C++入门基础

c++第一个程序

• 打印helloworld

#include <iostream>

//using namespace std; 展开命名空间

int main()
{
std::cout << "helloworld" << std::endl;
return 0;
}

命名空间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

namespace cyy
{
namespace dd
{
int b = 333;
}
int a = 100;
}

int main()
{
int a = 10;
cout << a << endl;
cout << cyy::a << endl;
cout << cyy::dd::b << 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
• 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
• 展开之后就不需要使用域作用限定符::了，但是展开容易冲突

c++输入输出

• <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（narrowcharacters(oftypechar)）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
• <<流插入 >>流提取
• C++的输⼊输出可以⾃动识别变量类型

缺省参数（默认值）

• 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
• 全缺省就是全部形参给缺省值，半缺省就是部分形参给缺省值。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
• 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。
• 当函数声明与定义分离时，缺省参数不能同时出现在声明和定义中，C++规定缺省值必须写在函数声明处。

void funca(int a = 10)
{
cout << a << endl;
}

void funcb(int a)
{
cout << a << endl;
}

int main()
{
funca();
funcb(100);
return 0;
}

a函数不传参就用缺省值，传参就用传参值，b只能传参使用

// 全缺省

void Func1(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{
cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;
cout << "c = " << c << endl << endl;
}
// 半缺省

void Func2(int a, int b = 10, int c = 20)
{
cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;
cout << "c = " << c << endl << endl;
}

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;
}
// 下⾯两个函数构成重载
// f()但是调⽤时，会报错，存在歧义，编译器不知道调⽤谁

void f1()
{
cout << "f()" << endl;
}
void f1(int a = 10)
{
cout << "f(int a)" << endl;
}

引用&

语法：类型& 引⽤别名=引⽤对象;

int main()
{
int a = 10;
int& b = a;
int& c = a;
int& d = c;
c = 100;
cout << a << endl;
cout << &a << endl;
cout << &b << endl;
cout << &c << endl;
cout << &d << endl;

return 0;
}

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

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
• 引⽤传参跟指针传参功能是类似的，引⽤传参相对更⽅便⼀些
• 引⽤和指针在实践中相辅相成，功能有重叠性，但是各有特点，互相不可替代。C++的引⽤跟其他语⾔的引⽤(如Java)是有很⼤的区别的，除了⽤法最⼤的点，C++引⽤定义后不能改变指向，Java的引⽤可以改变指向

void Swap(int& rx, int& ry)
{
int tmp = rx;
rx = ry;
ry = tmp;
}
int main()
{
int x = 0, y = 1;
cout << x <<" " << y << endl;
Swap(x, y);
cout << x << " " << y << endl;
return 0;
}

我们都知道形参是对实参的临时拷贝，但是使用了引用就不会再拷贝了

const引用

• 可以引⽤⼀个const对象，但是必须⽤const引⽤。const引⽤也可以引⽤普通对象，因为对象的访问权限在引⽤过程中可以缩⼩，但是不能放⼤
• 不需要注意的是类似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，也就是时，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，必须要⽤常引⽤才可以。
• 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

int main()
{
int a = 10;
const int& ra = 30;
// 编译报错: “初始化”: ⽆法从“int”转换为“int &”
// int& rb = a * 3;
const int& rb = a*3;
double d = 12.34;
// int& rd = d;
// 编译报错：“初始化”: ⽆法从“double”转换为“int &”
const int& rd = d;
return 0;
}

指针和引用的关系

C++中指针和引⽤就像两个性格迥异的亲兄弟，指针是哥哥，引⽤是弟弟，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。

内联inline

• 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。
• 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。

// 实现⼀个ADD宏函数的常⻅问题
#define ADD(a, b) ((a) + (b))
//inline写法
inline int Add(int x, int y)
{
int ret = x + y;
ret += 1;
ret += 1;
ret += 1;
return ret;
}

inline是为了替代宏的吗?

这是一个非常经典的误解。不完全是更准确的说法是：C++引入inline函数，确实是为了替代“函数式宏”（带参数的宏）的大部分使用场景，但它绝对无法完全替代宏。

要理解这句话，我们可以从三个层面来看：

1. 为什么说“是为了替代宏”？（解决宏的致命缺陷）
在C语言中，人们常用宏来定义“伪函数”（如 #define SQUARE(x) ((x)*(x))）以避免函数调用开销。但宏有三大硬伤：

• 无类型检查：宏只是文本替换，传入字符串或对象都可能编译通过，但运行时崩溃。
• 副作用灾难：SQUARE(i++) 会被展开为 ((i++)*(i++))，导致未定义行为。
• 无法调试：宏在预处理阶段就被展开，断点无法单步跟踪。

inline函数的诞生，核心目的就是解决这三个问题。它既保留了宏“无调用开销”的性能优势，又具备普通函数的所有特性（类型安全、作用域、可调试），且参数只会被求值一次。从这个角度看，它确实是宏的“现代替代品”。

2. 为什么说“不能完全替代宏”？（宏的不可替代性）
因为宏是在预处理阶段进行纯粹的文本替换，而inline是编译阶段的类型实体。宏能做到很多inline永远做不到的事：

• 条件编译：如 #ifdef DEBUG，这是控制代码是否存在的逻辑，inline函数无法实现。
• 字符串化（#）和粘贴（##）：如 #define STR(x) #x 可将变量名转为字符串，这种元编程能力inline不具备。
• 泛型代码生成：在C++模板和重载不完善的时代，宏可以用来“生成”不同数据类型的相似代码（虽然现在更推荐用模板）。

3. 现代C++的演变（inline的职责变了）
其实在今天，“减少函数调用开销”已经不再是inline的主要用途。现代编译器比人聪明得多，它完全无视inline关键字，自己决定是否内联展开。

现在inline的唯一强制性语义是：允许函数在多个编译单元中定义而不报链接错误（解决ODR，即单一定义规则）。这就是为什么在头文件中定义类成员函数或模板函数时，需要加inline。

总结建议：

• 如果你是为了替代带参数的复杂宏，请使用 inline 函数（或C++17的 constexpr 函数）。
• 如果你是为了条件编译（如跨平台代码）或生成独特的标识符，请继续使用 #define 宏。

给新手的核心原则：在C++中，永远不要用宏来写函数逻辑，用 inline 或模板；只用宏做预处理控制（头文件守卫、日志开关、平台判断）。

nullptr空指针

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

• 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(intx)，因此与程序的初衷相悖。f((void*)NULL);
  调⽤会报错。
• C++11中引⼊nullptr，nullptr是⼀个特殊的关键字，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。