C++·入门|准备知识-创新互联
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目录
- 前言
- 一、C++关键字(C++98)
- 二、命名空间
- 2.1 命名空间定义
- 2.2 命名空间使用
- 三、C++输入&输出
- 四、auto关键字(C++11)
- 4.1 类型别名思考
- 4.2 auto简介
- 4.3 auto的使用细则
- 4.4 auto不能推导的场景
- 五、基于范围的for循环(C++11)
- 5.1 范围for的语法
- 5.2 范围for的使用条件
- 六、指针空值nullptr(C++11)
- 6.1 C++98中的指针空值
前言
- 为了更好地入门C++,本文有必要摆上一桌宴前小菜开开胃!
- C++是在C的基础之上,容纳进去了面向对象编程思想,并增加了许多有用的库,以及编程范式等。
- 本章节主要目标:
- 补充C语言语法的不足,以及C++是如何对C语言设计不合理的地方进行优化的,比如:作用域方面、IO方面、函数方面、指针方面、宏方面等
- 为后续类和对象学习打基础
- 本文涉及的知识点有:
- C++关键字
- 命名空间
- C++输入&输出
- auto关键字(C++11)
- 基于范围的for循环(C++11)
- 指针空值—nullptr(C++11)
一、C++关键字(C++98)
- C++总计63个关键字,C语言32个关键字
- 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
- 我们来看看具体是什么样的问题,如下代码:
#include#includeint rand = 10;//变量rand与库函数rand()冲突了
int main()
{printf("%d\n", rand);
return 0;
}
- 可以发现,C语言没办法解决类似这样的命名冲突问题,所以C++提出了namespace来解决
- 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
- 正常的命名空间定义
namespace bobo
{// 命名空间中可以定义变量/函数/类型
int rand = 10;
int Add(int left, int right)
{return left + right;
}
struct Node
{struct Node* next;
int val;
};
}
- 命名空间可以嵌套
namespace N1
{int a;
int b;
int Add(int left, int right)
{return left + right;
}
namespace N2
{int c;
int d;
int Sub(int left, int right)
{return left - right;
}
}
}
- 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
- 命名空间中成员该如何使用呢?比如:
namespace bobo
{// 命名空间中可以定义变量/函数/类型
int a = 0;
int b = 1;
int Add(int left, int right)
{return left + right;
}
struct Node
{struct Node* next;
int val;
};
}
int main()
{// 编译报错:error C2065: “a”: 未声明的标识符
printf("%d\n", a);
return 0;
}
结果:
- 命名空间的使用有三种方式:
- 加命名空间名称及作用域限定符
int main()
{printf("%d\n", N::a);
return 0;
}
- 使用using将命名空间中某个成员引入
using N::b;
int main()
{printf("%d\n", N::a);
printf("%d\n", b);
return 0;
}
- 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;
}
三、C++输入&输出- 我们来看看:
#include// std是C++标准库的命名空间名,C++将标准库的定义实现都放到这个命名空间中
using namespace std;
int main()
{cout<< "Hello world!!!"<< endl;
return 0;
}
说明:
- 使用cout标准输出对象(控制台)和cin标准输入对象(键盘)时,必须包含< iostream >头文件以及按命名空间使用方法使用std。
- cout和cin是全局的流对象,endl是特殊的C++符号,表示换行输出,他们都包含在包含< iostream >头文件中
- <<是流插入运算符,>>是流提取运算符
- 使用C++输入输出更方便,不需要像printf/scanf输入输出时那样,需要手动控制格式。C++的输入输出可以自动识别变量类型
注意:
早期标准库将所有功能在全局域中实现,声明在.h后缀的头文件中,使用时只需包含对应头文件即可,后来将其实现在std命名空间下,为了和C头文件区分,也为了正确使用命名空间,规定C++头文件不带.h;旧编译器(vc 6.0)中还支格式,后续编译器已不支持,因此推荐使用
#includeusing namespace std;
int main()
{int a;
double b;
char c;
// 可以自动识别变量的类型
cin>>a;
cin>>b>>c;
cout<
- std命名空间的使用惯例:
std是C++标准库的命名空间,如何展开std使用更合理呢?- 在日常练习中,建议直接using namespace std即可,这样就很方便
- using namespace std展开,标准库就全部暴露出来了,如果我们定义跟库重名的类型/对象/函数,就存在冲突问题。该问题在日常练习中很少出现,但是项目开发中代码较多、规模大,就很容易出现。所以建议在项目开发中使用,像std::cout这样使用时指定命名空间 + using std::cout展开常用的库对象/类型等方式
- 随着程序越来越复杂,程序中用到的类型也越来越复杂,经常体现在:
- 类型难于拼写
- 含义不明确导致容易出错
#include#include
std::map
易写错。聪明的同学可能已经想到:可以通过typedef给类型取别名,比如:
#include#include
使用typedef给类型取别名确实可以简化代码,但是typedef有会遇到新的难题:
typedef char* pstring;
int main()
{const pstring p1; // 编译成功还是失败?
const pstring* p2; // 编译成功还是失败?
return 0;
}
在编程时,常常需要把表达式的值赋值给变量,这就要求在声明变量的时候清楚地知道表达式的类型。然而有时候要做到这点并非那么容易,因此C++11给auto赋予了新的含义
4.2 auto简介- 在早期C/C++中auto的含义是:使用auto修饰的变量,是具有自动存储器的局部变量,但遗憾的是一直没有人去使用它,大家可思考下为什么?
- 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
int TestAuto()
{return 10;
}
int main()
{int a = 10;
auto b = a;
auto c = 'a';
auto d = TestAuto();
auto e;
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;
}
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与指针和引用结合起来使用
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;
return 0;
}
输出结果:
- 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
}
4.4 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
- auto在实际中最常见的优势用法就是跟以后会讲到的C++11提供的新式for循环,还有lambda表达式等进行配合使用
- 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()
{int array[] = {1, 2, 3, 4, 5 };
for (int i = 0; i< sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)
array[i] *= 2;
for (int* p = array; p< array + sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++p)
cout<< *p<< endl;
}
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
void TestFor()
{int array[] = {1, 2, 3, 4, 5 };
for (auto& e : array)
e *= 2;
for (auto e : array)
cout<< e<< " ";
return 0;
}
注意: 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
5.2 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
注意: 以下代码就有问题,因为for的范围不确定
void TestFor(int array[])
{for (auto& e : array)
cout<< e<< endl;
}
六、指针空值nullptr(C++11)
6.1 C++98中的指针空值- 在良好的C/C++编程习惯中,声明一个变量时最好给该变量一个合适的初始值,否则可能会出现不可预料的错误,比如未初始化的指针。如果一个指针没有合法的指向,我们基本都是按照如下方式对其进行初始化:
void TestPtr()
{int* p1 = NULL;
int* p2 = 0;
// ……
}
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
可以看到,NULL可能被定义为字面常量0,或者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,比如:
void f(int)
{cout<<"f(int)"<cout<<"f(int*)"<f(0);
f(NULL);
f((int*)NULL);
return 0;
}
- 程序本意是想通过f(NULL)调用指针版本的f(int*)函数,但是由于NULL被定义成0,因此与程序的初衷相悖
- 在C++98中,字面常量0既可以是一个整形数字,也可以是无类型的指针(void*)常量,但是编译器默认情况下将其看成是一个整形常量,如果要将其按照指针方式来使用,必须对其进行强转(void *)0
注意:
- 在使用nullptr表示指针空值时,不需要包含头文件,因为nullptr是C++11作为新关键字引入的
- 在C++11中,sizeof(nullptr) 与 sizeof((void*)0)所占的字节数相同
- 为了提高代码的健壮性,在后续表示指针空值时建议最好使用nullptr
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