C++基础（一）—— C++概述、C++对C的扩展(作用域、struct类型、引用、内联函数、函数默认参数、函数占位参数、函数重载)

1. C++概述

1.1 c++简介

“c++”中的++来自于c语言中的递增运算符++，该运算符将变量加1。c++起初也叫”c withclsss”.通过名称表明，c++是对C的扩展，因此c++是c语言的超集，这意味着任何有效的c程序都是有效的c++程序。c++程序可以使用已有的c程序库。

为什么c++不叫++c呢？
因为它虽然对c进行了改进、扩展，但是很多人还是把它当做c来使用。c++后置++,先对c进行扩展，但返回的还是c.

库是编程模块的集合，可以在程序中调用它们。库对很多常见的编程问题提供了可靠的解决方法，因此可以节省程序员大量的时间和工作量。

c++语言在c语言的基础上添加了面向对象编程和泛型编程的支持。c++继承了c语言高效，简洁，快速和可移植的传统。

c++融合了3种不同的编程方式:

• c语言代表的过程性语言.

• c++在c语言基础上添加的类代表的面向对象语言.

• c++模板支持的泛型编程。

c语言和c++语言的关系:

c++语言是在C语言的基础上，添加了面向对象、模板等现代程序设计语言的特性而发展起来的。两者无论是从语法规则上，还是从运算符的数量和使用上，都非常相似，所以我们常常将这两门语言统称为“C/C++”。

C语言和C++并不是对立的竞争关系：

• C++是C语言的加强，是一种更好的C语言

• C++是以C语言为基础的，并且完全兼容C语言的特性。

C语言和C++语言的学习是可以相互促进。学好C语言，可以为我们将来进一步地学习C++语言打好基础，而C++语言的学习，也会促进我们对于C语言的理解，从而更好地运用C语言。

1.2 c++起源

与c语言一样，c++也是在贝尔实验室诞生的，Bjarne Stroustrup(本贾尼·斯特劳斯特卢普)在20世纪80年代在这里开发了这种语言。

Stroustrup关心的是让c++更有用，而不是实施特定的编程原理或风格。在确定语言特性方面，真正的编程比纯粹的原理更重要。Stroustrup之所以在c的基础上创建c++,是因为c语言简洁、适合系统编程、使用广泛且与UNIX操作系统联系紧密。

1.3 可移植性和标准

假设为运行windows 2000的老式奔腾pc编写了一个很好用的c++程序，而管理员决定使用不同操作系统(比如说Mac OS 或 Linux)和处理器的计算机替换它。该程序是否可在新平台运行呢？当然，但是必须使用为新平台设计的c++编译器重新编译。但是是否需要修改写好的代码？如果不需要修改代码的情况下，重新编译程序后，程序依然运行良好，该程序是可移植的。

程序是否可移植性有两个问题需要解决。第一是硬件，针对特定硬件编程的程序是不可移植的。第二，语言的实现，windows xp c++ 和 Redhat Linux 或 Mac OS X对c++的实现不一定相同。虽然我们希望c++版本与其他版本兼容，但是如果没有一个公开的标准，很难做到。因此，美国国家标准局(AmericanNational Standards Institute,ANSI)在1990年设立一个委员会专门负责制定c++标准(ANSI制定了c语言的标准)。国际标准化组织(International Organization forStandardization，ISO)很快通过自己的委员会加入到这个行列，创建了联合组织ANSI/ISO,制定c++标准。

经过多年的努力，制定出了一个国际标准ISO/IEC14882:1998 ，并于1998年获得了ISO、IEC(International ElectrotechnicalCommittee,国际电工技术委员会)和ANSI的批准。这个标准就是我们经常所说的c++98。它不仅描述了已有的c++特性，还对语言进行了扩展，添加了异常、运行阶段类型识别(RTTI)、模板和标准模板库(STL).

2003年，发布了c++标准第二版(IOS/IEC 14882:2003),这一版本对第一版修订了一些错误，但并没有改变语言特性，因此c++98表示c++98/c++2003.

c++不断发展。IOS标准委员会于2011年8月批准了新标准ISO/IEC 14882:2011,该标准被称为c++11,与c++98一样c++11也新增了许多特性。

ISO c++标准还吸收了ANSI c语言标准，c++尽量做到是c的超集。意味着在理想情况下，任何有效的c程序都应该是有效的c++程序。

ANSI不仅定义了c语言，还 定义了一个ANSI c必须实现的标准c库。c++也在使用这个库，另外ANSI/ISOc++标准还提供了一个c++标准类库。、

1.4 为什么C++会成功

c++最初的目的是将c语言转变为OOP语言，但是c++后来并没有这么做，而是立足于程序的实际。因为在c语言方面大量投入的程序员使其完全丢掉c语言那种编程的思考方式，转而去接受一种新的语言，新的思维，那么将会导致这些程序员中大部分人在短时间内可能毫无成果，使其生产率降低。但是如果让这些c程序员在已有知识的基础上，再去学习c++语言，理解运用OOP，那么也只是在其已有思维的基础上进行扩展而已，这样可以保持其更好的生产率。

简而言之，强迫程序员放弃c语言和c语言的思考方式，而去转到OOP上是需要代价的，但是从c语言转到c++所花费的代价就会小很多。所以也可以理解为c++的出现并不是去替代c,而是对c的扩展，所以在c++中既可以使用c++新特性，并且可以使用c的过程式思维来编写程序。

对于传统的结构化语言，我们向来没有太多的疑惑，函数调用那么自然而明显，只是从程序的某一个地点调到另一个地点去执行。但是对于面向对象(OO)语言，我们疑惑就会很多。其原因就是c++编译器为我们程序员做了太多隐藏的工作：构造函数，析构函数、虚函数、继承、多态....有时候它为我们合成出一些额外的函数,有时候它又偷偷在我们写的函数里，放进更多的操作。有时候也会给我们的对象里放进一些奇妙的东西，使得我们sizeof的时候结果和我们预期不一样。

2. C++初识

2.1 简单的c++程序

2.1.1 c++ hello world

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
//using namespace std;int main(){cout << "hello world" << endl;system("pause");return EXIT_SUCCESS;
}

分析:

• #include<iostream>;预编译指令，引入头文件iostream.

• using namespace std; 使用标准命名空间

• cout << “helloworld”<< endl; 和printf功能一样，输出字符串”hello wrold”

问题1：c++头文件为什么没有.h？

在c语言中头文件使用扩展名.h,将其作为一种通过名称标识文件类型的简单方式。但是c++得用法改变了，c++头文件没有扩展名。但是有些c语言的头文件被转换为c++的头文件，这些文件被重新命名，丢掉了扩展名.h(使之成为c++风格头文件)，并在文件名称前面加上前缀c(表明来自c语言)。例如c++版本的math.h为cmath.

由于C使用不同的扩展名来表示不同文件类型，因此用一些特殊的扩展名(如hpp或hxx)表示c++的头文件也是可以的，ANSI/IOS标准委员会也认为是可以的，但是关键问题是用哪个比较好，最后一致同意不适用任何扩展名。

头文件类型	约定	示例	说明
c++旧式风格	以.h结尾	iostream.h	c++程序可用
c旧式风格	以.h结尾	math.h	c/c++程序可用
c++新式风格	无扩展名	iostream	c++程序可用，使用namespace std
转换后的c	加上前缀c,无扩展名	cmath	c++程序可用，可使用非c特性，如namespace std

问题2：using namespace std 是什么?

namespace是指标识符的各种可见范围。命名空间用关键字namespace 来定义。命名空间是C++的一种机制，用来把单个标识符下的大量有逻辑联系的程序实体组合到一起。此标识符作为此组群的名字。

问题3：cout 、endl 是什么？

cout是c++中的标准输出流，endl是输出换行并刷新缓冲区。

2.1.2 面向对象三大特性

• 封装

把客观事物封装成抽象的类，并且类可以把自己的数据和方法只让可信的类或者对象操作，对不可信的进行信息隐藏。

类将成员变量和成员函数封装在类的内部，根据需要设置访问权限，通过成员函数管理内部状态。

• 继承

继承所表达的是类之间相关的关系，这种关系使得对象可以继承另外一类对象的特征和能力。

继承的作用：避免公用代码的重复开发，减少代码和数据冗余。

• 多态

多态性可以简单地概括为“一个接口，多种方法”，字面意思为多种形态。程序在运行时才决定调用的函数，它是面向对象编程领域的核心概念。

3. C++对C的扩展

3.1 ::作用域运算符

通常情况下，如果有两个同名变量，一个是全局变量，另一个是局部变量，那么局部变量在其作用域内具有较高的优先权，它将屏蔽全局变量。

//全局变量
int a = 10;
void test(){//局部变量int a = 20;//全局a被隐藏cout << "a:" << a << endl;
}

程序的输出结果是a:20。在test函数的输出语句中，使用的变量a是test函数内定义的局部变量，因此输出的结果为局部变量a的值。

作用域运算符可以用来解决局部变量与全局变量的重名问题

//全局变量
int a = 10;
//1. 局部变量和全局变量同名
void test(){int a = 20;//打印局部变量acout << "局部变量a:" << a << endl;//打印全局变量acout << "全局变量a:" << ::a << endl;
}

这个例子可以看出，作用域运算符可以用来解决局部变量与全局变量的重名问题，即在局部变量的作用域内，可用::对被屏蔽的同名的全局变量进行访问。

3.2 名字控制

创建名字是程序设计过程中一项最基本的活动，当一个项目很大时，它会不可避免地包含大量名字。c++允许我们对名字的产生和名字的可见性进行控制。

我们之前在学习c语言可以通过static关键字来使得名字只得在本编译单元内可见，在c++中我们将通过一种通过命名空间来控制对名字的访问。

3.2.1 C++命名空间(namespace)

在c++中，名称（name）可以是符号常量、变量、函数、结构、枚举、类和对象等等。工程越大，名称互相冲突性的可能性越大。另外使用多个厂商的类库时，也可能导致名称冲突。为了避免，在大规模程序的设计中，以及在程序员使用各种各样的C++库时，这些标识符的命名发生冲突，标准C++引入关键字namespace（命名空间/名字空间/名称空间），可以更好地控制标识符的作用域。

3.2.2命名空间使用语法

• 创建一个命名空间:

namespace A{int a = 10;
}
namespace B{int a = 20;
}
void test(){cout << "A::a : " << A::a << endl;cout << "B::a : " << B::a << endl;
}

• 命名空间只能全局范围内定义（以下错误写法）：

void test(){namespace A{int a = 10;}namespace B{int a = 20;}cout << "A::a : " << A::a << endl;cout << "B::a : " << B::a << endl;
}

• 命名空间可嵌套命名空间：

namespace A{int a = 10;namespace B{int a = 20;}
}
void test(){cout << "A::a : " << A::a << endl;cout << "A::B::a : " << A::B::a << endl;
}

• 命名空间是开放的，即可以随时把新的成员加入已有的命名空间中：

namespace A{int a = 10;
}namespace A{void func(){cout << "hello namespace!" << endl;}
}void test(){cout << "A::a : " << A::a << endl;A::func();
}

• 声明和实现可分离:

文件：test.h

#pragma oncenamespace MySpace{void func1();void func2(int param);
}

文件：test.cpp

void MySpace::func1(){cout << "MySpace::func1" << endl;
}
void MySpace::func2(int param){cout << "MySpace::func2 : " << param << endl;
}

• 无名命名空间，意味着命名空间中的标识符只能在本文件内访问，相当于给这个标识符加上了static，使得其可以作为内部连接:

namespace{int a = 10;void func(){ cout << "hello namespace" << endl; }
}
void test(){cout << "a : " << a << endl;func();
}

• 命名空间别名:

namespace veryLongName{int a = 10;void func(){ cout << "hello namespace" << endl; }
}void test(){namespace shortName = veryLongName;cout << "veryLongName::a : " << shortName::a << endl;veryLongName::func();shortName::func();
}

3.2.3 using声明

using声明可使得指定的标识符可用。

namespace A{int paramA = 20;int paramB = 30;void funcA(){ cout << "hello funcA" << endl; }void funcB(){ cout << "hello funcA" << endl; }
}void test(){//1. 通过命名空间域运算符cout << A::paramA << endl;A::funcA();//2. using声明using A::paramA;using A::funcA;cout << paramA << endl;//cout << paramB << endl; //不可直接访问funcA();//3. 同名冲突//int paramA = 20; //相同作用域注意同名冲突

using声明碰到函数重载

namespace A{void func(){}void func(int x){}int  func(int x,int y){}
}
void test(){using A::func;func();func(10);func(10, 20);
}

如果命名空间包含一组用相同名字重载的函数，using声明就声明了这个重载函数的所有集合。

3.2.4 using编译指令

using编译指令使整个命名空间标识符可用。

namespace A{int paramA = 20;int paramB = 30;void funcA(){ cout << "hello funcA" << endl; }void funcB(){ cout << "hello funcB" << endl; }
}void test01(){using namespace A;cout << paramA << endl;cout << paramB << endl;funcA();funcB();//不会产生二义性int paramA = 30;cout << paramA << endl;
}namespace B{int paramA = 20;int paramB = 30;void funcA(){ cout << "hello funcA" << endl; }void funcB(){ cout << "hello funcB" << endl; }
}void test02(){using namespace A;using namespace B;//二义性产生，不知道调用A还是B的paramA//cout << paramA << endl;
}

注意：使用using声明或using编译指令会增加命名冲突的可能性。也就是说，如果有名称空间，并在代码中使用作用域解析运算符，则不会出现二义性。

3.2.5 命名空间使用

需要记住的关键问题是当引入一个全局的using编译指令时，就为该文件打开了该命名空间，它不会影响任何其他的文件，所以可以在每一个实现文件中调整对命名空间的控制。比如，如果发现某一个实现文件中有太多的using指令而产生的命名冲突，就要对该文件做个简单的改变，通过明确的限定或者using声明来消除名字冲突，这样不需要修改其他的实现文件。

3.3 struct类型加强

• C中定义结构体变量需要加上struct关键字，c++不需要。

• C中的结构体只能定义成员变量，不能定义成员函数。c++即可以定义成员变量，也可以定义成员函数。

//1. 结构体中即可以定义成员变量，也可以定义成员函数
struct Student{string mName;int mAge;void setName(string name){ mName = name; }void setAge(int age){ mAge = age; }void showStudent(){cout << "Name:" << mName << " Age:" << mAge << endl;}
};//2. c++中定义结构体变量不需要加struct关键字
void test01(){Student student;student.setName("John");student.setAge(20);student.showStudent();
}

3.4 更严格的类型转换

在C++，不同类型的变量一般是不能直接赋值的，需要相应的强转。

c语言代码：

typedef enum COLOR{ GREEN, RED, YELLOW } color;int main(){color mycolor = GREEN;mycolor = 10;printf("mycolor:%d\n", mycolor);char* p = malloc(10);return EXIT_SUCCESS;
}

以上c代码c编译器编译可通过，c++编译器无法编译通过。C++代码如下：

char* p = (char*)malloc(10);

3.5 三目运算符功能增强

左值和右值概念
在c++中可以放在赋值操作符左边的是左值，可以放到赋值操作符右面的是右值。
有些变量即可以当左值，也可以当右值。
左值为Lvalue，L代表Location，表示内存可以寻址，可以赋值。
右值为Rvalue，R代表Read,就是可以知道它的值。
比如:int temp = 10; temp在内存中有地址，10没有，但是可以Read到它的值。

• c语言三目运算表达式返回值为数据值，为右值，不能赋值。

    int a = 10;int b = 20;printf("ret:%d\n", a > b ? a : b);//思考一个问题，(a > b ? a : b) 三目运算表达式返回的是什么？//(a > b ? a : b) = 100;//返回的是右值

• c++语言三目运算表达式返回值为变量本身(引用)，为左值，可以赋值。

    int a = 10;int b = 20;printf("ret:%d\n", a > b ? a : b);//思考一个问题，(a > b ? a : b) 三目运算表达式返回的是什么？cout << "b:" << b << endl;//返回的是左值，变量的引用(a > b ? a : b) = 100;//返回的是左值，变量的引用cout << "b:" << b << endl;

3.6 C/C++中的const

3.6.1 const概述

const单词字面意思为常数，不变的。它是c/c++中的一个关键字，是一个限定符，它用来限定一个变量不允许改变，它将一个对象转换成一个常量。

const int a = 10;
A = 100; //编译错误,const是一个常量，不可修改

3.6.2 C/C++中const的区别

3.6.2.1 C中的const

常量的引进是在c++早期版本中，当时标准C规范正在制定。那时，尽管C委员会决定在C中引入const,但是，他们c中的const理解为”一个不能改变的普通变量”，也就是认为const应该是一个只读变量，既然是变量那么就会给const分配内存，并且在c中const是一个全局只读变量，c语言中const修饰的只读变量是外部连接的。

const int arrSize = 10;
int arr[arrSize];

看似是一件合理的编码，但是这将得出一个错误。因为arrSize占用某块内存，所以C编译器不知道它在编译时的值是多少？

3.6.2.2 C++中的const

在c++中，一个const不必创建内存空间，而在c中，一个const总是需要一块内存空间。在c++中，是否为const常量分配内存空间依赖于如何使用。一般说来，如果一个const仅仅用来把一个名字用一个值代替(就像使用#define一样)，那么该存储局空间就不必创建。

如果存储空间没有分配内存的话，在进行完数据类型检查后，为了代码更加有效，值也许会折叠到代码中。

不过，取一个const地址, 或者把它定义为extern,则会为该const创建内存空间。const前加volatile关键字 禁止优化，也会创建内存空间。

在c++中，出现在所有函数之外的const作用于整个文件(也就是说它在该文件外不可见)，默认为内部连接，c++中其他的标识符一般默认为外部连接。

3.6.2.3 C/C++中const异同总结

• c语言全局const会被存储到只读数据段。c++中全局const当声明extern或者对变量取地址时，编译器会分配存储地址，变量存储在只读数据段。两个都受到了只读数据段的保护，不可修改。

const int constA = 10;
int main(){int* p = (int*)&constA;*p = 200;
}

以上代码在c/c++中编译通过，在运行期，修改constA的值时，发生写入错误。原因是修改只读数据段的数据。

• c语言中局部const存储在堆栈区，只是不能通过变量直接修改const只读变量的值，但是可以跳过编译器的检查，通过指针间接修改const值。

    const int constA = 10;int* p = (int*)&constA;*p = 300;printf("constA:%d\n",constA);printf("*p:%d\n", *p);

运行结果：

c语言中，通过指针间接赋值修改了constA的值。

c++中对于局部的const变量要区别对待：

1. 对于基础数据类型，也就是const int a = 10这种，编译器会进行优化，将值替换到访问的位置。

    const int constA = 10;int* p = (int*)&constA;*p = 300;cout << "constA:" << constA << endl;cout << "*p:" << *p << endl;

运行结果：

2. 对于基础数据类型，如果用一个变量初始化const变量，如果const int a = b,那么也是会给a分配内存。

    int b = 10;const int constA = b;int* p = (int*)&constA;*p = 300;cout << "constA:" << constA << endl;cout << "*p:" << *p << endl;

运行结果：

constA 分配了内存，所以我们可以修改constA内存中的值。

3. 对于自定数据类型，比如类对象，那么也会分配内存。

    const Person person; //未初始化age//person.age = 50; //不可修改Person* pPerson = (Person*)&person;//指针间接修改pPerson->age = 100;cout << "pPerson->age:" << pPerson->age << endl;pPerson->age = 200;cout << "pPerson->age:" << pPerson->age << endl;

运行结果：

为person分配了内存，所以我们可以通过指针的间接赋值修改person对象。

• c中const默认为外部连接，c++中const默认为内部连接.当c语言两个文件中都有constint a的时候，编译器会报重定义的错误。而在c++中，则不会，因为c++中的const默认是内部连接的。如果想让c++中的const具有外部连接，必须显示声明为: extern const int a = 10;

const由c++采用，并加进标准c中，尽管他们很不一样。在c中，编译器对待const如同对待变量一样，只不过带有一个特殊的标记，意思是”你不能改变我”。在c中定义const时，编译器为它创建空间，所以如果在两个不同文件定义多个同名的const，链接器将发生链接错误。简而言之,const在c++中用的更好。

了解: 能否用变量定义数组:

在支持c99标准的编译器中，可以使用变量定义数组。

1. 微软官方描述vs2013编译器不支持c99.：

MicrosoftC conforms to the standard for the C language as set forth in the 9899:1990 editionof the ANSI C standard.

2. 以下代码在Linux GCC支持c99编译器编译通过

int a = 10;
int arr[a];
int i = 0;
for(;i<10;i++)arr[i] = i;
i = 0;
for(;i<10;i++)printf("%d\n",arr[i]);

3.6.3 尽量以const替换#define

在旧版本C中，如果想建立一个常量，必须使用预处理器”

#define MAX 1024;// const int max = 1024

我们定义的宏MAX从未被编译器看到过，因为在预处理阶段，所有的MAX已经被替换为了1024，于是MAX并没有将其加入到符号表中。但我们使用这个常量获得一个编译错误信息时，可能会带来一些困惑，因为这个信息可能会提到1024，但是并没有提到MAX.如果MAX被定义在一个不是你写的头文件中，你可能并不知道1024代表什么，也许解决这个问题要花费很长时间。

解决办法就是用一个常量替换上面的宏。

const int max= 1024;

const和#define区别总结:

1. const有类型，可进行编译器类型安全检查。#define无类型，不可进行类型检查.

2. const有作用域，而#define不重视作用域，默认定义处到文件结尾.如果定义在指定作用域下有效的常量，那么#define就不能用。

1. 宏常量没有类型，所以调用了int类型重载的函数。const有类型，所以调用希望的short类型函数

#define PARAM 128
const short param = 128;void func(short a){cout << "short!" << endl;
}
void func(int a){cout << "int" << endl;
}

2. 宏常量不重视作用域.

void func1(){const int a = 10;#define A 20 //#undef A  //卸载宏常量A
}
void func2(){//cout << "a:" << a << endl; //不可访问，超出了const int a作用域cout << "A:" << A << endl; //#define作用域从定义到文件结束或者到#undef，可访问
}
int main(){func2();return EXIT_SUCCESS;
}

问题: 宏常量可以有命名空间吗？

namespace MySpace{#define num 1024
}
void test(){//cout << MySpace::NUM << endl; //错误//int num = 100; //命名冲突cout << num << endl;
}

3.7 引用(reference)

3.7.1 引用基本用法

引用是c++对c的重要扩充。在c/c++中指针的作用基本都是一样的，但是c++增加了另外一种给函数传递地址的途径，这就是按引用传递(pass-by-reference)，它也存在于其他一些编程语言中，并不是c++的发明。

• 变量名实质上是一段连续内存空间的别名，是一个标号(门牌号)

• 程序中通过变量来申请并命名内存空间

• 通过变量的名字可以使用存储空间

对一段连续的内存空间只能取一个别名吗？
c++中新增了引用的概念，引用可以作为一个已定义变量的别名。

基本语法:

Type& ref = val;

注意事项：

• &在此不是求地址运算，而是起标识作用。

• 类型标识符是指目标变量的类型

• 必须在声明引用变量时进行初始化。

• 引用初始化之后不能改变。

• 不能有NULL引用。必须确保引用是和一块合法的存储单元关联。

• 建立对数组的引用。

//1. 认识引用
void test01(){int a = 10;//给变量a取一个别名bint& b = a;cout << "a:" << a << endl;cout << "b:" << b << endl;cout << "------------" << endl;//操作b就相当于操作a本身b = 100;cout << "a:" << a << endl;cout << "b:" << b << endl;cout << "------------" << endl;//一个变量可以有n个别名int& c = a;c = 200;cout << "a:" << a << endl;cout << "b:" << b << endl;cout << "c:" << c << endl;cout << "------------" << endl;//a,b,c的地址都是相同的cout << "a:" << &a << endl;cout << "b:" << &b << endl;cout << "c:" << &c << endl;
}
//2. 使用引用注意事项
void test02(){//1) 引用必须初始化//int& ref; //报错:必须初始化引用//2) 引用一旦初始化，不能改变引用int a = 10;int b = 20;int& ref = a;ref = b; //不能改变引用
}

建立数组引用方法:

//1. 建立数组引用方法一
//1、定义数组类型
typedef int (ArrRef)[10];
int arr[10];
//2、建立引用
ArrRef& aRef = arr;
for (int i = 0; i < 10;i ++){aRef[i] = i+1;
}
for (int i = 0; i < 10;i++){cout << arr[i] << " ";
}
cout << endl;//2. 建立数组引用方法二 
int(&f)[10] = arr; //直接定义引用
for (int i = 0; i < 10; i++){f[i] = i+10;
}
for (int i = 0; i < 10; i++){cout << arr[i] << " ";
}
cout << endl;//3. 建立数组引用方法三
typedef int(&ArrRef1)[10];//定义引用数组类型
ArrRef1 aRef1 = arr;
for (int i = 0; i < 10; i++){aRef1[i] = i+10;
}
for (int i = 0; i < 10; i++){cout << arr[i] << " ";
}
cout << endl;

3.7.2 引用的本质

引用的本质在c++内部实现是一个常指针.

Type& ref = val; // Type* const ref = &val;

c++编译器在编译过程中使用常指针作为引用的内部实现，因此引用所占用的空间大小与指针相同，只是这个过程是编译器内部实现，用户不可见。

//发现是引用，转换为 int* const ref = &a;
void testFunc(int& ref){ref = 100; // ref是引用，转换为*ref = 100
}
int main(){int a = 10;int& aRef = a; //自动转换为int* const aRef = &a;这也能说明引用为什么必须初始化aRef = 20; //内部发现aRef是引用，自动帮我们转换为: *aRef = 20;cout << "a:" << a << endl;cout << "aRef:" << aRef << endl;testFunc(a);system("pause");return EXIT_SUCCESS;
}

3.7.3 指针引用

在c语言中如果想改变一个指针的指向而不是它所指向的内容，函数声明可能这样:

void fun(int**);

给指针变量取一个别名:

Type* pointer = NULL;  
Type*& ref = pointer;

指针间接修改与引用修改对比如下：

struct Teacher{int mAge;
};
//指针间接修改teacher的年龄
void AllocateAndInitByPointer(Teacher** teacher){*teacher = (Teacher*)malloc(sizeof(Teacher));(*teacher)->mAge = 200;  
}
//引用修改teacher年龄
void AllocateAndInitByReference(Teacher*& teacher){teacher->mAge = 300;
}
void test(){//创建TeacherTeacher* teacher = NULL;//指针间接赋值AllocateAndInitByPointer(&teacher);cout << "AllocateAndInitByPointer:" << teacher->mAge << endl;//引用赋值,将teacher本身传到ChangeAgeByReference函数中AllocateAndInitByReference(teacher);cout << "AllocateAndInitByReference:" << teacher->mAge << endl;free(teacher);
}

对于c++中的定义那个，语法清晰多了。函数参数变成指针的引用，用不着取得指针的地址。

3.7.4 常量引用

常量引用的定义格式:

const Type& ref = val;

常量引用注意：

• 字面量不能赋给引用，但是可以赋给const引用

• const修饰的引用，不能修改。

void test01(){int a = 100;const int& aRef = a; //此时aRef就是a//aRef = 200; 不能通过aRef的值a = 100; //OKcout << "a:" << a << endl;cout << "aRef:" << aRef << endl;
}
void test02(){//不能把一个字面量赋给引用//int& ref = 100;//但是可以把一个字面量赋给常引用const int& ref = 100; //int temp = 200; const int& ret = temp;
}

3.7.5 引用使用场景

常量引用主要用在函数的形参，尤其是类的拷贝/复制构造函数。

将函数的形参定义为常量引用的好处:

• 引用不产生新的变量，减少形参与实参传递时的开销。

• 由于引用可能导致实参随形参改变而改变，将其定义为常量引用可以消除这种副作用。

//1.引用作为函数参数
void func(int &a, int &b)
{int sum = a + b;cout << "sum=" << sum << endl;
}void test01()
{int a = 10;int b = 20;func(a, b);
}

如果希望实参随着形参的改变而改变，那么使用一般的引用，如果不希望实参随着形参改变，那么使用常引用。

//const int& param防止函数中意外修改数据
void ShowVal(const int& param){cout << "param:" << param << endl;
}

引用作为函数的返回值：

//2.引用作为函数的返回值
int& func2()
{int b = 10;//注意1：不要返回局部变量的引用int &p = b;return p;
}
int &func3()
{static int b = 10;return b;
}
void test02()
{int &q = func2();q = 100;cout << q << endl;func2() = 200;cout << q << endl;
---------上面的代码是错误，只是编译器没有检测出来cout << "func2="<<func2() << endl;func3() = 100;//注意2：如果要函数当左值，那么该函数必须返回引用cout << "func3()=" << func3() << endl;
}

3.7.5.1 引用使用中注意点

最常见看见引用的地方是在函数参数和返回值中。当引用被用作函数参数的时，在函数内对任何引用的修改，将对还函数外的参数产生改变。当然，可以通过传递一个指针来做相同的事情，但引用具有更清晰的语法。

如果从函数中返回一个引用，必须像从函数中返回一个指针一样对待。当函数返回值时，引用关联的内存一定要存在。

//值传递
void ValueSwap(int m,int n){int temp = m;m = n;n = temp;
}
//地址传递
void PointerSwap(int* m,int* n){int temp = *m;*m = *n;*n = temp;
}
//引用传递
void ReferenceSwap(int& m,int& n){int temp = m;m = n;n = temp;
}
void test(){int a = 10;int b = 20;//值传递ValueSwap(a, b);cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;//地址传递PointerSwap(&a, &b);cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;//引用传递ReferenceSwap(a, b);cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;
}

通过引用参数产生的效果同按地址传递是一样的。引用的语法更清楚简单：

1. 函数调用时传递的实参不必加“&”符

2. 在被调函数中不必在参数前加“*”符

引用作为其它变量的别名而存在，因此在一些场合可以代替指针。C++主张用引用传递取代地址传递的方式，因为引用语法容易且不易出错。

//返回局部变量引用
int& TestFun01(){int a = 10; //局部变量return a;
}
//返回静态变量引用
int& TestFunc02(){    static int a = 20;cout << "static int a : " << a << endl;return a;
}
int main(){//不能返回局部变量的引用int& ret01 = TestFun01();//如果函数做左值，那么必须返回引用TestFunc02();TestFunc02() = 100;TestFunc02();return EXIT_SUCCESS;
}

• 不能返回局部变量的引用。

• 函数当左值，必须返回引用。

3.8 C和C++的区别

1. C语言的结构体不能写函数，C++可以

2. 结构体定义变量时，C++不需要加struct关键字

3. 更加严格的类型检查

4. const修饰的变量，C++有时没有内存，C语言的都有内存

5. 三目运算符返回的值不一样

6. 引用和C语言的指针功能一样

3.9 内联函数(inline function)

3.9.1 内联函数的引出

c++从c中继承的一个重要特征就是效率。假如c++的效率明显低于c的效率，那么就会有很大的一批程序员不去使用c++了。

在c中我们经常把一些短并且执行频繁的计算写成宏，而不是函数，这样做的理由是为了执行效率，宏可以避免函数调用的开销，这些都由预处理来完成。

但是在c++出现之后，使用预处理宏会出现两个问题：

• 第一个在c中也会出现，宏看起来像一个函数调用，但是会有隐藏一些难以发现的错误。

• 第二个问题是c++特有的，预处理器不允许访问类的成员，也就是说预处理器宏不能用作类类的成员函数。

为了保持预处理宏的效率又增加安全性，而且还能像一般成员函数那样可以在类里访问自如，c++引入了内联函数(inline function).

内联函数为了继承宏函数的效率，没有函数调用时开销，然后又可以像普通函数那样，可以进行参数，返回值类型的安全检查，又可以作为成员函数。

3.9.2 预处理宏的缺陷

预处理器宏存在问题的关键是我们可能认为预处理器的行为和编译器的行为是一样的。当然也是由于宏函数调用和函数调用在外表看起来是一样的，因为也容易被混淆。但是其中也会有一些微妙的问题出现:

问题一：

#define ADD(x,y) x+y
inline int Add(int x,int y){return x + y;
}
void test(){int ret1 = ADD(10, 20) * 10; //希望的结果是300int ret2 = Add(10, 20) * 10; //希望结果也是300cout << "ret1:" << ret1 << endl; //210cout << "ret2:" << ret2 << endl; //300
}

问题二：

#define COMPARE(x,y) ((x) < (y) ? (x) : (y))
int Compare(int x,int y){return x < y ? x : y;
}
void test02(){int a = 1;int b = 3;//cout << "COMPARE(++a, b):" << COMPARE(++a, b) << endl; // 3cout << "Compare(int x,int y):" << Compare(++a, b) << endl; //2
}

问题三:

预定义宏函数没有作用域概念，无法作为一个类的成员函数，也就是说预定义宏没有办法表示类的范围。

3.9.3 内联函数

3.9.3.1 内联函数基本概念

在c++中，预定义宏的概念是用内联函数来实现的，而内联函数本身也是一个真正的函数。内联函数具有普通函数的所有行为。唯一不同之处在于内联函数会在适当的地方像预定义宏一样展开，所以不需要函数调用的开销。因此应该不使用宏，使用内联函数。

在普通函数(非成员函数)函数前面加上inline关键字使之成为内联函数。但是必须注意必须函数体和声明结合在一起，否则编译器将它作为普通函数来对待。

inline void func(int a);

以上写法没有任何效果，仅仅是声明函数，应该如下方式来做:

inline int func(int a){return ++;}

注意: 编译器将会检查函数参数列表使用是否正确，并返回值(进行必要的转换)。这些事预处理器无法完成的。

内联函数的确占用空间，但是内联函数相对于普通函数的优势只是省去了函数调用时候的压栈，跳转，返回的开销。我们可以理解为内联函数是以空间换时间。

3.9.3.2 类内部的内联函数

为了定义内联函数，通常必须在函数定义前面放一个inline关键字。但是在类内部定义内联函数时并不是必须的。任何在类内部定义的函数自动成为内联函数。

class Person{
public:Person(){ cout << "构造函数!" << endl; }void PrintPerson(){ cout << "输出Person!" << endl; }
}

构造函数Person，成员函数PrintPerson在类的内部定义，自动成为内联函数。

3.9.3.3 内联函数和编译器

内联函数并不是何时何地都有效，为了理解内联函数何时有效，应该要知道编译器碰到内联函数会怎么处理？

对于任何类型的函数，编译器会将函数类型(包括函数名字，参数类型，返回值类型)放入到符号表中。同样，当编译器看到内联函数，并且对内联函数体进行分析没有发现错误时，也会将内联函数放入符号表。

当调用一个内联函数的时候，编译器首先确保传入参数类型是正确匹配的，或者如果类型不正完全匹配，但是可以将其转换为正确类型，并且返回值在目标表达式里匹配正确类型，或者可以转换为目标类型，内联函数就会直接替换函数调用，这就消除了函数调用的开销。假如内联函数是成员函数，对象this指针也会被放入合适位置。

类型检查和类型转换、包括在合适位置放入对象this指针这些都是预处理器不能完成的。

但是c++内联编译会有一些限制，以下情况编译器可能考虑不会将函数进行内联编译：

• 不能存在任何形式的循环语句

• 不能存在过多的条件判断语句

• 函数体不能过于庞大

• 不能对函数进行取址操作

内联仅仅只是给编译器一个建议，编译器不一定会接受这种建议，如果你没有将函数声明为内联函数，那么编译器也可能将此函数做内联编译。一个好的编译器将会内联小的、简单的函数。

3.10 函数的默认参数

c++在声明函数原型的时可为一个或者多个参数指定默认(缺省)的参数值，当函数调用的时候如果没有指定这个值，编译器会自动用默认值代替。

void TestFunc01(int a = 10, int b = 20){cout << "a + b  = " << a + b << endl;
}
//注意点:
//1. 形参b设置默认参数值，那么后面位置的形参c也需要设置默认参数
void TestFunc02(int a,int b = 10,int c = 10){}
//2. 如果函数声明和函数定义分开，函数声明设置了默认参数，函数定义不能再设置默认参数
void TestFunc03(int a = 0,int b = 0);
void TestFunc03(int a, int b){}int main(){//1.如果没有传参数，那么使用默认参数TestFunc01();//2. 如果传一个参数，那么第二个参数使用默认参数TestFunc01(100);//3. 如果传入两个参数，那么两个参数都使用我们传入的参数TestFunc01(100, 200);return EXIT_SUCCESS;
}

注意点：

• 函数的默认参数从左向右，如果一个参数设置了默认参数，那么这个参数之后的参数都必须设置默认参数。

• 如果函数声明和函数定义分开写，函数声明和函数定义不能同时设置默认参数。

3.11 函数的占位参数

c++在声明函数时，可以设置占位参数。占位参数只有参数类型声明，而没有参数名声明。一般情况下，在函数体内部无法使用占位参数。

void TestFunc01(int a,int b,int){//函数内部无法使用占位参数cout << "a + b = " << a + b << endl;
}
//占位参数也可以设置默认值
void TestFunc02(int a, int b, int = 20){//函数内部依旧无法使用占位参数cout << "a + b = " << a + b << endl;
}
int main(){//错误调用，占位参数也是参数，必须传参数//TestFunc01(10,20); //正确调用TestFunc01(10,20,30);//正确调用TestFunc02(10,20);//正确调用TestFunc02(10, 20, 30);return EXIT_SUCCESS;
}

什么时候用，在后面要讲的操作符重载的区分前置++或 后置++要用到这个.

3.12 函数重载(overload)

3.12.1 函数重载概述

在传统c语言中，函数名必须是唯一的，程序中不允许出现同名的函数。在c++中是允许出现同名的函数，这种现象称为函数重载。函数重载的目的就是为了方便的使用函数名。

3.12.2 基本语法

实现函数重载的条件：

• 同一个作用域

• 参数个数不同

• 参数类型不同

• 参数顺序不同

//1. 函数重载条件
namespace A{void MyFunc(){ cout << "无参数!" << endl; }void MyFunc(int a){ cout << "a: " << a << endl; }void MyFunc(string b){ cout << "b: " << b << endl; }void MyFunc(int a, string b){ cout << "a: " << a << " b:" << b << endl;}void MyFunc(string b, int a){cout << "a: " << a << " b:" << b << endl;}
}
//2.返回值不作为函数重载依据
namespace B{void MyFunc(string b, int a){}//int MyFunc(string b, int a){} //无法重载仅按返回值区分的函数
}

注意: 函数重载和默认参数一起使用，需要额外注意二义性问题的产生。

void MyFunc(string b){cout << "b: " << b << endl;
}
//函数重载碰上默认参数
void MyFunc(string b, int a = 10){cout << "a: " << a << " b:" << b << endl;
}
int main(){MyFunc("hello"); //这时，两个函数都能匹配调用，产生二义性return 0;
}

思考：为什么函数返回值不作为重载条件呢？
当编译器能从上下文中确定唯一的函数的时，如int ret =func(),这个当然是没有问题的。然而，我们在编写程序过程中可以忽略他的返回值。那么这个时候,假如一个函数为
void func(int x);另一个为int func(int x); 当我们直接调用func(10),这个时候编译器就不确定调用那个函数。所以在c++中禁止使用返回值作为重载的条件。

3.12.3 函数重载实现原理

编译器为了实现函数重载，也是默认为我们做了一些幕后的工作，编译器用不同的参数类型来修饰不同的函数名，比如void func(); 编译器可能会将函数名修饰成_func，当编译器碰到void func(int x),编译器可能将函数名修饰为func_int,当编译器碰到void func(int x,char c),编译器可能会将函数名修饰为_func_int_char我这里使用”可能”这个字眼是因为编译器如何修饰重载的函数名称并没有一个统一的标准，所以不同的编译器可能会产生不同的内部名。

void func(){}
void func(int x){}
void func(int x,char y){}
// 以上三个函数在linux下生成的编译之后的函数名为:
_Z4funcv //v 代表void,无参数
_Z4funci //i 代表参数为int类型
_Z4funcic //i 代表第一个参数为int类型，第二个参数为char类型

3.12.4 extern “C”浅析

以下在Linux下测试:

c函数: void MyFunc(){} ,被编译成函数: MyFunc

c++函数: voidMyFunc(){},被编译成函数: _Z6Myfuncv

通过这个测试，由于c++中需要支持函数重载，所以c和c++中对同一个函数经过编译后生成的函数名是不相同的，这就导致了一个问题，如果在c++中调用一个使用c语言编写模块中的某个函数，那么c++是根据c++的名称修饰方式来查找并链接这个函数，那么就会发生链接错误，以上例，c++中调用MyFunc函数，在链接阶段会去找Z6Myfuncv，结果是没有找到的，因为这个MyFunc函数是c语言编写的，生成的符号是MyFunc。

那么如果我想在c++调用c的函数怎么办？

extern"C"的主要作用就是为了实现c++代码能够调用其他c语言代码。加上extern "C"后，这部分代码编译器按c语言的方式进行编译和链接，而不是按c++的方式。

MyModule.h

#ifndef MYMODULE_H
#define MYMODULE_H#include<stdio.h>//这是告诉C++编译器，找下面的函数，要以C语言的方式去寻找
#ifdef __cplusplus
extern "C"{
#endif//C语言的函数声明void func1();int func2(int a,int b);#ifdef __cplusplus
}
#endif#endif

MyModule.c

#include"MyModule.h"void func1(){printf("hello world!");
}
int func2(int a, int b){return a + b;
}

TestExternC.cpp

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
using namespace std;#if 0#ifdef __cplusplusextern "C" {#if 0void func1();int func2(int a, int b);#else#include"MyModule.h"#endif}#endif#elseextern "C" void func1();extern "C" int func2(int a, int b);#endifint main(){func1();cout << func2(10, 20) << endl;return EXIT_SUCCESS;
}