一、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关键字由此而生。

实例：

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int rand = 10;// 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int main(){ printf("%d\n", rand);return 0;}// 编译后后报错：error C2365: “rand”: 重定义；以前的定义是“函数”1.1 命名空间的定义

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。

Tips: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。

// 1. 正常的命名空间定义namespace N1{ // 命名空间中可以定义变量/函数/类型 int rand = 10; int Add(int left, int right)//函数 { return left + right; } struct Node//结构体类型 { struct Node* next; int val; };}

//2. 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//嵌套命名空间 { 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。//Queue.hnamespace N1{ void QueueInit() { cout << "QueueInit()" << endl; }}//Stack.hnamespace N1{ void StackInit() { cout << "StackInit()" << endl; }}//下面两个文件在Cpp文件中展开时，两个相同命名空间会自动合并成一个Test.cpp#include "Queue.h"#include "Stack.h"1.2 命名空间使用

命名空间中成员该如何使用呢？比如下面直接访问：

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; } 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;}

正确命名空间有下面3中用法：

1.加命名空间名称及作用域限定符

int main(){ printf("%d\n", N::a);//::是作用限定符 return 0; }

2.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; }

3.使用using namespace 命名空间名称 引入

using namespce N;int main(){ printf("%d\n", a); printf("%d\n", b); Add(10, 20); return 0; }二、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，那C++是否也应该向这个美好的世界来声问候呢？我们来看下C++是如何来实现问候的。

#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(){ char c,int i，double d; //自动识别变量的类型 cin>>c>>i>>d;//输入c/i/d cout<<c<<i<<d<<endl;//输出c,i,d cout<<"Hello world!!!"<<endl;//输出字符串 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。<<是流插入运算符，>>是流提取运算符。实际上cout和cin分别是ostream和istream类型的对象。cout和cin是全局的流对象，endl是特殊的C++符号，表示换行输出(，他们都包含在包含头文件中。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。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)中还支持<iostream.h>格式，后续编译器已不支持，因此推荐使用+std的方式

2.1 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。

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三、缺省参数

在实际项目中，当需要开辟一块空间时，我们经常会遇到这样一个问题：空间应该开多大。开大了，浪费空间；开小了，虽然realloc可以扩容，但当如果这块空间很大，多次扩容不仅麻烦，而且会导致性能下降。为了解决这个问题，祖师爷本贾尼给出了缺省参数。

3.1 缺省参数的定义

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0 Func(10); // 传参时，使用指定的实参 return 0;}3.2 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; }

Tips:

半缺省参数必须从右往左依次来给出，不能间隔着给。缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现。（一般声明给，定义不给） //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。//正确：//a.h void Func(int a = 10); // a.cpp void Func(int a ) {}

3.缺省值必须是常量或者全局变量。

四、函数重载

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。

比如：以前有一个笑话，国有两个体育项目大家根本不用看，也不用担心。一个是乒乓球，一个是男足。前者是“谁也赢不了！”，后者是“谁也赢不了！

4.1 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。

#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;}int main(){ Add(10, 20); Add(10.1, 20.2); return 0;}

// 2、参数个数不同void f(){ cout << "f()" << endl;}void f(int a)} cout << "f(int a)" << endl;}int main(){ f(); f(10); return 0;}

// 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;}int main(){ f(10, 'a'); f('a', 10); return 0;}4.2 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。

实际项目通常是由多个头文件和多个源文件构成，编译时【当前a.cpp中调用了b.cpp中定义的Add函数时】，在编译后链接前，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？

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。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。下面给出gcc和g++的函数名修饰

采用C语言编译：

结论：在linux下，采用gcc编译完成后，函数名字的修饰没有发生改变。

采用C++编译器编译后结果：

结论：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。

通过上面我们可以看出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】

4.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。

Tips: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。

五、引用

5.1 引用概念

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

void Test(){ int a = 10; //引用类型必须和引用实体是同种类型的 int& ra = a;//<====定义引用类型 printf("%p\n", &a); printf("%p\n", &ra);}

运行结果：

5.2 引用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，再不能引用其他实体引用只是对象的别名，它本身不占有内存空间，也没有自己的地址。因此，引用本身无法被销毁或删除int main(){ int a = 10; //int& b; 该语句编译时会报错 int& b = a;//定义时必须初始化 //1个变量可以有多个引用(a被多次引用) int& c=a; int& d=a; //引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体 int x=2; //这里c在前面已经引用了一个实体a,不能在引用x //所以此处c=x为赋值语句，而不是c引用实体x c=x; return 0;}5.3 常引用

在C++中，常引用权限可以平移、缩小，但不能放大。

int func(){ int a = 0; return a;}int main(){ const int& ret = func();//const引用后，会延长临时变量的生命周期 const int a = 10; //int& b = a;//权限扩大 int b = a;//赋值，只有涉及引用时，才会涉及权限问题 const int& b = a;//平移 int c = 12; const int& d = c;//缩小 int i = 10; double d = i; const double d = i;//C/C++中，类型转化会将原值存放到一个临时变量中，而临时变量具有常性 return 0;}5.4 使用场景

1.做参数

传引用传参在任何时候都可用，同时可以提高效率、作输出型参数形参修改可以直接影响实参。

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

2.做返回值

传引用返回只有在出了函数作用域对象还存在时在能使用。传应用返回不仅可以提高效率还可以修改返回对象

int& Count(){ static int n = 0; n++; return n;}

接下来我们来看看下面代码输出什么结果？为什么？

int& Add(int a, int b){ int c = a + b; return c;}int main(){ int& ret = Add(1, 2); Add(3, 4); cout << "Add(1, 2) is :"<< ret <<endl; return 0;}

解释：

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)，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。

5.5 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。

值和引用的作为参数类型的性能比较

#include <iostream>using namespace std;#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;}int main(){ TestRefAndValue(); return 0;}

值和引用的作为返回值类型的性能比较

#include <iostream>using namespace std;#include <time.h>struct A { int a[10000]; };A a;// 值返回A TestFunc1() { return a; }// 引用返回A& TestFunc2() { return a; }void TestReturnByRefOrValue(){ // 以值作为函数的返回值类型 size_t begin1 = clock(); for (size_t i = 0; i < 100000; ++i) TestFunc1(); size_t end1 = clock(); // 以引用作为函数的返回值类型 size_t begin2 = clock(); for (size_t i = 0; i < 100000; ++i) TestFunc2(); size_t end2 = clock(); // 计算两个函数运算完成之后的时间 cout << "TestFunc1 time:" << end1 - begin1 << endl; cout << "TestFunc2 time:" << end2 - begin2 << endl;}int main(){ TestReturnByRefOrValue(); return 0;}

5.6 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。但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。

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

接下来，我们来看看上述代码引用和指针的汇编：（不知道为啥每次用微软自带画图都模糊，各位将就看吧）

引用和指针的不同点:

引用概念上定义一个变量的别名，指针存储一个变量地址。引用在定义时必须初始化，指针没有要求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没有NULL引用，但有NULL指针在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)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有多级指针，但是没有多级引用访问实体方式不同，指针需要显式解引用，引用编译器自己处理引用比指针使用起来相对更安全六、内联函数

首先我们来看看C如何实现一个简单的加法宏函数呢？

//下面给出3种最常见的错误//#define ADD(x, y) x+y; --->执行printf("%d",ADD(1,2));语句 ,带分号会报错//#define ADD(x, y) x+y --->执行printf("%d",ADD(1,2)*3);语句，已发现和实际结果不同//#define ADD(x, y) (x+y) --->执行printf("%d",ADD(1|2,6&3));语句，同样得不到我们想要的结果。因为+的优先级高于|、&#define ADD(x, y) ((x)+(y))//正确

我们发现用宏定义一个宏函数，语法坑很多，非常容易出错。为此，祖师爷提出了内联函数。

6.1 概念

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。

#include <iostream>using namespace std;inline int Add(int x, int y){ return x + y;}int main(){ int c = Add(1, 2); return 0;}

汇编代码：

6.2 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)、不是递归、且频繁调用的函数采用inline修饰，否则编译器会忽略inline特性。下图为《C++prime》第五版关于inline的建议：

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，就没有函数地址了，链接就会找不到。

6.3 面试题

宏的优缺点？

优点：没有严格的类型检查，更加灵活。针对频繁调用的小函数，不需要创建栈帧，提高效率。

缺点：语法坑多、没有类型的安全检查、不能调试。

七、auto关键字(C++11)

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。在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。auto必须初始化，否则没法推导处相应的类型。

int main(){ int a = 10; //b、c的类型编译器会自动匹配 auto b = a; auto c = 'a';cout << a << endl;cout << b << endl;cout << c << 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;}7.1 auto的使用细则

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&

int main(){ int x = 10; auto a = &x; auto* b = &x; auto& c = x; *a = 20; *b = 30; c = 40; return 0;}

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}6.3 auto不能推导的场景

1.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){}

2.auto不能直接用来声明数组（否则数组大小无法确定）

void TestAuto(){ int a[] = {1,2,3}; auto b[] = {4，5，6};//err}八、基于范围的for循环(C++11)

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)//依次取数组中的数据赋值给e，自带判断结束，自动迭代 cout << e << " "; cout<<endl; for(auto& e : array)//这里是把数组中的值赋值给e,的改变不会影响数组，所以要传引用 e *= 2; for(auto e : array) cout << e << " "; cout<<endl; return 0;}

Tips: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。

九、指针空值nullptr(C++11)

在C++11前，NULL被定义为数值0。0被用于表示指针常量0和整型常量0，这可能会带来如下几个问题：

类型安全性降低：缺乏明确的空指针表示，可能会降低代码的类型安全性，因为编译器无法在一些情况下进行适当的类型检查。重载冲突：使用整数0表示空指针可能会与其他重载冲突，因为0可以被视为整数类型的值，而其他重载可能也接受整数参数。可读性差。无法确定0表示空指针还是整型常量0。

所以处于清晰和安全的角度考虑，C++11新增关键字nullptr明确表示为空指针。

#ifndef NULL#ifdef __cplusplus#define NULL 0#else#define NULL ((void *)0)#endif#endif

本篇博客到此就结束了，希望对你有帮助。