载呢？

我们知道，在C/C++中，一个程序要运行起来，需要经历以下几个阶段：预处理、编译、汇编、链接，我们先来回忆下这四个阶段都需要完成什么工作

如图，当test.cpp中调用了Add.cpp中定义的Add函数时，编译后链接前，test.o的目标文件中没有Add的函数地址，因为Add是在Add.cpp中定义的，所以接下来链接阶段就要处理这个问题，链接器看到test.o调用Add函数，但是没有Add的地址，就会到Add.o的符号表中找Add的地址，然后链接到一起。那么链接时，面对Add函数，链接器使用什么去找呢？

答案是函数修饰规则，在C语言下，同名函数在编译完成后，函数名字的修饰并没有发生改变，所以同名函数没有办法区分。而在C++下，会把函数参数的信息加到函数名修饰下，只要参数不同，修饰出来的名字就不一样，就可以支持函数重载了。

6 引用

6.1引用的定义

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。

6.2 引用的用法

可以看出，a和b实际用的是同一块空间，所以输出b也就相当于输出a

6.3 引用的特性

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

6.4 引用的使用场景

1 做参数

2 做返回值
我们先来看看传值返回

int Num() {
	int m = 1;
	return m;
}
//我们知道，出了Num函数栈帧，定义的局部变量会销毁，那么ret如何得到函数的返回值呢？
//答案是传值返回通过生成一个返回对象，拷贝作为函数调用的返回值
int main()
{
	int ret = Num();
	cout << ret << endl;
	return 0;
}

再来看看这样的传引用返回

这样的传引用返回虽然结果是正确的，但是ret的结果是未定义的。因为传引用返回的实质是返回返回对象的别名,那么当栈帧结束时，系统会清理栈帧置成随机值，再执行ret=Num(),相当于把m的引用赋值给ret,而m 此时已经被置成了随机值，那么这里ret的值也是随机值。

还有这样的传引用返回

为什么两次打印的ret值不一样，因为第一次Num的函数栈帧还是没有被覆盖，所以打印出来的值是1，后面又调用了cout,把Num函数的栈帧覆盖了，所以打印出来的是随机值。

总的来说，如果函数返回时，出了函数作用域，返回对象还未还给系统(没有销毁)，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。

6.5 使用引用的原则(权限理解)

int main()
{
	int a = 1;
	int& b = a;//权限不变(权限平移)
	const int c = 10;
	int& d = c;//错误，权限放大，由const int变为int

	int e = 20;
	const int& f = e;//允许，权限缩小，由int变为const int
}

所以权限问题只能平移或者缩小，不能放大(这里只针对引用和指针)
深度理解

f作为e的引用，会在中间产生一个临时变量，而临时变量具有常性，所以要加上const

6.6 引用和指针的区别

语法角度而言： 引用没有开空间，指针开了4 or 8byte
底层实现角度，引用底层是用指针实现的

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
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

7内联函数

7.1 内联函数的概念

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。

函数建立栈帧的情况

int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}
int main()
{
	int tmp = Add(1,2);
	return 0;

}

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。

7.2内联函数的特性

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、频繁调用的函数采用inline修饰，否则编译器会忽略inline特性。

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。

7.3宏函数的优缺点

在C语言中，同样也有解决规模较小的函数频繁调用的方法，使用宏函数。

优点
减少栈帧的开销，提高效率
增强代码的复用性

缺点
可读性差(不好写)
没有类型安全检查(不是对应的类型不能检查出来）
不方便调试

8 auto关键字(C++11)

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。

先定义a为int类型，剩下的变量类型由编译器自己推导

使用auto关键字需注意

1 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。

2 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&

3 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

不能使用auto关键字的情形

1 auto不能作为函数的参数
2 auto不能直接用来声明数组

9 基于范围的for循环(C++11)

在C++中，for循环的遍历有了新的方式，一起来康康吧

int main()
{
	int arr[] = { 1,2,3,4,5 };
	//for循环的括号里面由冒号分为两部分
	//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
	for (auto&e : arr)
		cout << e << endl;
	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

10 指针空值nullptr(C++11)

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

可以看出，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，所以在某些情况下可能会导致隐患。所以在C++中表示指针空值我们推荐使用nullptr。
在使用的时候，不需要包含头文件，因为nullptr是C++11作为新关键字引入的

最后

以上就是怡然期待为你收集整理的C++初阶：基础语法1 什么是C++2命名空间3 C++的输入和输出4 缺省参数5 函数重载6 引用7内联函数8 auto关键字(C++11)9 基于范围的for循环(C++11)10 指针空值nullptr(C++11)的全部内容，希望文章能够帮你解决C++初阶：基础语法1 什么是C++2命名空间3 C++的输入和输出4 缺省参数5 函数重载6 引用7内联函数8 auto关键字(C++11)9 基于范围的for循环(C++11)10 指针空值nullptr(C++11)所遇到的程序开发问题。

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