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C简介
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C语言是结构化和模块化的语言#xff0c;适合处理较小规模的程序。对于复杂的问题#xff0c;规模较大的程序#xff0c;需要高度的抽象和建模时#xff0c;C语言则不合适。为了解…前言知识
C简介
C是一门什么样的语言它与C语言有着什么样的关系
C语言是结构化和模块化的语言适合处理较小规模的程序。对于复杂的问题规模较大的程序需要高度的抽象和建模时C语言则不合适。为了解决软件危机 20世纪80年代 计算机界提出了OOP(object oriented programming面向对象)思想支持面向对象的程序设计语言应运而生。
1982年Bjarne Stroustrup博士在C语言的基础上引入并扩充了面向对象的概念发明了一种新的程序语言。为了表达该语言与C语言的渊源关系命名为C。因此C是基于C语言而产生的它既可以进行C语言的过程化程序设计又可以进行以抽象数据类型为特点的基于对象的程序设计还可以进行面向对象的程序设计。
C与C语言之间的关系
C兼容C语言的语法。
C补充C语言语法的不足对C语言设计不合理的地方进行优化比如作用 域方面、IO方面、函数方面、指针方面、宏方面等
学习环境
开发环境VS2022 , centos7/8
学习网站cplusplus , MSDN C基本语法
C的头文件
#includeiostream//输入输出流
using namespace std;//标准的命名空间cout、cin、endl
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。依靠cout和cin我们可以控制控制台的打印输出。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里只是简单学习他们的使用。
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。
示例输出hello C
#includeiostream
using namespace std;
int main()
{cout hello C endl;return 0;
}我们还可以用下面的方式进行使用cout和cin
#includeiostream
int main()
{std::cout hello C std::endl;return 0;
}如何合理使用std命名空间
在日常中直接展开使用using namespace std即可。在大的工程之中因为涉及到的变量和类等繁杂为了避免命名冲突我们一般使用std::cout这种方式进行使用标准库中的功能。 namespace关键字
namespace的作用
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。
比如说我们在写一般的代码时包含了std(standard)的命名空间那么我们就不能再把cout等等定义为变量或者函数名但是如果不包含这个头文件我们可以无限制的使用这些名称。
#include iostream
using namespace std;int main() {int cout 10; // 错误与标准库的对象冲突cout Hello, world! endl;return 0;
}上述的代码表明编译器会将cout解释为你定义的变量而不是标准库中的对象从而导致编译错误。因此在使用using namespace std;时应避免定义与标准库名称相同的变量以免造成命名冲突。
namespace的使用
1.我们可以采用指定类域的方式进行访问该命名空间的成员这也是我们最常使用的方式
namespace test_space
{int _st 10;
}
int main()
{cout test_space::_st endl;return 0;
}2.使用using将命名空间的某个成员引入(如果有多个成员的话这种方法过于繁琐我们只作为了解)
#includenamespace.h
using test_space::_st;
int main()
{cout _st endl;return 0;
}缺省参数
C提供了缺省参数的功能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。也就是说如果我们给定了参数就用我们传递的参数如果没有给定那么就使用默认值。
全缺省
void Func(int a 10, int b 20, int c 30)
{cout abc endl;
}半缺省
void Func(int a, int b 20, int c 30)
{cout abc endl;
}注意缺省必须从右往左依次缺省。
因为我们在调用函数传递参数的时候都是从左往右依次传递的所以如果不是全缺省就要从右往左依次缺省。另外缺省值必须是常量或者全局变量。 引用
前言知识缺省参数函数重载引用
函数重载函数名相同参数不同(类型/个数/顺序不同)
引用的形式
类型 引用变量名(对象名) 引用实体引用必须要进行初始化不能单独定义
int main()
{const int a 0;int b a;//b的类型是intreturn 0;
}这个地方编译不通过因为变量a是只读的b的类型是int也就是可读可写的这里属于权限的放大。
如果就是想要让变量b作为变量a的别名可以在int前面同样加上const
int main()
{int c 0;const int e c;
}这里编译可以通过c是可读可写的e是c的别名变成了只读的属于权限的缩小。
总结引用取别名时变量取别名时变量访问的权限可以缩小不能放大。需要注意的是变量之间赋值没有权限缩小和放大的关系。因为赋值的双方是两块独立的空间一个的改变不会影响另外一个。
int i 0;
double b i;//隐式类型转换中间赋值的时候产生了一个double的临时变量
const double rb i;下面这里的rb引用的其实不是i而是中间产生的临时变量临时变量具有常性所以需要加上const
权限的缩小和放大规则适用于引用和指针间。
引用的使用场景
引用做参数
void Swap(int a, int b)
{int tmp a;a b;b tmp;
}引用做返回值—可以提高程序的效率
int Count1()//传值返回
{static int n 0;n;return n;
}
int Count2()//传引用返回
{static int n 0;n;return n;
}
int main()
{int r1 Count1();//编译不通过int r2 Count2();
}这里需要说明的是传值调用都会产生一个临时变量而临时变量具有常性所以子啊前面加上const即可成功编译。
int Add(int a , int b)
{int c a b;return c;
}
int main()
{int ret Add(1,2);Add(3,4);coutAdd(1,2)is : ret endl;
}这里打印出来的结果是7.这与函数栈帧的创建和销毁有关充分说明了有时候的引用返回是不安全的。
如果返回变量c是一个局部变量的时候引用返回是不安全的
static修饰的变量会存储在数据段内生命周期一直到整个函数结束
什么时候使用引用
总结一个函数要使用引用返回返回变量出了这个函数的作用域还存在就可以使用引用返回否则就不安全
使用引用返回的好处少创建一个拷贝的临时对象可以提高函数的执行效率并不是节省空间的占用
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。但其实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。
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为32/64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 内联函数
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压栈的开销内联函数提高程序运行的效率。简单来说内联函数就是以空间换时间的做法。
一般内联函数适用于小函数小于20行其次递归或者比较长的都不适宜内联。
内联函数没有地址因此内联函数不能声明和定义分离分离会导致链接不上*
C语言中的宏#define N 10用const int N 10来替代
宏函数用内联函数来替代
1.在release模式下查看编译器生成的汇编代码中是否存在call Add
2.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,这里需要自己去设置
设置方式配置 – C/C -- 常规 -- 优化 -- 内联函数扩展
注意设置内联函数只是向编译器发出一个请求采用不采用还是看编译器本身。 auto关键字
C支持auto关键字auto关键字可以推导出变量的类型
auto a 1;//这里auto可以推导出a的类型是int随着程序越来越复杂程序中用到的类型也越来越复杂类型难于拼写这时候就体现出了auto关键字的重要作用。
如果在同一行定义多个变量使用auto关键字进行推导时要注意这些变量必须是相同的类型。
auto不能用来使用的场景
1.auto不能作为函数的形参
2.auto不能用来声明数组
void TestAuto()
{int a[] {1,2,3};auto b[] {456};
}auto在范围for循环中的应用
C11支持了范围for循环
int main()
{int arr[10] {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};for(auto e : arr){cout e ;}return 0;
}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。
范围for的使用场景
使用范围for要提供精确的范围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循环迭代的范围底层基于迭代器实现。
void TestFor(int array[])
{for(auto e : array)cout e endl;
}上面代码的循环条件不确定就会出现问题。 函数重载
C支持重载C语言为什么不支持
1、预处理头文件的展开、宏替换、条件编译、去掉注释 list.i test.i
2、编译检查语法生成汇编代码 list.s test.s
3、汇编汇编代码转换成二进制的机器码 list.o test.o
4、链接将两个目标文件链接到一起
两者不同的原因是在进行链接的过程中。因为我们在一个比较大的工程中会拆分成几个不同的文件比如list.c,list.h,test.c其中test.c在编译到test.o阶段时函数的声明部分需要等待链接后找到函数的地址此时我们只有声明没有定义所以无法找到它的地址。在链接阶段到其他目标文件符号表中区去找到这个函数的地址。
在Linux系统下我们采用gcc编译test的obj文件时使用objdump -S命令可以查看反汇编我们发现其在链接过程中链接的函数名就是原理函数名。而在g环境中编译时添加了函数名修饰的功能比如说一个函数void Test(int a , double x)其函数名在调用时被修饰成了_Z4Testid由此我们可以理解为什么C的语法支持函数重载。
objdump -S executable_file可以使用上面的命令进行反汇编二进制目标文件的命令
##nullptr(空指针)
在C中我们在表示空指针的时候要把C语言中惯用的NULL换成nullptr因为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。
