C++ |【01】基础概念

╰半夏微凉° 2022-10-05 05:46 156阅读 0赞

### 文章目录 ###

*   *   *  一、概述
         *   *  1、简介
             *  2、C++程序
             *   *  2.1 初步接触C++
                 *  2.2 面向过程
                 *  2.3 面向对象
                 *  2.4 面向对象的三大特性
                 *   *  2.4.1 封装
                     *  2.4.2 继承
                     *  2.4.3 多态
             *  3、C++对C的扩展
             *   *  3.1 双冒号的使用
                 *  3.2 namespace关键字
                 *  3.3 using生声和using编译指令
                 *  3.4 检测增强
             *  4、引用
             *   *  4.1 基本用法
                 *  4.2 参数的传递方式
                 *  4.3 引用的注意事项
                 *  4.4 本质【指针常量】
                 *  4.5 指针的引用
                 *  4.6 const引用使用场景
             *  5、类的初步使用
             *  6、内联函数
             *   *  6.1 引出
                 *  6.2 基本概念
             *  7、函数的默认参数
             *   *  7.1 注意事项
                 *  7.2 占位参数
             *  8、函数重载
             *   *  8.1 介绍
                 *  8.2 实现原理
             *  9、封装
             *  10、权限
             *   *  10.1 私有方法\`private\`
                 *  10.2 保护权限\`protected\`
                 *  10.3 将成员设置成private

### 一、概述 ###

#### 1、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 with cIsss` 。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`。

> **库**：是编程模块的`集合`，可在程序中`导入调用`。可`节省`程序员大量的`时间`和`工作量`。

> C++在C上添加面向对象编程和范式编程。且继承了C语言。并且融合了三种不同的编程方式：
> 
>  *  C语言代表过程性语言；
>  *  添加了类代表的面向对象语言；
>  *  支持泛型编程。

> **起源**: 与c语言-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。

#### 2、C++程序 ####

##### 2.1 初步接触C++ #####

> 在C++中仍可用`#include<>`导入，保持原有的库，但也有C++版的库。  
> 如：`math.h` 在C++中可用`cmath`

#include<iostream> 
    /* * i：表示输入 * o：表示输出 * stream：数据流 */
    
    using namespace std;
    /* * using：使用声明 * namespace：命名空间的关键词 * std：命名空间的名称 */
    
    
    int main()
    { 
    	cout << "Hello World" << endl;
    	/* * cout：标准输出流 * << ：左移运算符【可拼接字符串】 * endl：结束换行并刷新缓冲区 */
    
    	system("pause"); // 阻塞功能，让程序不在往后执行 
    	return 0;
    }

##### 2.2 面向过程 #####

>  *  面向过程是一种以`过程为中心`的编程思想。
>  *  通过分析出解决问题所需要的步骤，然后用函数把这些步骤实现，使用的时候一个个`依次调用`就可以了。

> **面向过程编程思想的核心：**
> 
>  *  功能分解；
>  *  自上向下、逐层细化。

> **面向过程编程语高存在的主要缺点是**：
> 
>  *  不符合人的思维习惯而是要用计算机的思维方式去处理问题；
>  *  语言重用性低，维护困难。

##### 2.3 面向对象 #####

> 面向对象编程( Object-Oriented Programming )简称`OOP技术`，是开发计算机应用程序的一种`新方法、新思想`。【应对变化，提高复用】

> 过去的面向过程编程常常会导致所有的代码都包含在几个模块中
> 
>  *  使程序难以阅读和维护；
>  *  在做一些修改时常常牵一动百，使以后的`开发和维护难以为继`。

> 而使用O0P技术：
> 
>  *  要使用许多代码模块，每个模块都只提供特定的功能，它们是`彼此独立`的；
>  *  增大了代码重用的几率，更加有利于软件的`开发、维护和升级`。

> 在面向对象中，`算法与数据结构`被看做是个整体，称作`对象`。现实世界中任何类的对  
> 象都具有一定的`属性和操作` , 也总能用数据结构与算法两者合一地来描述。

##### 2.4 面向对象的三大特性 #####

###### 2.4.1 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`， 通过成员函数管埋  
> 内部状态。

###### 2.4.2 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。。

###### 2.4.3 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 双冒号的使用 #####

> 双冒号作用域运算符：
> 
>  *  `::`：全局运算符；
>  *  `空间名称::`：表示该命名空间下的作用域

##### 3.2 namespace关键字 #####

>  *  用来解决命名冲突的问题；
>  *  可使用在函数、变量、结构体、类；
>  *  命名空间必须定义在全局作用域下；
>  *  可以嵌套；
>  *  可以在后部进行续写；
>  *  若是无名、匿名的命名空间，则相当于静态，只能在本文件内使用；
>  *  别名，通过`namespace 别名 = 原名` 进行修改。

##### 3.3 using生声和using编译指令 #####

**声明需要注意二义性**

> 声明：`using 命名::变量/常量`  
> 当使用`就近原则`的时候，切在该代码区又`声明了命名空间`内同种变量或常量时会出现二义性。

**using编译指令**

> 编译：`using namespace 命名`。会避免二义性，就近原则优先。

##### 3.4 检测增强 #####

>  *  `全局变量`检测增强；  
>     如：在C中全局的变量重新定义不报错，而在C++中会报错。

>  *  `函数`检测增强，`参数类型`增强，返回值，函数调用传参；  
>     如：函数没有返回值，参数类型没定义。

>  *  `类型转化`检测增强。

>  *  `结构体`增强，C++中可以`添加函数`，且在`使用`的时候可以不加struct；

>  *  C++中增加`bool类型`；

>  *  `三目运算符`增强，C++中返回的是变量，可直接复制。C中返回的是值。

>  *  `const`增强，不可通过指针修改，并且可以初始化数组。
>     
>      *  C语言：const修饰是一个伪常量，会`分配内存`；const为`外部链接`；
>      *  C++：const`不会分配内存`。若按照C语言的方式去尝试修改值的话。在取地址时，编译器会主动开辟一个`临时的地址`来暂存该值，而指针修改的是该临时地址中的值。const为`内部链接`；

> **【注意】当什么时候C++中的const会被分配内存：**
> 
>  *  `取地址`时会临时分配内存；
>  *  `extern`时也会分配内存；
>  *  将`普通变量`初始化(赋值)const；
>  *  `自定义数据类型`(使用结构体)；

> **尽量以const替换define**：
> 
>  *  define在`预处理`阶段就将所有值都进行替换，若有错误编译器不会识别到；
>  *  define`没有定义类型`；
>  *  define`没有作用域`

#### 4、引用 ####

##### 4.1 基本用法 #####

> 使用`&`符号，在等号左侧使用表示引用。 `数据类型 &别名 = 原名`

>  *  实质：起别名
>  *  通过变量的名字可以使用内存空间
>  *  修改引用即修改原变量
>  *  初始化后不能修改

> 可结合`typedef`来使用  
> `typedef int(name)[];` => `name &pArr = arr;`

##### 4.2 参数的传递方式 #####

> 在C语言中接触到了`值传递`、`地址传递`，而在C++中又新增了一个`引用传递`。

> **引用传递**：本质上和地址传递类似，都是对地址进行操控。  
> **传入方式**：`函数名(int &a, int &b);`。

##### 4.3 引用的注意事项 #####

>  *  必须引一块合法的内存空间，且不能为`NULL`；
>  *  不要返回`局部变量`的引用；
>  *  若函数的返回值是引用，则这个函数可以作为`左值`，相等于给该返回值赋值。

##### 4.4 本质【指针常量】 #####

> 在执行代码：`int &new = a` => `int *const new = &a`；  
> 赋值时：`new = 100` => `*new = 200`；

##### 4.5 指针的引用 #####

> 引用与指针搭配，让函数间的传递，赋值等操作更加简洁，通俗易懂。

> 若传递二级指针，则接受参数只需`* &p`，即可对p进行赋值等操作。传参也只需传入`p`即可。

##### 4.6 const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`或者`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；
>      *  `防止实参`随形参的`改变`而改变。

#### 5、类的初步使用 ####

>  *  `类`是对`对象`的`抽象`；
>  *  `对象`是`类`的`实例`。

#include<iostream>
    using namespace std;
    
    // 定义一个全局常量
    const double pi = 3.14;
    
    /* * 创建一个类： 需要再内部public下进行编写，为公共属性 * class 类名 */
    class Circle
    { 
    public: // 具有公共权限
    	
    	double GetS()// 成员函数
    	{ 
    		return 2 * pi * R;
    	}
    
    	int R; // 成员属性 
    
    };
    
    int main()
    { 
    	Circle circle;// 创建一个类对象
    	circle.R = 4;// 通过对象访问成员属性，对其进行赋值
    	double S = circle.GetS();// 调用成员函数
    
    	cout << "S：" << S << endl;
    	system("pause");
    	return 0;
    }

> 例：创建学生类

#include<iostream>
    #include<string>
    using namespace std;
    
    class Stu
    { 
    public: 
    	// 成员属性
    	int Stu_Num;
    	string Stu_Name;
    	int Stu_Age;
    	
    	// 成员方法
    	void ShowInfo()
    	{ 
    		cout << "学生：" << Stu_Name << "的学号为：" << Stu_Num << "年龄为：" << Stu_Age << endl;
    	}
    
    };
    
    int main()
    { 
    	// 创建对象
    	Stu stu;
    	stu.Stu_Age = 10;
    	stu.Stu_Name = "小明";
    	stu.Stu_Num = 1;
    
    	stu.ShowInfo();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

#### 6、内联函数 ####

##### 6.1 引出 #####

> 在C中，在执行一些较为频繁的计算时，通常会将他写成`宏函数`，来`提高`程序的执行`效率`，而这些都是预处理来完成的。但在C++中会出现部分问题。
> 
>  *  比如在`编译`的时候若出现问题，他不会报错。
>  *  且在C++中`预处理器不允许访问类的成员`，就是说预处理器宏不能用作类的成员函数。

> 所以，在C++中为了保持跟C语言同样的效率，引入了`内联函数`。

##### 6.2 基本概念 #####

>  *  需要在函数前面加上`inline`，注意`函数体`和`声明`都要带上该关键字；
>  *  内联函数有`占用内存空间`；
>  *  优势在于省去了函数调用时候的`压栈`、`跳转`、`返回`的开销。【以空间换时间】；
>  *  任何类内部定义的函数都会`自动生成`内联函数。

**由于C++的限制，编译器不考虑进行内联函数编译的几种情况**：

>  *  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`取地址`操作。

> 内联函数只是编译器的一个`建议`。若你没有声明是内联函数，则编译器也可能将此函数做为`内联函数`。

#### 7、函数的默认参数 ####

> 当函数调用时，若没有该值，则编译器会自动用默认值替换。

##### 7.1 注意事项 #####

>  *  若参数中，当前位置有了默认参数，则后续的参数应都为默认参数；`int get(int a, int b=1, int c=2)`
>  *  若函数在声明的时候`有默认参数`，则在`实现函数`的时候`不用写`。

##### 7.2 占位参数 #####

> 只是暂一个位置，调用时需要`传入参数`，但在函数中`不使用`。

#### 8、函数重载 ####

##### 8.1 介绍 #####

>  *  在同一个`作用域`内，俩个函数`作用域相同`，`参数不同`【顺序、类型、个数】。
>  *  返回值不能作为函数的重载条件。
>  *  当函数重载与默认参数一起使用时，要注意避免二义性。
>  *  `const`也可以作为重载的条件，当`重载与引用`结合使用时。由于引用需要一个`合法的内存空间`。所以使用const修饰，会指向正确的用法。

##### 8.2 实现原理 #####

> 在使用`函数重载`时，不同的编译器会将该函数进行`重新命名`，并且根据`不同的数据类型`、`不同的个数`来生成不同的函数名来进行区别。

#### 9、封装 ####

>  *  C语言中行为和属性的封装是分开的

>  *  封装是将变量和函数合成一个整体，封装在一个类中；
>  *  对变量和函数进行访问控制。

#### 10、权限 ####

>  *  `struct`和`class`是一个意思，不同的是默认权限。struct默认是public，class默认是private

##### 10.1 私有方法`private` #####

>  *  私有的属性只有在类的内部才能访问。

##### 10.2 保护权限`protected` #####

> 类的内部和子类可以访问，外部不能访问。

##### 10.3 将成员设置成private #####