C++快速入门

 

 

从今天开始，我们正式进入C++的学习。本章节的任务就是利用代码介绍一些C++的基础知识。

 

C++是在C的基础上进行扩充的，C++对C的扩充，表现在两个方面： 

 

1.在原来面向过程的基础上，对C语言的功能做了不少扩充；

 

2.增加了面向对象的机制。

 

本章节知识介绍一些C++在C的基础上扩充的一些东西，C++的兼容性方面的东西我们只是简单的提及，而不会专门的去开始介绍。

 

 

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 第一个函数- Hello World

 

下面我们通过一个例子，正式开始进入学习C++。这是一个VS2010的集成开发环境，在下一章我会教大家如何使用这个集成开发环境去创建工程，构建程序，还有调试等等…..这是一个我们大家都非常熟悉的一个程序，只有一个main函数，输出了Hello World：

 

 

运行结果如下：

 

 

下面我们来分析一下这个程序的结构，C语言的源文件是以.c结尾的，而C++的源文件是以.cpp结尾的。

 

 

//Hello World    
#include<iostream>
int main(int argc, char *argv[])
{
  Std::cout<<” Hello World”<<std::endl;
  return 0;
}

 

 

第一行

 

//双斜杠表示单行注释，编译器会跳过该行。多行注释/* 代码块*/，无论多少行，/* */中间的代码块都不会被编译。

 

第二行

 

以#号开始的被称为预处理值，在编译之前，预处理器会预先处理预处理指令。该行代码将iostream这个头文件中的所有内容都提取到这个程序中。iostream是标准输入输出流的头文件，在这个类内部声明的一个对象cout就是我们最常使用的输出对象。在C中，我们通常使用iostream.h头文件，而在C++中，头文件的.h可以省略。

 

第三行

 

main函数是C和C++程序的入口点，它是被执行的第一个函数，这个main函数有一个int的返回值，同时还有两个参数，这两个参数名是可以省略的。

 

第五行

 

将Hello World输入到控制台，通过定义在iostream中的cout实现的。Cout表示输出流，C++中有一个流的概念，在讲到输入输出的时候我们会介绍。std表示命名空间，用来处理不同代码段之间的变量名称冲突问题。我们多人开发一个软件的时候，经常会出现某个人定义的变量名与别人的变量名相同的问题，有了命名空间，每个人都有自己的命名空间，这样两个变量名即使相同编译器也会识别出它们是不一样的。endl也是定义在命名空间的，它表示回车换行，我们还可以通过输出\n的字符串来换行，效果同endl。

 

第六行

 

返回一个int值。

 

 

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变量

 

在程序运行过程中可以改变值的量称之为变量。变量的命名方式：以字母和下划线开始。在C中，我们定义变量的方式一般都是在函数的初始位置进行定义。但是在C++中没有这个限制，你可以在任何地方进行声明。

 

注意：任何变量(对于全局变量，我们可以不进行初始化，这个变量会默认的用零进行初始化，但是这通常不是一个好的习惯。)使用之前你都需要给它一个初始值。

 

如果你没有给它赋值，将会怎么样呐？

 

int a；
std::cout<<a;

 

当你没有给a一个初始值的时候，存储a的变量的这一片内存是上次程序运行时遗留在那里的值，没有人知道那是一个怎样的值，反正那是一个垃圾值，这样的变量使用起来是没有意义的。

 

 

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运算符

 

1.算术运算符：+  -  *  /

 

2.逻辑运算符： && 逻辑与 || 逻辑或  ! 逻辑非

 

3.关系运算符：<  >  <=  >=  !=

 

C++含有一个特殊的三元运算符？：，它需要三个参数： A？B：C   如果A为真，执行B，否则执行C，如果同if else来表示的话，就是

 

 

if（A）{ 
B
}else{
C}

 

在很多情况下，它可以代替if else，比如我们可以这样写：

 

 

运行结果如下：这种风格的代码更加简洁。

 

 

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数组

 

因为C与C++的三种循环结构是一样的，所以我们跳过循环，直接介绍数组。C提供了一种C风格的数组，我们定义一个含有十个int元素的数组：

 

int b[10]={200,3,3,3}; //数组中前四个元素被初始化，后面未初始化的元素自动初始化为0

 

C语言的这种数组是类型不安全的，我们在使用的时候经常容易下标越界，造成很多的问题。C++也提供了C++风格一种数组，我们应该这样来定义：

 

std::vector<int> C;

 

这是一个int类型的数组，vector翻译成中文就是向量，它也是定义在std这个命名空间中的。使用vector我们需要包含它的头文件，需要加上#include<vector>,vector是定义在标准模板库STL中的，标准模板库我们在后面也会介绍。

 

这个C++风格的数组现在是没有任何元素的，我们怎么给它添加元素呐？

 

 

C.push_back(10);
C.push_back(40);
C.push_back(33);

 

 

通过push_back()这个函数我们为它添加了两个元素，可以通过C风格一样的下标去访问它.如：

 

std::cout<<C[1]

 

这样就可以使用它了，C[1]就是一个int变量，它可以被赋值，也可以作为一个值去赋给别的变量。

 

我们可以通过调用size()这个函数获取它的长度。

 

我们可以通过for循环来遍历这个数组。

 

 

for(int i=0; i<c.size();i++)
{        std::cout<<C[i]<<endl;
}

 

 

运行结果如下：

 

 

 

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字符串

 

字符串也有C风格的形式，如：

 

char str[128]=”Hello world”; //c风格的字符串结尾总是有一个结束标志\0
char *str=”Hello world”;

 

在C++中，还添加了另外一种方式，那就是string类型。使用string也需要包含string.h这个头文件。

 

std::string  str=”Hello world”;

 

在c中，我们使用strcat这个函数来连接两个字符串，而在C++中，我们只需要+=就可以连接。如：

 

str+=”fgfdgdsggf”;

 

在string这个类中，不需要再用C中的strcmp来比较两个函数，直接使用==来比较。如：

 

Str==”fgfdgdsggf”;

 

可以说，C++风格的字符串使用起来是比较直观的，更符合我们对基本变量的使用方式，也建议大家多去使用这种风格。

 

我们之所以这么早就给大家介绍vector和string，也是希望大家在以后的学习中能够尽早的去使用它们，去替代C风格的数组和字符串，因为它们比较方便，同时是比较安全的。

 

 

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函数

 

1.函数重载

 

在使用函数之前，我们应该声明它。函数的声明被称为函数的原型，表示函数的调用约定，包括调用参数的个数和类型，返回值，以及由谁去堆栈等等….

 

关于函数，我们首先介绍一下函数重载。函数重载时C++引入的一个新的特性。多个函数具有相同的函数名，这些函数中只是参数个数和类型不同，它们就构成了重载。

 

我们来定义一个函数，返回两个数之间的最大值。

 

int max(int a, int b);
double max(double a, double b);

 

如果我们通过max(20,40);来调用的话，它会根据参数的个数和类型来调用第一个函数。我们也可以看通过max(20.1,40.0);来调用第二个函数。

 

2.内联函数

 

函数调用，尤其是频繁的函数调用是有一定代价的，因为它伴随着参数的传递，代码的入栈，堆栈平衡等等….为了避免这种代价，我们可以将函数声明为内联函数。在声明为内联函数之后，编译器会将调用内联函数的地方展开，将内联函数的代码嵌入到调用内联函数的地方。

 

内联函数的使用方法，在函数声明的前面加上inline。如：

 

inline void func(){
int i=0;  i++;
}

 

 

如果我们在下面这样调用它：

 

func()；

 

 

编译器就会将代码嵌入到这个地方，成了这样的形式，这样就没有了函数的调用。

 

int i=0;  i++;

 

 

注意：使用内联函数可以节省运行时间，但是它有一个缺点，它会使你的应用程序体积增大。一般只是将代码段比较短（三到五行），调用比较频繁的函数声明为内联函数。即使你将一些复杂的函数声明为内联函数，具体是否嵌入代码这个是由编译器来决定的。编译器会根据一定的办法来判断它。

 

3.函数调用

 

C++的内存分为两部分，堆和栈。关于局部变量，函数参数的都是从栈中分配的。栈的特性是先入后出。大家学习过C，对函数的调用原理也比较清楚，函数的调用是通过栈来实现的。

 

下面我们来回顾一下栈：

 

比如a调用了B函数，首先a会讲B函数需要的参数入栈，接着会压入A中的返回地址，然后在栈中分配局部变量给函数使用。在函数执行完毕之后，在栈中会弹出函数返回地址到a中，此时分配给B函数的栈空间被回收。局部变量，函数参数占用的栈空间被释放。

 

下面我们来回顾一下堆：

 

内存是有操作系统管理的，应用程序可以向操作系统申请。但是应用程序向操作系统申请的代价是很大的，需要考虑到多线程的一些东西。这个时候就引入了堆。我们可以把堆比喻成向操作系统批发内存的零售商，它一次性从操作系统批发了一大片的内存，然后零售给我们的应用程序使用。因为没有多次从操作系统申请，所以操作代价比较小。堆一般随着应用程序的启动而分配，随着应用程序的退出而销毁。所以堆在整个运行期间都是可以使用的。

 

在C中，我们通过malloc来分配空间，用free来释放空间。

 

下面来举一个例子。

 

 

int *p=(int *)malloc(sizeof(int)*100); //申请一片可以存储一百个int变量的值的内存
if(!p){  //判断空间分配是否成功，分配失败就退出
return 0;
}
free (p); //释放内存
p=NULL; //当释放完这一片内存之后，p就已经不应该再指向这一片内存了。

 

为了防止误用，我们就把p指向NULL。如果不指向NULL，p就被称为野指针，野指针会导致一些问题。

 

在C++中，我们使用new来分配空间，用delete来释放空间。

 

 

int *p=new int[100]; //new会自动计算需要的长度，分配一连片的内存
if(!p){  //判断空间分配是否成功，分配失败就退出
return 0;
}
delete []p;  //上面是数组的分配空间，所以释放的时候需要在变量名前加[]  
p=NULL;

 

 

如果只是普通的变量申请和释放，只需要如此：

 

int *p=new int;

 

delete p; //不需要[],对应的申请内存的方式一定要匹配。

 

注意：使用new申请的内存在必须使用delete才可以释放，而释放的形式也必须匹配。

 

 

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引用

 

引用是C++对C的重要扩充，它的作用是为变量起一个别名。假如一个变量A，我们想给它起一个别名B，我们可以这样定义：

 

 

int A=5;
int &B=A;

 

现在两个变量名A和B都是指内存中存储数值5的那一块内存，无论对A或者是B进行更改，都会导致这一块内存的值的改变。

 

注意：引用必须在定义的时候就初始化，一旦初始化之后就不可以更改。

 

比如int &B;这样只是声明没有初始化就是不可以的。一旦确定它是哪一个变量的别名，它就不可以被再次改变为别的变量的别名了。

 

引用使用的一个场景就是在参数传递下，默认情况下，函数参数传递是按照传值方式进行的，我们更改形参并不会对实参造成影响。在传入引用参数的时候，形参是实参的别名，更改形参会改变实参的值。关于函数传值，我们后面会介绍，这里只是简单的提及。

 

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标准模板库（STL）

 

STL是Standard Template Library的缩写，这个库包含了很多的类，这些类都是经过充分测试，并且都是十分高效的。使用它们我们不需要再去测试，因为标准模板库是由一批非常牛的程序员专家来实现的，高效并且稳定。有数据表明，它比百分之九十九的程序员写的代码都要高效。STL提供的功能有很多，我们后面都会讲到一些。希望大家都能够熟悉对STL的使用，前面的string，vector和cout都是在STL中实现的。