C++入门语法第一篇：（命名空间缺省参数函数重载引用内联函数）

Posted 2021-06-08 无聊的马岭头

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了C++入门语法第一篇：（命名空间缺省参数函数重载引用内联函数）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

命名空间

在c和c++中，变量，函数和后面要学到的类是大量存在的，这些变量，函数和类的名称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对标识符名称进行本地化，以避免命名冲突和名字污染，namespace关键字出现就是针对这种问题。

namespace关键字

定义命名空间，需要用到namespace关键字，后面跟命名空间的名字，然后接一队{}即可，{}中为命名空间的成员。
举个例子

在{ }中的就是命名空间中的成员，要使用命名空间就要用作用域限定符（：：）

namespace s
{
	int a=4;
}
int main()
{
	printf("%d",s::a);
}

在这里插入图片描述

而命名空间的作用就是防止命名冲突，这也是c语言的缺陷。
举几个例子：

代码1：没有报错，可以运行。因为，标识符不能是关键字，scanf不是关键字。

int main()
{
	int scanf = 4;
	printf("%d\\n", scanf);
}

在这里插入图片描述

代码2：报错。我们在用东西的时候一般是就近原则（现在局部找，然后到全局中找），我们定义了一个局部变量scanf，但在C的库中有scanf是函数，在执行代码时编译器不知道用那个是正确的，所以报错。

int main()
{
	int scanf = 4;
	scanf("%d", &scanf);
}

在这里插入图片描述
代码3：不报错，可以运行。而在我们代码3中用到了命名空间很好的解决了C中的缺陷

namespace N1
{
	int scanf;
}
int main()
{
	scanf("%d", &(N1::scanf));
	printf("%d\\n", N1::scanf);
}

在这里插入图片描述

using namespace std在程序中的作用

我们在初始c语言的时候，第一个代码就是输出Hello,World!
在c++中我们也会写一个Hello,World!

#include<iostream>

using namespace std;
int main()
{
	cout << "Hello World" ;
}

但是using namespace std有啥作用？

我们先要明白，c++库为了防止命名冲突，把自己库里面的东西都定义在一个std的命名空间中。
using namesapce std（把std整个展开，相当于库里的东西全到全局域）
但这样一个弊端，容易命名冲突

如果没有展开std,我们还可以这样写

#include<iostream>
int main()
{
	std::cout << "Hello World" ;
}

命名空间嵌套

命名空间也可以嵌套使用

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;
		}
	}
}

C++输入&输出

你好世界！

#include<iostream>
int main()
{
	char num[10];
	std::cin>>num;
	std::cout << num<<endl;
}

在这里插入图片描述

cin>>该对象以字节流的形式控制从标准输入中的提取到num中。
cout<<该对象以字节流的形式控制对标准输出的插入。

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。

using namespace std;

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
}

在这里插入图片描述

缺省参数分类

全缺省参数

using namespace std;

void TestFunc(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{
	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;
	cout << "c = " << c << endl;
}
int main()
{
	TestFunc(); // 没有传参时，使用参数的默认值
	TestFunc(1,2,3); // 传参时，使用指定的实参
}

在这里插入图片描述

半缺省参数

using namespace std;

void TestFunc(int a , int b = 20, int c = 30)
{
	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;
	cout << "c = " << c << endl;
}
int main()
{
	TestFunc(1); // 没有传参时，使用参数的默认值
	TestFunc(1,2,3); // 传参时，使用指定的实参
}

在这里插入图片描述
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（注意：如果声明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。）
缺省值必须是常量或者全局变量
C语言不支持（编译器不支持）

函数重载

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

例1：构成重载

int add(int x, int y)
{
	return x + y;
}
double add(double x, double y)
{
	return x + y;
}
int main()
{
	std::cout<<add(1,2)<<std::endl;
	std::cout<<add(1.1,2.2)<<std::endl;
}

在这里插入图片描述
例2：构成重载

int add(int a, int b,int c=10)
{
	return a+b+c;
}
double add(int a,int b)
{
	return a+b;
}
int main()
{
	std::cout<<add(1,2)<<std::endl
}

例2，两个add函数搞成重载。
但是在编译的时候编不过，编译器不知道选哪个函数（调用不明确）

C不支持函数重载的原因（名字修饰）

要了解这个，我们要先铺垫一下小知识！
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。
预处理：头文件展开、宏替换、去掉注释、条件编译。变成–> . i文件
编译：检查语法，生产汇编代码。变成–> .s 文件
汇编：把汇编代码转换成二进制机器码。变成–> .o 文件
链接：合并段表、符号表的合并和符号表的重定位，形成可执行文件。变成–> .out 文件

int add(int a, int b,int c=10)
{
	return a+b+c;
}
double add(int a,int b)
{
	return a+b;
}
int main()
{
	std::cout<<add(1,2)<<std::endl
}

在链接阶段链接器看到a.o调用add,但没有add的地址，就会在b.o符号表中找add的地址，然后链接一起，但是面对add函数，链接器会使用哪个名字去找呢？
在Linux下，采用g++编译完成后，函数的名字发生改变，编译器将函数参数类型的信息添加到修改后的名字中，故支持了函数重载。而在c中没有这样的修饰规则，故不支持函数重载。

extern"C"

有时候在C++工程中可能需要将某些函数按照C的风格来编译，在函数前加extern “C”，意思是告诉编译器，将该函数按照C语言规则来编译。比如：tcmalloc是google用C++实现的一个项目，他提供tcmallc()和tcfree 两个接口来使用，但如果是C项目就没办法使用，那么他就使用extern “C”来解决。

但用了extern"C"就无法支持函数重载。

引用

引用概念

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。

using namespace std;
int main()
{
	int a=10;
	int& b=a;
	cout<<a<<endl;
	cout<<b<<endl;
	cout<<&a<<endl;
	cout<<&b<<endl;
}

在这里插入图片描述
注意：引用类型必须和引用实体是同种类型

引用特性

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，就不能引用其他实体

using namespace std;
int main()
{
	int a=10;
	int&b=a;
	int&c=a;
	cout << &a<<endl<<&b<<endl<<&c<< endl;
}

在这里插入图片描述

常引用

int main()
{
	const int a=10;
	//int &ra=a;//1.该语句编译会出错，a为常量
	const int &b=a;
	cout << a <<endl<< b << endl;
}

在这里插入图片描述

当变量前用来const，而引用不用，就会导致扩大权限，故会报错。

using namespace std;
int main()
{
	int a=10;
	const int&b=a;
	cout<<a<<endl<<b<<endl;
}

在这里插入图片描述
变量a没有用const，但引用用了，这叫扩小权限，不碍事。

使用场景

做参数

举一个例子:

传值：

void Change(int Ch)
{
	Ch=0;
}
using namespace std;
int main()
{
	int a=10;
	Change(a);
	cout<<a<<endl;
}

传a的临时拷贝到函数中，函数调用只是把a的临时拷贝改变成了0，函数结束时，栈中函数被销毁，a并没有改变。
在这里插入图片描述

传址：

void Change(int* Ch)
{
	*Ch=0;
}
using namespace std;
int main()
{
	int a=10;
	Change(&a);
	cout<<a<<endl;
}

传地址，通过地址找到a改变a
在这里插入图片描述
引用：

void Change(int& Ch)
{
	Ch=0;
}
using namespace std;
int main()
{
	int a=10;
	Change(a);
	cout<<a<<endl;
}

改变a的别名，就是改变a
在这里插入图片描述

做返回值

举一个例子:

传值返回：返回的是返回对象c的拷贝

int add(int x,int y)
{
	int c=x+y;
	return c;
}
using namespace std;
int main()
{
	int a=1,b=2;
	int ret=add(a,b);
	cout<<ret<<endl;
}

add函数在栈中返回的是一个临时变量，临时变量给ret。c在函数调用结束时被销毁了。
在这里插入图片描述

int add(int x,int y)
{
	int c=x+y;
	return c;
}
using namespace std;
int main()
{
	int a=1,b=2;
	//int& ret=add(a,b);//因为add函数中的c在调用结束时销毁了，传的是一个临时变量给ret,临时变量具有常性，故引用时要加const
	const int& ret=add(a,b);
	cout<<ret<<endl;
}

在这里插入图片描述
传引用返回：返回的是返回对象c的引用（c本身）

int& add(int x,int y)
{
	//int c=x+y;函数调用结束后，栈帧就销毁，c不在了。
	static int c=x+y;//用static，就把c放到静态区了，栈帧销毁对静态区每影响。
	return c;
}
using namespace std;
int main()
{
	int a=1,b=2;	
	int ret=add(a,b);
	cout<<ret<<endl;
}

实际中，如果出了函数作用域，返回变量就不存在了，不能引用返回。
在这里插入图片描述

传值、传引用效率比较

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。

传值、传引用

#include <time.h>
struct A
{ 
	int a[10000]; 
};
void TestFunc1(A a){}
void TestFunc2(A& a){}
using namespace std;
void main()
{
	A aa;
	// 以值作为函数参数
	size_t begin1 = clock();
	for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
		TestFunc1(aa);
	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(aa);
	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;
}

在这里插入图片描述
传值返回、传引用返回

#include <time.h>
struct A
{ 
	int a[10000]; 
};
A aa;
A TestFunc1(A a){return a;}
A& TestFunc2(A a){return a;}
using namespace std;
void main()
{
	// 以值作为函数参数
	size_t begin1 = clock();
	for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
		TestFunc1(aa);
	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(aa);
	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;
}

在这里插入图片描述
总结：

当参数和返回值是比较大的变量时，传引用传参和传引用做返回值还可以提高效率。只要符合条件，尽量用引用传参、引用做返回值（可以避免深拷贝）

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：

引用在定义时必须初始化，指针没有要求
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
没有NULL引用，但有NULL指针
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)
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
有多级指针，但是没有多级引用
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
引用比指针使用起来相对更安全

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。

C语言为小函数避免建立栈帧的消耗，提供了宏函数支持，在预处理阶段展开
既然C语言已经解决了小函数避免建立栈帧，为什么C++还要提供inline函数呢？
宏函数的缺点（面试题考点）:

不支持调试
宏函数语法复杂，容易出错
例如：写一个ADD的宏函数

//典型的错误写法
#define ADD(int x,int y） return x+y
//不能带分号
#define ADD(x,y) x+y;
#define ADD(x,y) (x)+(y)

//标准的写法
#define ADD(x,y) ((x)+(y))

没有类型安全检查

特性：

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。
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。
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。

auto关键字(C++11)

C++11中，标准委员会赋予了auto全新的含义即：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。

using namespace std;
int main()
{
	int a=10;
	auto b=a;
	auto c=a;
	//auto f;无法通过编译，使用auto定义变量时必须对其初始化
	cout<<a<<endl<<b<<endl<<c<<endl;
}

在这里插入图片描述
注意：

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。

auto的使用细则

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;
}

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`
}

auto不能推导的场景

auto不能作为函数的参数

// 此处代码编译失败，auto不能作为形参类型，因为编译器无法对a的实际类型进行推导
void TestAuto(auto a)
{}

auto不能直接用来声明数组

void TestAuto()
{
 int a[] = {1,2,3};
 auto b[] = {4，5，6};
}

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

基于范围的for循环(C++11)

在C++98中如果要遍历一个数组，可以按照以下方式进行：

void TestFor()
{
 C++从青铜到王者第一篇:C++入门
 C++入门---基础语法
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 超详细的C++入门学习（命名空间，缺省参数，内联函数，函数重载等）
 C++入门篇之关键字,命名空间,输入输出和函数重载
 C++初阶：入门总结命名空间 | 缺省参数 | 函数重载 | 引用 | 内联函数

C++入门语法第一篇：（命名空间缺省参数函数重载引用内联函数）

目录

命名空间

namespace关键字

using namespace std在程序中的作用

命名空间嵌套

C++输入&输出

缺省参数

缺省参数分类

函数重载

C不支持函数重载的原因（名字修饰）

extern"C"

引用

引用概念

引用特性

常引用

使用场景

做参数

做返回值

传值、传引用效率比较

引用和指针的区别

内联函数

auto关键字(C++11)

auto的使用细则

auto不能推导的场景

基于范围的for循环(C++11)