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C++初认、命名规则、输入输出、函数重载、引用+coust引用

news 2025/9/14 11:43:30

C++的文件后缀为.cpp

C++继承了C语言，可以在C++文件里编写C语言的代码。

当然C++不完全是C，他也有属于自己的一套语法：std::cout.

#include<iostream>
using namespace std;
int main() {cout << "hello word" << "\n";return 0;
}

这里<<并不是左移符号，而是"流向"。简单点说就是将hello word字符串和换位符放入cout（可以看成终端、控制台）里面

namespace

C++的出现主要解决C语言的一些不好用的地方。

命名冲突

stdlib.h里有一个叫做rand的函数，在运行时会和变量rand重定义冲突

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int rand = 10;
int main()
{
// 编译报错：error C2365: “rand”: 重定义；以前的定义是“函数”
printf("%d\n", rand);
return 0;
}

这就是你和同事写的代码好好的，结果去合并了其他人的代码，导入两个不同的头文件后，结果两人部分一起报错。

所以要就出現了namespace。namespace相当于一个域与全局域分隔，可以定义同名变量，解决了编译报错的问题。

::域作用限定符，格式：域名::变量/函数/类型。没有写域名则为全局域

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
using namespace std;namespace demo
{// 命名空间中可以定义变量/函数/类型int rand = 10;
}
int a = 10;
int main()
{int a = 10;					//printf("%p\n", rand);//访问的是全局域里的randprintf("%d\n", demo::rand);//访问的是局部域namespace域里的randprintf("%d\n", a);//默认访问，就近原则printf("%d\n", ::a);//只有两个::访问的是全局域里面的变量return 0;
}

同样，我们在域里定义一个函数：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
using namespace std;
namespace demo
{// 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;}
}
int main()
{printf("%p\n", rand);printf("%d\n", demo::Add(1,1));return 0;
}

指针：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
using namespace std;namespace demo
{// 命名空间中可以定义变量/函数/类型struct Node{struct Node* next;int val;};
}
int main()
{struct demo::Node p1;return 0;
}

C++里有函数局部域、全局域、命名空间域、类域。影响的是编译时语法查找⼀个变量/函数/类型出处(声明或定义)的逻辑，有了域隔离，名字冲突就解决了。局部域和全局域除了会影响编译查找逻辑，还会影响变量的⽣命周期，命名空间域和类域不影响变量⽣命周期。

注：

1.namespace只能定义在全局，当然他还可以嵌套定义。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
using namespace std;
namespace demo
{namespace demo1{int rand = 1;int Add(int left, int right){return left + right;}}namespace demo2{int rand = 2;int Add(int left, int right){return (left + right) * 10;}}
}
int main()
{printf("%d\n", demo::demo1::rand);printf("%d\n", demo::demo2::rand);printf("%d\n", demo::demo1::Add(1, 2));printf("%d\n", demo::demo2::Add(1, 2));return 0;
}

2.项⽬⼯程中多⽂件中定义的同名namespace会认为是⼀个namespace，不会冲突。

如这里有一个栈和头文件：

#include"Stack.h"
namespace demo
{void STInit(ST* ps, int n){assert(ps);ps->a = (STDataType*)malloc(n * sizeof(STDataType));ps->top = 0;ps->capacity = n;}// 栈顶void STPush(ST* ps, STDataType x){assert(ps);// 满了， 扩容if (ps->top == ps->capacity){printf("扩容\n");int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity* 2;STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a,newcapacity * sizeof(STDataType));if (tmp == NULL){perror("realloc fail");return;}ps->a = tmp;ps->capacity = newcapacity;}ps->a[ps->top] = x;ps->top++;}
}
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
#include<assert.h>
namespace demo
{typedef int STDataType;typedef struct Stack{STDataType * a;int top;int capacity;}ST;void STInit(ST* ps, int n);void STDestroy(ST* ps);void STPush(ST* ps, STDataType x);void STPop(ST* ps);STDataType STTop(ST* ps);int STSize(ST* ps);bool STEmpty(ST* ps);
}

两个bit在逻辑上被合并为一个。

#include"Stack.h"
// 全局定义了⼀份单独的Stack
typedef struct Stack
{int a[10];int top;
}ST;
void STInit(ST* ps) {}
void STPush(ST* ps, int x) {}
int main()
{// 调⽤全局的ST st1;STInit(&st1);STPush(&st1, 1);STPush(&st1, 2);printf("%d\n", sizeof(st1));// 调⽤bit namespace的demo::ST st2;printf("%d\n", sizeof(st2));demo::STInit(&st2,4);demo::STPush(&st2, 1);demo::STPush(&st2, 2);return 0;
}

3.C++标准库都放在⼀个叫std(standard)的命名空间中。如以下这些：

std::cout

std:list

std::string

命名空间的使用
编译查找⼀个变量的声明/定义时，默认只会在局部或者全局查找，不会到命名空间⾥⾯去查找。所以
下⾯程序会编译报错。所以我们要使⽤命名空间中定义的变量/函数，有三种⽅式：

像上述代码中这段代码，就是将命名空间换成demo

1.指定命名空间访问，项⽬中推荐这种⽅式。

demo::ST st2;

2.展开命名空间中全部成员，项⽬不推荐，冲突⻛险很⼤，⽇常⼩练习程序为了⽅便推荐使⽤。
namespace damo
{
int a = 2;
int b = 1
}
using namespace demo//此处展开其中内容
int main(){
printf("%d\n",a)
return 0;
}
3.using将命名空间中某个成员展开，项⽬中经常访问的不存在冲突的成员推荐这种⽅式。
namespace damo
{
int a = 2;
int b = 1
}
using demo::a//此处展开选定其中内容
int main(){
printf("%d\n",a)
return 0;
}

ps:此处展命名空间开和头文件展开不是一个。头文件展开是在编译阶段复制头文件过来粘贴，此处则是像拆除了局部变量变成了全局变量。

输入输出

<iostream> 是 Input Output Stream 的缩写，是标准的输⼊、输出流库，定义了标准的输⼊、输
出对象。
std::cin 是 istream 类的对象，它主要⾯向窄字符（narrow characters (of type char)）的标准输
⼊流。
std::cout 是 ostream 类的对象，它主要⾯向窄字符的标准输出流。
std::endl 是⼀个函数，流插⼊输出时，相当于插⼊⼀个换⾏字符加刷新缓冲区。相当于换行符“、n”
"<<"是流插⼊运算符，">>"是流提取运算符。（C语⾔还⽤这两个运算符做位运算左移/右移）
使⽤C++输⼊输出更⽅便，不需要像printf/scanf输⼊输出时那样，需要⼿动指定格式，C++的输⼊
输出可以⾃动识别变量类型(本质是通过函数重载实现的，这个以后会讲到)，其实最重要的是
C++的流能更好的⽀持⾃定义类型对象的输⼊输出。 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <iostream>
using namespace std;
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
int main() {int i = 1;double b = 2.1;char  c = 'x';std::cout << i << endl;cout << i<< " " << " " << b << endl;scanf_s("%d%lf", &i, &b);printf("%d %lf\n", i, b);return 0;
}

以下为以后要接触的内容，粗略扫一眼：
IO流涉及类和对象，运算符重载、继承等很多⾯向对象的知识，这些知识我们还没有讲解，所以这
⾥我们只能简单认识⼀下C++ IO流的⽤法，后⾯我们会有专⻔的⼀个章节来细节IO流库。
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
// 在io需求⽐较⾼的地⽅，如部分⼤量输⼊的竞赛题中，加上以下3⾏代码
// 可以提⾼C++IO效率
ios_base::sync_with_stdio(false);
cin.tie(nullptr);
cout.tie(nullptr);
return 0;
}
cout/cin/endl等都属于C++标准库，C++标准库都放在⼀个叫std(standard)的命名空间中，所以要
通过命名空间的使⽤⽅式去⽤他们。
⼀般⽇常练习中我们可以using namespace std，实际项⽬开发中不建议using namespace std。
这⾥我们没有包含<stdio.h>，也可以使⽤printf和scanf，在包含<iostream>间接包含了。vs系列
编译器是这样的，其他编译器可能会报错。

缺省参数

在声明函数时可以省略传参值，拥有一个默认的缺省值。

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;
}
全缺省就是全部形参给缺省值，半缺省就是部分形参给缺省值。C++规定半缺省参数必须从右往左
依次连续缺省，不能间隔跳跃给缺省值。
void Func1(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;cout << "c = " << c << endl << endl;
}
// 半缺省
void Func2(int a, int b = 10, int c = 20)
{cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;cout << "c = " << c << endl << endl;
}
int main()
{Func1();Func1(1);Func1(1, 2);Func1(1, 2, 3);Func2(100);Func2(100, 200);Func2(100, 200, 300);return 0;
}
ps:函数声明和定义分离时，缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现，规定必须函数声明给缺省值。别问为啥，就是这样定义的……

函数重载

C++⽀持在同⼀作⽤域中出现同名函数，但是要求这些同名函数的形参不同，可以是参数个数不同或者类型不同。
这样C++函数调⽤就表现出了多态⾏为，使⽤更灵活。C语⾔是不⽀持同⼀作⽤域中出现同名函数的。
同名不同类
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;
}
同名不同参
// 2、参数个数不同
void f()
{cout << "f()" << endl;
}
void f(int a)
{cout << "f(int a)" << endl;
}
// 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;
}

下面也构成重载，但是在传参时会发生歧义，不清楚调用谁,注意不要出现这种情况。

// 下⾯两个函数构成重载
// f1()但是调⽤时，会报错，存在歧义，编译器不知道调⽤谁
void f1()
{cout << "f()" << endl;
}
void f1(int a = 10)
{cout << "f(int a)" << endl;
}

引用

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& 引⽤别名 = 引⽤对象;
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
int a = 0;
// 引⽤：b和c是a的别名
int& b = a;
int& c = a;
// 也可以给别名b取别名，d相当于还是a的别名。
//别名的别名
int& d = b;
++d;
// 这⾥取地址我们看到是⼀样的
cout << &a << endl;
cout << &b << endl;
cout << &c << endl;
cout << &d << endl;
return 0;
}
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。（这里最直观的无法完全替代指针，a指向b，b指向c，无法做到再绕过b使a指向c了）
使用
C++的引⽤跟其他语⾔的引⽤(如Java)是有很⼤的区别的，除了⽤法，最⼤的点，C++引⽤定义后不能改变指向， Java的引⽤可以改变指向。

使⽤C++引⽤替代指针传参，⽬的是简化程序，避开复杂的指针。

替代了指针传地址，成功缓解了本人对地址学习的焦虑，但引用不能完全替代指针（悲）

要注意的是，虽然引用的逻辑和指针类似，但我们在学习时不能将这两者混用。指针需开新的空间，而引用在语法逻辑上我们则是认为不需要开辟新空间的，并且犹豫上面特写第三点无法替代。

using namespace std;
typedef struct SeqList
{int a[10];int size;
}SLT;
void SeqPushBack(SLT& sl, int x)
{
}
typedef struct ListNode
{int val;struct ListNode* next;
}LTNode, * PNode;//这里PNode等价于typedef struct ListNode* PNode// 指针变量也可以取别名，这⾥LTNode*& phead就是给传入的别名PNode plist再取别名，这样就不需要⽤⼆级指针了，相对⽽⾔简化了程序
//void ListPushBack(LTNode*& phead, int x)//这是原来的写法，二级指针
//void ListPushBack(LTNode** phead, int x)//这里，LTNode*& phead中的LTNode*&在上面结构体已经起了别名已经PNode，可以直接替代：
void ListPushBack(PNode& phead, int x)
{PNode newnode = (PNode)malloc(sizeof(LTNode));newnode->val = x;newnode->next = NULL;if (phead == NULL){phead = newnode;}else{//...}
}
int main()
{//原指针用法//LTNode* plist = NULL;//使用了别名：PNode plist = NULL;ListPushBack(plist, 1);return 0;
}

上面代码是表示替代指针的使用，下面来看看其他的使用方法：

int run(int& x) {x++;
}
int main() {int a = 10;run(a);
}

这里x是a的引用别名，啊就是x，x就a。x的改变也会同步更改a的值。

举个例子，你叫张三，在外打拼十年用的李四的名字，李四长十岁不就是张三长十岁吗？

引用主要使用场所

1.传参

2.作为返回值

引⽤在实践中主要是于引⽤传参和引用做返回值中减少拷⻉提⾼效率和改变引⽤对象时同时改变被
引⽤对象。

先简单看一眼，后面再学。

//传值返回

int run(){

}

//传引用返回

int& run(){
}

const引用

const是一个权限控制：只读变量。

可以引⽤⼀个const对象，但是必须⽤const引⽤。const引⽤也可以引⽤普通对象，因为对象的访
问权限在引⽤过程中const可以缩⼩，但是不能放⼤。

//错误，权限放大

Coust int a =10;

int& b = a;

//权限缩小

int b = 10;

Coust int& a =b;

//注意的是缩小权限的是a，不影响b可写的权限

b++;

coust引用下还可以给常量起别名

coust int& c = 30;

不需要注意的是类似:

int a=10;

int b = 20;

int& c = (a+b)//这里会出错,权限放大，(a+b)自己本身是是创建一个临时对象，他不能被修改，但是转到int& c后获得了写权限。

这可以用：

int c = (a+b);//赋值

coust int& c = (a+b);//只读权限

下一个：

double a = 1.34;

coust int& i = a;

//这里a在被i引用时，首先会创建一个int类型的临时对象，然后再将这个临时对象交给i引用。

//所有这里同上，不能被int& i引用

这样⼀些场景下a+b的和结果保存在⼀个临时对象中，在类型转换中会产⽣临时对象存储中间值，也就是（a+b）引⽤的都是临时对象，⽽C++规定临时对象具有常性，所以这⾥就触发了权限放⼤，必须要⽤常引int⽤才可以

提一嘴，这里类型转换、使用表达式时会创建临时对象

临时对象：所谓临时对象就是编译器需要⼀个空间暂存表达式的求值结果时临时创建的⼀个未命名的对象，C++中把这个未命名对象叫做临时对象。临时对象不能被修改。

ps：临时对象被引用时，生命周期会延长，随着引用对象一同结束。

引用和指针的关系

在C++中，引用和指针相辅相成，功能有重叠性，但是各有⾃⼰的特点，互相不可替代，下面是他们之间的一些区别：

1.语法概念上引⽤是⼀个变量的取别名不开空间，指针是存储⼀个变量地址，要开空间。

2.引⽤在定义时必须初始化，指针建议初始化，但是语法上不是必须的。

3.引⽤在初始化时引⽤⼀个对象后，就不能再引⽤其他对象；⽽指针可以在不断地改变指向对象。

4.引⽤可以直接访问指向对象，指针需要解引⽤才是访问指向对象

5.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，64位下是8byte)

6.指针很容易出现空指针和野指针的问题，引⽤很少出现，引⽤使⽤起来相对更安全⼀些。

inline内联函数

1.⽤inline修饰的函数叫做内联函数，编译时C++编译器会在调⽤的地⽅展开内联函数，这样调⽤内联函数就需要建⽴栈帧了，就可以提⾼效率。

2.inline是用来替代宏。宏函数实现很复杂很容易出错的，且不⽅便调试，C++设计了inline来替代C的宏函数。

3.要注意的是，C++没有inline的规定，编译器也可以选择在调⽤的地⽅不展开。在长使用如inline代码过长、递归调用时，编译器不会使用内联函数，强行加上内联也会被编译器忽略

4.vs编译器 debug版本下⾯默认是不展开inline的，这样⽅便调试，debug版本想展开需要设置⼀下
以下两个地⽅：

属性>C++>常规>调试信息格式：程序数据库（/zi）

属性>C++>优化>内联函数扩展>只适用于__inline(/Ob1)

5.inline不建议声明和定义放在两个文件里使用分离会导致链接错误，因为inline被展开，就没有函数地
址，链接时会出现报错

一个简单的加法宏函数：

#define ADD(a, b) ((a) + (b))

nullptr

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        //C++里被强转为0
#else
#define NULL ((void *)0)        //C语言里时无意义指针
#endif
#endif

所以在下面情况会出现歧义：

#include<iostream>
using namespace std;
void f(int x)
{
cout << "f(int x)" << endl;
}
void f(int* ptr)
{
cout << "f(int* ptr)" << endl;
}
int main()
{
f(0);
// 本想通过f(NULL)调⽤指针版本的f(int*)函数，但是由于NULL被定义成0，调⽤了f(int x)，因此与程序的初衷相悖。
f(NULL);
f((int*)NULL);
// 编译报错：error C2665: “f”: 2 个重载中没有⼀个可以转换所有参数类型// f((void*)NULL);//C++对于这一块检查更加严格，不能这样强转
f(nullptr);
return 0;
}

PS：C++11中引⼊nullptr，nullptr是⼀个特殊的关键字，nullptr是⼀种特殊类型的字⾯量，它可以转换成任意其他类型的指针类型。使⽤nullptr定义空指针可以避免类型转换的问题，因为nullptr只能被隐式地转换为指针类型，⽽不能被转换为整数类型。


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