C++心决之命名空间、重载函数和引用

目录

1. C++关键字(C++98)

C++总计63个关键字，C语言32个关键字

2. 命名空间

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

2.1 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

2.2 命名空间使用

命名空间中成员该如何使用呢？比如：

namespace bit
{
 // 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;
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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
使用using将命名空间中某个成员引入
使用using namespace 命名空间名称 引入
3. C++输入&输出
新生婴儿会以自己独特的方式向这个崭新的世界打招呼，C++刚出来后，也算是一个新事物，
 }
 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;
}

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;    
}

3. C++输入&输出

#include<iostream>
// 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;
}

• 1. 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。
• 2. 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。
• 3. <<是流插入运算符，>>是流提取运算符。
• 4. 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。
• 5. 实际上cout和cin分别是ostream和istream类型的对象，>>和<<也涉及运算符重载等知识，
• 这些知识我们我们后续才会学习，所以我们这里只是简单学习他们的使用。后面我们还有有
• 一个章节更深入的学习IO流用法及原理。

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)中还支持<iostream.h>格式，后续编译器已不支持

#include <iostream>
using 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<<a<<endl;
   cout<<b<<" "<<c<<endl;
   return 0;
}

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？ 1. 在日常练习中，建议直接using namespace std即可，这样就很方便。 2. 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。

4. 缺省参数

4.1 缺省参数概念

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。

void Func(int a = 0)
{
 cout<<a<<endl;
}
int main()
{
 Func();     // 没有传参时，使用参数的默认值
 Func(10);   // 传参时，使用指定的实参
return 0;
}

4.2 缺省参数分类

全缺省参数

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

1. 半缺省参数必须从右往左依次来给出，不能间隔着给 2. 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现 3. 缺省值必须是常量或者全局变量 4. C语言不支持（编译器不支持）

5. 函数重载

5.1 函数重载概念

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 类型顺序)不同，常用来处理实现功能类似数据类型 不同的问题。

5.2 C++支持函数重载的原理—名字修饰(name Mangling)

为什么C++支持函数重载，而C语言不支持函数重载呢？ 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。1. 实际项目通常是由多个头文件和多个源文件构成，而通过C语言阶段学习的编译链接，我们 可以知道，【当前a.cpp中调用了b.cpp中定义的Add函数时】，编译后链接前，a.o的目标 文件中没有Add的函数地址，因为Add是在b.cpp中定义的，所以Add的地址在b.o中。那么 怎么办呢？ 2. 所以链接阶段就是专门处理这种问题，链接器看到a.o调用Add，但是没有Add的地址，就 会到b.o的符号表中找Add的地址，然后链接到一起。(老师要带同学们回顾一下) 3. 那么链接时，面对Add函数，链接接器会使用哪个名字去找呢？这里每个编译器都有自己的 函数名修饰规则。 4. 由于Windows下vs的修饰规则过于复杂，而Linux下g++的修饰规则简单易懂，下面我们使 用了g++演示了这个修饰后的名字。 5. 通过下面我们可以看出gcc的函数修饰后名字不变。而g++的函数修饰后变成【_Z+函数长度+函数名+类型首字母】采用C++编译器编译后结果在linux下，采用g++编译完成后，函数名字的修饰发生改变，编译器将函数参 数类型信息添加到修改后的名字中。 6. 通过这里就理解了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。 7. 如果两个函数函数名和参数是一样的，返回值不同是不构成重载的，因为调用时编译器没办 法区分。

6. 引用

6.1 引用概念

类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；

void TestRef()
{
    int a = 10;
    int& ra = a;//<====定义引用类型
    printf("%p\n", &a);
    printf("%p\n", &ra);
}

引用类型必须和引用实体是同种类型的

6.2 引用特性

1. 引用在定义时必须初始化 2. 一个变量可以有多个引用 3. 引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体

6.3 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;
}

6.4 使用场景

1. 做参数

void Swap(int& left, int& right)
{
   int temp = left;
   left = right;
   right = temp;
}

2. 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，如果返回对象还在(还没还给系统)，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。

6.5 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。传值和指针在作为传参以及返回值类型上效率相差很大

6.6 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. 引用概念上定义一个变量的别名，指针存储一个变量地址。 2. 引用在定义时必须初始化，指针没有要求 3. 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 4. 没有NULL引用，但有NULL指针 5. 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) 6. 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 7. 有多级指针，但是没有多级引用 8. 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 9. 引用比指针使用起来相对更安全