一、C++介绍

本贾尼·斯特劳斯特卢普，于1979年4月份贝尔实验室的本贾尼博士在分析UNIX系统分布内核流量分析时，希望有一种有效的更加模块化的工具。 1979年10完成了预处理器Cpre，为C增加了类机制，也就是面向对象，1983年完成了C++的第一个版本，C with classes也就是C++

C++与C的不同点：

1、C++完全兼容C的所有内容 2、支持面向对象编程思想 3、支持运算符、函数重载 4、支持泛型编程、模板 5、支持异常处理 6、类型检查严格

二、第一个C++程序

1、文件扩展名

.cpp .cc .C .cxx

2、编译器

g++ 大多数系统需要额外安装，ubuntu系统下的安装命令： sudo apt-get update sudo apt-get install g++ gcc也可以继续使用但需要增加参数 -xC++ -lstdc++

3、头文件

#include <iostream> #include <stdio.h> 可以继续使用 #include <cstdio> 也可以使用

4、输入／输出

cout << 输出数据 cin >> 输入数据 cout/cin会自动识别类型，不需要占位符。 scanf/printf可以继续使用 注意：cout和cin是标准库类对象，而scanf/printf是标准库函数。

5、增加了名字空间

std::cout using namespace std; 所有的标准类型、对象、函数都位于std命令空间中

三、C++中与C不同的数据类型

1、C++的结构 1、不再需要 typedef ，在定义结构变量时，可以省略 struct 关键字。 2、成员可以是函数（成员函数），在成员函数中可以直接访问成员变量，不需要.或->，但是C的结构成员可以是函数指针。 3、有一些隐藏的成员函数（构造、析构、拷贝构造、赋值构造）。 4、可以继承，可以设置成员的访问权限，（面向对象）。 2、C++的联合 1、不再需要 typedef ，在定义联合变量时，可以省略 union 关键字。 2、成员可以是函数（成员函数），在成员函数中可以直接访问成员变量，不需要.或->。 3、有一些隐藏的成员函数（构造、析构、拷贝构造、赋值构造）。 3、C++的枚举 1、不再需要 typedef ，在定义联合变量时，可以省略 enum 关键字。 2、使用方法与C语言基本一致，但类型检查比C语言更严格。 4、C++的布尔类型 1、C＋＋具有真的布尔类型，bool是C＋＋中的关键字，在C语言中使用布尔类型需要导入头文件stdbool.h。 2、在C＋＋中 true false 是关键字，而在C语言中不是。 3、在C＋＋中 true false 是1字节，而在C语言中是4字节。 5、C++的void* 1、C语言中void* 可以与任意类型的指针 自动转换（万能指针）。 2、C＋＋void*不能给其它类型的指针直接赋值，必须强制类型转换，但其它类型的指针可以自动给void*赋值。 3、C＋＋为什么这样修改void*？ 为了更安全，所以C＋＋类型检查更严格。 C＋＋可以自动识别类型，对万能指针的需求不再那么强烈。 6、C++的字符串 1、C++的字符串被封装成了string类，但可以与C中的字符串进行转换(c_str成员函数)。 2、需要string头文件，但已经被包含在iostream中，被定义在std名字空间中。 3、常见的字符串操作不再需要函数，可以使用运算符，如：=、==、!=、+=， 4、计算长度使用它的成员函数size。

四、名字空间

1、为什么需要名字空间 在项目中函数名、全局变量、结构、联合、枚举、类，非常有可能名字冲突，而名字空间就对这些命名进行逻辑空间划分（不是物理单元划分），为了解决命名冲突。 2、什么是名字空间 在C＋＋中经常使用使用多个独立开发的库来完成项目，由于库的作者或开发人员根本没有见过面，因此命名冲突再所难免，C++之父为防止命名冲突给C++设计一个名字空间的机制。 通过使用namespace XXX把库中的变量、函数、类型、结构等包含在名字空间中，形成自己的作用域，避免名字冲突。 namespace xxx { } // 没有分号 3、同名的名字空间有自动合并（为了声明和定义可以分开写） 同名的名字空间中如果有重名的依然会命名冲突。 4、名字空间的使用方法 ::域限定符 空间名::标识符 // 使用麻烦，但是非常安全 using namespace 空间名; 把空间中定义的标识符导入到当前代码中 不建议这样使用，相当于把垃圾分类后又倒入同一个垃圾车，依然会冲突。 5、无名名字空间 不属于任何名字空间的标识符，隶属于无名名字空间。 无名名字空间中的成员使用 ::标识符 进行访问。 如何访问被屏蔽的全局变量。 6、名字空间嵌套 名字空间内部可以再定义名字空间，这种名字空间嵌套。 内层的名字空间与外层的名字空间的成员，可以重名，内层会屏幕外层的同名标识符。 namespace n1 { int num = 1; namespace n2 { int num = 2; namespace n3 { int num = 3; } } } 多层名字空间在使用时逐层分解。 n1::n2::n3::num; 7、可以给名字空间取另名 由于名字空间可以嵌套，这样就会导致在使用内层成员时过于麻烦，可以给名字空间取别名来触决这类问题。 namespace n123 = n1::n2::n3;

五、C＋＋的内存管理

1、new／delete C＋＋具备申请／释放堆内存功能的运算符。 相当于C语言中的malloc和free。 new 类型; 会自动计算类型所需要字节数，然后从堆分配对应字节数的内存，并返回内存的首地址（具备类型）。 delete 指针； 会自动释放堆内存。 注意：new／delete与malloc/free不能混用，因为new和delete会自动调用类、结构的构造函数、析构函数。 2、数组的分配与释放 new 类型[n]; n表示数组长度，如果类、结构会自动调用n次构造函数。 delete[] 指针; 通过new[] 分配的内存，必须通过delete[]释放。 new[] 返回值前4个字节中存放在数组的长度。 注意：不能混用 3、重复释放 delete/delete[]不能重复释放同一块内存。 delete/delete[]释放野指针的后果不确定，但释放空指针是安全的。 4、内存分配失败 当分配的内存过大，没有能需求的整块内存就会抛出异常std::bad_alloc。 new/delete与C语言的malloc/free相同点不同点（区别）？ 身份：运算符 标准库函数 参数：类型（自动计算）字节数（手动计算） 返回值：带类型的地址 void*地址 调用构造：自动调用 不能调用构造/析构函数 出错：抛异常 返回NULL 相同点： 1、都能管理堆内存 2、不能重复释放 3、可以释放NULL

六、C++的函数

1、函数重载

1、什么是函数重载 在同一个作用域下，函数名相同，参数列表不同的函数，构成重载关系。 2、重载实现的机制 C＋＋代码在编译时会函数的参数类型添加到函数名中，借助这个方式来实现函数重载，也就是C＋＋的函数名在编译期间经历换名的过程。 因此，C＋＋代码不能调用C函数（C语言编译器出的函数）。 注意：如果两个函数名真的一样，一定会冲突。 3、extern "C" {} 告诉C＋＋编译器按照C语言的方式声明函数，这样C＋＋就可以调用C编译器编译出的函数了（C＋＋目标文件可以与C目标文件合并生成可执行程序）。 如果C想调用C＋＋编译出的函数，需要将C＋＋函数的定义用 extern "C"包括一下。 4、重载和作用域 函数的重载关系发生在同一作用域下，不同作用域下地同名函数，构成隐藏关系。 5、重载解析 当调用函数时，编译器根据实参的类型和形参的匹配情况，选择一个确定的重载版本，这个过程叫重载解析。 实参的类型和形参的匹配情况有三种： 1、编译器找到与实参最佳的匹配函数，编译器将生成调用代码。 2、编译器找不到匹配函数，编译器将给出错误信息。 3、编译器找到多个匹配函数，但没有一个最佳的，这种错误叫二义性。 在大多数情况下编译器都能立即找到一个最佳的调用版本，但如果没有，编译就会进行类型提升，这样备选函数中就可能具有多个可调用的版本，这样就可能产生二义性错误。 6、确定重载函数的三个步骤 1、候选函数 函数调用第一步就是确定所有可调用的函数的集合（函数名、作域），该集合中的函数就是候选函数。 2、选择可行函数 从候选函数中选择一个或多个函数，选择的标准是参数个数相同，而且通过类型提升实参可被隐式转换为形参。 3、寻找最佳匹配 优先每个参数都完全匹配的方案，其次参数完全匹配的个数，再其次是浪费内存的字节数。 7、指针类型也会对函数的重载造成影响 C＋＋函数的形参如果是指针类型，编译时函数名中会追加Px 8、如果参数是指针或引用，const也会影响函数重载。 练习2：利用重载技术实现一个排序函数，要求所有基本类型都可以使用。

2、默认形参

1、在C＋＋中函数的形参可以设置默认值，调用函数，如果没有提供实参数，则使用默认形参。 2、如果形参只有一部分设置了默认形参，则必须靠右排列。 3、函数的默认形参是在编译阶段确定的，因此只能使用常量、常量表达式、全局变量数据作为默认值。 4、如果函数的声明和定义需要分开，只需要在函数声明时设置默认形参即可。 5、默认形参会对函数重载造成影响，设置默认形参时一定要慎重。 注意：重载的函数不要设置默认形参杂

3、内联函数

1、普通函数调用时是生成调用指令（跳转），然后当代码执行到调用位置时跳转到函数所在的代码段中执行。 2、内联函数就把函数编译好的二进制指令直接复制到函数的调用位置。 3、内联函数的优点就是提高程序的运行速度（因为没有跳转，也不需要返回），但这样会导致可执行文件增大（冗余），也就是牺牲空间来换取时间。

4、内联分为显式内联和隐式内联

显式内联：在函数前 inline(C语言C99标准也支持)。 隐式内联：结构、类中内部直接定义的成员函数，则该类型函数会被优化成内联函数。

5、宏函数在调用时会把函数体直接替换到调用位置，与内联函数一样也是使用空间来换取时间，所以宏函数与内联的区别（优缺点）？

1、宏函数不是真正的函数，只是代码替换，不会有参数压栈、出栈以及返回值，也不会检查参数类型，因此所有类型都可以使用，但这样会有安全隐患。 2、内联函数是真正的函数，被调用时会进行传参，会进行压栈、出栈，可以有返回值，严格检查参数类型，但这样就不能通用，如果想补多种类型调用需要重载。

6、内联适用的条件

由于内联会造成可执行文件变大，并增加内存开销，因此只有频繁调用的简单函数适合作为内联函数。 调用比较少的复杂函数，内联后并不显著提高性能，不足以抵消牺牲空间带来的损失，所以不适合内联。 带有递归特性和动态绑定特性的函数，无法实施内联，因此编译器会忽略声明部分的inline关键字。

七、强制类型转换(显示类型转换)

1.静态类型转换 static_cast<目标类型>(源类型对象) 两个对象只要有一个方向上能做隐式转换，那么两个方向上都可以做静态类型转换 编译过程中会判断是否能进行静态类型转换，如果不能，报错 2.动态类型转换 dynamic_cast<目标类型>(源类型对象) 源类型和目标类型必须是引用或者指针，而且源类型和目标类型存在着的继承关系，否则报错 3.去常类型转换 const_cast<目标类型>(源类型对象) 源类型和目标类型必须是指针或者引用，而且源类型和目标类型只是在常属性上有区别，否则报错 去除源类型对象的const属性 4.重解释类型转换 reinterpret_cast<目标类型>(源类型对象) 源类型和目标类型必须是指针，或者一个是指针一个是整型，否则报错 因为地址（指针）本质是一个整数，任何数据类型的地址都是4或8个字节，那么任何一个地址都可以解释为其它类型的地址

八、引用

引用就是取艺名。 1、引用的基本特性 引用就是取别名，声明一个标识符为引用，就表示该标识符是另一个对象的外号。 练习3：实现一个C＋＋版本的swap函数。 1、引用必须初始化，不存在空引用，但有悬空引用（变量死了，名还留着）。 2、可以引用无名对象和临时对象，但必须使用常引用。 3、引用不能更换目标 引用一旦完成了定义和初始化就和普通变量名一样了，它就代表了目标，一经引用终身不能再引用其它目标。 4、引用目标如果具备const属性，那么引用也必须带cosnt属性。 2、引用型参数 引用当作函数的参数能达到指针同样的效果，但不具备指针的危险，还比指针方便。 引用可以在实现函数间共享变量的目的，而且是否使用引用由被调函数说了算。 引用当作函数的参数还能提高传递参数效率，指针至少还需要4字节内存，而引用只需要增加一条标识符与内存之间的绑定（映射）。 3、引用型返回值 不要返回局部变量的引用，会造成悬空引用。 如果返回值是一个临时对象（右值），如果要使用引用接收的话，必须使用常引用。 注意：C＋＋中的引用是一种取别名的机制，而C语言中的指针是一种数据类型（代表内存编号的无符号整数）。 注意：在C＋＋中尽量使用 引用、new／delete。

九、操作符别名

某些特殊语言的键没有~,&符号，所以C＋＋标准委员会为了让C＋＋更委竞争力，为符号定义了一此别名，让这些小语种也可以愉快编写C＋＋代码。 and && or || not ! { <% } %> # :%