C++:C++入门基础

✿༺小陈在拼命༻✿ 2024-10-12 14:05:02 阅读 62

                                                  创作不易,感谢三连 !!

一、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程序设计,还可以进行面向对象的程序设计。

 

二、C++的领域

1. 操作系统以及大型系统软件开发

所有操作系统几乎都是C/C++写的,许多大型软件背后几乎都是C++写的,比如:Photoshop、Office、JVM(Java虚拟机)等,究其原因还是性能高,可以直接操控硬件。

2. 服务器端开发

后台开发:主要侧重于业务逻辑的处理,即对于前端请求后端给出对应的响应,现在主流采java,但内卷化比较严重,大厂可能会有C++后台开发,主要做一些基础组件,中间件、缓存、分布式存储等。服务器端开发比后台开发跟广泛,包含后台开发,一般对实时性要求比较高的,比如游戏服务器、流媒体服务器、网络通讯等都采用C++开发的。

3. 游戏开发

PC平台几乎所有的游戏都是C++写的,比如:魔兽世界、传奇、CS、跑跑卡丁车等,市面上相当多的游戏引擎都是基于C++开发的,比如:Cocos2d、虚幻4、DirectX等。三维游戏领域计算量非常庞大,底层的数学全都是矩阵变换,想要画面精美、内容丰富、游戏实时性高,这些高难度需求无疑只能选C++语言。比较知名厂商:腾讯、网易、完美世界、巨人网络等。

4. 嵌入式和物联网领域

嵌入式:就是把具有计算能力的主控板嵌入到机器装置或者电子装置的内部,能够控制这些装置。比如:智能手环、摄像头、扫地机器人、智能音响等。

谈到嵌入式开发,大家最能想到的就是单片机开发(即在8位、16位或者32位单片机产品或者裸机上进行的开发),嵌入式开发除了单片机开发以外,还包含在soc片上、系统层面、驱动层面以及应用、中间件层面的开发。

常见的岗位有:嵌入式开发工程师、驱动开发工程师、系统开发工程师、Linux开发工程师、固件开发工程师等。

知名的一些厂商,比如:以华为、vivo、oppo、小米为代表的手机厂;以紫光展锐、乐鑫为代表的芯片厂;以大疆、海康威视、大华、CVTE等具有自己终端业务厂商;以及海尔、海信、格力等传统家电行业。

随着5G的普及,物联网(即万物互联,)也成为了一种新兴势力,比如:阿里lot、腾讯lot、京东、百度、美团等都有硬件相关的事业部。

5. 数字图像处理

数字图像处理中涉及到大量数学矩阵方面的运算,对CPU算力要求比较高,主要的图像处理算法库和开源库等都是C/C++写的,比如:OpenCV、OpenGL等,大名鼎鼎的Photoshop就是C++写的。

6. 人工智能

一提到人工智能,大家首先想到的就是python,认为学习人工智能就要学习python,这个是误区,python中库比较丰富,使用python可以快速搭建神经网络、填入参数导入数据就可以开始训练模型了。但人工智能背后深度学习算法等核心还是用C++写的。

7. 分布式应用

近年来移动互联网的兴起,各应用数据量业务量不断攀升;后端架构要不断提高性能和并发能力才能应对大信息时代的来临。在分布式领域,好些分布式框架、文件系统、中间组件等都是C++开发的。对分布式计算影响极大的Hadoop生态的几个重量级组件:HDFS、zookeeper、HBase等,也都是基于Google用C++实现的GFS、Chubby、BigTable。包括分布式计算框架MapReduce也是Google先用C++实现了一套,之后才有开源的java版本。除了上述领域外,在:科学计算、浏览器、流媒体开发、网络软件等都是C++比较适合的场景,作为一名老牌语言的常青树,C++一直霸占编程语言前5名,肯定有其存在的价值。

 

三、C++学习层次

以下引用自2010年8月号《程序员》刊登的拙文《C++强大背后》最后一段:

       C++缺点之一,是相对许多语言复杂,而且难学难精。许多人说学习C语言只需一本K&R《C程序设计语言》即可,但C++书籍却是多不胜数。我是从C进入C++,皆是靠阅读自学。在此分享一点学习心得。个人认为,学习C++可分为4个层次:

第一个层次,C++基础 (平平常常)

挑选一本入门书籍,如《C++ Primer》、《C++大学教程》或Stroustrup撰写的经典《C++程序设计语言》或他一年半前的新作《C++程序设计原理与实践》,而一般C++课程也止于此,另外《C++ 标准程序库》及《The C++ Standard Library Extensions》可供参考;

第二个层次,正确高效的使用C++ (驾轻就熟)

此层次开始必须自修,阅读过《(More)Effective C++》、《(More)Exceptional C++》、《Effective STL》及《C++编程规范》等,才适宜踏入专业C++开发之路;

第三个层次,深入解读C++ (出神入化)

关于全局问题可读《深入探索C++对象模型》、《Imperfect C++》、《C++沉思录》、《STL源码剖析》,要挑战智商,可看关于模版及模版元编程的书籍如《C++Templates》、《C++设计新思维》、《C++模版元编程》;

第四个层次,研究C++ (返璞归真)

阅读《C++语言的设计和演化》、《编程的本质》(含STL设计背后的数学根基)、C++标准文件《ISO/IEC 14882:2003》、C++标准委员会的提案书和报告书、关于C++的学术文献。由于我主要是应用C++,大约只停留于第二、三个层次。然而,C++只是软件开发的一环而已,单凭语言并不能应付业务和工程上的问题。建议读者不要强求几年内“彻底学会C++的知识”,到达第二层左右便从工作实战中汲取经验,有兴趣才慢慢继续学习更高层次的知识。虽然学习C++有难度,但也是相当有趣且有满足感的。

四、C++关键字

C++总计63个关键字,C语言32个关键字

后面慢慢学吧,感觉一下子也学不会…… 

五、命名空间

       在C/C++中,变量、函数和后面要学到的类都是大量存在的,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

 

 5.1 命名空间的定义

       我们来观察这个代码,为什么会出现这样的情况呢?因为stdlib.h的头文件里包含了一个rand函数,这时候我们创建一个rand的变量就会出现重定义。你可能会觉得,我定义的变量跟库冲突了,那我妥协一下换个名字不就行了???但是有些时候你不一定是和库冲突,而是和其他人冲突

       首先设想一个场景,这是一个非常大的工程,被团队分割成了每个人各自去完成一个小任务,假设你的一个变量设置成了max,而你的另一个同时也把一个变量设成了max,然后你们都用这个变量写了几万行代码了,项目合并在一起才发现你们的变量重定义了,这个时候谁都不愿意改,因为改的那个人得改上万行代码!!那怎么办呢?总得有人要妥协,说不定得干一架!!

      我们的c++祖师爷本贾尼博士正是发现了c语言的这个缺陷,引入了命名空间这个概念,将命名空间包括的区域变成了一块新的域,避免了不同程序员的变量或者是函数名冲突的问题!!

     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。

       回到刚刚那个场景,为了不出现这种问题,我们将自己所写的代码都放在了自己的命名空间里

1、命名空间中可以定义函数、变量、类型

 还有一种情况,如果我们两个的命名空间名字是一样的!!又无法区分开了,还有一种方法

2、命名空间其实还可以嵌套使用

5.2 命名空间的使用 

回到刚刚的场景,我们将我们两个的max都放在了自己的命名空间,避免的冲突,那该如何去使用呢??

命名空间的使用有三种方式:

1、指定命名空间访问

 作用域限制符的作用其实就是限定这个变量的查找范围,比如:

上图中,局部有个max,全局有个max,cyx和ss的命名空间也分别有个max。

(1)根据局部优先的原则,会先在局部找,所以打印10,

(2)如果我想打印全局变量的max,就给他加上::作用域限定符,当::前面是空的时候,默认是优先在全局找max

(3)如果我们想在命名空间里面找max,就在::前面加上相应的命名空间,就可以了

2、使用using将命名空间中某个成员引入(部分展开)

     有些时候,我们如果对一个命名空间里的变量使用频繁,每次都要写一个名字和一个作用域限定符,太麻烦了,所以我们可以将命名空间经常用的一个变量把它的搞到全局来,这样就方便很多了,使用方法如下:

3、使用using namespace 命名空间名称引入(全局展开)——不推荐

      还有一种情况就是,我们可以直接将命名空间在全局展开,这样就不用每次都加个作用域限定符去访问了!!使用方法如下

六、C++输入&输出

在c语言中,我们输入输出会用到scanf和printf,而且还得用到占位符,比较麻烦,我们的祖师爷为了方便我们使用,设置了cout和cin来进行输入输出

其实std是C++标准库的命名空间名,C++将标准库的定义实现都放到这个命名空间中

6.1 使用说明

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,他们都包含在<iostream>头文件中。

3. <<是流插入运算符,>>是流提取运算符。

4. 使用C++输入输出更方便,不需要像printf/scanf输入输出时那样,需要手动控制格式C++的输入输出可以自动识别变量类型。

5. 实际上cout和cin分别是ostream和istream类型的对象,>>和<<也涉及运算符重载等知识

 

6.2 注意事项

1、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<iostream.h>格式,后续编译器已不支持,因此推荐使用<iostream>+std的方式。

2、关于cout和cin还有很多更复杂的用法,比如控制浮点数输出精度,控制整形输出进制格式等等。这些又用得不是很多,而且c++兼容c的语法,所以我们如果需要控制格式,可以用printf和scanf就行!!

C语言:基础知识-CSDN博客博主这篇文章里有printf和scanf的详细应用

6.3 std命名空间的使用惯例

1. 在日常练习中,建议直接using namespace std即可,这样就很方便。

2. using namespace std展开,标准库就全部暴露出来了,如果我们定义跟库重名的类型/对象函数,就存在冲突问题。该问题在日常练习中很少出现(因为代码不多,如果我们和库冲突了可以妥协一下),但是项目开发中代码较多、规模大,就很容易出现。所以建议在项目开发中使用,像std::cout这样使用时指定命名空间 +using std::cout展开常用的库对象/类型等方式。

七、缺省参数

7.1 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

怎么理解呢,就感觉这个缺省值0就想是a的舔狗(备胎) 一样,如果有人来找a,他会毫不犹豫地把0给甩掉,如果没人来找a,就会凑合和0在一起。

接下来举一个应用场景:

如上,func函数是专门用来开辟空间的函数,如果我们已经知道我们要开多大的空间,可以直接传n进去,如果我们不知道我们用多大的空间,就啥也不传,用默认值0,等到时候再根据需求扩容 

7.2 缺省参数的分类

7.2.1 全缺省参数

 要注意的是:使用缺省值,必须从右往左使用!!不能跳着使用!!

7.2.2 半缺省参数

  要注意的是:因为使用的时候是从右往左使用的,所以半缺省参数也必须从右往左给!!!

7.3 注意事项

1. 半缺省参数必须从右往左依次来给出,不能间隔着给,使用也是从右往左连续使用

2. 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现

<code>//a.h

void Func(int a = 10);

// a.cpp

void Func(int a = 20)

{}

// 注意:如果生命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

//用那个缺省值。

     主要是担心两边给的缺省值不一样(编译器会不知道用哪个),所以一般我们在头文件里用缺省值,而定义里面不用,在头文件定义利用用,因为头文件一般比较小,方便修改

//a.h

void Func(int a = 10);

// a.cpp

void Func(int a)

{}

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)

八、函数重载

    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。比如方便这个词,有些时候表示的是上洗手间的意思,有时候表示的是有时间的意思。

8.1 函数重载的概念

       在c语言中,不支持函数同名,即每个函数名都只能被定义一次,这就在某些情况会造成困扰,比如Add函数,我们设置的时候想让他计算int类型,但是如果我们想再设置一个这样的函数计算double类型,就不能直接用Add这个名字,而是还得写成Addd,如果想计算float,得写成Addf,这其实是不利于理解的,我们的祖师爷本贾尼博士为了解决这种情况,让c++支持函数重载的功能。

      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。

// 1、参数类型不同

int Add(int left, int right)

{

cout << "int Add(int left, int right)" << endl;

return left + right;

}

double Add(double left, double right)

{

cout << "double Add(double left, double right)" << endl;

return left + right;

}

// 2、参数个数不同

void f()

{

cout << "f()" << endl;

}

void f(int a)

{

cout << "f(int a)" << endl;

}

// 3、参数类型顺序不同

void f(int a, char b)

{

cout << "f(int a,char b)" << endl;

}

void f(char b, int a)

{

cout << "f(char b, int a)" << endl;

}

int main()

{

Add(10, 20);

Add(10.1, 20.2);

f();

f(10);

f(10, 'a');

f('a', 10);

return 0;

}

8.2 C++支持函数重载的原理--名字修饰(name Mangling)

 为什么c++支持函数重载,而c不支持呢?c++在寻找同名函数的时候又是如何区分的呢??

     观察上图,在C语言中,我们寻找Add函数是直接通过函数名查找的,而C++中找这个函数名的时候还增加了很多符号对名字进行修饰,根据这些修饰可以有效地区分同名函数,这个就是C++中的名字修饰规则!

    但是c++只是规定了命名规则,但是具体还是要通过编译厂商去实现的,所以每个编译器都有自己的函数名修饰规则。

     由于Windows下vs的修饰规则过于复杂,而Linux下g++的修饰规则简单易懂,下面我们使

用了g++演示了这个修饰后的名字。

g++的函数修饰后变成【_Z+函数长度+函数名+类型首字母】

也就是说在c++中,我们将参数的信息添加到函数名中,参数不同,修饰出来的名字就不同,所以参数个数 或 类型 或 类型顺序 不同的情况下编译器是可以区分的!!

通过这里就理解了C语言没办法支持重载,因为同名函数没办法区分。而C++是通过函数修

饰规则来区分,只要参数不同,修饰出来的名字就不一样,就支持了重载。

windows下vs编译器对函数名字修饰规则相对复杂难懂

C/C++ 函数调用约定___declspec(dllexport) void test2();-CSDN博客

 思考:如果两个函数函数名和参数是一样的,返回值不同是可以构成重载吗?

     肯定是不行的啊!!因为函数调用的时候是不会写返回类型的!!所以编译器无法区分!!函数名修饰规则是在函数调用的时候体现的!!

九、引用

在有些场景下,指针传递会非常不方便,所以祖师爷本贾尼博士增加了引用这个概念

9.1 引用概念

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。

比如:李逵,在家称为"铁牛",江湖上人称"黑旋风"。

类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体;

我们会发现,这里相当于给a取了一个别名r,他们指向的都是同一块空间,所以改变a也是改变r 

注意:引用类型必须和引用实体是同种类型的

9.2 引用特性

1. 引用在定义时必须初始化

因为引用是给一个变量起别名,如果没有起别名的标准(初始化),就会出问题

<code>int a = 10;

// int& ra; // 该条语句编译时会出错

int& ra = a;//这样才是对的

2. 一个变量可以有多个引用

也就是一个变量我们可以给他起多个别名

3. 引用一旦引用一个实体,再不能引用其他实体

就是只能给一个变量当别名,不能给多个变量当别名

9.3 常引用

指针和引用,赋值/初始化权限可以缩小或者平移,但是不能放大

9.4 使用场景

1. 做参数

2.做返回值 

引用返回有两个优点

1、可以减少拷贝

这个我们可以通过上图去理解 

2、调用者可以返回修改对象 

<code>#define N 10

typedef struct Array

{

int a[N];

int size;

}AY;

int& PosAt(AY& ay, int i)

{

return ay.a[i];

}

int main()

{

AY ay;

for (int i = 0; i < N; ++i)

{

PosAt(ay, i) = i * 10;

}

for (int i = 0; i < N; ++i)

{

cout << PosAt(ay, i) << " ";

}

cout << endl;

}

 我们直接在调用函数的同时把返回值给修改了!! 

      注意事项:我们观察上面两个例子,会发现一个特点,就是他们的传引用返回的变量的生命周期都是整个程序,所以在出函数栈帧后这些变量都没有被销毁,那如果传引用返回的是局部变量呢??但是局部变量是一出栈帧就会被销毁的,这样会发生什么事情呢??我们来看看代码——

我们再看看这个代码

    你可能会很奇怪:为什么第一个局部变量被销毁返回的是随机值,第二个局部变量被销毁却成功返回0?

   这说明了一个问题如果函数返回时,出了函数作用域,如果返回对象还在(还没还给系统),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。如果强行用传引用返回,那么结果是未定义的!!

9.5 传值和传引用的效率

<code>#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;

cout << "TestFunc2(A&)-time:" << end2 - begin2 << endl;

}

int main()

{

TestRefAndValue();

}

 传引用用了不到1毫秒,而传值用了7毫秒

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。

9.6 引用和指针的区别

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。

而指针是有自己的独立空间的,只不过他存放的是实体对应的地址

但引用的底层实际上也是用指针去实现的

注意: 引用只能完成指针较为简单的部分,但是不能替代指针!! 

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(编译器在底层帮我们创建指针)

9. 引用比指针使用起来相对更安全(因为引用必须初始化,而指针不用,没有空引用,但是有空指针)

10.在有些需要用二级指针的场景,较难理解,用引用就可以简化一点

十、内联函数

为什么要有内联函数呢??原因是c++认为宏难以把握!

宏缺点:

1、不能调试(预处理阶段宏就被处理了)

2、没有类型安全的检查

3、有些场景下非常复杂,容易出错,不容易掌握

不同的写法都可能会造成运算的顺序不符合我们的预期

所以c++推荐:

const和enum替代宏常量

inline去替代宏函数

10.1 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。

 注意:在release模式下才能观察到,因为在debug条件下编译器默认不会对代码进行优化,所以不会展开

10.2 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

这里的空间值的是编译出来的可执行程序——

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、且频繁调用的函数采用inline修饰,否则编译器会忽略inline特性。

下图为《C++prime》第五版关于inline的建议:

 

也就是说,不同编译器对内联函数做出了限制,如果太长,他就不会展开,而是改成调用这个函数

 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。

也就是说,加了inline的函数会让编译器认为这并不是一个函数,所以不会被存到函数调用符号表里,因此不能将声明和定义分离!!正确的方法是将inline的声明和定义都放在头文件里!这样子在预处理的时候该定义就会被放到执行文件里

10.3 面试题 

【面试题】

宏的优缺点?

优点:

1.增强代码的复用性。

2.提高性能。

缺点:

1.不方便调试宏。(因为预编译阶段进行了替换)

2.导致代码可读性差,可维护性差,容易误用。

3.没有类型安全的检查 。

C++有哪些技术替代宏?

1. 常量定义 换用const enum

2. 短小函数定义 换用内联函数

十一、auto关键字

为什么会有auto函数呢?原因是随着程序越来越复杂,程序中用到的类型也越来越复杂

11.1 类型别名的思考

随着程序越来越复杂,程序中用到的类型也越来越复杂,经常体现在:

1. 类型难于拼写

2. 含义不明确导致容易出错

<code>#include <string>

#include <map>

int main()

{

std::map<std::string, std::string> m{ { "apple", "苹果" }, { "orange",

"橙子" },

{"pear","梨"} };

std::map<std::string, std::string>::iterator it = m.begin();

while (it != m.end())

{

//....

}

return 0;

}

如上,std::map<std::string, std::string>::iterator 是一个类型,但是该类型太长了,特别容易写错。可能有的人会想到typedef,其实也可以,但是typedef会有自己的问题:

 观察下面代码:

typedef char* pstring;

int main()

{

const pstring p1; // 编译成功还是失败?

const pstring* p2; // 编译成功还是失败?

return 0;

}

 编译成功的是第二段代码!!因为typedef并不是简单的字符串替换,const pstring p1其实转化之后是char* const p1,因为const会给予整个指针以常量性,所以是常量指针,常量指针只有一次初始化的机会,所以第一段代码编译不成功,而第二段代码const pstring* p2转化后是char* const *p2 ,p2相等于是一个二级指针,但是const并没有直接限制p2,而是限制了他的指向,所以不初始化是可以的!!

关于typedef的总结,在博主的预处理文章里有和define的详细对比:

C语言:预处理详解-CSDN博客

这边再总结一下typedef的缺点:

1、typedef遇到const的时候,就不是简单的字符串替换,使用上容易出问题

2、typedef在语法上是一个存储类的关键字,和auto、static、extern一样,如果有一个以上的存储关键字,那么typedef就不会起作用,比如typedef static int a就不行!

11.2 auto简介

在早期C/C++中auto的含义是:使用auto修饰的变量,是具有自动存储器的局部变量,但遗憾的是一直没有人去使用它,因为所谓自动存储就是函数结束(出了作用域),这个变量自动销毁。这样的作用没有意义,因为现在的变量也是出了作用域就自动销毁。

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。

typedef( ).name( ) 可以打印出变量的类型

要注意的是:

       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的自动类型推断发生在编译期,所以使用auto并不会造成程序运行时效率的降低。

11.3 auto使用细则

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*没太大的区别,主要就是用auto*的话,那么他对应的类型就必须是指针,否则会报错!!!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。

11.4 auto的使用场景

1、简化代码,类型很长时,可以考虑自动推导

2、auto在实际中最常见的优势用法就是C++11提供的新式for循环,还有lambda表达式等进行配合使用。

3、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

11.5 auto不能推导的场景

1. auto不能作为函数的参数

<code>// 此处代码编译失败,auto不能作为形参类型,因为编译器无法对a的实际类型进行推导

void TestAuto(auto a)

{}

 2、auto不能直接用来声明数组

void TestAuto()

{

int a[] = {1,2,3};

auto b[] = {4,5,6};

}

十二、基于循环的范围for

12.1 范围for的语法

在C++98中如果要遍历一个数组,可以按照以下方式进行:

void TestFor()

{

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;

}

 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

int main()

{

int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };

for (auto& e : array)

e *= 2;

for (auto e : array)

cout << e << " ";

return 0;

}

 

注意事项:

1、如果要修改数组的内容,就得用引用

2、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。

12.2 范围for的使用条件

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(传参传数组是不会传整个数组过去的)

<code>void TestFor(int array[])

{

for(auto& e : array)

cout<< e <<endl;

}

十三、指针空值nullptr

       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)"<<endl;

}

void f(int*)

{

cout<<"f(int*)"<<endl;

}

int main()

{

f(0);

f(NULL);

f((int*)NULL);

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。

     为了解决这个问题,c11引入了nullptr

注意事项:

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。



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