初识c++
1.C++的第⼀个程序
在c语言中，打印“hello world”的程序
#include<stdio.h>
int main()
{printf("hello world");return 0;
}在c++中就变化很大
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{cout << "hello world";return 0;
}接下了本章就会根据这个程序来讲解c++语言的一些语法
2.命名空间
2.1 namespace
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。
打个比方，老师在布置作业时，要求每个人都要用一样的作业本，如何区分作业本是谁的？这个时候，通常都会在作业本上写个名字，来标记作业本是谁的，而namespacce就是这样的作用
2.2 namespace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，然后接⼀对{}即可，{}中即为命名空间的成员。命名空间中可以定义变量/函数/类型等。namespace本质是定义出⼀个域，这个域跟全局域各⾃独⽴，不同的域可以定义同名变量。C++中域有 函数局部域，全局域，命名空间域，类域 ；域影响的是编译时语法查找⼀个变量/函数/类型出处(声明或定义)的逻辑，所有有了域隔离，名字冲突就解决了。局部域和全局域除了会影响编译查找逻辑，还会影响变量的⽣命周期，命名空间域和类域不影响变量⽣命周期。C++标准库都放在⼀个叫std(standard)的命名空间中。
namespace A
{int a;int b;void fun(int a, int b){return a+b;}
}
int main()
{return 0;
}那要如何访问到A内的数据？此时就有一个叫域作用访问限定符：：
namespace A
{int a;int b;void fun(int a, int b);
}
int main()
{cout << A::a;return 0;
}注意：当域作用访问限定符前面没有说明在那个域时，默认访问的是全局域
namespace A
{int a=20;int b;int fun(int a, int b){return a + b;}
}
int a = 10;//全局
int main()
{int a = 30;//局部cout << a<<endl;cout << A::a<<endl;cout << ::a<<endl;return 0;
}
namespace只能定义在全局，当然他还可以嵌套定义。
namespace A
{namespace xm{int a = 10;int b;int fun(int a, int b){return a + b;}}namespace xz{int a = 20;int b;int fun(int a, int b){return a + b;}}namespace xl{int a = 30;int b;int fun(int a, int b){return a + b;}}
}打个比方，老师叫同学们背书，发现一个一个背太慢了，就设立了几个小组，每个小组的组长来检查组员背诵情况，而老师就检查组长的背诵情况
namespace的嵌套就相当于分组，如上述代码，A组里有小明，小张，小李三人，而他们三个有自己的空间
#include<iostream>
using namespace std;
namespace A
{namespace xm{int a = 10;int b;int fun(int a, int b){return a + b;}}namespace xz{int a = 20;int b;int fun(int a, int b){return a + b;}}namespace xl{int a = 30;int b;int fun(int a, int b){return a + b;}}
}int main()
{cout << A::xl::a << endl;cout << A::xm::a << endl;cout << A::xz::a << endl;return 0;
}
项⽬⼯程中多⽂件中定义的同名namespace会认为是⼀个namespace，不会冲突。
.h文件
namespace A
{namespace xz{int a = 20;int b;int fun(int a, int b){return a + b;}}namespace xl{int a = 30;int b;int fun(int a, int b){return a + b;}}
}.c文件
namespace A
{namespace xm{int a = 10;int b;int fun(int a, int b){return a + b;}}
}int main()
{cout << A::xl::a << endl;cout << A::xm::a << endl;cout << A::xz::a << endl;return 0;
}同名namespace会进行合并
2.3 using
将命名空间中某个成员展开，或将整个命名空间展开
namespace A
{namespace xm{int a = 10;int b=100;int fun(int a, int b){return a + b;}}namespace xz{int a = 20;int b;int fun(int a, int b){return a + b;}}namespace xl{int a = 30;int b;int c = 50;int fun(int a, int b){return a + b;}}
}
using namespace A::xm;//展开整个空间
using A::xl::c;//展开某一空间的变量
int main()
{cout << "A::xm" << a << b <<endl;cout << "A::xl::c->" << c;return 0;
}对于展开的数据，可以不用域作用限定符，直接访问
现在来看看这个程序
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{cout << "hello world";return 0;
}iostream相当于c中stdio.h
using namespace std;展开c++标准库
3.C++输⼊&输出
cout/cin/endl等都属于C++标准库，C++标准库都放在⼀个叫std(standard)的命名空间中，所以要通过命名空间的使⽤⽅式去⽤他们。<iostream> 是 Input Output Stream 的缩写，是标准的输⼊、输出流库，定义了标准的输⼊、输出对象。std::cin 是 istream 类的对象，它主要⾯向窄字符（narrow characters (of type char)）的标准输⼊流。std::cout 是 ostream 类的对象，它主要⾯向窄字符的标准输出流。std::endl 是⼀个函数，流插⼊输出时， 相当于插⼊⼀个换⾏字符 加刷新缓冲区。<<是流插⼊运算符，>>是流提取运算符。（C语⾔还⽤这两个运算符做位运算左移/右移）使⽤C++输⼊输出更⽅便，不需要像printf/scanf输⼊输出时那样，需要⼿动指定格式，C++的输⼊，输出可以 ⾃动识别变量类型 (本质是通过函数重载实现的)，其实最重要的是C++的流能更好的⽀持⾃定义类型对象的输⼊输出。这⾥我们没有包含<stdio.h>，也可以使⽤printf和scanf，在包含<iostream>间接包含了。vs系列编译器是这样的，其他编译器可能会报错。
⼀般⽇常练习中可以using namespace std，实际项⽬开发中不建议using namespace std。
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{cout << "hello world";return 0;
}在这里，由于using namespace std，使用cout,endl,cin,就可以不需要使用命名空间的使⽤⽅式去⽤它们，当然也可以用命名空间的使⽤⽅式去⽤
int main()
{int a = 0;double b = 0.1;char c = 'x';cout << a << " " << b << " " << c << "\n" << '\n' << endl;std::cout << a << " " << b << " " << c << std::endl;return 0;
}输出可以自动识别类型，同样输入也可以
int main()
{int a;double b;//cscanf("%d%lf", &a, &b);printf("%d %lf\n", a, b);// 可以自动识别变量的类型//c++cin >>a>> b >> c;cout << a << endl;cout << b << " " << c << endl;return 0;
}4.缺省参数
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，缺省参数分为全缺省和半缺省参数。（有些地⽅把缺省参数也叫默认参数）
4.1全缺省
int fun(int a=1, int b=2, int c=3)
{return a + b + c;
}
int main()
{int ret = 0;ret=fun();cout << ret;
}像这样函数内的所有参数都给了缺省值，就是全缺省
4.2半缺省
int fun(int a, int b=2, int c=3)
{return a + b + c;
}
int main()
{int ret = 0;ret=fun(3);cout << ret;
}像这样函数内的只有部分参数给了缺省值，就是半缺省
1. C++规定半缺省参数必须 从右往左 依次 连续 缺省，不能间隔跳跃给缺省值。2.带缺省参数的函数调⽤，C++规定必须从 左到右依次 给实参，不能跳跃给实参3.函数声明和定义分离时，缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现，规定必须函数声明给缺省值。
int fun(int a, int b=2, int c=3)
{return a + b + c;
}
//int fun(int a=1, int b = 2, int c )//错误的
//{
// return a + b + c;
//}
int main()
{int ret = 0;ret=fun(3); //ret = fun( ，3， );错误的cout << ret;
}5.函数重载
C++⽀持在同⼀作⽤域中出现同名函数，但是要求这些同名函数的 形参不同，可以是参数个数不同或者类型不同 。这样C++函数调⽤就表现出了多态⾏为，使⽤更灵活。C语⾔是不⽀持同⼀作⽤域中出现同名函数的。
//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(1, 2);Add(1.1, 2.2);f();f(1);f(1, 'x');f('x', 1);return 0;
}
注意：返回值不同不能作为重载条件，因为调⽤时也⽆法区分
下面还有一种情况
void f1()
{cout << "f1()";
}
void f1(int a = 10)
{cout << "f1()->" << a ;
}
int main()
{f1();//不给实参编译器不清楚调用谁f1(100);//给实参时就会调用第二个return 0;
}6.引⽤
6.1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。
eg:小明在家里被妈妈称为明宝，而在学校称为小明，明宝就是小明的引用（别名）
引用的符号 &
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{int a = 0;// 引⽤：b和c是a的别名int& b = a;int& c = a;// 也可以给别名b取别名，d相当于还是a的别名int& d = b;++d;//对任意别名++// 这⾥取地址我们看到是⼀样的，同时它们的值变化也是一样的cout << &a <<" " << a<< endl;cout << &b << " " << b << endl;cout << &c << " " << c << endl;cout << &d << " " << d << endl;return 0;
}
6.2引⽤的特性
引⽤在定义时必须初始化⼀个变量可以有多个引⽤引⽤⼀旦引⽤⼀个实体，再不能引⽤其他实体
int main()
{int a = 10;// 编译报错：“ra”: 必须初始化引⽤//int& ra;int& b = a;int c = 20;// 这⾥并⾮让b引⽤c，因为C++引⽤不能改变指向，// 这⾥是⼀个赋值b = c;cout << &a <<" "<<a <<endl;cout << &b << " "<<b<<endl;cout << &c <<" "<<c<< endl;return 0;
}
6.3引⽤的使⽤
引⽤在实践中主要是于引⽤传参和引⽤做返回值中减少拷⻉提⾼效率和改变引⽤对象时同时改变被引⽤对象。
6.3.1引用做参数
//c++
void Swap(int& rx, int& ry)
{int tmp = rx;rx = ry;ry = tmp;
}
//c
void Swap(int* px, int* py)
{int tmp = *px;*px = *py;*py = tmp;
}
int main()
{int a = 10;int b = 20;Swap(&a, &b);//cSwap(a, b);//c++return 0;
}引用可以避免指针的一些复杂操作，同时提高的程序的效率
对于用c写的函数传参的时候实参拷贝给形参，因此程序会开辟一块空间来储存形参。
对于c++写的函数此时函数的参数就是实参的别名，因此不会开辟空间
6.3.2引用做返回值
以栈来举例
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{STDataType* a;int top;int capacity;
}ST;void STInit(ST& rs, int n = 4)
{rs.a = (STDataType*)malloc(n * sizeof(STDataType));rs.top = -1;rs.capacity = n;
}// 栈顶
void STPush(ST& rs, STDataType x)
{//assert(ps);// 满了， 扩容if (rs.top == rs.capacity){printf("扩容\n");int newcapacity = rs.capacity == 0 ? 4 : rs.capacity * 2;STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(rs.a, newcapacity *sizeof(STDataType));if (tmp == NULL){perror("realloc fail");return;}rs.a = tmp;rs.capacity = newcapacity;}rs.a[++rs.top] = x;
}
// int STTop(ST& rs)
int& STTop1(ST& rs)
{assert(rs.top > 0);return rs.a[rs.top];
}
int STTop2(ST& rs)
{assert(rs.top > 0);return rs.a[rs.top];
}
int main()
{ST st1;STInit(st1);STPush(st1, 1);STPush(st1, 2);STTop1(st1) = 10;STTop2(st1) = 20;//编译报错，表达式必须是可修改的左值return 0;
}也就是说STTop2(st1)不能被修改，为什么STTop1(st1)可以被修改，此时就要涉及到临时变量
当函数返回一个数据类型（int）时，会生成一个临时变量，返回的值会拷贝给临时变量，而临时对象作为这个函数的返回值，而临时对象具有常性（不能被修改），因此STTop2(st1)不能被修改
所谓临时对象就是编译器需要⼀个空间暂存表达式的求值结果时临时创建的⼀个未命名的对象，
C++中把这个未命名对象叫做临时对象。
对于函数返回的是引用来说，则不会生成临时变量
STTop1(st1)=10,修改的就是rs.[rs.top]的值；
如果返回的引用是函数体内的变量，就会导致和野指针类似的问题
int& fun()
{int a = 10;return a;
}6.4const引⽤
可以引⽤⼀个const对象，但是必须⽤const引⽤。const引⽤可以引⽤普通对象，也 可以引用临时对象 。对象的访问权限在引⽤过程中可以缩⼩，但是不能放⼤。
int main()
{const int a = 10;//int& ra = a; 这⾥的引⽤是对a访问权限的放⼤,const int a只能被读，不能被写（修改）// 如果用int&就会导致a可读可写,权限放大// 这样才可以const int& ra = a;// 这⾥的引⽤是对b访问权限的缩⼩int b = 20;const int& rb = b;//rb++;此时rb不能被修改，但是b可以被修改b++;return 0;
} 需要注意的是类似 int& rb = a*3; double d = 12.34; int& rd = d; 这样⼀些场景下a*3的和结果保存在⼀个临时对象中， int& rd = d 也是类似，在类型转换中会产⽣临时对象存储中间值，也就是说，rb和rd引⽤的都是临时对象，⽽C++规定临时对象具有常性，所以这⾥就触发了权限放⼤，必须要⽤const引⽤才可以。
int main()
{double b = 1.12;const int& rb = b;//类型转换也会生成临时变量int a = 2;const int& rd = a * 3;//表达式的结果保存在临时对象里//从上面可以推测const引用可以引用常量const int& rc = 10;return 0;
}6.5指针和引⽤的关系
C++中指针和引⽤，在实践中他们相辅相成，功能有重叠性，但是各有⾃⼰的特点，互相不可替代。语法概念上引⽤是⼀个变量的取别名不开空间，指针是存储⼀个变量地址，要开空间。引⽤在定义时必须初始化，指针建议初始化，但是语法上不是必须的。引⽤在初始化时引⽤⼀个对象后，就不能再引⽤其他对象；⽽指针可以在不断地改变指向对象。引⽤可以直接访问指向对象，指针需要解引⽤才是访问指向对象。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，64位下是8byte)指针很容易出现空指针和野指针的问题，引⽤很少出现，引⽤使⽤起来相对更安全⼀些。
7.inline
⽤inline修饰的函数叫做内联函数，编译时C++编译器会在调⽤的地⽅展开内联函数，这样调⽤内联函数就不需要建⽴栈帧了，就可以提⾼效率。inline对于编译器⽽⾔只是⼀个建议，也就是说，你加了inline编译器也可以选择在调⽤的地⽅不展开，不同编译器关于inline什么情况展开各不相同，因为C++标准没有规定这个。inline适⽤于频繁调⽤的短⼩函数。对于递归函数，代码相对多⼀些的函数，加上inline也会被编译器忽略。C语⾔实现宏函数也会在预处理时替换展开，但是宏函数实现很复杂很容易出错的，且不⽅便调试，C++设计了inline⽬的就是替代C的宏函数。
#define ADD(a, b) ((a) + (b))
inline int Add(int a, int b)
{return a + b;
}
int main()
{int ret = ADD(1, 2);cout << ADD(1, 2) << endl;int x = 1, y = 2;Add(x, y);return 0;
}如果用宏的话，很多细节可能会注意不到，而用inline就不用但心一些细节问题
inline不建议声明和定义分离到两个⽂件，分离会导致链接错误。因为inline被展开，就没有函数地址，链接时会出现报错。
8.nullptr
在c中我们了解到NULL定义空指针，而nullptr和NULL的作用是一样的，它们的区别是什么
NULL实际是⼀个宏，nullptr是⼀个特殊的关键字C++中NULL可能被定义为字⾯常量0，或者C中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，本想通过f(NULL)调⽤指针版本的f(int*)函数，但是由于NULL被定义成0，调⽤了f(int x)，调⽤会报错。C++11中nullptr是⼀种特殊类型的字⾯量，它可以转换成任意其他类型的指针类型。使⽤nullptr定义空指针可以避免类型转换的问题，因为nullptr只能被隐式地转换为指针类型，⽽不能被转换为整数类型。