#include <stdio.h>
#include<stdlib.h>

int rand = 0;

namespace set  // 看起来有些类似于结构体，但不是结构体创建的是类型；
{
   int rand = 0;
}
int main()
{
	printf("%d\n", rand); 
    
// 运行这段代码我们会发现：rand重定义
// 原因是：预处理时会加载stdlib.h头文件代码，里面存有rand函数。
// 解决方法：1. 在C语言中我们只能改名字。
//           2. 在c++中我们可以在全局域建立命名空间，存放变量，这样就不与头文件中的名冲突。
// 使用如下：
    printf("%d\n", set::rand);
	return 0;
}

(注意：命名空间都在全局变量域定义，生命周期同静态区相同。命名空间只是改变了编译器寻找变量或者函数的方法，这样就和头文件中函数与变量区分开来。）

1.1命名空间使用命名空间中成员该如何使用呢？

比如 :

1. 可以定义变量/函数/类型。

2. 命名空间可以嵌套使用。

3. 不同文件之间，相同的命名空间将会被整合。

代码举例如下：

namespace set
{
 // 1. 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;
   }
 // 注意：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
 struct Node
   {
     struct Node* next;
     int val;
   };
}


//2. 命名空间可以嵌套
// test.cpp

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;
     }
   }
}

//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。
// ps：一个工程中的test.h和上面test.cpp中两个N1会被合并成一个
// test.h
namespace N1
{
int Mul(int left, int right)
 {
     return left * right;
 }
}

1.2 命名空间其他2种使用方式：

1. using 将命名空间中一个成员引入

using N::b;

int main()

{

printf("%d\n", N::a);

printf("%d\n", b);

return 0;

}

2. using namespace + xxx 将整个命名空间引入 (可能隔离失效，命名污染）

using namespce N;

int main()

{

printf("%d\n", N::a);

printf("%d\n", b);

Add(10, 20);

return 0;

}

所以我们刚步入C++时，会发现很多的代码是开头喜欢using namespace std; 这个下面会讲解。

二，C++输入&输出（简单运用）

2. 1 头文件

#include<iostream> // 早期编译器是为#include<iostream.h> ,如今编译器不支持这种写法了。

using namespace std; // 如果不做处理每次输入输出都得 std::cout, std::cin， std::endl 这样写不方便，所以直接一次性引入。

注意：但这种写法在大项目中不太合适，容易出现命名冲突，较好的写法是仅对这2个单独引入，如下：

#include<iostream>

using std::cout;

using std::cin;

// 这样就能避免其他方法引入，防止可能导致的命名污染。

2. 2 cout 与 cin 的特性及简单应用：

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，这里只是简单学习他们的使用。

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{   
	int k = 10;
	int c;
	double z;
	// 1. cout
	printf("%d\n", k); // C++向下兼容C
	cout << "hello word"<< " " << k << endl;  // endl 其实等同于插入“\n”
	cout << "hello word" << " " << k << "\n";
	// 2. endl
	cin >> k >> c >> z;
	cout << k << " " << c << " " << z;
	return 0;
}

三，缺省参数

3. 1 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。（注意：这里的缺省参数仅仅只是赋初值，不要理解为初始化）

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;
}

3. 2缺省参数的分类：

1. 全缺省参数

2. 半缺省参数

void Func(int a = 0, int b = 4, int z = 6)
{
	cout << a << endl;
}
int main()
{
	Func(); // 缺少全部参数----全缺参数
	Func(1); //缺少部分参数----半缺参数
    Func(2, 3);    // 填充的参数遵循从左往右
	Func(, 7, );   //  该代码会报错，可见缺省参数，也不是乱填的还得遵循一些规则
	Func(, 5, 7);  //  报错
	return 0;
}

应用场景：就以游戏为例，移动默认键就可以理解为全缺省参数，当你修改为自己适应的键位时则理解为输入参数。

3. 3 特性注意

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。（缺省参数要么在声明中出现，要么在定义中出现，推荐在声明中设置）

如：

//a.h
  void Func(int a = 10);
  
// a.cpp
  void Func(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，因此会报错。----这里涉及函数重载，后面我们会了解

四，函数重载

4. 1概念

自然语言中，一个词可以有多重含义，人们可以通过上下文来判断该词真实的含义，即该词被重载了。

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。（而C是不允许同名函数）

4. 2行参列表分类

1. 参数不同

// 1、参数类型不同
int Add(int left, int right)
{
   cout << "int Add(int left, int right)" << endl;
 return left + right;
}
double Add(double left, double right)
{
   cout << "double Add(double left, double right)" << endl;
 return left + right;
}

2. 类型不同

// 2、参数个数不同
void f()
{
 cout << "f()" << endl;
}
void f(int a)
{
 cout << "f(int a)" << endl;
}

3. 类型顺序

// 3、参数类型顺序不同
void f(int a, char b)
{
 cout << "f(int a,char b)" << endl;
}
void f(char b, int a)
{
 cout << "f(char b, int a)" << endl;
}

（值得注意的是，缺省参数不同，则不满足重载函数的要求，当系统调用此函数时会发生歧义报错。）


void Func(int a = 10 , int b = 2)
{
	cout << "Func(int a = 10 , int b = 2)" << endl;
}

void Func(int a = 2, int b = 10)
{
	cout << "Func(int a = 2, int b = 10)" << endl;
}

int main()
{
	Func();
}
//  我们运行此代码就会发现会发生报错

4.3 为什么C不支持，而C++支持重载呢？

这里将运用到一些反汇编的知识，编译过程的知识。这里编译详细过程请移步这篇文章适合小白学习预处理与程序环境，这篇文章就够了_花果山~~程序猿的博客-CSDN博客

我们知道程序运行要经过预处理->编译->汇编->链接这几个过程，其中在会遇到定义在其他文件的情况等：

1. 如果函数定义在本文件中，那么编译时就会填上函数地址。

2. 如果只是声明，定义在其他文件中，那么编译不会填上地址，而是在链接时期通过函数修饰名去其他文件查找函数，如果有再填上地址。

C++目标文件符号表中不是直接用函数名的标识来查找函数的，而函数名的修饰规则在不同编译器下是不同的，下面是在linux进行的。

在linux下，其函数的修饰名规则是：_Z + 函数名长度 + 函数名 + 形参首字母

如下面代码：

// 在test.h中
void f();
void f(int a);

// 在test.c中
void f()
{
	printf("f()");
}

void f(int a)
{
	printf("f(int a)");
}

//  测试文件
int main()
{
	f();
	f(1);
	return 0;
}

C++程序在linux操作系统下，编译函数的反汇编如下：

C语言不支持重载，因为函数修饰名区分度不够。在编译过程中，从其他文件查找，C语言是单纯查找函数名，所以函数重名则机器无法区分。

下面是在C语言下的反汇编：

因此，在C++中有了比较复杂的函数修饰名规则，只要形参不同，那么两个函数就不存在冲突，链接时调用函数查找地址也是明确的。

五，引用

5.1 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。

类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；(注意：引用是与变量必须是同类型）

#include <iostream>
using std::cout;
using std::cin;
int main()
{
    int a = 10;
    int& b = a;
    cout << a << " " << b << "\n";
    return 0;
}

我们可以发现引用与被引用的变量地址相同

5.2 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。（多个名字）

3. 引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体。（换句话说一旦定义无法修改）（凸显出指针就像个渣男）

5.2 使用场景

1. 做参数

#include <iostream>
using std::cout;
using std::cin;
void swap(int& a, int& b)
{
	int tmp = b;
	b = a;
	a = tmp;
}

void j(int*& a)      // 传二级指针
{
	*a *= 2;   // 引用就是一级指针本体
}

int main()
{
	int a = 10, b = 20;
	swap(a, b);

	int z = 100;
	int* k = &z;
	j(k);     
	cout << z;
	return 0;
}

2. 做返回值

#include <iostream>
using std::cout;
using std::cin;

int func(int& a, int& b)
{
	int c = a + b;
	return c;   // 这是将c的值进行临时拷贝(一般放在寄存器中)
}

int& func2(int& a, int& b)
{
	int c = 2 * a + b;
	return c;   // 返回一个引用，出函数后通过引用再次访问(本质上是非法访问)
}

int main()
{
	int a = 1, b = 2;
	int& a1 = a, & b1 = b;
	int z = func(a1, b1);
	cout << z << "\n";
	z = func2(a1, b1);
	cout << z << "\n";
	return 0;
}

注意：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--比如：静态区，堆区的数据)，则可以使用引用返回，如果已经还给系统了（比如：在函数栈桢上的局部变量），则必须使用传值返回。

5. 3 传参，与传引用效率比较

这里有一段测试程序，分别测试函数传参两种方式。

#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;
}

可见，传参时，传引用速率快于传值；传返回值时，传引用也快于传值。

5.4 常引用

这里涉及数据权限的问题

void f()
{
	// 扩大权限
	const int a = 10;  // 这里a只读
	//int& a1 = a;       // 而引用a, 可以读和写，属于是扩大权限，会报错是不允许的。
	const int& a1 = a; // 设置a1 只读
	
	// 缩小权限
	int b = 20;        // 这里b允许 读于写
	const int& b1 = b;  // 被允许是因为只是缩小权限
}

非const修饰的引用初始化时，对象得是变量，如果是常量就是权限放大。

常见的常量有：

1. 被const修饰的变量。

const int a = 10;

const int& a1 = a;

2. 临时变量，特点完成任务后销毁，生命周期短。（如：函数返回值，表达式，隐式转化，传参）

const int& k = 3 + 4; // 会创建一个临时变量储存

const int& z = 1.111; // int截断值放在临时变量中

// int& k = 3 + 4; 不被允许

5.5 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。

我们查看下面代码的反汇编，

int main()
{
int a = 10;
int& ra = a;
ra = 20;
int* pa = &a;
*pa = 20;
return 0;
}

可见，引用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，不能说相同，只能说一模一样。

5.6 引用与指针的不同点

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。

六，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，没有函数调用建立栈帧的开销，内联函数提升程序运行的效率。

6.1 特性

1. inline是一种以空间换时间的做法，如果编译器将函数当成内联函数处理，在编译阶段，会用函数体替换函数调用，缺陷：可能会使目标文件变大，优势：少了调用开销，提高程序运行效率。

2. inline对于编译器而言只是一个建议，不同编译器关于inline实现机制可能不同，一般建议：将函数规模较小(即函数不是很长，具体没有准确的说法，取决于编译器内部实现)、非递归、且频繁调用的函数采用inline修饰，否则编译器会忽略inline特性。

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，在汇编时期不会再进入符号表，链接时期无法进行函数重定位，链接就会找不到，如下：
// F.h
#include <iostream>
using namespace std;
inline void f(int i);
// F.cpp
#include "F.h"
void f(int i)
{
 cout << i << endl;
}
// main.cpp
#include "F.h"
int main()
{
 f(10);
 return 0;
}
// 链接错误：main.obj : error LNK2019: 无法解析的外部符号 "void __cdecl 
f(int)" (?f@@YAXH@Z)，该符号在函数 _main 中被引用

查看内联函数如何配置环境呢？

操作如下：

随便找一个源文件右键打开属性，然后：

然后点击应用即可。

我们来测试以下代码：

#include<iostream>
using namespace std;

inline void func()
{
	;
}

int main()
{
	func();
	func();
	func();
	return 0;
}

查看反汇编：

可见内联函数在这里并没有调用函数call的操作，而是在函数调用处直接展开，没有建立栈的开销。

【面试题】

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++有哪些技术替代宏？

1. 常量定义换用const enum

2. 短小函数定义换用内联函数

七，auto关键字(C++11)

7. 1 思考

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：

1. 类型难于拼写

2. 含义不明确导致容易出错

#include <string>
#include <map>
int main()
{
 std::map<std::string, std::string> m{ { "apple", "苹果" }, { "orange", 
"橙子" }, 
   {"pear","梨"} };
 std::map<std::string, std::string>::iterator it = m.begin();
 while (it != m.end())
 {
 //....
 }
 return 0;
}

其中 std::map<std::string, std::string>::iterator 就是一个类型，自己写类型时，是否会感到繁琐呢？而这时我们会想到用typedef来简化代码，代码如下：

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;
}

有一点我们要知道，重命名的类型，我们用时也要清楚重名的类型，在大项目中，记住重命名的类型也不是那么容易的。

而今天auto在C++11标准中赋予新的定义。

7.2 auto简介

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。

下面是一段简单用法：

#include<iostream>
using namespace std;
int func()
{
	return 10;
}
int main()
{
	auto a = 10;
	auto b = 'a';
	auto c = 1.2;
	auto d = &a;
	auto e = func();
	//auto z;  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。）

7. 3 auto使用细则

1. 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&。

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
}

7.4 auto 不能推导的场景

1. auto 不能推倒函数参数

// 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)
{}

2. auto 不能推倒数组

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

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。

八，基于范围的for循环（C++）

8.1 范围for循环语法

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。

简单运用如下：

void TestFor()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for(auto& e : array)  
     e *= 2;
for(auto e : array)
     cout << e << " ";
return 0;
}

分析如下：

8. 2 范围for的使用条件

1. for循环迭代的范围必须是确定的。

void TestFor(int array[])
{
    for(auto& e : array)
        cout<< e <<endl;
}

2. 迭代的对象要实现++和==的操作。（这个就先了解一下）

九，指针空值nullptr(C++11)

9.1 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：

int* a = NULL;

int* b = 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C++程序中，使用空值的指针时，都不可避免的会遇到一些麻烦，比如：

#include<iostream>
using namespace std;
int func(int *a)
{
	return 10;
}
int func(int a)
{
	return a;
}
int main()
{
	cout << func(0);  // 我想传NULL指针的0就不合适
	return 0;
}

所以C语言总中NULL不适合在C++中使用，因此nullptr来了！

（注：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：

1. 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。

2. 在C++11中，sizeof(nullptr) 与 sizeof((void*)0)所占的字节数相同。

3. 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。

结语

本小节就到这里了，感谢小伙伴的浏览，如果有什么建议，欢迎在评论区评论，如果给小伙伴带来一些收获请留下你的小赞，你的点赞和关注将会成为博主创作的动力。

C++基础知识快速入门

一, 命名空间