【C++初阶】--入门基础（二）

一.C++输出与输入

#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。
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，他们都包含在包含<
iostream >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，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。

注意：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。

图示

二.缺省参数

1.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。

示例

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;
}

2.缺省参数分类

(1) 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;
}

(2)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;
}
int main()
{
	Func(1); 
	return 0;
}

注意

1. 半缺省参数必须从右往左依次来给出，不能间隔着给。

2. 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现。（最好在声明给，如果声明没有给，那定义处也不要给）。

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）。

三.函数重载

1.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。

示例

 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;
}

结果显示

2.C++支持函数重载的原理--名字修饰

为什么C++支持函数重载，而C语言不支持函数重载呢？

在C/C++中，一个程序要运行起来，需要经历以下几个阶段：预处理、编译、汇编、链接
预处理：展开头文件、进行宏替换、条件编译、去掉注释

编译：检查语法

汇编：把汇编代码转成二进制机器码

链接：完成文件中各种调用的函数以及库的连接,并将它们一起打包合并形成可执行文件

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。

链接的时候面对相关函数，链接接器会使用哪个名字去找呢？

使用C语言编译器：

可以看到在C语言编译器下函数名字的修饰没有发生改变。

使用C++编译器：

在C++编译器下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中。

总结

在不同编译器下函数被修饰后函数名发生了变化，C语言中函数名没有改变而C++中函数名的形式变为【_Z+函数长度+函数名+参数类型首字母（指针的话为Pi）】 .这里可以了解C语言无法支持重载是因为无法区分函数名，而C++通过修饰函数名来进行区分，只要参数类型不同，即视为不同函数，也就支持了重载。

四.引用

1.概念

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"。

2.语法

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);
}
int main()
{
	TestRef();
	return 0;
}
注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的。

3.引用的特性

(1)引用在定义时必须初始化

void TestRef1()
{
	int a = 10;
	// int& ra; 该条语句编译时会出错
	int& ra = a;
}

(2)引用时不能改变指向

void TestRef2()
{
	int a = 10;
	int& ra = a;

	int b = 2;
	ra = b;//产生歧义
}

ra=b这条语句，不是改变了让指向，而是赋值。

(3)一个变量可以有多个引用

void TestRef2()
{
	int a = 10;
	int& ra = a;
	int& rra = ra; 
	printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra);
}

4.引用的使用场景

(1)做参数

①输出型参数

void Swap(int& left, int& right)
{
	int temp = left;
	left = right;
	right = temp;
}
int main()
{
	int a = 1;
	int b = 2;
	Swap(a, b);
	cout << "a==" << a  << endl;
	cout << "b==" << b << endl;
	return 0;
}

②对象比较大，减少拷贝，提高效率

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;
}
int main()
{
	TestRefAndValue();
	return 0;
}

(2)做返回值

①正常情况

int func()
{
	int a = 0;
	return a;
}
int main()
{
	int ret = func();
	cout << ret << endl;
	return 0;
}

细节理解

函数调用完成后生命周期结束，栈帧销毁，此时变量a销毁或是复制给另一个临时变量(可能为寄存器或者其他已经开辟好的一块空间。这个临时变量生命周期较长，能将其值复制给ret变量），此时若用a当做返回值，返回的很可能是随机值（根据平台不同来定）。

②返回引用的情况

int& func()
{
	int a = 0;
	return a;
}
int main()
{
	int ret = func();
	cout << ret << endl;
	return 0;
}

这里返回a的别名，也就是func函数中变量a自身，由于函数调用结束，栈帧销毁，这里返回的具体是什么要看函数销毁后变量a所占的那块空间销毁是否销毁，如果销毁了，那么返回随机值，如果没销毁可能可以拿到变量a本身的值，也可能是类型及大小相同的另一个函数，被调用后所留下的另一个值。

总结

返回的变量（如局部变量）出了函数作用域后生命周期结束，不能用引用返回。

全局变量、静态变量、堆上变量等就可以用引用返回

五.引用和指针的区别

1. 引用概念上定义一个变量的别名，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个字节)。
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，但是没有多级引用。
8. 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。
9. 引用比指针使用起来相对更安全。