【C++语法堂】C++基础认知

约定不等于承诺〃 2024-03-24 16:38 36阅读 0赞

**目录**

【01 C++语法堂】C++基础

【1】命名空间

【1.1】引入域作用限定符

【1.1】命名空间定义

【1.1.1】正常的命名空间定义

【1.1.2】嵌套的命名空间定义

【1.2】命名空间使用

【1.2.1】加命名空间名称及作用域限定符

【1.2.2】使用using将命名空间中某个成员引入

【1.2.3】使用using namespace命名空间名称引入

【2】输入&输出

【3】缺省参数

【3.1】缺省参数概念

【3.2】缺省参数分类

【3.2.1】全缺省参数

【3.2.2】半缺省参数

【4】函数重载

【4.1】函数重载概念

【4.1.1】参数类型不同

【4.1.2】参数个数不同

【4.1.3】参数类型顺序不同

【4.1.4】函数重载配合缺省参数的二义性

【4.2】支持函数重载的原理

【5】引用关键字

【5.1】引用概念

【5.2】引用特性

【5.3】常引用

【5.4】引用使用场景

【5.4.1】引用做参数

【5.4.2】引用做返回值

【5.5】传值/传引用效率比较

【5.5.1】值和引用的作为参数类型的性能比较

【5.5.2】值和引用的作为返回值类型的性能比较

【5.6】引用和指针的区别

【6】inline内联函数

【6.1】概念

【6.2】特性

【7】auto关键字(C++11)

【7.1】类型别名思考

【7.2】auto简介

【7.3】auto的使用细则

【7.4】auto不能推导的场景

【8】基于范围的for循环(C++11)

【8.1】范围for的语法

【8.2】范围for的使用条件

【9】指针空值nullptr(C++11)

【9.1】C++98中的指针空值

--------------------

## **【01 C++语法堂】C++基础** ##

## **【1】命名空间**  ##

### **【1.1】引入域作用限定符** ###

**域作用限定符：**指定访问全局变量。

#include <iostream>
    // 全局变量.
    int zand = 10;
    
    // 入口函数.
    int main(int argc, char argv[]) {
    	int zand = 100;
    
    	std::cout << zand << std::endl;	// 打印结果是什么呢？ 答案是：100.
    	// 如何范文全局变量的zand呢？
    	std::cout << ::zand << std::endl;	// ::是全局域作用符.  答案是：10.
    	return 0;
    }

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**以避免命名冲突或名字污染**。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种问题的。

#include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    // 全局变量.
    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.
    // 入口函数.
    int main()
    {
    	printf("%d\n", rand);	// 编译报错.
    	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。

#### **【1.1.1】正常的命名空间定义**  ####

#include <iostream>		
    // namespace命名空间(namespace不影响变量生命周期，只是限定域和编译查找规则).
    namespace ShaXiang {
    	int rand = 10;	// 全局变量(变量存放在全局变量->存放到静态区).
        
        int Add(int num1, int num2) {
    		return num1 + num2;
    	}
    
    	struct Node {
    		struct Node* _next;
    		int id;
    	};
    }
    
    // Func函数.
    void Func() {
    	int rand = 100;	// 局部变量.
    	std::cout << rand << std::endl;
    }
    
    // 入口函数.
    int main(int argc, char argv[]) {
    	int rand = 1000; // 局部变量.
    
    	std::cout << rand << std::endl;				// 打印结果是：1000.
    	Func();										// 打印结果是：100.
    	std::cout << ShaXiang::rand << std::endl;	// 打印结果是：10.
        // 调用命名空间中的函数.
    	std::cout << ShaXiang::Add(1, 2) << std::endl;
    	// 定义struct Node类型.
    	struct ShaXiang::Node node;
    	return 0;
    }
    // 默认的查找规则是在局部找，局部找不到再去全局找，ShaXiang::rand指定到命名空间去找.
    // 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.

#### **【1.1.2】嵌套的命名空间定义**  ####

#include <iostream>		
    // namespace命名空间.
    namespace ShaXiang {
    	int rand = 10;	// 全局变量.
    
    	// 内部命名空间.
    	namespace Byte {
    		int rand = 10000;
    	}
    }
    
    // 入口函数.
    int main(int argc, char argv[]) {
    	int rand = 1000; // 局部变量.
    
    	std::cout << rand << std::endl;					// 打印结果是：1000.
    	std::cout << ShaXiang::rand << std::endl;		// 打印结果是：10.
    	std::cout << ShaXiang::Byte::rand << std::endl;	// 打印结果是：10000.
    	return 0;
    }

### **【1.2】命名空间使用** ###

引入**std是c++官方库**的命名空间，命名空间的使用有三种方式：

#### **【1.2.1】加命名空间名称及作用域限定符**  ####

#include <iostream>		
    
    // 入口函数.
    int main(int argc, char argv[]) {
    	std::cout << "我是：加命名空间名称及作用域限定符" << std::endl;
    	return 0;
    }

#### **【1.2.2】使用using将命名空间中某个成员引入**  ####

#include <iostream>		
    using std::cout;
    
    // 入口函数.
    int main(int argc, char argv[]) {
    	// using std::cout 指定std库中cout是公开的访问，其他的不可以.
    	cout << "我是：使用using将命名空间中某个成员引入" << std::endl;
    	return 0;
    }

#### **【1.2.3】使用using namespace命名空间名称引入**  ####

#include <iostream>		
    using namespace std;	// 将官方库的命名空间公开，不受限制.
    
    // 入口函数.
    int main(int argc, char argv[]) {
    	// cout 和 endl 包括其他的都不受限制.
    	cout << "我是：使用using namespace 命名空间名称引入" << endl;
    	return 0;
    }

## **【2】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()
    {
    	cout<<"Hello world!!!"<<endl;
    	return 0;
    }

*  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。
 *  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**< iostream>**头文件中。
 *  **<<是流插入运算符，>>是流提取运算符。**
 *  使用C++输入输出更方便，不需要像printf/scanf输入输出时那样，需要手动控制格式。C++的输入输出可以自动识别变量类型。
 *  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，这些知识我们我们后续才会学习，所以我们这里只是简单学习他们的使用。后面我们还有有一个章节更深入的学习IO流用法及原理。
 *  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**<iostream>\+std**的方式。

// ps：关于cout和cin还有很多更复杂的用法，比如控制浮点数输出精度，控制整形输出进制格式等等。因为C++兼容C语言的用法，这些又用得不是很多，我们这里就不展开学习了。后续如果有需要，我们再配合文档学习。
    #include <iostream>		
    using namespace std;	
    
    // 入口函数.
    int main(int argc, char argv[]) {
    	int iVal = 0;
    	float fVal = 0.0f;
    	char cVal = '\0';
    
    	// cout | cin 可以自动识别类型.
    	// cin:10 22.34 a
    	cin >> iVal >> fVal >> cVal;
    	// count:10 22.34 a
    	cout << iVal << " " << fVal << " " << cVal << endl;
    	return 0;
    }

## **【3】缺省参数**  ##

### **【3.1】缺省参数概念**  ###

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。

#include <iostream>		
    
    // parm = 0 这就是缺省参数.
    void Func1(int parm = 0) {
    	std::cout << parm << std::endl;
    }
    // 入口函数.
    int main(int argc, char argv[]) {
    	Func1();	// 没传参,使用参数的默认值.	打印结果：0.
    	Func1(100); // 传参时,使用指定的实参.		打印结果：100.
    
    	return 0;
    }

### **【3.2】缺省参数分类**  ###

#### **【3.2.1】全缺省参数**  ####

#include <iostream>			
    // 全缺省函数.
    void Func1(int parm1 = 0, int parm2 = 1, int parm3 = 2) {
    	std::cout << parm1 << parm2 << parm3 << std::endl;
    }
    
    // 入口函数.
    int main(int argc, char argv[]) {
    	// 全缺省函数调用.
    	Func1();	// 012
    	Func1(100,200,300); //100200300 
    	// 半缺省函数调用.
    	return 0;
    }

#### **【3.2.2】半缺省参数**  ####

#include <iostream>		
    // 半缺省函数.
    void Func2(int parm1, int parm2 = 1, int parm3 = 2) {
    	std::cout << parm1 << parm2 << parm3 << std::endl;
    }
    
    // 入口函数.
    int main(int argc, char argv[]) {
    	// 半缺省函数调用.
    	Func2();	// error
    	Func2(100);	// 10012
    	return 0;
    }

**全缺省参数/半缺省参数注意事项：**

#include <iostream>		
    // 全缺省函数.
    void Func1(int parm1 = 0, int parm2 = 1, int parm3 = 2) {
    	std::cout << parm1 << parm2 << parm3 << std::endl;
    }
    // 半缺省函数.
    void Func2(int parm1, int parm2 = 1, int parm3 = 2) {
    	std::cout << parm1 << parm2 << parm3 << std::endl;
    }
    // 入口函数.
    int main(int argc, char argv[]) {
    	// 全缺省函数调用.
    	Func1();	// 012
    	Func1(100,200,300); //100200300 
    	// 半缺省函数调用.
    	Func2();	// error
    	Func2(100);	// 10012
    
    	return 0;
    }

*  **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 。
 *  缺省值**必须**是常量或者全局变量。
 *  **C语言不支持**（编译器不支持） 。

## **【4】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。

#### **【4.1.1】参数类型不同**  ####

#### **【4.1.2】参数个数不同**  ####

#include <iostream>		
    // 参数类型不同
    void Add(int parm1, float parm2) {
    	std::cout << "参数类型不同：int和float" << std::endl;
    }
    
    void Add(float parm1, double parm2, char parm3) {
    	std::cout << "参数类型不同：float和double和char" << std::endl;
    }
    
    // 入口函数.
    int main(int argc, char argv[]) {
    	Add(1, 2.2f);	// 参数类型不同：int和float.
    	Add(2.3f, 2.2, 'a');	// 参数类型不同：float和double和char.
    	return 0;
    }

#### **【4.1.3】参数类型顺序不同**  ####

#include <iostream>			
    // 参数类型不同
    void Add(int parm1, float parm2) {
    	std::cout << "参数类型不同：int和float" << std::endl;
    }
    
    void Add(float parm1, int parm2) {
    	std::cout << "参数类型不同：float和int" << std::endl;
    }
    
    // 入口函数.
    int main(int argc, char argv[]) {
    	Add(1, 2.2f);	// 参数类型不同：int和float.
    	Add(2.2f, 1);	// 参数类型不同：float和int.
    	return 0;
    }

#### **【4.1.4】函数重载配合缺省参数的二义性** ####

#include <iostream>		
    void Func() {
    	std::cout << "Func1()" << std::endl;
    }
    void Func(int a = 10, int b = 20) {
    	std::cout << "Func1(int a = 10, int b = 20)" << std::endl;
    }
    
    // 入口函数.
    int main(int argc, char argv[]) {
    	Func(100);		// Func(int a = 10, int b = 20).
    	Func(100, 200); // Func(int a = 10, int b = 20).
    	Func();			// error出现二义性.
    	return 0;
    }

![c49ba9179ec34fefa2cfc55b00794e0b.png][]

### **【4.2】支持函数重载的原理**  ###

*  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。
 *  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)
 *  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。
 *  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。
 *  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】。
 *  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。
 *  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。

## **【5】引用关键字** ##

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。 比如：李逵，在家称为"铁牛"，江湖上人称"黑旋风"。

### **【5.1】引用概念**  ###

**类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；**

#include <iostream>		
    using namespace std;
    
    // 入口函数.
    int main(int argc, char argv[]) {
    	// 定义变量.
    	int iVal = 10;
    	cout << &iVal << endl;		// 取iVal的地址对比.
    	// 定义指针.
    	int* piVal = &iVal;			// 取地址piVal就是iVal的指针.
    	cout << piVal << endl;		// 取iVal的地址对比.
    	// 定义引用.
    	int& riVal = iVal;			// 取地址riVal就是iVal的引用.
    	cout << &riVal << endl;		// 取iVal的地址对比.
    
    	return 0;
    }

**注意：**引用类型**必须**和引用**实体**是同种类型。

### **【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** 。

void TestRef() {
    	int a = 10;
    	// int& ra;		//error,引用必须初始化.
    	int& ra = a;
    	int& rra = a;	// 引用可以有过个别名.
    
    	cout << &a << endl;		// 地址相同.
    	cout << &ra << endl;
    	cout << &rra << endl;
    	//----------------------
    	// 以下这种情况是赋值.
    	int b = 20;
    	int& rb = b;
    	ra = rb;
    }

![4f5808d4308c4c779441d6e178971567.png][]

### **【5.3】常引用**  ###

#include <iostream>
    using namespace std;
    
    // 主程序入口.
    int main() {
    	// 权限不变
    	int a = 10;
    	int& ra = a;		// a是可读可写的,ra定义的也是可读可写的，权限平移，这样是可以的.
    
    	// 指针和引用赋值中，权限可以缩小，但是不能放大.
    	// 权限放大
    	const int b = 100;
    	// int& rb = b;		// b是可读的，rb定义为可读可写的，权限放大，这样是不可以的.
    
    	// 权限缩小.
    	const int& rb = a;	// a是可读可写的，b是可读的，权限缩小，这样是可以的.
    
    	return 0;
    }

### **【5.4】引用使用场景**  ###

#### **【5.4.1】引用做参数**  ####

#include <iostream>
    using namespace std;
    
    /* 使用指针做参数 */
    void Swap(int* left, int* right) {
    	int temp = *left;
    	*left = *right;
    	*right = temp;
    }
    
    /* 使用引用做参数 */
    void Swap(int& left, int& right) {
    	int temp = left;
    	left = right;
    	right = temp;
    }
    
    int main() {
    	int a = 10;
    	int b = 20;
    	cout << "No.1: " << a << " " << b << endl;
    	Swap(&a, &b);
    	cout << "No.2: " << a << " " << b << endl;
    	Swap(a, b);
    	cout << "No.3: " << a << " " << b << endl;
    
    	return 0;
    }

#### **【5.4.2】引用做返回值**  ####

![db6b846683ed4ad484c0581197dbab8c.png][]

int& Count()			// 传引用返回
    {
    	static int n = 0;
    	n++;
    	// ...
    	return n;
    }
    
    int Count()				// 传值返回
    {
    	static int n = 0;
    	n++;
    	// ...
    	return n;
    }

**错误的引用返回代码实例：**

#include <iostream>
    using namespace std;
    
    
    int& Add(int a, int b)
    {
    	int c = a + b;
    	// c是局部变量，函数调用完c的内存就释放掉了。
    	return c;
    	// 内存空间销毁意味什么呢？
    	// 空间还在吗？ -->  在，只是使用权不是我们的了，我们存的数据不被保护了.
    	// 我们还能访问吗？ -->  能，只是我们读取的数据都是不确定的了.
    }
    
    int main()
    {
    	int& ret = Add(1, 2);
    	Add(3, 4);
    	cout << "Add(1, 2) is :" << ret << endl;	// Add(1, 2) is :-858993460
    	return 0;
    }

![a0081a74bf3e45f2a7e083be272e9c97.png][]

**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。

#### **【5.5.1】值和引用的作为参数类型的性能比较**  ####

#include <iostream>
    #include <ctime>
    using namespace std;
    
    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;  // TestFunc1(A) - time:20
    	cout << "TestFunc2(A&)-time:" << end2 - begin2 << endl; // TestFunc2(A&) - time : 0
    }
    
    // 主程序入口.
    int main() {
    	TestRefAndValue();
    	return 0;
    }

#### **【5.5.2】值和引用的作为返回值类型的性能比较**  ####

#include <iostream>
    #include <ctime>
    using namespace std;
    
    struct A { int a[10000]; };
    // 定义结构变量
    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;	// TestFunc1 time:390
    	cout << "TestFunc2 time:" << end2 - begin2 << endl;	// TestFunc2 time:1
    }
    
    // 主程序入口.
    int main() {
    	TestReturnByRefOrValue();
    	return 0;
    }

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。**

### **【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。**

#include <iostream>
    using namespace std;
    
    // 主程序入口.
    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来实现的。**

#include <iostream>
    using namespace std;
    
    // 主程序入口.
    int main()
    {
    	int a = 10;
    	// 引用.
    	int& ra = a;
    	ra = 20;
    	// 指针.
    	int* pa = &a;
    	*pa = 30;
    
    	return 0;
    }

![fe520fe169204c0d9597c8242d1dc47c.png][]

**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
 *  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

## **【6】inline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。

![01ef803d71f44c70b9987ec913c22811.png][]

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。

**vs查看方式**

在release模式下，查看编译器生成的汇编代码中是否存在call Add

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，编译器默认不会对代码进行优化，以下给出vs2013的设置方式)

![7e9c44679f7f4a15b5f4a8a1dd52ab75.png][]

![d7defbf12e4f4f448481a1fd807a4d4b.png][]

###  ###

### **【6.2】特性**  ###

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。

**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**

![323a90fea0f94a9589d57c2b00a50a7e.png][]

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

## **【7】auto关键字(C++11)**  ##

### **【7.1】类型别名思考**  ###

随着程序越来越复杂，程序中用到的类型也越来越复杂，经常体现在：

*  类型难于拼写
 *  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::string, std::string>::iterator** 是一个类型，但是该类型太长了，特别容易写错。聪明的同学可能已经想到：可以通过typedef给类型取别名，比如：

#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有会遇到新的难题：

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值给变量，这就要求在声明变量的时候清楚地知道表达式的 类型。然而有时候要做到这点并非那么容易，**因此C++11给auto赋予了新的含义 。**

### **【7.2】auto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**，但遗憾的是一直没有人去使用它，大家可思考下为什么？

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;
    }

**【注意】**

**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。**

### **【7.3】auto的使用细则**  ###

*  **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;
    	cout << typeid(a).name() << endl;
    	cout << typeid(b).name() << endl;
    	cout << typeid(c).name() << endl;
    	*a = 20;
    	*b = 30;
    	c = 40;
    	return 0;
    }

*  **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
    }

### **【7.4】auto不能推导的场景**  ###

*  **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)
    {}

*  **auto不能直接用来声明数组**

void TestAuto()
    {
    	int a[] = {1,2,3};
    	auto b[] = {4，5，6};
    }

*  **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。**
 *  **auto在实际中最常见的优势用法就是跟以后会讲到的C++11提供的新式for循环，还有lambda表达式等进行配合使用。**

## **【8】基于范围的for循环(C++11)**  ##

### **【8.1】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)
    		e *= 2;
    	for(auto e : array)
    		cout << e << " ";
    	return 0;
    }

**注意：****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。**

### **【8.2】范围for的使用条件**  ###

*  **for循环迭代的范围必须是确定的 。**
 *  **对于数组而言，就是数组中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end就是for循环迭代的范围。

**注意：**以下代码就有问题，因为for的范围不确定 。

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

*  **迭代的对象要实现++和==的操作**(关于迭代器这个问题，以后会讲，现在提一下，没办法讲清楚，现在大家了解一下就可以了)

## **【9】指针空值nullptr(C++11)**  ##

### **【9.1】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该变量一个合适的初始值，否则可能会出现不可预料的错误，比如未初始化的指针。如果一个指针没有合法的指向，我们基本都是按照如下方式对其进行初始化：

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

NULL实际是一个宏，在传统的C头文件(stddef.h)中，可以看到如下代码：

#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。**不论采取何种定义，在使用空值的指针时，都不可避免的会遇到一些麻烦，比如：

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，但是由于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既可以是一个整形数字，也可以是无类型的指针(void*)常量，但是编译器默认情况下将其看成是一个整形常量，如果要将其按照指针方式来使用，必须对其进行强转(void*)0。

**注意：**

*  **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 。**
 *  **在C++11中，sizeof(nullptr) 与 sizeof((void\*)0)所占的字节数相同。**
 *  **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。**

[c49ba9179ec34fefa2cfc55b00794e0b.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/bd9983f4764a468a80cd4ae24686b2b0.png
[4f5808d4308c4c779441d6e178971567.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/96e4b3b70c7e430c9a4662e19be3aa90.png
[db6b846683ed4ad484c0581197dbab8c.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/41f0037c0be24c189034f2f73a85b75c.png
[a0081a74bf3e45f2a7e083be272e9c97.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/5085d821263448098a00b9a134fb52e8.png
[fe520fe169204c0d9597c8242d1dc47c.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/5295eb3f0a304abda29b1bf3e4135b60.png
[01ef803d71f44c70b9987ec913c22811.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/7f268683aa4648e083e008e2c3e35227.png
[7e9c44679f7f4a15b5f4a8a1dd52ab75.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/172e99357ceb42e9b4b3823563aa4549.png
[d7defbf12e4f4f448481a1fd807a4d4b.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/fdf8471e8e424c9eb8f3bced3f7b925e.png
[323a90fea0f94a9589d57c2b00a50a7e.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/a30f1ba95ad24f9a8ca3578f63f7bf9d.png