一、命名空间
命名空间定义
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。
一个命名空间就定义了一个新的作用域,命名空间中的所有内容都局限于该命名空间中。
//1. 普通的命名空间
namespace N1 // N1为命名空间的名称
{
// 命名空间中的内容,既可以定义变量,也可以定义函数
int a;
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
}
//2. 命名空间可以嵌套
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. 同一个工程中允许存在多个相同名称的命名空间,编译器最后会合成同一个命名空间中。
namespace N1
{
int Mul(int left, int right)
{
return left * right;
}
}
命名空间使用
下列代码中组函数中的无法打印出变量 a 的值,因为无法识别其属于哪一命名空间
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()
{
printf("%d\n", a); // 该语句编译出错,无法识别a
return 0; }
1、加命名空间名称及作用域限定符
int main()
{
printf("%d\n", N::a);
return 0;
}
2、使用using将命名空间中成员引入
using N::b;
int main()
{
printf("%d\n", N::a);
printf("%d\n", b);
return 0;
}
3、使用 using namespace 命名空间名称引入
using namespce N;
int main()
{
printf("%d\n", N::a);
printf("%d\n", b);
Add(10, 20);
return 0;
}
二、缺省参数(备胎)
缺省参数是声明或定义函数时为函数的参数指定一个默认值。在调用该函数时,如果没有指定实参则采用该默认值,否则使用指定的实参。
没有传参时,使用参数的默认值;传参时,使用指定的实参。
void TestFunc(int a = 0) {
cout<<a<<endl; }
int main()
{
TestFunc(); // 没有传参时,使用参数的默认值
TestFunc(10); // 传参时,使用指定的实参
}
全缺省参数
void TestFunc(int a = 10, int b = 20, int c = 30) {
cout<<"a = "<<a<<endl;
cout<<"b = "<<b<<endl;
cout<<"c = "<<c<<endl; }
半缺省参数
void TestFunc(int a, int b = 10, int c = 20) {
cout<<"a = "<<a<<endl;
cout<<"b = "<<b<<endl;
cout<<"c = "<<c<<endl; }
注意
- 半缺省参数必须从右往左依次来给出,不能间隔着给;
- 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现;
- 缺省值必须是常量或者全局变量;
- C语言不支持;
//a.h
void TestFunc(int a = 10);
// a.c
void TestFunc(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
三、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 顺序)必须不同,常用来处理实现功能类似数据类型不同的问题
**
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。
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; }
在C/C++中,一个程序要运行起来,需要经历以下几个阶段:预处理、编译、汇编、链接。
四、引用
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。
类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体;
引用权限的放大和缩小
权限放大,const不能给非const,const只能给const; 权限缩小,非const既可以给非const,也可以给const。
引用类型必须和引用实体是同种类型的。
void TestRef()
{
int a = 10;
int& ra = a;//<====定义引用类型
printf("%p\n", &a);
printf("%p\n", &ra);
}
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;
void TestRef()
{
int a = 10;
// int& ra; // 该条语句编译时会出错
int& ra = a;
int& rra = a;
printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra);
}
常引用
void TestConstRef()
{
const int a = 10;
//int& ra = a; // 该语句编译时会出错,a为常量
const int& ra = a;
// int& b = 10; // 该语句编译时会出错,b为常量
const int& b = 10;
double d = 12.34;
//int& rd = d; // 该语句编译时会出错,类型不同
const int& rd = d; }
引用的使用
做参数
void Swap(int& left, int& right) {
int temp = left;
left = right;
right = temp; }
做返回值
int& Count()
{
static int n = 0;
n++;
// ...
return n; }
如果函数返回时,出了函数作用域,如果返回对象还未还给系统,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。()
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 <<endl;
return 0; }
这段代码中,输出的结果为7,因为Add(3,4)调用函数的时候改变了 ret 的值。
应将 int c = a + b; 改为 static int c = a + b; 则可以正常处理。说明如果返回变量c是一个局部变量时,引用返回时不安全。
传值和传引用的效率比较
以值作为参数或者返回值类型,在传参和返回期间,函数不会直接传递实参或者将变量本身直接返回,而是传递实参或者返回变量的一份临时的拷贝,因此用值作为参数或者返回值类型,效率是非常低下的,尤其是当参数或者返回值类型非常大时,效率就更低。
#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; }
值和引用作为返回值类型的性能比较
#include <time.h>
struct A{ int a[10000]; };
A a;
// 值返回
A TestFunc1() { return a;}
// 引用返回
A& TestFunc2(){ return a;}
void TestReturnByRefOrValue()
{
// 以值作为函数的返回值类型
size_t begin1 = clock();
for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
TestFunc1();
size_t end1 = clock();
// 以引用作为函数的返回值类型
size_t begin2 = clock();
for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
TestFunc2();
size_t end2 = clock();
// 计算两个函数运算完成之后的时间
cout << "TestFunc1 time:" << end1 - begin1 << endl;
cout << "TestFunc2 time:" << end2 - begin2 << endl; }
结论:传值和指针在作为传参以及返回值类型上效率相差很大。(传引用的效率更高,不需要临时的拷贝)
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。在底层实现上实际是有空间的,因为引用是按照指针方式来实现的。
引用和指针的不同点:
- .1. 引用在定义时必须初始化,指针没有要求;
- .2. 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;
- .3. 没有NULL引用,但有NULL指针;
- .4. 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);
- .5. 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;
- .6. 有多级指针,但是没有多级引用;
- .7. 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;
- .8. 引用比指针使用起来相对更安全;
五、内联函数
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,没有函数压栈的开销,内联函数提升程序运行的效率。
如果在上述函数前增加inline关键字将其改成内联函数,在编译期间编译器会用函数体替换函数的调用。
内联的特性
- 1、inline是一种以空间换时间的做法,省去调用函数额开销。所以代码很长或者有循环/递归的函数不适宜使用作为内联函数;
- 2、. inline对于编译器而言只是一个建议,编译器会自动优化,如果定义为inline的函数体内有循环/递归等,编译器优化时会忽略掉内联。
- 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。
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++有哪些可以替换宏
- 1、常量定义->换用const;
- 2、函数定义->换用内联函数;
六、C++11语法糖
auto关键字(C++11)
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。
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。
int TestAuto()
{
return 10; }
int main()
{
int a = 10;
auto b = a;
auto c = 'a';
auto d = TestAuto();
cout << typeid(b).name() << endl;
cout << typeid(c).name() << endl;
cout << typeid(d).name() << endl;
//auto e; 无法通过编译,使用auto定义变量时必须对其进行初始化
return 0; }
输出结果:int、 char、 int
auto使用规则
1、auto与指针和引用结合使用
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&。
int main()
{
int x = 10;
auto a = &x;
auto* b = &x;
auto& c = x;
cout << typeid(a).name() << endl;
cout << typeid(b).name() << endl;
cout << typeid(c).name() << endl;
*a = 20;
*b = 30;
c = 40;
return 0; }
输出结果分别为:int*、int*、int
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。
void TestAuto()
{
auto a = 1, b = 2;
auto c = 3, d = 4.0; // 该行代码会编译失败,因为c和d的初始化表达式类型不同
}
3、不能使用auto推导的场景
1、 auto不能作为函数的参数;
2、 auto不能直接用来声明数组;
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;
4、 auto在实际中最常见的优势用法就是跟C++11提供的新式for循环,还有lambda表达式等进行配合使用。
基于范围的for循环
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。
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。
void TestFor()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for(auto& e : array)
e *= 2;
for(auto e : array)
cout << e << " ";
return 0; }
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。)
- 迭代的对象要实现++和==的操作。