C++语言学习（二）——C++对C语言基础语法的扩展

C++语言学习（二）——C++对C语言基础语法的扩展

C++是基于C语言扩展发展而来的面向对象的程序设计语言，本文将主要讨论C++语言基于C语言扩展的方面。

一、实用性增强

C语言中变量的定义必须在作用域开始的位置进行定义。

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int i;//定义变量
    int j;

    //使用变量
    for(i = 0; i < 10; i++)
    {
        for(j = 0; j < 10; j++)
        {
        }
    }
    //error: ‘for‘ loop initial declarations are only allowed in C99 mode
    for(int k = 0; k < 10; k++)
    {
    }

    return 0;
}

C++更强调语言的实用性，C++中所有的变量可以在需要使用时再定义。

#include <iostream>

using namespace std;

int main(int argc, char *argv[])
{
    int a = 7;
    //使用时定义变量
    for(int i = 0; i < 10; i++)
    {
        for(int j = 0; j < 10; j++)
        {
        }
    }
    return 0;
}

二、类型增强

1、类型检查更严格

在C语言中：

const int a = 100;
int *p = &a;

在C++语言中：

 const int a = 100;//必须在定义的时候初始化
 const int *p = &a;//类型必须严格匹配

在C++语言中不能隐式转换数据类型。
error: invalid conversion from ‘const int*‘ to ‘int*‘ [-fpermissive]

2、bool类型

C语言中，没有定义bool类型，表示真用非0，假用0。
C++语言中，定义了自己的bool类型，真为true，假为false，是基本类型。
sizeof（bool） = 1
C++编译器会将非0值转换为true，0转换为false

#include <iostream>

using namespace std;

int main(int argc, char *argv[])
{
    bool a = 0;
    printf("a = %d\n", a);//0
    bool b = -1;
    printf("b = %d\n", b);//1
    b = b + 1;//1 + 1 = 2 => 1
    printf("b = %d\n", b);//1
    printf("sizeof(bool) = %d\n", sizeof(bool));//1
    return 0;
}

3、枚举

C语言中枚举本质就是整型，枚举变量可以用任意整型赋值。而c++中枚举变量，只能用被枚举出来的元素初始化。
在C语言中，枚举的使用

#include <stdio.h>
enum weekday
{
monday,tuesday,wednesday,thursday,friday,saturday,sunday
};
int main(int argc, char **argv)
{
    enum weekday day = monday;
    enum weekday a = sunday;
    enum weekday b = 100;
//weekday c = sunday;错误用法，需要使用enum声明
    printf("%d %d %d\n", day, a, b);
    return 0;
}

在C++语言中枚举的使用

enum weekday
{
    monday,tuesday,wednesday,thursday,friday,saturday,sunday
};
int main()
{
    weekday day = sunday;
    enum weekday a = monday;
    cout<<day<<" "<<a<<endl;
    return 0;
}

4、表达式做左值

C语言中表达式不可以做左值，C++中某些表达式可以做左值。
(a = b) = 6;

5、register关键字

register关键字请求编译器将局部变量存储到寄存器中。
C语言中，无法获取register关键字修饰的局部变量的地址。
C++语言中，C++依然支持register关键字，但C++编译器对register关键字进行了优化，C++语言中可以获取register变量的地址。对于早期的C++编译器，C++编译器发现程序中需要获取register关键字修饰的变量地址时，register关键字对变量的声明失效；对于现代C++编译器，register关键字的存在只是为了兼容C语言，register关键字本身已经无任何意义。

6、全局变量

C语言中可以重复定义多个重名的全局变量，同名的全局变量被链接到全局数据区的一个地址空间。

#include <stdio.h>

//定义重名的全局变量合法
int a;
int a;

int main(int argc, char *argv[])
{

    return 0;
}

C++语言不允许定义多个同名的全局变量。

#include <iostream>

using namespace std;

//定义重名的全局变量是非法的
int a;
int a;
//error: redefinition of ‘int a‘

int main(int argc, char *argv[])
{

    return 0;
}

7、struct

C语言中，struct定义了一种变量的集合，struct定义的标识符不是一种新类型。C语言中的struct内部不可以定义函数。

#include <stdio.h>

struct tag_student
{
    const char* name;
    int age;
};
typedef struct tag_student Student;

int main(int argc, char *argv[])
{
    //合法定义
    Student s;
    s.name = "lee";
    s.age = 30;
    //非法定义
    tag_student ts;//error: unknown type name ‘tag_student‘
    //合法定义
    struct tag_student sts;
    sts.name = "bauer";
    sts.age = 23;
    return 0;
}

C语言中只有使用typedef关键字重命名struct后才可以使用Student定义变量。
C++语言中struct用于定义一种全新的类型，可以使用struct定义的标识符直接定义变量。

#include <iostream>

using namespace std;

struct Student
{
    const char* name;
    int age;
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    Student s;
    s.name = "bauer";
    s.age = 20;
    return 0;
}

8、函数参数

在C语言中，函数在定义时没有给出参数、返回值的类型，默认为int。
int f()表示返回值为int，接受任意参数的函数
f(void)表示返回值为int的无参数函数

#include <stdio.h>

//接受任意个参数，返回int类型
func1()
{
    return 30;
}
//无参函数，返回int类型
func2(void)
{
    return 20;
}
//参数i默认为int类型
void func3(i)
{
    printf("i = %d\n", i);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    int a = func1(1,2,3);
    printf("a = %d\n", a);//30
    int b = func2();
    printf("b = %d\n", b);//20
    func3(10);//10
    return 0;
}

C++语言中，所有的标识符都必须显示的声明类型。C语言中的默认类型在C++中是不合法的。

#include <iostream>

using namespace std;

//error: ISO C++ forbids declaration of ‘func1‘ with no type [-fpermissive]
func1()
{
    return 30;
}
//无参数，返回int
int func2()
{
    return 20;
}

int func3(void)
{
    return 10;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    //error: too many arguments to function ‘int func2()‘
    int a = func2(20);
    int b = func2();
    int c = func3();
    return 0;
}

9、const

C语言中，const修饰的变量是只读的，本质还是变量，可以借助指针修改变量空间的值；const修饰的变量会分配存储空间，const修饰的局部变量分配在栈上，const修饰的全局变量分配在只读存储区，修改const修饰的全局变量的值将会导致异常错误；const只在编译期有效，在运行期无效；const关键词用于向编译器表明const修饰的变量不能做左值。

#include <stdio.h>

//const全局变量，分配在只读存储区
const int number = 10;

int main(int argc, char *argv[])
{
    const int c = 0;
    int* p = (int*)&c;//编译器会为c分配空间
    printf("Begin...\n");
    *p = 5;
    printf("c = %d\n", c);//5
    c = 10;//error: assignment of read-only variable ‘c‘
    int* cp = &number;
    *cp = 100;//程序异常
    const int number = 10;
    int array[number] = {0};//只读变量，编译时无法确定其值
    //error: variable-sized object may not be initialized
    printf("End...\n");
    return 0;
}

C++语言中，对C语言基础的const进行了优化处理。编译器编译过程中遇到const修饰的标识符时，会将const修饰的标识符放入符号表中。如果后续编译过程中发现const修饰的标识符时，直接使用符号表中const修饰的标识符对应的值直接替换。但在以下情况下C++编译器会给const声明的常量分配空间：
A、const修饰的常量为全局（extern修饰），并且需要在其它文件中使用
B、使用&操作符对cosnt常量取地址
C++编译器虽然会对const常量分配空间，但不会使用其存储空间的值。
const常量的判别：
A、只有用字面量初始化的const常量才会进入符号表
B、使用其他变量初始化的const常量仍然是只读变量
C、被volatile修饰的const常量不会进入符号表
const引用类型与初始化变量的类型相同时，初始化变量为只读变量；不同时，生成一个新的只读变量。

#include <iostream>

using namespace std;

int main(int argc, char *argv[])
{
    const int a = 10;
    //error: invalid conversion from ‘const int*‘ to ‘int*‘
    int* p = &a;
    int* cp = (int*)&a;
    *cp = 100;
    printf("a = %d\n", a);//10
    printf("*cp = %d\n", *cp);//100

    int b = 3;
    //使用其它变量初始化的const常量是只读变量
    const int c = b;
    //error: variable-sized object ‘array‘ may not be initialized
    int array[c] = {0};
    //使用volatile修饰的const常量不会进入符号表
    volatile const int d = 10;
    //error: variable-sized object ‘varray‘ may not be initialized
    int varray[d] = {0};

    return 0;
}

C++语言中const与宏定义的不同在于，const常量由编译器处理，编译器会对const常量进行类型检查和作用域检查，而宏定义由预处理器进行处理，是单纯的文本替换。

#include <iostream>

using namespace std;

void func1()
{
    #define NUMBER 100
    const int number = 10;
    printf("NUMBER = %d\n",NUMBER);
    printf("number = %d\n",number);
}

void func2()
{
    //宏定义没有作用域概念，预处理时直接替换
    printf("NUMBER = %d\n",NUMBER);
    printf("number = %d\n",number);
    //‘number‘ was not declared in this scope
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    func1();
    func2();
    const int number = 10;
    //编译时使用符号表的值替换
    int array[number] = {0};
    return 0;
}

10、三目运算符

C语言中，三目运算符返回变量的值，三目运算符表达式不能做左值使用。
C++语言中，三目运算符可直接返回变量本身，三目运算符表达式可以作为左值使用。但是当三目运算符表达式可能返回的值中有一个是常量值，则三目运算符表达式不能作为左值使用。
C++中，当三目运算符表达式可能返回的都是变量时，返回的是变量的引用；当三目运算符表达式可能返回的有常量值时，返回的是值。

#include <iostream>

using namespace std;

int main(int argc, char *argv[])
{
    int a = 3;
    int b = 2;
    //返回变量本身，可以做左值
    (a>b?a:b) = 10;
    printf("a>b?a:b = %d\n",a>b?a:b);
    //返回变量的值，不能做左值
    (a<b?1:b) = 20;
    //error: lvalue required as left operand of assignment
    return 0;
}

三、输入与输出

1、cin&cout

cin和cout是C++的标准输入流和输出流，在头文件 iostream 中定义。
流名 含义 隐含设备 流名 含义 隐含设备
cin 标准输入 键盘 cerr 标准错误输出 屏幕
cout 标准输出 屏幕 clog cerr 的缓冲输出 屏幕

int main()
{
    char name[30];
    int age;
    cout<<"pls input name and age:"<<endl;
    cin>>name;
    cin>>age;
    cout<<"your name is: "<<name<<endl;
    cout<<"your age is: "<<age<<endl;
    return 0;
}

2、格式化

A、按进制输出数据类型

cout<<dec<<i<<endl;
cout<<hex<<i<<endl;
cout<<oct<<i<<endl;

B、设置域宽，设置左右对齐及填充字符

int main()
{
    cout<<setw(10)<<1234<<endl;
    cout<<setw(10)<<setfill(‘0‘)<<1234<<endl;
    cout<<setw(10)<<setfill(‘0‘)<<setiosflags(ios::left)<<1234<<endl;
    cout<<setw(10)<<setfill(‘-‘)<<setiosflags(ios::right)<<1234<<endl;
    return 0;
}

C、实型数据的设置

cout<<setw(5)<<‘a‘<<endl<<setw(5)<<100<<endl
        <<setprecision(2)<<setiosflags(ios::fixed)<<120.00<<endl;

四、函数重载

1、函数重载简介

C语言中不允许重名函数的存在。
C++语言中为了简化编程允许重名函数的存在，即使用同一个函数名定义不同的函数，重名函数称为函数重载。
重载函数本质是定义的相互独立的不同函数。当函数名和不同的参数搭配时函数的含义不同。

int abs(int a)
{
    return a>0? a:-a;
}
double abs(double a)
{
    return a>0? a:-a;
}

2、函数重载规则

函数重载的规则如下：
A、函数名相同。
B、参数个数不同，参数的类型不同，参数顺序不同，均可构成重载。
C、返回值类型不同则不可以构成重载。

#include <iostream>

using namespace std;

int func(int a, int b, int c = 0)
{
    return a + b + c;
}

int func(int a, int b)
{
    return a + b;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    //函数调用时出现二义性
    int x = func(1,2);
    //error: call of overloaded ‘func(int, int)‘ is ambiguous
    return 0;
}

3、函数重载的匹配规则

编译器调用重载函数的匹配规则如下：
A、将所有同名函数作为候选者
B、寻找可行的候选参数
C、匹配成功或失败
函数重载的匹配规则如下：
A、精确匹配实参，找到则调用。
B、通过默认参数能够匹配实参
C、通过默认类型转换匹配实参
通过默认类型转换匹配实参时，通过隐式转换寻求一个匹配，找到则调用。
C++允许int到long和double的隐式类型转换，因此在函数重载时会引起二义性，解决方法是在调用时强转类型。

#include <iostream>

using namespace std;

int func(int a, int b)
{
    return a + b;
}

double func(double a, double b,double c)
{
    cout << "func(double a, double b,double c)"<<endl;
    return a + b + c;
}

long func(long a, long b,long c)
{
    cout << "func(long a, long b,long c)"<<endl;
    return a + b + c;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    int a = 1;
    int b = 2;
    int c = 3;
    //int xa = func(a,b,c);//出现二义性
    int x = func((long)a,(long)b,(long)c);
    printf("x = %d\n", x);

    return 0;
}

编译器调用重载函数匹配失败的规则：
A、如果最终找到的候选函数不唯一，则出现二义性，编译报错。
B、如果无法匹配所有候选者，函数未定义，编译报错。
重载函数使用默认参数可能会造成二义性。

#include <iostream>

using namespace std;

int func(int a, int b, int c = 0)
{
    return a + b + c;
}

int func(int a, int b)
{
    return a + b;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    //函数调用时出现二义性
    int x = func(1,2);
    //error: call of overloaded ‘func(int, int)‘ is ambiguous
    return 0;
}

4、函数重载的底层实现

C++利用name mangling(倾轧)技术，来改名函数名，区分参数不同的同名函数。
C++的name mangling实现使用 v c i f l d表示void char int float long double及其引用。

    void func(char a); // func_c(char a)
    void func(char a, int b, double c);//func_cid(char a, int b, double c);

name mangling发生在两个阶段，.cpp编译阶段和.h的声明阶段。只有两个阶段同时进行，才能匹配调用。

#include <iostream>

using namespace std;
//函数类型：int(int,int)
int func(int a, int b)
{
    return a + b;
}
//函数类型：double(double, double, double)
double func(double a, double b,double c)
{
    cout << "func(double a, double b,double c)"<<endl;
    return a + b + c;
}
//函数类型：long(long,long,long)
long func(long a, long b,long c)
{
    cout << "func(long a, long b,long c)"<<endl;
    return a + b + c;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    int a = 1;
    int b = 2;
    int c = 3;
    //int func(int a, int b)
    printf("x1 = 0x%X\n", (int(*)(int,int))func);
    //long func(long a, long b,long c)
    printf("x2 = 0x%X\n", (long(*)(long,long,long))func);
    //double func(double a, double b,double c)
    printf("x3 = 0x%X\n", (double(*)(double,double,double))func);

    return 0;
}

使用nm工具查看main.o文件中符号表信息的命令如下：
nm.exe -a main.o
func重载函数的符号表信息如下：

00000036 T __Z4funcddd
00000029 T __Z4funcii
00000090 T __Z4funclll

上述的信息表示代码中的三个重载函数。

5、函数重载与函数指针

将重载函数名赋值给函数指针时，根据重载规则选择与函数指针参数列表一致的函数。重载函数的函数类型与函数指针类型必须严格匹配（不能有任何类型的隐式转换），此时函数返回类型将参与函数类型匹配。
函数重载必须发生在同一个作用域，无法通过函数名得到重载函数的入口地址。
重载函数的函数类型不同。

#include <iostream>

using namespace std;
//函数类型：int(int,int)
typedef int(*pFunc1)(int,int);
int func(int a, int b)
{
    cout << "func(int a, int b)"<<endl;
    return a + b;
}
//函数类型：double(double, double, double)
typedef double(*pFunc2)(double,double,double);
double func(double a, double b,double c)
{
    cout << "func(double a, double b,double c)"<<endl;
    return a + b + c;
}
//函数类型：long(long,long,long)
typedef long(*pFunc3)(long,long,long);
long func(long a, long b,long c)
{
    cout << "func(long a, long b,long c)"<<endl;
    return a + b + c;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    int a = 1;
    int b = 2;
    int c = 3;
    pFunc1 func1 = func;
    int x1 = func1(1,2);//int func(int a, int b)
    printf("func1 = %d\n", x1);
    pFunc2 func2 = func;
    int x2 = func2(1,2,3);//double func(double a, double b,double c)
    printf("func2 = %d\n", x2);
    pFunc3 func3 = func;
    int x3 = func3(1,2,3);//long func(long a, long b,long c)
    printf("func3 = %d\n", x3);

    return 0;
}

重载函数的调用可能会存在隐式类型转换，比如int到long、double类型的转换，但是要函数指针调用重载函数时，函数指针的类型必须与重载函数的类型严格匹配。

6、函数重载的注意事项

函数重载的注意事项如下：
A、函数重载必然发生在同一个作用域中。
B、编译器需要使用参数列表或函数类型进行函数的选择。
C、不能直接通过函数名得到重载函数的入口地址。

五、C++与C的相互调用

1、C++与C的兼容

C++完全兼容C语言，因此必须完全兼容C的类库。由于.c文件的类库文件中函数名并没有发生name manling行为，而在包含.c文件所对应的.h文件时，.h 文件要发生name manling行为，因而会在编译链接时候发生错误。
C++为了避免上述错误的发生，重载了关键字extern。只需要要避免name manling的函数前，加extern "C"如有多个，则extern "C"{}。
C语言标准库中实际上对C++语言程序引用时做了特殊处理，在C++语言编译器编译时使用extern "C"将C语言的标准库函数排除了命名倾轧。
为了确保无论在C、C++编译器中C代码以C语言方式编译：

#ifdef __cplusplus
extern "C"{
#endif
//c-style code
#ifdef __cplusplus
}
#endif

C++编译器不能以C语言方式编译重载函数，C++编译器将函数名和参数列表编译为目标名，C语言编译方式只将函数名作为目标名进行编译。

2、C++代码引用C函数

C++调用C语言编码的.dll时，当包含.dll的头文件或声明接口函数时需要加extern “C”。
add.h源码：

#ifndef ADD_H
#define ADD_H

extern int add(int a, int b);

#endif

add.c源码：

#include "add.h"

int add(int a, int b)
{
    return a + b;
}

main.cpp源码：

#include <stdio.h>

extern "C"
{
#include "add.h"
}
int main()
{
    int c = add(10, 100);
    printf("%d\n", c);
    return 0;
}
gcc add.c -o add.o
g++ add.o main.cpp

3、C代码引用C++函数

C代码中引用C++的函数和变量时，C++头文件需要添加extern “C”，但在C代码中不能直接引用声明了extern “C”的C++头文件，C代码中只需要将C++中定义的extern “C”函数声明为extern类型即可。
add.h源码：

#ifndef ADD_H
#define ADD_H

extern "C" int add(int a, int b);

#endif

add.cpp源码：

#include "add.h"

int add(int a, int b)
{
    return a + b;
}

main.c源码：

#include <stdio.h>
//#include "add.h"   错误
extern int add(int a, int b);

int main()
{
    int x = add(1, 2);
    printf("x = %d\n", x);
    return 0;
}

编译：

g++ -c add.cpp -o add.o
 gcc main.c add.o -lstdc++

或是gcc add.cpp main.c -lstdc++
g++会自动进行C++标准库的连接；用gcc连接C++程序也可以，但需要人为指定连接C++标准库（-lstdc++），否则就会出现undefined reference to __gxx_personality_v/0之类的错误。

六、操作符重载

C++提供了运算符重载机制。可以为自定义数据类型重载运算符。实现构造数据类型也可以像基本数据类型一样的运算特性。

struct COMP
{
    float real;
    float image;
};
COMP operator+(COMP one, COMP another)
{
    one.real += another.real;
    one.image += another.image;
    return one;
}
int main()
{
    COMP c1 = {1,2};
    COMP c2 = {3,4};
    COMP sum = operator+(c1,c2); //c1+c2;
    cout<<sum.real<<" "<<sum.image<<endl;
    return 0;
}

实例代码重载了一个全局的操作符+号用于实现将两个自定义结构体类型相加。本质是函数的调用。

七、函数默认参数

1、函数参数默认值

C++语言中，可以在函数声明时为参数提供一个默认值。当函数调用没有提供参数的值时，使用默认值。

2、默认参数的规则

函数默认参数的规则如下：
A、默认参数的顺序，是从右向左，不能跳跃。
B、定义在前，调用在后(此时定义和声明为一体)，默认参数在定义处；声明在前，调用在后，默认参数在声明处。
C、一个函数，不能既作重载，又作默认参数的函数。当你少写一个参数时，系统无法确认是重载还是默认参数。
函数调用时参数从左到右匹配，如果一个参数使用了默认值，则后续参数必须使用默认值。

3、使用示例

A、单个参数

#include <iostream>
#include <time.h>

using namespace std;

void weatherForcast(char * w="sunny")
{
    time_t t = time(0);
    char tmp[64];
    strftime( tmp, sizeof(tmp), "%Y/%m/%d %X %A ",localtime(&t) );
    cout<<tmp<< "today is weahter "<<w<<endl;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    //sunny windy cloudy foggy rainy
    weatherForcast();
    weatherForcast("rainny");
    weatherForcast();
    return 0;
}

B、多个参数

#include <iostream>

using namespace std;

float volume(float length, float weight = 4,float high = 5)
{
    return length*weight*high;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    float v = volume(10);
    float v1 = volume(10,20);
    float v2 = volume(10,20,30);
    cout<<v<<endl;
    cout<<v1<<endl;
    cout<<v2<<endl;
    return 0;
}

4、函数占位参数

C++语言中可以为函数提供占位参数，占位参数只有类型声明，没有参数名声明。由于C++类型检查较为严格，为兼容C语言，可以将函数参数默认值和占位参数结合使用。
C语言中func函数如下：

#include <stdio.h>

void func()
{

}

int main(int argc, char *argv[])
{
    func(5,10);
    return 0;
}

C语言中func函数接收任意个数的参数。
C++语言中对func函数增加占位参数可以使C语言中的func函数快速地满足C++语言的语法要求，代码如下：

#include <iostream>

using namespace std;

void func(int x, int = 0)
{

}

int main(int argc, char *argv[])
{
    func(5,10);
    return 0;
}

八、引用

1、引用简介

变量名，本身是一段内存的引用，即别名(alias)。引用，是为己有变量起一个别名。
Type& name = var;

     int a;
     int &b = a;

普通引用在定义时必须使用同类型的变量进行初始化。

2、引用的规则

A、引用没有定义，是一种关系型声明。声明它和原有某一变量(实体)的关系。故 而类型与原类型保持一致，且不分配内存，与被引用的变量有相同的地址。
B、声明的时候必须初始化，一经声明，不可变更。
C、可对引用再次引用。多次引用的结果，是某一变量具有多个别名。
D、&符号前有数据类型时，是引用。其它皆为取地址。

#include <iostream>

using namespace std;

int main(int argc, char *argv[])
{
    int a = 3;
    int c = 6;
    float f = 3.14;
    int& b = a;
    printf("&a = 0x%X\n", &a);
    printf("&b = 0x%X\n", &b);
    //error: redeclaration of ‘int& b‘
    int& b = c;//error
    //给b赋值
    b = c;
    //引用的类型必须与变量类型相同
    int& d = f;//error
    //error: invalid initialization of reference of type ‘int&‘ from expression of type ‘float‘

    //引用在定义时必须初始化
    int& rd;//error
    //error: ‘rd‘ declared as reference but not initialized
    //引用不可以使用字面值初始化
    int& r = 10;//error
    //error: invalid initialization of non-const reference of type ‘int&‘ from an rvalue of type ‘int‘
    return 0;
}

3、引用的应用

函数中的引用形参不需要进行初始化，函数调用时进行初始化。

#include <iostream>

using namespace std;
//引用
void swap(int &a, int &b)
{
    int tmp;
    tmp = a;
    a = b;
    b = tmp;
    printf("swap(int &a, int &b)\n");
}
//指针
void swap(int* a, int* b)
{
    int tmp;
    tmp = *a;
    *a = *b;
    *b = tmp;
    printf("swap(int* a, int* b)\n");
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    int a = 3;
    int b = 6;
    swap(a,b);
    printf("a = %d\n",a);//6
    printf("b = %d\n",b);//3
    swap(&a,&b);
    printf("a = %d\n",a);//3
    printf("b = %d\n",b);//6
    return 0;
}

4、引用的提高
A、可以定义指针的引用，但不能定义引用的引用。

  int a;
    int* p = &a;
    int*& rp = p; // ok
    int& r = a;
    int&& rr = r; // error

B、可以定义指针的指针(二级指针)，但不能定义引用的指针。

  int a;
    int* p = &a;
    int** pp = &p; // ok
    int& r = a;
    int&* pr = &r; // error

C、可以定义指针数组，但不能定义引用数组，可以定义数组引用。

  int a, b, c;
    int* parr[] = {&a, &b, &c}; // ok
    int& rarr[] = {a, b, c}; // error
    int arr[] = {1, 2, 3};
    int (&rarr)[3] = arr; // ok 的

数组是连续的存储空间，数组中的元素如果是引用，会导致数组的元素存储不连续。引用数组会破坏数组存储空间的连续性。

5、const引用

const引用所引用的对象必须是const的，将普通引用绑定到const引用对象是不合法的。
const type& name = var;
const引用可使用相关类型的对象(常量，非同类型的变量或表达式)初始化，const引用让变量具有只读属性，是const引用与普通引用最大的区别。
非const引用只能绑定到与该引用同类型的对象。
当const引用使用字面常量值初始化时，C++编译器会为常量值分配空间，使用字面常量对const引用初始化将生成一个只读变量。

#include <iostream>

using namespace std;

int main(int argc, char *argv[])
{
    int a = 10;
    const int& ra = a;//const引用，为只读变量
    //只读变量不能作为左值
    ra = 100;//error: assignment of read-only reference ‘c‘
    int* p = (int*)&ra;
    *p = 5;
    printf("ra = %d\n", ra);//5
    const int& rb = 10;//rb为只读变量，占用内存空间
    //只读变量不能作为左值
    rb = 100;//error
    int arraya[ra] = {0};//error
    //error: variable-sized object ‘arraya‘ may not be initialized
    int arrayb[rb] = {0};//error
    //error: variable-sized object ‘arrayb‘ may not be initialized
    double pi = 3.14;
    int& rpi = pi;//非法
    //error: invalid initialization of reference of type ‘int&‘ from expression of type ‘double‘
    const int& crpi = pi;//合法
    printf("rpi= %d\n",crpi);//3
    return 0;
}

6、引用的本质

C++编译器在编译过程中使用指针常量作为引用的内部实现，因此引用所占用空间大小与指针相同。引用的本质是一个指针常量。
type & name&lt;====&gt; type * const name；
使用引用时不能返回局部变量的引用

#include <iostream>

using namespace std;

int main(int argc, char *argv[])
{
    printf("sizeof(char&) = %d\n", sizeof(char&));//1
    char c = ‘a‘;
    char& rc = c;
    printf("sizeof(char&) = %d\n", sizeof(rc));//1
    return 0;
}

上述代码的汇编代码如下：

将字符’a’(0x61)存储到指针寄存器0x1b，将0x1b放入eax数据寄存器中，再将eax数据寄存器存储内容放入指针寄存器0x1c中。

九、new/delete

C语言中提供了malloc和free两个系统函数，完成对堆内存的申请和释放。而C++则提供了两关键字new和delete。

1、new

new分配内存空间时，不能保证按需分配，分配内存空间大小可能会大于所需空间大小。因此，new会分配至少申请大小的内存空间。
A、开辟单变量地址空间

  int *p = new int; //开辟大小至少为sizeof(int)空间
    int *a = new int(5); //开辟大小至少为sizeof(int)空间，并初始化为 5

B、开辟数组空间
一维: int a = new int[100];//开辟一个大小不少于400字节的整型数组空间
二维: int (a)[6] = new int[5][6]
三维: int (*a)[5][6] = new int[3][5][6]

2、delete

A、释放单变量空间

int *a = new int;
delete a; //释放单个 int 的空间

B、释放数组空间

int *a = new int[5];
delete []a; //释放 int 数组空间

3、new/delete应用

  int *p = new int(5);
    cout<<*p<<endl;
    delete p;

    char *pp = new char[10];
    strcpy(pp,"china");
    cout<<pp<<endl;
    delete []pp;

  string *ps = new string("china");
    cout<<*ps<<endl; //cout<<ps<<endl;
    delete ps;

  char **pa= new char*[5];
    memset(pa,0,sizeof(char*[5]));
    pa[0] = "china";
    pa[1] = "america";
    char **pt = pa;
    while(*pt)
    {
        cout<<*pt++<<endl;
    }
    delete []pt;

  int (*qq)[3][4] = new int[2][3][4];
    delete []qq;

4、返回值

//C++ 内存申请失败会抛出异常
try{
    int *p = new int[10];
}
catch(const std::bad_alloc e)
{
    return -1;
}
//C++ 内存申请失败不抛出异常版本
int *q = new (std::nothrow)int[10];
if(q == NULL)
    return -1;

5、注意事项

C++中堆空间的分配和释放注意事项如下：
A、new/delete 是关键字，效率高于 malloc 和 free.
B、配对使用，避免内存泄漏和多重释放。
C、避免交叉使用。比如 malloc 申请的空间去 delete，new 出的空间被 free;
D、重点用在类对像的申请与释放。申请的时候会调用构造器完成初始化，
释放的时候，会调用析构器完成内存的清理。

6、malloc与new区别

malloc与new的区别如下：
A、new是C++关键字，malloc是C语言库函数
B、new以具体类型为单位进行内存分配，malloc以字节位单位分配内存
C、new在申请单个类型变量时可以进行初始化，malloc不具备
D、new在所有C++编译器中都支持，malloc在某些系统开发中不可调用
E、new能够触发构造函数的调用，malloc仅分配需要的内存空间
F、对象的创建只能使用new，malloc不适合面向对象开发

7、free与delete的区别

free与delete的区别如下：
A、delete是C++关键字，free是库函数
B、delete在所有C++编译器中都支持，free在某些系统开发中不可调用
C、delete能够触发析构函数的调用，free仅归还分配的内存空间
D、对象的销毁只能使用delete，free不适合面向对象开发
E、free可以归还new申请的内存空间，但不会调用析构函数，可能会造成内存泄漏
F、delete可以释放malloc分配的内存空间，但会调用析构函数，会造成其他问题。

十、内联函数

1、内联函数简介

C语言中有宏函数的概念。宏函数的特点是内嵌到调用代码中去，避免了函数调用的开销。但宏函数的处理发生在预处理阶段，缺少作用域检查和类型检查。
C++提供了inline关键字，请求C++编译器将一个函数进行内联编译（C++编译器可以拒绝），C++编译器会直接将内联的函数体代码插入函数调用的地方。
内联函数声明时inline关键字必须和函数定义结合在一起，否则编译器会直接忽略内联请求。

inline int sqr(int x)
{
    return x*x;
}

2、内联函数的优缺点

内联函数的优点：避免调用时的额外开销（入栈与出栈操作）
内联函数的缺点：内联函数的函数体在代码段中会出现多个“副本”，因此会增加代码段的空间。
内联函数的本质：以牺牲代码段空间为代价，提高程序的运行时间的效率。
内联函数的适用场景：函数体很“小”，且被“频繁”调用。

3、内联函数示例

Inline关键字是对编译器的建议，如果编译器认为inline声明的函数可以内联，则编译器会将函数内联，如果编译器认为inline声明的函数的函数体太长，则不会内联，按普通函数处理。

using namespace std;

inline int func(int a, int b)
{
    return a*a + b*b;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    int a = 3;
    int b = 4;
    int c = func(a,b);
    return 0;
}

上述代码在QtCreator+MinGW编译器下调试时，查看汇编代码如下：

调用func函数时，C++编译器没有将func函数内联，仍然使用函数调用。
inline声明的函数，内联请求可能被C++编译器拒绝。
现代C++编译器能够进行编译优化，一些函数即使没有inline关键字声明也能够内联编译，同时现代C++编译器提供了扩展的语法，能够对函数进行强制内联。如现代G++编译器使用__attribute__((always_inline))声明强制内联，MSVC编译器使用__forceinline声明强制内联，不再使用inline关键字。

#include <iostream>

using namespace std;

__attribute__((always_inline))
int func(int a, int b);

int main(int argc, char *argv[])
{
    int a = 3;
    int b = 4;
    int c = func(a,b);
    return 0;
}

int func(int a, int b)
{
    return a*a + b*b;
}

上述代码在QtCreator+MinGW编译器中进行调试时，main函数中func函数调用代码的汇编代码如下：

MinGW编译器已经对func函数进行了内联。

4、内联函数使用的限制

C++中使用inline关键字内联编译函数的限制：
A、不能存在任何形式的循环语句
B、不能存在过多的条件判断语句
C、函数体不能过于庞大
D、不能对函数进行取地址操作
E、函数内联声明必须在调用语句前
对于现代C++编译器的扩展语法提供的强制内联不受上述条件限制。

十一、类型强制转换

1、C++类型转换

C语言中的类型转换是强制转换，任何类型间都可以转换，过于粗暴。
C++语言引入了static_cast、dynamic_cast、const_cast、reinterpret_cast四个关键字处理不同类型间的转换。

2、静态类型转换

静态类型转换是在编译期内即可决定其类型的转换。
静态类型转换的使用场合：
A、用于基本类型间的转换
B、不能用于基本类型指针间的转换
C、用于有继承关系类对象间的转换和类指针间的转换（转换一般从子对象向父对象转换）
语法格式：

static_cast<目标类型> (标识符)

应用实例：

#include <stdio.h>

class A
{
private:
    int a;
    int b;
public:
    A()
    {
        a = 0;
        b = 0;
    }
    void print()
    {
        printf("a = %d, b = %d\n", a, b);
    }

};

class B : public  A
{
private:
    int c;
    int d;
public:
    void display()
    {
        printf("c = %d, d = %d\n", c, d);
    }

};

class C
{
public:
    void print()
    {
        printf("hello\n");
    }
};

int main()
{
    float f = static_cast<float>(9)/10;//基本类型的转换
    printf("f = %f\n", f);
    A a;
    B b;
    A aa = static_cast<A>(b);//将子类对象转换为父类对象
    aa.print();
    //B bb = static_cast<B>(a);//不能将父对象转换为子对象
    A* pa = static_cast<A*>(&a);//在同类型对象指针间转换
    pa->print();
    pa = static_cast<A*>(&b);//将子类对象指针转换为父类对象指针
    pa->print();
    B* pb = static_cast<B*>(&b);
    pb->display();
    pb = static_cast<B*>(&a);
    pb->display();
    //C c = static_cast<C>(a);//没有转换构函数，不能将A类型转换为C类型
    //c.print();
    return 0;
}

3、动态类型转换

动态类型转换的使用场合：
A、用于有继承关系的类指针间的转换
B、有交叉关系的类指针间的转换
C、具有类型检查
D、必须有虚函数支持
语法格式：

dynamic_cast<目标类型> (标识符)

用于有直接或间接继承关系的指针（引用）的强制转换
转换指针成功将会得到目标类型的指针，转换失败将得到一个空指针；
转换引用成功将得到目标类型的引用，转换失败将得到一个异常操作信息。
使用实例：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Base
{
public:
    Base()
    {
        cout << "Base::Base()" << endl;
    }
    virtual ~Base()
    {
        cout << "Base::~Base()" << endl;
    }
};

class Derived : public Base
{
};

int main()
{
    Base* p = new Derived;
    Derived* pd = dynamic_cast<Derived*>(p);//将指向子类对象的父类指针转换为子类指针，转换成功
    if( pd != NULL )
    {
        cout << "pd = " << pd << endl;
    }
    else
    {
        cout << "Cast error!" << endl;
    }
    delete p;
    cout << endl;
    p = new Base;
    pd = dynamic_cast<Derived*>(p);//将指向父类对象的父类指针转换为子类指针，转换失败
    if( pd != NULL )
    {
        cout << "pd = " << pd << endl;
    }
    else
    {
        cout << "Cast error!" << endl;
    }
    delete p;
    return 0;
}

4、常量类型转换

常量类型转换的使用场合：
A、用于去除变量的只读属性
B、目标类类型只能是指针或引用
语法格式：

const_cast<目标类型> (标识符) //目标类类型只能是指针或引用。

const_cast将转换掉表达式的const属性
应用实例：

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    const int& a = 10;
    int& b = const_cast<int&>(a);//将a的只读属性去除，并初始化b
    b = 0;
    cout << "a = " << a << endl;//0
    cout << "b = " << b << endl;//0
    const int c = 100;
    int& d = const_cast<int&>(c);//为c分配一个只读空间
    //int x = const_cast<int>(c);//error,目标类型只能为指针和引用
    d = 1000;
    cout << "c = " << c << endl;//100
    cout << "d = " << d << endl;//1000

    return 0;
}

5、重解释类型转换

重解释类型转换使用场合：
A、用于指针类型间的强制转换
B、用于整数和指针类型间的强制转换
语法格式：

reinterpret_cast<目标类型> (标识符)

为数据的二进制形式重新解释，但是不改变其值。
使用实例：

#include <iostream>

using namespace std;

int main(int argc, char *argv[])
{
    int a = 100;
    char c = ‘a‘;
    int* pa = reinterpret_cast<int*>(&c);
    printf("*pa = %d\n", *pa);//687781729
    printf("*pa = %c\n", *pa);//‘a‘
    //int x = reinterpret_cast<int>(c);//error
    //int y = reinterpret_cast<int>(1.1);//error

    return 0;
}

十二、命名空间

1、命令空间简介

C语言中，只有一个全局作用域，所有的全局标识符共享一个作用域，因此标识符之间可能存在冲突。
C++语言中，提出了命名空间的概念。命名空间将全局作用域分为不同的部分，不同命令空间中的标识符可以重名而不会发生冲突，命名空间可以嵌套。全局作用域即默认命名空间。

2、默认命名空间（global &&function）

global scope是一个程序中最大的scope，是引起命名冲突的根源。C语言没有从语言层面提供命名空间机制来解决。global scope是无名的命名空间。

3、命名空间的划分

NameSpace是对全局区域的再次划分。
命名空间的声明如下：

namespace NAMESPACE
{
    全局变量 int a;
    数据类型 struct Stu{};
    函数 void func();
}

4、命名空间的使用方法

直接指定命名空间： NameSpace::a = 5;
使用using+命名空间+空间元素：using NameSpace::a; a = 2000;
使用using +namespace+命名空间；

5、命名空间使用示例

#include <iostream>
using namespace std;
namespace MySpace
{
    int x = 1;
    int y = 2;
}
namespace Other {
    int x = 3;
    int y = 4;
}
int main()
{
    {
        using namespace MySpace;
        cout<<x<<y<<endl;
    }
{
        using namespace Other;
        cout<<x<<y<<endl;
    }
{
        MySpace::x = 100;
        Other::y = 200;
        cout<<MySpace::x<<Other::y<<endl;
    }
    return 0;
}

可以使用块语句将命名空间限定在块语句内部。

6、命名空间嵌套

namespace MySpace
{
    int x = 1;
    int y = 2;
    namespace Other {
        int m = 3;
        int n = 4;
    }
}

7、使用命名空间进行协作开发

在实际项目开发中，可以将一个类或者具有相同属性的多个类声明在一个命名空间内，在使用时只需要声明命名空间即可。

#ifndef A_H
#define A_H
namespace XX {
    class A
    {
        public:
            A();
            ~A();
    };
}
#endif // A_H
#include "a.h"
using namespace XXX
{
        A::A()
        {}
        A::~A()
        {}
}

十三、系统string类

除了使用字符数组来处理字符串以外，C++引入了字符串类型。可以定义字符串变量。

1、定义和初始化

  string str;
  str = "china";
    string str2 = " is great ";
    string str3 = str2;

2、类型大小

string str = "china";
cout << sizeof(str) << " " << str.max_size() << " " << str.size()<<endl;

4 1073741820 5

3、运算

A、赋值
string str3 = str2;
B、加法
string combine = str + str2;
C、关系

string s1 = "abcdeg";
string s2 = "12345";
if(s1>s2)
cout<<"s1>s2"<<endl;
else
cout<<"s1<s2"<<endl;

4、string类型数组

string数组是高效的，如果用二维数组来存入字符串数组的话，则容易浪费空间，此时列数是由最长的字符串决定。如果用二级指针申请堆空间，依据大小申请相应的空间，虽然解决了内存浪费的问题，但是操作麻烦。用 string 数组存储，字符串数组的话，效率即高又灵活。

string sArray[10] = {
    "0",
    "1",
    "22",
    "333",
    "4444",
    "55555",
    "666666",
    "7777777",
    "88888888",
    "999999999",
};
for(int i=0; i<10; i++)
{
    cout<<sArray[i]<<endl;
}

5、string类的成员函数

int capacity()const;??//返回当前容量（即string中不必增加内存即可存放的元素个数）
int max_size()const;??? //返回string对象中可存放的最大字符串的长度
int size()const;??????? //返回当前字符串的大小
int length()const;?????? //返回当前字符串的长度
bool empty()const;??????? //当前字符串是否为空
void resize(int len,char c);//把字符串当前大小置为len，并用字符c填充不足的部分

原文地址：http://blog.51cto.com/9291927/2138686

时间： 2024-10-13 04:10:22

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Java基础语法(变量.常量.数据类型.运算符与数据类型转换) 1.变量 Java中,用户可以通过指定数据类型和标识符来声明变量,其基本语法为: DataType identifier; 或 DataType identifier = value; 其中,DataType是变量类型,如int/string/char/double/boolean等:identifier是变量名称,即标识符:value就是声明变量的值. 注: a.标识符由数字0-9.大小写字母.下划线.美元符号.人民币符号以及所有

C语言学习(二)--数据类型

基本数据类型 C语言的基本数据类型是:整型.字符型.单精度浮点型.双精度浮点型. 类别 类型名 数据长度 字符 char 8位 短整型 short int.unsigned short int 16位 整型 int.unsigned int 32位 长整型 long int.unsigned long int 32位 单精度浮点型 float 32位 双精度浮点型 double 64位   枚举类型 枚举类型就是指它的值为符号常量而不是字面值的类型.声明形式: enum Door_Type {O

R语言学习(二)

1.复数的向量:用complex()函数生成复数向量 EX: > x<-seq(-pi,pi,by=pi/10)%x的值 > y<-sin(x)%y值> z<-complex(re=x,im=y)%re为实部,im为复部 > plot(z);lines(z)%绘制图形 运行如下: 2.向量的下标运算 R软件提供了十分灵活的访问向量元素和向量子集的功能,x向量的某一个元素可以用x[i]格式访问 EX: > x<-c(1,4,7)> x[2][1]

c语言学习二

编写一个程序,提示用户从键盘输一个星期的薪水(以美元为单位)和工作时数,它们均为浮点数,然后计算并输出每个小时的平均薪水,输出格式如下所示: Your average hourly pay rate is 7 dollars and 54 cents. #include <stdio.h> int main(int argc, char** argv) { float salary = 0.0f; float time = 0.0f; float avg = 0.0f; int a = 0;

Dart语言学习(二) Dart的常量和变量

1.使用var声明变量,可赋予不同类型的值 2.未初始化时候,默认值未null var a; print(a); a = 10; print(a); a = 'Hello Dart'; print(a); 输出: null 10 Hello Dart 3. 使用final声明一个只能赋值一次的变量 4. 使用const声明常量 使用const声明的必须是编译器常量 5.声明变量的方式 var : [编译期]确定[变量类型] dynamic : [运行期]确定[变量类型] bool int dou

脚本语言学习(二)

循环语句与range函数 循环语句 格式: for 变量 in range (参数) 被循环执行的语句 说明:range的参数就是循环的次数.缩进的语句会被循环执行.变量表示每次循环的计数,如果range后面的次数是固定的,那么变量就是0到(次数减1). 例子: 注意:print函数有一种输出方法,是将你要输出的各种信息之间用逗号分隔,那么输出之后,每输出的字符串之间会增加空格,所以hello:和i之间会有一个空格. range函数 作用:产生循环计数序列 使用方法: range(N) 作用是产