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文章目录
前言
一、C关键字
二、命名空间
2.1 命名空间的定义
2.2 命名空间的使用
2.3 标准命名空间
三、C输入输出
四、缺省参数
4.1 缺省参数的概念
4.2 缺省参数的分类
五、函数重载
5.1 函数重载的简介
5.2 函数重载的分类
六、引用
6.1 引用的…目录
文章目录
前言
一、C关键字
二、命名空间
2.1 命名空间的定义
2.2 命名空间的使用
2.3 标准命名空间
三、C输入输出
四、缺省参数
4.1 缺省参数的概念
4.2 缺省参数的分类
五、函数重载
5.1 函数重载的简介
5.2 函数重载的分类
六、引用
6.1 引用的概念
6.2 常引用
6.3 引用使用场景
6.4 引用和指针的区别
七、内联函数
八、auto关键字C11
8.1 auto的使用简介
8.2 auto的使用细则 8.3 基于范围的for循环
九、指针空值nullptrC11
总结 前言
C是一种通用的编程语言它是C语言的扩展。C可以进行面向对象编程支持类、继承、多态等面向对象的特性。它还提供了一些其他的功能如模板、异常处理、动态内存管理等。C是一种高级语言可以用来开发各种应用程序包括系统软件、桌面应用、游戏、嵌入式系统等。C具有高性能和高效的特点广泛应用于工业界和学术界。 一、C关键字
C对比C语言拓展了一些关键字这里只是简单的给出不对关键字进行详细的介绍。 二、命名空间
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导致很多冲突。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种问题的。
#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 命名空间的定义
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.正常的命名空间定义
namespace hh
{// 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
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下面的代码中的test.h和test.cpp中的两个N1会被合并成一个
// test.h
namespace N1
{int Mul(int left, int right){return left * right;}
}// 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;}}
}
注意一个命名空间就定义了一个新的作用域命名空间中的所有内容都局限于该命名空间中。
2.2 命名空间的使用
命名空间的使用有三种方式
1.加命名空间名称及作用域限定符
namespace hh
{int a 6;
}int main()
{int b hh::a;return 0;
}
2.使用using将命名空间中某个成员引入
namespace hh
{int a 6;
}using hh::a;int main()
{int b a;return 0;
}
3.使用using namespace 命名空间名称引入
namespace hh
{int a 6;
}using namespace hh;int main()
{int b a;return 0;
}
2.3 标准命名空间
在C中标准命名空间Standard Namespace是指包含了许多标准库函数、类和对象的命名空间这些函数、类和对象是C标准库的一部分。
标准命名空间的名称是std它位于全局命名空间中。为了使用标准命名空间中的函数、类或对象可以使用std::前缀加上相应的名称。
例如使用标准命名空间中的cout和endl
#include iostreamint main() {std::cout Hello, World! std::endl;return 0;
}在这个例子中我们使用std::cout来输出字符串Hello, World!使用std::endl来插入一个换行符。
为了避免每次都使用std::前缀可以使用using namespace std;语句将std命名空间引入到当前作用域中。例如
#include iostreamusing namespace std;int main() {cout Hello, World! endl;return 0;
}这样就可以直接使用cout和endl而不需要加上std::前缀。
需要注意的是使用using namespace std;可能会引起命名冲突特别是当引入多个命名空间时。因此最好只在需要使用大量标准库函数、类和对象时才使用using namespace std;语句以避免潜在的命名冲突问题。
std命名空间的使用惯例
std是C标准库的命名空间如何展开std使用更合理呢
1. 在日常练习中建议直接using namespace std即可这样就很方便。
2. using namespace std展开标准库就全部暴露出来了如果我们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是项目开发中代码较多、规模大就很容易出现。所以建议在项目开发中使用像std::cout这样使用时指定命名空间 using std::cout展开常用的库对象/类型等方式。 三、C输入输出
在C中可以使用标准库中的iostream头文件来进行输入输出操作。
#includeiostream
using namespace std;
int main()
{cout Hello world!!! endl;return 0;
}
说明
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但这里只是简单学习他们的使用。
#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;
} 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讲解了。 四、缺省参数
4.1 缺省参数的概念
在C中缺省参数Default Arguments允许我们在函数声明或定义时为参数提供默认值。这意味着在调用函数时如果没有为这些参数提供实际的值则会使用默认值。
使用缺省参数可以使函数调用更加简洁可以省略一些常用的参数同时还能提供一些默认行为。
下面是一个使用缺省参数的函数示例
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;
}
4.2 缺省参数的分类
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 endl;
}int main()
{Func(1, 2, 3);Func(1, 2);Func(1);Func();return 0;
}
半缺省参数
void Func(int a, int b 20, int c 30)
{cout a a endl;cout b b endl;cout c c endl endl;
}int main()
{Func(1, 2, 3);Func(1, 2);Func(1);return 0;
}
注意
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如果声明和定义分明则应该在声明处给出缺省值必须是常量或者全局变量 五、函数重载
5.1 函数重载的简介
在C中函数重载Function Overloading是指在同一个作用域内定义多个具有相同名称但参数列表不同的函数。这允许我们使用相同的函数名来执行不同的操作根据函数参数的个数、类型或顺序的不同来选择正确的函数调用。
函数重载的特点如下
函数名称相同但参数列表不同。参数列表可以有不同的类型、个数和顺序。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。
需要注意的是函数重载是在编译期间由编译器进行解析而不是在运行时。编译器根据函数调用中传递的参数类型、个数和顺序来选择正确的函数。如果没有找到与函数调用匹配的函数将会发生编译错误。
函数重载可以提高代码的可读性和可维护性可以为不同的数据类型或参数组合提供适用的函数实现。但是在函数重载时需要注意避免产生二义性的情况即避免出现多个函数重载的参数列表相互之间存在模糊的匹配关系。
5.2 函数重载的分类
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本质还是类型不同
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;
} 六、引用
6.1 引用的概念
在C中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。通过引用可以使用不同的名称访问同一个对象或函数而不需要拷贝对象本身。引用提供了一种方便且高效的访问变量或函数的方式。引用在函数调用中可以做参数也可以做返回值。
引用语法 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);
}
引用的特性
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; // 该条语句编译时会出错int ra a;int rra a;printf(%p %p %p\n, a, ra, rra);
}
6.2 常引用
常引用是指在声明引用时使用const关键字限定引用所绑定的对象不能被修改。常引用提供了一种只读访问对象的方式防止意外修改对象的值。常引用常常用于函数参数传递可以防止函数内部对传递的对象进行修改。
void print(const int num)
{// 使用常引用作为函数参数std::cout num std::endl;
}int main()
{int num 10;const int ref1 num; // 常引用绑定到非常对象numint num2 20;const int ref2 num2; // 常引用绑定到非常对象num2const int constant 30;const int ref3 constant; // 常引用绑定到常对象constant// ref1 15; // 错误常引用不允许修改所绑定的对象的值// ref2 25; // 错误常引用不允许修改所绑定的对象的值const int value ref1 ref3; // ref1 ref3表达式的返回值是临时对象临时对象具有常性std::cout value std::endl;print(10); // 通过常引用访问num的值print(num2); // 通过常引用访问num2的值print(constant); // 通过常引用访问constant的值return 0;
}
6.3 引用使用场景
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。所以我们可以使用引用来做参数和返回值。
1.做参数a、输出型参数 b、对象比较大减少拷贝提高效率这些效果指针也可以但是引用更方便下面是输出型参数的例子
void Swap(int left, int right)
{int temp left;left right;right temp;
}
做参数时传值和传引用的效率比较
#includeiostream
#include time.h
using namespace std;struct A
{int a[10000] { 0 };
};void TestFunc1(A a) {}
void TestFunc2(A a) {}
int main()
{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;return 0;
}
2.做返回值a、修改返回对象 b、减少拷贝提高效率
int Count()
{static int n 0;n;// ...return n;
}
做参数时传值和传引用的效率比较
#includeiostream
#include time.h
using namespace std;struct A { int a[10000]; };
A a;
// 值返回
A TestFunc1() { return a; }
// 引用返回
A TestFunc2() { return a; }int main()
{// 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;return 0;
} 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。下面是一个错误示范
// 错误示范
int func()
{int a 0;return a;
}int fx()
{int b 100;return b;
}int main()
{int ret func();cout ret endl;fx();cout ret endl;return 0;
}
6.4 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。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。
int main()
{int a 10;int ra a; //语法不开空间底层开空间ra 20;int* pa a; //语法开空间底层开空间*pa 20;return 0;
} 我们来看下引用和指针的汇编代码对比 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求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 七、内联函数
内联函数Inline Functions是一种特殊类型的函数在C中使用关键字inline来声明。内联函数的特点是在每个调用点上将函数的代码插入到调用点上而不是通过函数调用的方式进行执行。这样可以减少函数调用的开销提高程序的执行效率。
内联函数的使用场景是在函数体相对简短的情况下例如只有几行代码的函数或者函数频繁被调用的情况下。内联函数一般适用于对函数调用时间敏感的场景可以减少函数调用的开销提高程序的执行速度。
下面是一个简单的内联函数的示例
#include iostream// 声明内联函数
inline int add(int a, int b) {return a b;
}int main() {int result add(3, 4);std::cout Result: result std::endl; // 输出: Result: 7return 0;
}在上面的例子中我们使用inline关键字声明了一个名为add的内联函数。这个函数只有一行代码将两个整数相加并返回结果。在main函数中我们直接调用了内联函数add而不是通过函数调用的方式进行执行。
需要注意的是内联函数只是对编译器的建议并不是强制性要求。编译器会根据自身的策略来决定是否将函数作为内联函数来实现。如果函数体过于复杂或函数体内有循环、递归等不适合内联的情况编译器可能会忽略inline关键字将函数按照普通函数的方式进行调用。
此外使用内联函数时需要注意以下几点
内联函数通常适用于函数体简短的情况。内联函数的定义通常放在头文件中以便能够在使用时进行内联展开。内联函数的编译产生的代码体积可能会增大因为函数的代码被插入到每个调用点上。内联函数的使用可以提高程序的执行效率但也可能导致可执行文件的体积增大。内联函数不能递归调用自身。 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
总的来说内联函数是一种用于提高程序执行效率的机制适用于函数体较短且被频繁调用的情况。使用内联函数可以减少函数调用的开销提高程序的执行速度。 八、auto关键字C11
8.1 auto的使用简介
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
C11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。
为了避免与C98中的auto发生混淆C11只保留了auto作为类型指示符的用法。
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。
8.2 auto的使用细则
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;
}
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
}
3.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)
{}
4.auto不能直接用来声明数组
// 编译失败
void TestAuto()
{int a[] { 1,2,3 };auto b[] { 456 };
} 8.3 基于范围的for循环
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C11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 ;
}
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。 九、指针空值nullptrC11
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C中NULL被定义为字面常量0这使在使用空值的指针时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如果这里要使用NULL就只能将NULL强转为(int*)。
在C98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C11作为新关键字引入的。在C11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。 总结
C作为一种广泛应用的编程语言具有强大的功能和高效的性能。无论您是编程初学者还是有一定经验的开发者掌握C基础知识都能为您的编程之旅打下坚实基础。通过本文的学习您将能够掌握C的入门知识帮助您迅速上手并建立起编程信心。
