系统性学习C++-第一讲-C++入门基础

1. C++ 发展历史

C++ 的起源可以追溯到 1979 年，当时 Bjarne Stroustrup 在贝尔实验室从事计算机科学和软件工程的研究工作。

面对项目中的软件开发任务，特别是模拟和操作系统的开发工作，他感受到了现有语言在表达能力、可维护性和可扩展性方面的不足。

1983 年，Bjarne Stroustrup在 C语言 的基础上添加了面向对象编程的特性，设计出了 C++ 语⾔的雏形，此时的C++已经有了类、封装、

继承等核心概念，为后来的面向对象编程奠定了基础。这⼀年该语言被正式命名为 C++ 。

在随后的几年中，C++在学术界和工业界的应用逐渐增多。⼀些⼤学和研究所开始将 C++ 作为教学和研究的首选语⾔，

而⼀些公司也开始在产品开发中尝试使用 C++ 。这⼀时期，C++ 的标准库和模板等特性也得到了进⼀步的完善和发展。

C++ 的标准化工作于 1989 年开始，并成立了 ANSI 和 ISO 国际标准化组织的联合标准化委员会。

1994年标准化委员会提出了第⼀个标准化草案。在该草案中，委员会在保持斯特劳斯特卢普最初定义的所有特征的同时，

还增加了新特征。在完成 C++ 标准化的第⼀个草案后不久，STL（Standard Template Library）是惠普实验室开发的⼀系列软件的统称。

它是由Alexander Stepanov、Meng Lee和 David R Musser在惠普实验室工作时所开发出来的。

在通过了标准化第⼀个草案之后，联合标准化委员会投票并通过了将 STL 包含到 C++ 标准中的提议。

STL 对 C++ 的扩展超出 C++ 的最初定义范围。虽然在标准中增加 STL 是个很重要的决定，但也因此延缓了 C++ 标准化的进程。

1997 年 11 月 14 日，联合标准化委员会通过了该标准的最终草案。1998 年，C++ 的 ANSI / ISO 标准被投入使用。

1.1 C++版本更新

时间	阶段	内容
1998 年	C++98	C++ 官方第一个版本，绝大多数编译器都支持，得到了国际标准化组织（ISO）和协会认可，以模板方式重写 C++ 标准库，引入了 STL（标准模板库）
2003 年	C++03	这是 C++ 标准的一个重大修订，主要聚焦于语言的稳定性和兼容性。C++03 修复了 C++98 标准中的错误和漏洞，同时引入了一些新的特性和功能，如 tr1 库（Technical Report 1）
2011 年	C++11	这是一次革命性的更新，增加了大量的新特性和功能，使得 C++ 更像一种新语言，比如 lambda、范围 for、右值引用和移动语义、变长模板参数、STL 的容器和核心设施的智能指针、标准线程库等
2014 年	C++14	对 C++11 的扩展，主要是修复 C++11 中漏洞以及改进，比如：泛型的 lambda 表达式、函数返回值类型推导，二进制字面常量等
2017 年	C++17	C++17 进一步增强了 C++ 的功能和表达能力。这次更新引入了 if constexpr、结构化绑定、折叠表达式等语法特性，同时改进了标准库中的多个组件，如 string、filesystem 等
2020 年	C++20	C++20 是 C++ 历史上的又一个重要里程碑。这次更新引入了一系列新特性和改进，如协程（Coroutines）、概念（Concepts）、模块化（Modules）等，为 C++ 的未来发展奠定了坚实的基础。
2023 年	C++23	C++23 是一个小版本更新，进一步完善和改进现有特性，增加了 if consteval、显式（deduced）this、flat_map，import std 导入标准库等
2026 年	C++26	制定中

1.2 关于 C++23 的一个小故事：

C++ 一直被诟病的⼀个地方就是⼀直没出网络库 ( networking ) ，networking 之前是在 C++23 的计划中的，现在 C++23 已经发布了，

但是没有 networking ，网上引发了一系列的吃瓜和吐槽。中间过程就像发生了宫斗剧一样。

2. C++ 参考文档：

https://legacy.cplusplus.com/reference/
https://zh.cppreference.com/w/cpp
https://en.cppreference.com/w/
说明：第一个链接不是 C++ 官方文件，标准也只更新到 C++11 ，但是以头文件形式呈现，内容比较易看好懂。

后两个链接分别是 C++ 官方文档的中文版和英文版，信息很全，更新到了最新的 C++ 标准，但是相比第一个不那么易懂；

几个文档各有优势，我们结合着使用。

3. C++ 的重要性

3.1 编程语言排行榜

TIOBE 排行榜是根据互联网上有经验的程序员、课程和第三方厂商的数量，并使用搜索引擎（如 Google、Bing、Yahoo! ）

以及 Wikipedia、Amazon、YouTube 和 Baidu（百度）统计出排名数据，只是反映某个编程语⾔的热门程度，

并不能说明一门编程语言好不好，或者一门语⾔所编写的代码数量多少。4

2024 年 6 月 TIOBE 发布的编程语言排行榜

3.2 C++ 在工作领域中的应用

C++ 的应用领域服务器端、游戏（引擎）、机器学习引擎、⾳视频处理、嵌⼊式软件、电信设备、⾦融应⽤、基础库、操作系统、

编译器、基础架构、基础⼯具、硬件交互等很多⽅⾯都有。

1. 大型系统软件开发：如编译器、数据库、操作系统、浏览器等等

2. 音视频视频处理：常见的音视频开源库和方案 FFmpeg、WebRTC、Mediasoup、ijkplayer，音视频开发最主要的技术栈就是 C++ 。

3. PC 客户端开发：一般是开发 Windows 上的桌面软件，比如 WPS 之类的，技术栈的话⼀般是 C++ 和 QT ，QT 是⼀个跨平的 C++ 图形用户界面（Graphical User Interface GUI）程序。

4. 服务端开发：各种大型应用网络连接的高并发后台服务。这块 Java 也比较多，C++ 主要用于一些对性能要求比较高的地方。
   如：游戏服务、流媒体服务、量化高频交易服务等

5. 游戏引擎开发：很多游戏引擎就都是使用 C++ 开发的，游戏开发要掌握 C++ 基础和数据结构，学习图形学知识，掌握游戏引擎和框架，了解引擎实现，引擎源代码可以学习 UE4 、Cocos2d-x 等开源引擎实现

6. 嵌入式开发：嵌入式把具有计算能力的主控板嵌入到机器装置或者电子装置的内部，通过软件能够控制这些装置。
   比如：智能手环、摄像头、扫地机器人、智能音响、门禁系统、车载系统等等，粗略⼀点，嵌入式开发主要分为嵌入式应用和嵌入式驱动开发。

7. 机器学习引擎：机器学习底层的很多算法都是用 C++ 实现的，上层用 python 封装起来。如果你只想准备数据训练模型，那么学会Python 基本上就够了，如果你想做机器学习系统的开发，那么需要学会 C++ 。

8. 测试开发/测试：每个公司研发团队，有研发就有测试，测试主要分为测试开发和功能测试，测试开发⼀般是使用⼀些测试⼯具(selenium、Jmeter等)，设计测试用例，然后写⼀些脚本进行自动化测试，性能测试等，有些还需要自行开发⼀些测试用具。
   功能测试主要是根据产品的功能，设计测试用例，然后手动的⽅式进行测试。

4. C++ 学习建议和书籍推荐

4.1 C++ 学习难度

⾸先第⼀个问题，C++ 难学吗？首先在这里告诉大家 C++ 是⼀个相对难学难精的语⾔，相比其他⼀些语⾔，

学习难度要高⼀些要陡峭⼀些，这里有历史包袱的问题，也有语言本身设计和发展历史的问题。

网上以前⼀直流传下面这个 21 天内自学精通 C++ 的梗。

4.2 学习书籍推荐

C++ Primer：主要讲解语法，经典的语法书籍，前后中期都可以看，前期如果⾃学看可能会有点晦涩难懂，能看懂多少看懂多少，就当预习，中后期作为语法字典，非常好用。

STL源码剖析：主要从底层实现的角度结合 STL 源码，庖丁解牛式剖析 STL 的实现，是侯捷老师的经典之作。
可以很好的帮助我们学习别⼈用语法是如何实现出高效简洁的数据结构和算法代码，如何使用泛型封装等。让我们不再坐井观天，闭门造车。

Effctive C++：本书也是侯捷老师翻译的，本书有的⼀句评价，把 C++ 程序员分为看过此书的和没看过此书的。
本书主要讲了 55 个如何正确高效使用 C++ 的条款，建议中后期可以看⼀遍，工作 1 - 2 年后再看⼀遍，相信会有不⼀样的收获。

5. C++ 的第一个程序

C++ 兼容 C语言 绝大多数的语法，所以 C语言 实现的 hello world 依旧可以运行，C++ 中需要把定义文件代码后缀改为 .cpp ，

vs 编译器看到是 .cpp 就会调用 C++ 编译器编译，linux 下要用 g++ 编译，不再是 gcc 。

// test.cpp
#include<stdio.h>
int main()
{printf("hello world\n");return 0;
}

当然 C++ 有⼀套自己的输入输出，严格说 C++ 版本的 hello world 应该是这样写的。

// test.cpp
// 这⾥的std cout等我们都看不懂，没关系，下⾯我们会依次讲解 
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{cout << "hello world\n" << endl; return 0;
}

6. 命名空间

6.1 namespace 的价值

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。

C语言 项目类似下面程序这样的命名冲突是普遍存在的问题，C++ 引⼊ namespace 就是为了更好的解决这样的问题。

#include <stdio.h> 
#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;
}

6.2 namespace 的定义

• 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。
  命名空间中可以定义变量/函数/类型等。

• namespace 本质是定义出一个域，这个域跟全局域各自独立，不同的域可以定义同名变量，所以下面的 rand 不在冲突了。

• C++ 中域有函数局部域，全局域，命名空间域，类域；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，所以有了域隔离，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。

• namespace 只能定义在全局，当然他还可以嵌套定义。

• 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。

• C++ 标准库都放在⼀个叫 std (standard) 的命名空间中。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
// 1. 正常的命名空间定义 
// bit 是命名空间的名字，⼀般开发中是⽤项⽬名字做命名空间名。 
namespace bit
{// 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;};
}
int main()
{// 这⾥默认是访问的是全局的rand函数指针 printf("%p\n", rand);// 这⾥指定bit命名空间中的rand printf("%d\n", bit::rand);return 0;
}

//2. 命名空间可以嵌套 
namespace bit
{ namespace a{int rand = 1;int Add(int left, int right){return left + right;}}namespace b{int rand = 2;int Add(int left, int right){return (left + right)*10;}}
}
int main()
{printf("%d\n", bit::pg::rand);printf("%d\n", bit::hg::rand);printf("%d\n", bit::pg::Add(1, 2));printf("%d\n", bit::hg::Add(1, 2));return 0;
}

💡提醒：多⽂件中可以定义同名 namespace ，他们会默认合并到⼀起，就像同⼀个 namespace ⼀样

6.3 命名空间使⽤

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：

1. 指定命名空间访问，项目中推荐这种方式。

2. 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。

3. 展开命名空间中全部成员，项目不推荐，冲突风险很大，日常小练习程序为了方便推荐使用。

#include<stdio.h>
namespace bit
{int a = 0;int b = 1;
}
int main()
{// 编译报错：error C2065: “a”: 未声明的标识符 printf("%d\n", a);return 0;
}

// 指定命名空间访问 
int main()
{printf("%d\n", N::a);return 0; 
}
// using将命名空间中某个成员展开 
using N::b;
int main()
{printf("%d\n", N::a);printf("%d\n", b);return 0; 
}

// 展开命名空间中全部成员 
using namespce N;
int main()
{printf("%d\n", a);printf("%d\n", b);return 0; 
}

7. C++ 输入与输出

• <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。

• << 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。

• 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，后面我们会有专门的⼀个章节来细节 IO 流库。

• cout/cin/endl 等都属于 C++ 标准库，C++ 标准库都放在⼀个叫 std 的命名空间中，所以要通过命名空间的使用方式去使用。

• 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。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{int a = 0;double b = 0.1;char c = 'x';cout << a << " " << b << " " << c << endl;std::cout << a << " " << b << " " << c << std::endl;scanf("%d%lf", &a, &b);printf("%d %lf\n", a, b);// 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;
}

#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;
}

8. 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，缺省参数分为全缺省和半缺省参数。（有些地方把缺省参数也叫默认参数）

• 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。

• 带缺省参数的函数调用，C++ 规定必须从左到右依次给实参，不能跳跃给实参。

• 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。

#include <iostream>
#include <assert.h>
using namespace std;
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;
}

#include <iostream>
using namespace std;
// 全缺省 
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;
}

// Stack.h
#include <iostream>
#include <assert.h>
using namespace std;
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{STDataType* a;int top;int capacity;
}ST;
void STInit(ST* ps, int n = 4);
// Stack.cpp
#include"Stack.h"
// 缺省参数不能声明和定义同时给 
void STInit(ST* ps, int n)
{assert(ps && n > 0);ps->a = (STDataType*)malloc(n * sizeof(STDataType));ps->top = 0;ps->capacity = n;
}
// test.cpp
#include"Stack.h"
int main()
{ST s1;STInit(&s1);// 确定知道要插⼊1000个数据，初始化时⼀把开好，避免扩容 ST s2;STInit(&s2, 1000);return 0;
}

9. 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。

#include<iostream>
using namespace std;// 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、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;
}// 返回值不同不能作为重载条件，因为调⽤时也⽆法区分 
//void fxx()
//{}
//
//int fxx()
//{
// return 0;
//}
// 下⾯两个函数构成重载 
// f()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;
}int main()
{Add(10, 20);Add(10.1, 20.2);f();f(10);f(10, 'a');f('a', 10);return 0;
}

10. 引用

10.1 引用的概念和定义

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。比如：水浒传中李逵，宋江叫 “铁牛” ，江湖上人称 “黑旋风” ；林冲，外号豹子头；

类型& 引用别名 = 引用对象;

C++ 中为了避免引入太多的运算符，会复用 C语言 的⼀些符号，比如前面的 << 和 >> ，这里引用也和取地址使用了同⼀个符号& ，

大家注意使用方法角度区分就可以。（吐槽⼀下，这个问题其实挺坑的，个⼈觉得⽤更多符号反而更好，不容易混淆）

#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 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;
}

10.2 引用的特性

• 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，再不能再引用其他实体

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{int a = 10;// 编译报错：“ra”: 必须初始化引⽤ //int& ra;int& b = a;int c = 20;// 这⾥并⾮让b引⽤c，因为C++引⽤不能改变指向， // 这⾥是⼀个赋值 b = c;cout << &a << endl;cout << &b << endl;cout << &c << endl;return 0;
}

10.3 引用的使用

• 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。

• 引用传参跟指针传参功能是类似的，引用传参相对更方便⼀些。

• 引用返回值的场景相对比较复杂，我们在这里简单讲了⼀下场景，还有⼀些内容后续类和对象章节中会继续深入讲解。

• 引用和指针在实践中相辅相成，功能有重叠性，但是各有特点，互相不可替代。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。

• ⼀些主要用 C代码 实现版本数据结构教材中，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，但是很多同学没学过引用，导致⼀头雾水。

// ⼀些主要⽤C代码实现版本数据结构教材中，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，
// 但是很多同学没学过引⽤，导致⼀头雾⽔。 
void SeqPushBack(SLT& sl, int x)
{}
typedef struct ListNode
{int val;struct ListNode* next;
}LTNode, *PNode;// 指针变量也可以取别名，这⾥LTNode*& phead就是给指针变量取别名 
// 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)
//void ListPushBack(LTNode*& phead, int x)
void ListPushBack(PNode& phead, int x)
{PNode newnode = (PNode)malloc(sizeof(LTNode));newnode->val = x;newnode->next = NULL;if (phead == NULL){phead = newnode;}else{//...}
}

10.4 const 引用

• 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可以缩小，但是不能放大。

• 不需要注意的是类似int& rb = a*3; double d = 12.34; int& rd = d; 这样⼀些场景下 a*3 的和结果保存在⼀个临时对象中，
  int& rd = d 也是类似，在类型转换中会产⽣临时对象存储中间值，也就是时，rb 和 rd 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，必须要用常引用才可以。

• 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。

int main()
{const int a = 10;// 编译报错：error C2440: “初始化”: ⽆法从“const int”转换为“int &” // 这⾥的引⽤是对a访问权限的放⼤ //int& ra = a;// 这样才可以 const int& ra = a;// 编译报错：error C3892: “ra”: 不能给常量赋值 //ra++;// 这⾥的引⽤是对b访问权限的缩⼩ int b = 20;const int& rb = b;// 编译报错：error C3892: “rb”: 不能给常量赋值 //rb++;return 0;
}

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{int a = 10;const int& ra = 30;// 编译报错: “初始化”: ⽆法从“int”转换为“int &” // int& rb = a * 3;const int& rb = a*3;double d = 12.34;// 编译报错：“初始化”: ⽆法从“double”转换为“int &” // int& rd = d;const int& rd = d;return 0;
}

10.5 指针和引用的关系

C++中指针和引用就像两个性格迥异的亲兄弟，指针是哥哥，引用是弟弟，在实践中他们相辅相成，功能有重叠性，

但是各有自己的特点，互相不可替代。

• 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。

• 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。

• 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。

• 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。

• 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 8 byte)

• 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。

11. inline 内联

• 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。

• inline 对于编译器而言只是⼀个建议，也就是说，你加了 inline 编译器也可以选择在调用的地方不展开，不同编译器关于 inline 什么情况展开各不相同，因为 C++ 标准没有规定这个。inline 适⽤于频繁调用的短小函数，对于递归函数，代码相对多⼀些的函数，加上 inline 也会被编译器忽略。

• C语言 实现宏函数也会在预处理时替换展开，但是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 目的就是替代 C 的宏函数。

• 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。

• inline 不建议声明和定义分离到两个⽂件，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。

#include<iostream>
using namespace std;
inline int Add(int x, int y)
{int ret = x + y;ret += 1;ret += 1;ret += 1;return ret;
}
int main()
{// 可以通过汇编观察程序是否展开 // 有call Add语句就是没有展开，没有就是展开了 int ret = Add(1, 2);cout << Add(1, 2) * 5 << endl;return 0;
}

#include<iostream>
using namespace std;
// 实现⼀个ADD宏函数的常⻅问题 
//#define ADD(int a, int b) return a + b;
//#define ADD(a, b) a + b;
//#define ADD(a, b) (a + b)
// 正确的宏实现 
#define ADD(a, b) ((a) + (b))
// 为什么不能加分号? 
// 为什么要加外面的括号? 
// 为什么要加里面的括号? int main()
{int ret = ADD(1, 2);cout << ADD(1, 2) << endl;cout << ADD(1, 2)*5 << endl;int x = 1, y = 2;ADD(x & y, x | y); // -> (x&y+x|y)return 0;
}

// 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()
{// 链接错误：⽆法解析的外部符号 "void __cdecl f(int)" (?f@@YAXH@Z) f(10);return 0;
}

12. 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#else#define NULL ((void *)0)#endif
#endif

#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);f(nullptr);return 0;
}

• C++ 中 NULL 可能被定义为字面常量 0 ，或者 C 中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，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((void*)NULL); 调⽤会报错。

• 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。