1.C++关键字（c++98）

C++总计63个关键字，C语言有32个关键字

2.命名空间

在c/c++中，变量，函数和类都是大量存在的，这些变量，函数和类的名称将都存在全局作用域中，可能导致冲突，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些问题

#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”

2.1命名空间定义

定义命名空间，需要使用namespace关键字，后面跟命名空间的名字，然后接｛｝，｛｝中即为命名空间成员

// 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。
// 我们上课用的是bit，大家下去以后自己练习用自己名字缩写即可，如张三：zs
// 1. 正常的命名空间定义
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;
 };
}
//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;
 }
}

注：一个命名空间就定义了一个新的作用域，命名空间中所有内容都局限于该命名空间中

2.2命名空间使用

命名空间中成员该如何使用呢？比如：

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;
}

命名空间的使用有三种方式
加命名空间名称及作用域限定符

int main()
{
    printf("%d\n", N::a);
    return 0;    
}

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;    
}

使用using namespace命名空间名称引入

using namespce N;
int main()
{
    printf("%d\n", N::a);
    printf("%d\n", b);
    Add(10, 20);
    return 0;    
}

3.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？

#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()
{
	cout<<"Hello world!!!"<<endl;
	return 0;
}

说明

1.使用cout标准输出对象（控制台）和标准输入对象（键盘）时，必须包含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,都包含在头文件中
3.<<是流插入运算符，>>是流提取运算符
4.使用c++输入输出更方便我，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

注：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）还支持<iostream.h>格式，后续编译器已不支持，因此推荐+std的方式

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
   int a;
   double b;
   char c;
     
   // 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;
}

std命名空间的使用惯例:

srd是c++标准库的命名空间，如何展开std使用更合理

• 1.在日常联系中，建议直接using namespace std即可
• 2.using namespace std的展开，标准库就全部暴露出来了，如果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，但项目开发中代码较多，规模大想就容易出现，建议在项目中，使用std::cout指定命名空间+using namespace std::cout展开常用的库对象/类型等方式

4.缺省参数

4.1缺省参数概念

缺省参数是声明或定义函数时为函数指定一个缺省值，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
 	Func(10);   // 传参时，使用指定的实参
	return 0;
}

4.2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;
 }

注：

• 1.半缺省参数必须从右往左依次来给出，不能间隔给
• 2.缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现

 //a.h
  void Func(int a = 10);
  
  // a.cpp
  void Func(int a = 20)
 {}
  // 注意：如果声明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。

• 3.缺省值必须是常量或者全局变量
• 4.c语言不支持（编译器不支持）

5.函数重载

自然语言中，一个词可以有多重定义，人们可以通过上下文判断该词真实含义，即该词被重载了

5.1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去（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;
}
// 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;
}
int main()
{
 	Add(10, 20);
 	Add(10.1, 20.2);
 	f();
 	f(10);
 	f(10, 'a');
 	f('a', 10);
 	return 0;
}

5.2C++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，C语言不支持呢
在C/C++中，一个程序要运行起来，需要经历以下几个阶段我：预处理完，编译，汇编器，链接

1. 实际项目通常是由多个头文件和多个源文件构成，而通过C语言阶段学习的编译链接，我们
   可以知道，【当前a.cpp中调用了b.cpp中定义的Add函数时】，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？
2. 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。(老师要带同学们回顾一下)
3. 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。
4. 由于Windows下vs的修饰规则过于复杂，而Linux下g++的修饰规则简单易懂，下面我们使
   用了g++演示了这个修饰后的名字。
5. 通过下面我们可以看出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+类型首字母】

   • 采用C语言编译器编译后的结果
     
     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++编译器编译后的结果
     
     结论：在linux下，采用g++编译后，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

   • Windows下名字修饰规则
     

对比linux会发现，windows下vs编译器对函数名字修饰规则相对复杂难懂，但道理都是类似的

【扩展学习：c/c++函数调用约定和名字修饰规则-C/C++的调用约定】

6.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
7.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

6.引用

6.1引用概念

引用不是新定义一个变量，而是给已经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：李逵，在家称为"铁牛"，江湖上人称"黑旋风"。
类型& 引用变量名（对象名）＝引用实体

void TestRef()
{
    int a = 10;
    int& ra = a;//<====定义引用类型
    printf("%p\n", &a);
    printf("%p\n", &ra);
}

注：引用类型必须和引用实体是同种类型的

6.2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
3.引用一旦引用一个实体，再不能饮用其他实体

void TestRef()
{
   int a = 10;
   // int& ra;   // 该条语句编译时会出错
   int& ra = a;
   int& rra = a;
   printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra);  
}

6.3常引用

void TestConstRef()
{
    const int a = 10;
    //int& ra = a;   // 该语句编译时会出错，a为常量
    const int& ra = a;
    // int& b = 10; // 该语句编译时会出错，b为常量
    const int& b = 10;
    double d = 12.34;
    //int& rd = d; // 该语句编译时会出错，类型不同
    const int& rd = d;
}

6.4使用场景

1.做参数

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

2.做返回值

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

下面代码输出结果是什么，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;
}

注：如归果函数返回时，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

6.5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

#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;
}

6.5.2值和引用的作为返回值类型的性能比较

#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;
}

通过上述代码的比较，发现传值和指针在作为传参以及返回值类型上效率相差很大

6.6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

int main()
{
	int a = 10;
	int& ra = a;
	cout<<"&a = "<<&a<<endl;
	cout<<"&ra = "<<&ra<<endl;
	return 0;
}

在底层实现上实际是有空间的，因为引用是按照指针方式实现的

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

引用和指针的汇编代码对比

引用和指针的不同点

• 1.引用概念上定义变量的别名，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.有多级指针但没有多级引用
  8.访问实体方式不同，指针是显示解引用，引用编译器自己处理
  9.引用比指针使用起来相对更安全

7.内联函数

7.1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桢的开销，内联函数提升程序运行的效率

如果在上述函数前增加inline关键字将其改成内联函数，在编译期间编译器会用函数体替换函数的调用
查看方式：

• 1.在release模式，查看编译器生成的汇编代码是否存在call Add
  2.在debug模式下，需要对编译器进行设置，否则不会展开（因为debug模式下，编译器默认会对代码进行优化，以下是vs2013的设置方式）
  
  

7.2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

// 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

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

8.auto关键字（c++11）

8.1类型biemingsikaoq

随着程序越来越复杂，程序中用到的类型也越来越复杂我，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;
}

std::map<std::steing,std::string>::iterator是一个类型，但是该类型太长了，特别容易写错，可以通过typedef给类型取别名

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

使用typedef给类型取别名确实可以简化代码，但是typedef会遇到新问题

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;
}

在编程时，常常需要把表达式的值赋给变量，这就要求在声明变量的时候清楚地知道表达式的类型，然而有时做到这点并非很容易，因此c++11给auto赋予了新的含义

8.2auto简介

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，但很少有人使用
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

int TestAuto()
{
	return 10;
}
int main()
{
	int a = 10;
	auto b = a;
	auto c = 'a';
	auto d = TestAuto();
	cout << typeid(b).name() << endl;
	cout << typeid(c).name() << endl;
	cout << typeid(d).name() << 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;
}

注：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

8.3auto的使用规则

• 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声明引用类型则必须加&

int main()
{
    int x = 10;
    auto a = &x;
    auto* b = &x;
    auto& c = x;
    cout << typeid(a).name() << endl;
    cout << typeid(b).name() << endl;
    cout << typeid(c).name() << endl;
    *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
}

8.3auto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

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的新式fir循环和lambda表达式等进行配合使用

9.基于范围的for循环（c++11）

9.1范围for的语法

在C++98中如果要遍历一个数组，可以按照以下方式进行：

void TestFor()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)
     array[i] *= 2;
for (int* p = array; p < array + sizeof(array)/ sizeof(array[0]); ++p)
     cout << *p << endl;
}

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，有时容易犯错，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)
     e *= 2;
for(auto e : array)
     cout << e << " ";
return 0;
}

注：与普通循环累死我，可以用continue来结束本次循环，也可以用break来跳出整个循环

9.2范围for的使用条件

• 1.for循环迭代的范围必须是确定的
  • 对于数组而言，就是数组只不过第一个元素和最后一个元素的范围，对于类而言，应该提供begin和end的方法，begin和endfor循环迭代的范围
    注：以下代码就有问题，因为for范围不确定

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

• 2.迭代对象要实现++和==的操作

10.指针空值nullptr（c++11）

10.1 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，比如未初始化指针，如果一个指针没有合法的指向，基本按照以下初始化

void TestPtr()
{
	int* p1 = NULL;
	int* p2 = 0;
	// ……
}

NULL实际是一个宏，在传统c头文件（stddef.h）中，可以看到以下代码

#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*，不论采取哪种定义，在使用空值的指针，都不可避免的会遇到一些麻烦

void f(int)
{
 	cout<<"f(int)"<<endl;
}
void f(int*)
{
 	cout<<"f(int*)"<<endl;
}
int main()
{
 	f(0);
 	f(NULL);
 	f((int*)NULL);
 	return 0;
}

程序本意是想通过f（NULL）调用指针版本的f（int*）函数，但由于NULL被定义成0，因此与程序的初衷相悖
在c++98中，字面常量0既可以是一个整型数字，也可以是无类型指针（void*）常量，但是编译器默认情况下将其看成是一个整型常量，如果要将其按照指针方式使用，必须对其进行强转（void*）0

注：
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*

.