C++入门必备知识
C++入门必备知识
本期将为大家带来C++入门必备知识,包括命名空间、输入与输出、引用 &、内联函数、关键字 auto、指针空值nullptr
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。
例如:在C语言中定义的全局变量rand
和头文件<stdlib.h>
中的rand
就有所冲突。
这就是命名冲突导致的错误,所以在C++中就增加了命名空间这一语法。
域
在C++中,域可分为全局域,局部域,命名空间域,类域。
::域作用限定符
(指定域的名称)::(名称)//若域的名称为空这为全局域
编译器搜索变量名称方式:
1. 若变量没有::域作用限定符修饰,这搜索顺序为当前的局部域 -> 全局域
2. 若使用::域作用限定符指定了域,则直接搜索指定的域
关键字namespace
使用方式:
namespace typename
{
//.....
}
在日常的代码编写中,我们如果需要同时编写两种不同的数据结构如Queue(队列)、Stack(栈)
,像这两种数据结构都有着不同的Init(初始化)、push(插入)、pop(删除).....
这个时候就不得不为取名而苦恼了,我们可以使用如下的方法编写:
namespace S
{
struct Stack
{
int* a;
int size;
int capacity;
};
void Init(struct Stack* a);
void Push(struct Stack* a, int x);
void Pop(struct Stack* a);
}
namespace Q
{
struct Node
{
int val;
struct Node* next;
};
struct Queue
{
struct Node* head;
struct Node* tail;
int size;
};
void Init(struct Queue* node);
void Push(struct Queue* node, int x);
void Pop(struct Queue* node);
}
int main()
{
S::Stack stack;
S::Init(&stack);
S::Push(&stack, 1);
S::Pop(&stack);
Q::Queue queue;
Q::Init(&queue);
Q::Push(&queue, 1);
Q::Pop(&queue);
return 0;
}
而在C++头文件< iostream >
中,cout
,endl
是C++中ostream
类型的对象,我们在使用时需要指定命名空间std
域,因为std
是所有C++库的命名空间,例如:
std::cout<< a << std::endl;
当然,我们也可以直接全部展开std
命名空间,例如:
using namespace std;
cout<< a << endl;
同样,我们也可以使用using
将命名空间中某个成员引入全局域中,例如:
using std::cout
using std::endl;
cout<< a << endl;
不过,命名空间直接展开,对于小型代码编写或许没有什么问题,但是对于大型项目来说依旧很难避免命名冲突的问题,所以全局直接展开对于项目要慎用,对于日常编写代码影响较小。
输入与输出
cout
cin
为io流
,c
代表控制台console
的缩写,所以cout
就是输出,cin
就是输入。
相较于C语言,cout
和cin
是自动识别类型。
输入与输出的操作符:流提取 >>
,流插入 <<
例如:输入a
的值,并打印
#include<iostream>
int main()
{
int a;
std::cin>>a;
std::cout<<a;
return 0;
}
引用 &
引用使用方法如下:
int a=0;
int& b = a;
此时,b是a的别名。
特性:
1. 引用必须初始化
2. 引用定义后,不能改变指向
3. 一个变量可以有多个引用,多个别名
引用的两个常用使用场景
- 在函数传参时,也可以使用引用代替指针,例如:
- 使用指针实现
Swap(int* x,int* y)
交换函数void Swap(int* x,int* y) { int tmp=*x; *x=*y; *y=tmp; }
- 使用引用实现Swap(int& x,int& y)交换函数
void Swap(int& x,int& y) { int tmp=x; x=y; y=tmp; }
- 做返回值
观察下面的代码,来猜猜运行结果吧。
#include<iostream> using namespace std; int& Add(int x, int y) { int a = x + y; return a; } int add(int x, int y) { int a = x + y; return a; } int main() { int ret0 = add(1, 2); int ret1 = Add(1, 2); int& ret2 = Add(1, 2); cout << ret0 << "|" << ret1 << "|" << ret2 << endl; add(3, 4); Add(3, 4); cout << ret0 << "|" << ret1 << "|" << ret2 << endl; return 0; }
运行结构如下:
解析:
对于ret0来说,这是一次较为正常的返回值返回。
ret0为int类型,在函数返回值返回时,返回值会进行一次临时拷贝,然后函数栈帧进行销毁,临时变量赋值给ret0
过程如下图:对于ret1来说,这是一次不正常的返回值返回。
ret1为int类型,Add的返回类型为int&,返回的是a的别名,但我们都知道,Add函数运行结束后,该函数对应的栈空间就被回收了,此时的变量a就没有意义了,所以这里ret1的值应根据编译器而定。如果该函数栈空间被销毁后编译器清理使用栈空间的空间,则ret1为随机值。但是我们可以看到结果为3,说明编译器并未清理栈空间,所以返回值为3,并且后续也并没有改变。
对于ret2来说,这是一次不正常且危险的返回值返回。
ret2的类型为int&,返回值类型为int&,所以ret2接收到a的引用,也就是能够访问到Add函数中a的内存地址,这种危险程度就相当于野指针的使用,我们可以将其称为野引用,所以我们在第二次调用Add函数并进行其他数字的相加时,ret2也随之变化,因为ret2为该空间的引用,这是一种非常危险的行为,如果编译器在占空间销毁后进行清理,访问的为随机数,如果再调用其他函数时,ret2依旧指向该位置,可能对该位置原来的值造成干扰,或者直接导致程序崩溃。综上,我们可以得到: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。
C++的引用的作用:对指针使用比较复杂的场景进行一些替换,让代码更简单易懂,但是不能完全代替指针
引用无法取代指针的原因:引用定义后,不能改变指向
引用与指针的区别
语法:
- 印用是别名,不开空间,指针是地址,需要开空间存储。
- 引用必须初始化,指针可以比初始化
- 引用不能改变指向,指针可以
- 引用相对更安全,没有空引用,但是有空指针,容易出现野指针,但不容易出现野引用
- 在sizeof中意义不同:引用结果为引用类型的大小,但是指针始终是地址空间 所占字节个数
- 有多级指针,没有多级引用
底层:
- 从汇编层面上,没有引用,都是指针,引用编译后也转换成了指针
- 引用底层是指针实现的。
- 语法含义和底层实现是背离的。
内联函数
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。
以如下代码为例:
int Add(int x,int y) { return x + y; } int main() { int a = 0; a = Add(1, 2); return 0; }
这是一个较为简单的函数调用且未使用内联函数,我们来看看他调用
Add
函数时的底层汇编,如下:a = Add(1, 2); 00021BCC push 2 00021BCE push 1 00021BD0 call Add (021271h) 00021BD5 add esp,8 00021BD8 mov dword ptr [a],eax
现在我们将
Add
普通函数改为内联函数,如下:inline int Add(int x,int y) { return x + y; } //更改后的Add函数
我们再来看看底层汇编,如下:
a = Add(1, 2); 009A1BAC mov eax,1 009A1BB1 add eax,2 009A1BB4 mov dword ptr [a],eax
- 我们可以清楚的看到,
Add
函数为普通的函数时,在主函数main
中,调用Add
函数是通过地址调用Add
函数,在Add
函数中实现计算并返回返回值;而在内联的Add
函数中,因为编译器识别Add
函数逻辑较为简单,就直接在main
函数中进行替换展开,再调用内联的Add
函数时,main
函数中并使用call
调用函数的地址,而是直接进行使用mov
,add
进行计算。
内联函数特性
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。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。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,函数就不会进符号表,就没有函数地址了,链接就会找不到。
关键字 auto
使用说明: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。
注意:
- 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&
- 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 a=1,b=2; //pass auto c=3,d=4.0;//error
- auto不能作为函数的参数
- auto不能直接用来声明数组
int a[] = { 1,2,3 }; auto b = a; //pass auto b[] = { 1,2,3 };//error
- 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C++11中for的应用
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。
使用方法如下:
int main()
{
int a[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0 };
for (auto& e : a)
{
std::cout << e << " ";
}
return 0;
}
运行结果如下:
指针空值nullptr
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
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
。
所以,在C++11中引入了nullptr
专门表示空指针值。
结语
以上就是本期的全部内容了,喜欢就多多关注吧!!!
原文地址:https://blog.csdn.net/GenshiN__IMPACt_/article/details/135737116
免责声明:本站文章内容转载自网络资源,如本站内容侵犯了原著者的合法权益,可联系本站删除。更多内容请关注自学内容网(zxcms.com)!