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資訊專欄INFORMATION COLUMN

關(guān)于C++基礎(chǔ)的一些“碎碎念”

Jackwoo / 1848人閱讀

摘要:使用命名空間的目的是對(duì)標(biāo)識(shí)符的名稱進(jìn)行本地化,以避免命名沖突或名字污染,關(guān)鍵字的出現(xiàn)就是針對(duì)這種問(wèn)題的。缺省參數(shù)概念缺省參數(shù)是聲明或定義函數(shù)時(shí)為函數(shù)的參數(shù)指定一個(gè)默認(rèn)值。

命名空間

在C/C++中,變量、函數(shù)和后面要學(xué)到的類都是大量存在的,這些變量、函數(shù)和類的名稱將都存在于全局作
用域中,可能會(huì)導(dǎo)致很多沖突。使用命名空間的目的是對(duì)標(biāo)識(shí)符的名稱進(jìn)行本地化,以避免命名沖突或名字
污染,namespace關(guān)鍵字的出現(xiàn)就是針對(duì)這種問(wèn)題的。

命名空間定義

定義命名空間,需要使用到namespace關(guān)鍵字,后面跟命名空間的名字,然后接一對(duì){}即可,{}中即為命名
空間的成員。

//1. 普通的命名空間namespace N1 // N1為命名空間的名稱{// 命名空間中的內(nèi)容,既可以定義變量,也可以定義函數(shù)int a;int Add(int left, int right){	return left + right;}}//2. 命名空間可以嵌套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. 同一個(gè)工程中允許存在多個(gè)相同名稱的命名空間,編譯器最后會(huì)合成同一個(gè)命名空間中。namespace N1{int Mul(int left, int right){	return left * right;}}

注意:一個(gè)命名空間就定義了一個(gè)新的作用域,命名空間中的所有內(nèi)容都局限于該命名空間中

命名空間使用

命名空間中成員該如何使用呢?比如:

namespace N{int a = 10;int b = 20;int Add(int left, int right){return left + right;}int Sub(int left, int right){return left - right;}}int main(){//錯(cuò)誤寫(xiě)法printf("%d/n", a); // 該語(yǔ)句編譯出錯(cuò),無(wú)法識(shí)別a    //正確寫(xiě)法printf("%d/n", N::a);//需要說(shuō)明a是屬于命名空間N中的return 0;}

命名空間使用{}括起來(lái)的,不用加分號(hào)。

命名空間的使用有三種方式:

  • 使用using namespace 命名空間名稱引入

    優(yōu)點(diǎn):用起來(lái)方便

    缺點(diǎn):把自己的定義暴露出去了,導(dǎo)致命名污染

using namespce N;//展開(kāi)命名空間N,可以不加限定地使用N中的內(nèi)容int main(){printf("%d/n", N::a);printf("%d/n", b);Add(10, 20);return 0;}
  • 加命名空間名稱及作用域限定符

    優(yōu)點(diǎn):不存在命名污染

    缺點(diǎn):用起來(lái)麻煩,每個(gè)都得去制定命名空間

int main(){	printf("%d/n", N::a);//a屬于命名空間N	return 0;}  
  • 使用using將命名空間中成員引入 ,可以將常用的成員展開(kāi)
using N::b;//將命名空間N中的b展開(kāi),類似全局變量一樣使用int main(){	printf("%d/n", N::a);	printf("%d/n", b);	return 0;}

C++輸入&輸出

C++的輸出:

#includeusing namespace std;int main(){	cout<<"Hello world!!!"<

說(shuō)明:

  1. 使用cout標(biāo)準(zhǔn)輸出(控制臺(tái))和cin標(biāo)準(zhǔn)輸入(鍵盤(pán))時(shí),必須包含< iostream >頭文件以及std標(biāo)準(zhǔn)命名空
    間。

    類似C中的,而std則是包含了C++庫(kù)中的所有東西。

    注意:早期標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)將所有功能在全局域中實(shí)現(xiàn),聲明在.h后綴的頭文件中,使用時(shí)只需包含對(duì)應(yīng)頭文件
    即可,后來(lái)將其實(shí)現(xiàn)在std命名空間下,為了和C頭文件區(qū)分,也為了正確使用命名空間,規(guī)定C++頭文
    件不帶.h;舊編譯器(vc 6.0)中還支持格式,后續(xù)編譯器已不支持,因此推薦使用
    +std的方式。

  2. cout需要與<<配合使用,<<就像箭頭一樣指向cout,說(shuō)明流向cout流入。

    而cin需要與>>配合使用,>>說(shuō)明向數(shù)據(jù)流入,也就是輸入。

  3. 使用C++輸入輸出更方便,cout可以自動(dòng)識(shí)別數(shù)據(jù)類型,不需增加數(shù)據(jù)格式控制,比如:整形–%d,字符–%c

  4. C++中的換行方式。

    • 可以在格式字符串末尾加/n
    • 也可以加上>>end1來(lái)表示換行
    #include using namespace std;int main(){    int a;    double b;    char c;     cin>>a;//對(duì)a的值進(jìn)行輸入     cin>>b>>c;//對(duì)b、c的值進(jìn)行輸入 	 cout<

    有一些場(chǎng)景更適合printf:

    struct Student{    char*name;    int age;};int main(){	struct Student s = {"zhangsan", 18};      cout << "名字:" << s.name << " " << "年齡:" << s.age << endl;    printf("名字:%s 年齡:%d/n", s.name, s.age);        //或者    double d = 1.1111111;    printf("%.2f/n", d);    //cout默認(rèn)最多只輸出浮點(diǎn)數(shù)小數(shù)點(diǎn)后5位    cout << d << endl;        }

缺省參數(shù)

缺省參數(shù)就像備胎一樣,傳了實(shí)參它就不發(fā)揮作用,不穿實(shí)參他才發(fā)揮作用。

缺省參數(shù)概念

缺省參數(shù)是聲明或定義函數(shù)時(shí)為函數(shù)的參數(shù)指定一個(gè)默認(rèn)值。在調(diào)用該函數(shù)時(shí),如果沒(méi)有指定實(shí)參則采用該
默認(rèn)值,否則使用指定的實(shí)參。

void TestFunc(int a = 0){	cout<

缺省參數(shù)分類

  • 全缺省參數(shù)

    對(duì)所有參數(shù)都設(shè)置了備胎:

    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 = "<void TestFunc(int a = 10, int b = 20, int c)

    否則在傳參的時(shí)候, TestFunc(10, 20);不知道參數(shù)是給哪個(gè)形參的

  • 沒(méi)有缺省必須要傳參。

    比如我們定義了這樣一個(gè)缺省函數(shù):

    void TestFunc(int a, int b = 10, int c = 20){  cout<<"a = "<//a.hvoid TestFunc(int a = 10);	// a.cvoid TestFunc(int a = 20){}// 注意:如果聲明與定義位置同時(shí)出現(xiàn),恰巧兩個(gè)位置提供的值不同,那編譯器就無(wú)法確定到底該用那個(gè)缺省值。
    1. 缺省值必須是常量或者全局變量
    2. C語(yǔ)言不支持(編譯器不支持)

    ?

    函數(shù)重載

    函數(shù)重載就是同一個(gè)函數(shù)名可以多次創(chuàng)建使用,但需要符合一定的條件。

    函數(shù)重載概念

    函數(shù)重載:是函數(shù)的一種特殊情況,C++允許在同一作用域中聲明幾個(gè)功能類似的同名函數(shù),這些同名函數(shù)的
    形參列表(參數(shù)個(gè)數(shù) 或 類型 或 順序)必須不同,返回類型可以不同,但前面幾個(gè)一定要有一個(gè)或多個(gè)不同。常用來(lái)處理實(shí)現(xiàn)功能類似數(shù)據(jù)類型不同的問(wèn)題。

    int Add(int left, int right){    return left+right;}double Add(double left, double right){	return left+right;}long Add(long left, long right){	return left+right;}int main(){	Add(10, 20);	Add(10.0, 20.0);	Add(10L, 20L);	return 0;}

    下面兩個(gè)函數(shù)屬于函數(shù)重載嗎?

    short Add(short left, short right){	return left+right;}int Add(short left, short right){	return left+right;}

    答案是:不屬于。

    雖然返回類型不同,但形參的類型,順序,個(gè)數(shù)都是相同的,所以這兩個(gè)函數(shù)不屬于函數(shù)重載。

    名字修飾(name Mangling)

    為什么C++支持函數(shù)重載,而C語(yǔ)言不支持函數(shù)重載呢?
    在C/C++中,一個(gè)程序要運(yùn)行起來(lái),需要經(jīng)歷以下幾個(gè)階段:預(yù)處理、編譯、匯編、鏈接。

    1. 實(shí)際我們的項(xiàng)目通常是由多個(gè)頭文件和多個(gè)源文件構(gòu)成,而通過(guò)我們C語(yǔ)言階段學(xué)習(xí)的編譯鏈接,我們
      可以知道,【當(dāng)前a.cpp中調(diào)用了b.cpp中定義的Add函數(shù)時(shí)】,編譯后鏈接前,a.o的目標(biāo)文件中沒(méi)有
      Add的函數(shù)地址,因?yàn)锳dd是在b.cpp中定義的,所以Add的地址在b.o中。那么怎么辦呢?
    2. 所以鏈接階段就是專門(mén)處理這種問(wèn)題,鏈接器看到a.o調(diào)用Add,但是沒(méi)有Add的地址,就會(huì)到b.o的符
      號(hào)表中找Add的地址,然后鏈接到一起。
    3. 那么鏈接時(shí),面對(duì)Add函數(shù),連接器會(huì)使用哪個(gè)名字去找呢?這里每個(gè)編譯器都有自己的函數(shù)名修飾規(guī)
      則。
    4. 由于Windows下vs的修飾規(guī)則過(guò)于復(fù)雜,而Linux下gcc的修飾規(guī)則簡(jiǎn)單易懂,下面我們使用了gcc演示
      了這個(gè)修飾后的名字。
    5. 通過(guò)下面我們可以看出gcc的函數(shù)修飾后名字不變。而g++的函數(shù)修飾后變成【_Z+函數(shù)長(zhǎng)度+函數(shù)名+類
      型首字母】
    • 采用C語(yǔ)言編譯器編譯后結(jié)果

      可以看到C語(yǔ)言編譯后生成的函數(shù)名字與原名相同,其實(shí)是生成的符號(hào)表中,Add、func的名稱就是原名。

    • 采用C++編譯器編譯后結(jié)果

      而C++經(jīng)過(guò)編譯后,生成的符號(hào)表中對(duì)應(yīng)Add、func的名稱是經(jīng)過(guò)修飾的,所以支持重載函數(shù)。

      結(jié)論:在linux下,采用g++編譯完成后,函數(shù)名字的修飾發(fā)生改變,編譯器將函數(shù)參數(shù)類型信息添加到修改后的名字中

    1. 通過(guò)這里就理解了C語(yǔ)言沒(méi)辦法支持重載,因?yàn)橥瘮?shù)沒(méi)辦法區(qū)分。而C++是通過(guò)函數(shù)修飾規(guī)則來(lái)區(qū)
      分,只要參數(shù)不同,修飾出來(lái)的名字就不一樣,就支持了重載。

    2. 函數(shù)名相同、參數(shù)類型、順序相同,返回類型不同可以構(gòu)成重載嗎?

      不能,如果把返回值帶進(jìn)修飾規(guī)則,那么編譯器層面是可以區(qū)分的。但是語(yǔ)法調(diào)用層面,很難區(qū)分,帶有嚴(yán)重的歧義。

      比如無(wú)參函數(shù)fun(),如果一個(gè)返回值是int,一個(gè)是double,這如何區(qū)分呢。

    關(guān)于重載的問(wèn)題:

    1. 下面兩個(gè)函數(shù)能形成函數(shù)重載嗎?有問(wèn)題嗎或者什么情況下會(huì)出問(wèn)題?

      void TestFunc(int a = 10){	 cout<<"void TestFunc(int)"<

      不能形成函數(shù)重載,函數(shù)的形參個(gè)數(shù)、類型、順序都相同,不符合重載函數(shù)的必備條件

    2. C語(yǔ)言中為什么不能支持函數(shù)重載?

      C語(yǔ)言編譯時(shí)生成的符號(hào)表中,函數(shù)的名字就是原名,沒(méi)有修飾,因此只能一個(gè)函數(shù)名只能對(duì)應(yīng)一個(gè)函數(shù)。

    3. C++中函數(shù)重載底層是怎么處理的?

      C++與C語(yǔ)言不同,C++編譯時(shí)生成的符號(hào)表中,函數(shù)名稱是經(jīng)過(guò)修飾的,修飾包括函數(shù)的參數(shù)類型、順序,所以對(duì)相同地函數(shù)名,如果形參的順序、個(gè)數(shù)、類型不同,就可以實(shí)現(xiàn)重載函數(shù)。

    4. C++中能否將一個(gè)函數(shù)按照C的風(fēng)格來(lái)編譯?

      能,因?yàn)镃++是支持C的語(yǔ)法的。

    extern C

    有時(shí)候在C++工程中可能需要將某些函數(shù)按照C的風(fēng)格來(lái)編譯,在函數(shù)前加extern “C”,意思是告訴編譯器,將該函數(shù)按照C語(yǔ)言規(guī)則來(lái)編譯。比如:tcmalloc是google用C++實(shí)現(xiàn)的一個(gè)項(xiàng)目,他提供tcmallc()和tcfree兩個(gè)接口來(lái)使用,但如果是C項(xiàng)目就沒(méi)辦法使用,那么就需要使用extern “C”來(lái)解決。

    C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的模塊是放在靜態(tài)庫(kù)或者動(dòng)態(tài)庫(kù)里的,因此編譯時(shí)引用里面的模塊,名稱是不能直接識(shí)別的,而C++是兼容C的,想要C++也使用該模塊,就要使用extern “C”。

    使用格式:

    例如:extern “C” int Add(int left, int right)

    關(guān)于extern "C"的更多內(nèi)容,可以百度答案:[extern “C”_百度百科 (baidu.com)](https://baike.baidu.com/item/extern “C”/15267013)

    引用

    引用就像給變量取別名,不會(huì)重新開(kāi)辟空間,只是使變量多了一個(gè)名稱。

    類型& 引用變量名(對(duì)象名) = 引用實(shí)體

    void TestRef(){	int a = 10;	int& ra = a;//<====定義引用類型	printf("%p/n", &a);	printf("%p/n", &ra);}

    注意:引用類型必須和引用實(shí)體是同種類型的

    引用特性

    1. 引用在定義時(shí)必須初始化
    2. 一個(gè)變量可以有多個(gè)引用
    3. 引用一旦引用一個(gè)實(shí)體,再不能引用其他實(shí)體
    void TestRef(){	int a = 10;	// int& ra; // 該條語(yǔ)句編譯時(shí)會(huì)出錯(cuò)	int& ra = a;	int& rra = a;	printf("%p %p %p/n", &a, &ra, &rra);}

    這一段代碼是將b的值賦給c,還是使c變成b的引用?

    	int a = 1;	int&c = a;	int b = 2;	c = b;

    根據(jù)上面的特性3,c = b是將b的值賦給c,而不是使c再變成b的引用。

    指針的引用:

    int main(){	int x = 10;	int y = 20;	int* p1 = &x;	int* p2 = &y;	int*& p3 = p1;//p3是p1的別名        *p3 = 20;//x的值被改為20    p3 = p2;//p1、p3改變指向,指向了y	return 0;}

    *p3 = 20前:

    x = 10

    *p3 = 20后:

    x = 20

    p3 = p2前:

    p1、p3指向x,p2指向y

    p3 = p2后:

    p1、p3都指向了y

    常引用

    常引用類似C語(yǔ)言中指針加const。

    void TestConstRef(){	const int a = 10;	//int& ra = a; // 該語(yǔ)句編譯時(shí)會(huì)出錯(cuò),a為常量,這么做是權(quán)限的放大	const int& ra = a;//正確引用	// int& b = 10; // 該語(yǔ)句編譯時(shí)會(huì)出錯(cuò),b為常量,同樣是權(quán)限的放大	const int& b = 10;//正確引用	double d = 12.34;	//int& rd = d; // 該語(yǔ)句編譯時(shí)會(huì)出錯(cuò),類型不同,經(jīng)轉(zhuǎn)換后沒(méi)有修改內(nèi)存中的內(nèi)容的權(quán)力	const int& rd = d;}

    指針中:

    1.	int a = 10;	const int*cp1 = &a;	int *p1 = cp1;//不行,因?yàn)閏p1指向的內(nèi)容都是不可以修改的,p1這個(gè)例子是權(quán)限的放大2.	int a = 10;	int *p1 = &a;	const int*cp1 = p;//可以,p1指向的內(nèi)容是可以修改的,cp1是權(quán)限的縮小,沒(méi)問(wèn)題。

    我們分析一下最后一個(gè)例子:

    	double d = 12.34;	//int& rd = d; // 該語(yǔ)句編譯時(shí)會(huì)出錯(cuò),類型不同	const int& rd = d;

    為什么加上const后就可以了呢?

    我們先看這段代碼:

    	double d = 12.34;	int a = d;

    這段代碼會(huì)發(fā)生一個(gè)隱式類型轉(zhuǎn)換,而隱式類型轉(zhuǎn)換實(shí)際上是產(chǎn)生一個(gè)int類型的臨時(shí)變量,該變量是常變量。再將常變量的值賦給a,a的內(nèi)存是新開(kāi)辟的內(nèi)存。而如果是引用:const int& rd = d;就必須要加上const修飾,被轉(zhuǎn)換之后,該值只能被讀取而不能修改,因?yàn)閞d使用的是臨時(shí)變量的內(nèi)存,臨時(shí)變量具有常屬性,是不能修改的。

    總結(jié):引用取別名時(shí),變量訪問(wèn)的權(quán)限可以縮小,不能放大。

    引用使用場(chǎng)景

    1. 做參數(shù)

      void Swap(int& left, int& right){	int temp = left;	left = right;	right = temp;}

      left和right是實(shí)參的別名,不同于指針,在Swap里修改了left和right就是修改了實(shí)參

      作用:

      1. 輸出型參數(shù)
      2. 提高效率
    2. 做返回值

      int Count1(){	static int n = 0;	n++;	// ...	return n;}int& Count2(){	static int n = 0;	n++;	// ...	return n;}int main(){	int& r1 = Count1();//不可以,Count1返回值是一個(gè)常變量	int& r2 = Count2();//可以,Count2的返回值是n的別名}

      返回值返回的是臨時(shí)變量(具有常屬性)

      Count1:會(huì)開(kāi)辟一塊空間給tmp:int tmp = n,tmp是常變量,不可被修改,所以用const

      Count2:int& tmp = n,tmp是n的別名,但實(shí)際上這么寫(xiě)是內(nèi)存的非法訪問(wèn),n的內(nèi)存實(shí)際上以及不能再使用了,但那塊內(nèi)存的值還存在

      r1不行,r2可以

      作用:少創(chuàng)建一個(gè)臨時(shí)拷貝對(duì)象,提高效率

      而當(dāng)代碼變?yōu)橄旅孢@樣時(shí),使用引用返回就不安全,因?yàn)閏不再是靜態(tài)變量,而是一個(gè)局部變量,當(dāng)Add返回時(shí),Add函數(shù)的空間已經(jīng)返回給操作系統(tǒng)了,那塊系統(tǒng)還在,只是使用權(quán)已經(jīng)不是我們的了。

      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 <

    一個(gè)函數(shù)要使用引用返回,返回變量出了這個(gè)函數(shù)的作用域還存在,就可以使用引用返回,否則就不安全,就必須使用傳值返回

    傳值、傳引用效率比較

    以值作為參數(shù)或者返回值類型,在傳參和返回期間,函數(shù)不會(huì)直接傳遞實(shí)參或者將變量本身直接返回,而是
    傳遞實(shí)參或者返回變量的一份臨時(shí)的拷貝,因此用值作為參數(shù)或者返回值類型,效率是非常低下的,尤其是
    當(dāng)參數(shù)或者返回值類型非常大時(shí),效率就更低。

    #include struct A { 	int a[10000]; };void TestFunc1(A a) {	;}void TestFunc2(A& a) {	;}void TestRefAndValue(){	A a;	// 以值作為函數(shù)參數(shù)	size_t begin1 = clock();	for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)		TestFunc1(a);	size_t end1 = clock();	// 以引用作為函數(shù)參數(shù)	size_t begin2 = clock();	for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)		TestFunc2(a);	size_t end2 = clock();	// 分別計(jì)算兩個(gè)函數(shù)運(yùn)行結(jié)束后的時(shí)間	cout << "TestFunc1(A)-time:" << end1 - begin1 << endl;	cout << "TestFunc2(A&)-time:" << end2 - begin2 << endl;}int main(){	TestRefAndValue();	return 0;}

    測(cè)評(píng)效果:

    由此可知,以引用做參數(shù)的效率比傳值做參數(shù)的效率快了,省去了參數(shù)拷貝的時(shí)間開(kāi)銷

    值和引用的作為返回值類型的性能比較

    #include struct A { 	int a[10000]; };A a;// 值返回A TestFunc1() { 	return a;}// 引用返回A& TestFunc2() { 	return a; }void TestReturnByRefOrValue(){	// 以值作為函數(shù)的返回值類型	size_t begin1 = clock();	for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)		TestFunc1();	size_t end1 = clock();	// 以引用作為函數(shù)的返回值類型	size_t begin2 = clock();	for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)		TestFunc2();	size_t end2 = clock();	// 計(jì)算兩個(gè)函數(shù)運(yùn)算完成之后的時(shí)間	cout << "TestFunc1 time:" << end1 - begin1 << endl;	cout << "TestFunc2 time:" << end2 - begin2 << endl;}int main(){	TestReturnByRefOrValue();	return 0;}

    測(cè)評(píng)效果:

    通過(guò)結(jié)果我們可以發(fā)現(xiàn)引用返回效率比值返回效率高了很多,省去了返回值的拷貝

    引用和指針的區(qū)別

    在語(yǔ)法概念上引用就是一個(gè)別名,沒(méi)有獨(dú)立空間,和其引用實(shí)體共用同一塊空間。

    int main(){	int a = 10;	int& ra = a;	cout<<"&a = "<<&a<int main(){	int a = 10;	int& ra = a;	ra = 20;	int* pa = &a;	*pa = 20;	return 0;}

    我們來(lái)看下引用和指針的匯編代碼對(duì)比:

    可以觀察到實(shí)際上b和p在匯編時(shí)執(zhí)行的內(nèi)容是一樣的,只不過(guò)我們?cè)谡Z(yǔ)法理解時(shí),是b沒(méi)有開(kāi)辟新空間,只是a的一個(gè)別名,而指針p是開(kāi)辟了空間保存a的地址的。

    引用和指針的不同點(diǎn):

    1. 引用在定義時(shí)必須初始化,指針沒(méi)有要求
    2. 引用在初始化時(shí)引用一個(gè)實(shí)體后,就不能再引用其他實(shí)體,而指針可以在任何時(shí)候指向任何一個(gè)同類型
      實(shí)體
    3. 沒(méi)有NULL引用,但有NULL指針
    4. 在sizeof中含義不同:引用結(jié)果為引用類型的大小,但指針始終是地址空間所占字節(jié)個(gè)數(shù)(32位平臺(tái)下占
      4個(gè)字節(jié))
    5. 引用自加即引用的實(shí)體增加1,指針自加即指針向后偏移一個(gè)類型的大小
    6. 有多級(jí)指針,但是沒(méi)有多級(jí)引用
    7. 訪問(wèn)實(shí)體方式不同,指針需要顯式解引用,引用編譯器自己處理
    8. 引用比指針使用起來(lái)相對(duì)更安全

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