学习C++要注意的那点事

2021-08-25 07:55:38

C与C++头文件的区别和联系

1、旧的 C++ 头文件，如 iostream.h、fstream.h 等将会继续被支持，尽管它们不在官方标准中，这些头文件的内容不在命名空间 std 中。新的 C++ 头文件，如 iostream、fstream 等包含的基本功能和对应的旧版头文件相似，但头文件的内容在命名空间 std 中。

2、标准C头文件如 stdio.h、stdlib.h 等继续被支持，头文件的内容不在 std 中。具有C库功能的新C++头文件具有如 cstdio、cstdlib 这样的名字，它们提供的内容和相应的旧的C头文件相同，只是内容在 std 中。

命名空间声明使用的注意事项

#include <iostream>
using namespace std;  //声明命名空间std
int main(){
    cout<<"......."<<endl;
return 0;
}

　　将std直接声明在所有函数外部，这样虽然使用方便，但在中大型项目开发中是不被推荐的（小型项目或者测试学习声明在全局变量中还是很方便的），这样做增加了命名冲突的风险，推荐在函数内部声明std。

#include <iostream>
void func(){
    using namespace std;  //必须重新声明
    cout<<"http://c.biancheng.net"<<endl;
}
int main(){
    using namespace std;  //声明命名空间std
    cout<<"。。。。。。"<<endl;
func();
return 0;
}

New与delete

　　和 malloc() 一样，new 也是在堆区分配内存，必须手动释放，否则只能等到程序运行结束由操作系统回收。为了避免内存泄露，通常 new 和 delete、new[] 和 delete[] 操作符应该成对出现，并且不要和C语言中 malloc()、free() 一起混用。

例如：

int *p = new int;  //分配1个int型的内存空间
delete p;  //释放内存
----------------------------------------或----------------------------------------
int *p = new int[10];  //分配10个int型的内存空间
delete[] p;

函数的默认参数

#include<iostream>
using namespace std;
//带默认参数的函数
void func(int n, float b=1.2, char c='@'){
    cout<<n<<", "<<b<<", "<<c<<endl;
}
int main(){
    //为所有参数传值
    func(10, 3.5, '#');
    //为n、b传值，相当于调用func(20, 9.8, '@')
    func(20, 9.8);
    //只为n传值，相当于调用func(30, 1.2, '@')
    func(30);
    return 0;
}

　　C++规定，默认参数只能放在形参列表的最后，而且一旦为某个形参指定了默认值，那么它后面的所有形参都必须有默认值。实参和形参的传值是从左到右依次匹配的，默认参数的连续性是保证正确传参的前提。

函数重载

函数的重载的规则：

函数名称必须相同。
参数列表必须不同（个数不同、类型不同、参数排列顺序不同等）。
函数的返回类型可以相同也可以不相同。
仅仅返回类型不同不足以成为函数的重载。

//交换 int 变量的值
void Swap(int *a, int *b){
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}
//交换 float 变量的值
void Swap(float *a, float *b){
    float temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}
//交换 char 变量的值
void Swap(char *a, char *b){
    char temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}
//交换 bool 变量的值
void Swap(bool *a, bool *b){
    char temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

C++是如何做到函数重载的：

　　C++代码在编译时会根据参数列表对函数进行重命名，例如void Swap(int a, int b)会被重命名为_Swap_int_int，void Swap(float x, float y)会被重命名为_Swap_float_float。当发生函数调用时，编译器会根据传入的实参去逐个匹配，以选择对应的函数，如果匹配失败，编译器就会报错，这叫做重载决议（Overload Resolution）。（不同的编译器有不同的重命名方式，这里仅仅举例说明，实际情况可能并非如此）。从这个角度讲，函数重载仅仅是语法层面的，本质上它们还是不同的函数，占用不同的内存，入口地址也不一样。

函数模板

值（Value）和类型（Type）是数据的两个主要特征，它们在C++中都可以被参数化。

　　所谓函数模板，实际上是建立一个通用函数，它所用到的数据的类型（包括返回值类型、形参类型、局部变量类型）可以不具体指定，而是用一个虚拟的类型来代替（实际上是用一个标识符来占位），等发生函数调用时再根据传入的实参来逆推出真正的类型。这个通用函数就称为函数模板（Function Template）。

#include <iostream>
using namespace std;
template<typename T> void Swap(T *a, T *b){
    T temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}
int main(){
    //交换 int 变量的值
    int n1 = 100, n2 = 200;
    Swap(&n1, &n2);
    cout<<n1<<", "<<n2<<endl;
    //交换 float 变量的值
    float f1 = 12.5, f2 = 56.93;
    Swap(&f1, &f2);
    cout<<f1<<", "<<f2<<endl;
    return 0;
}

　　template是定义函数模板的关键字，它后面紧跟尖括号<>，尖括号包围的是类型参数（也可以说是虚拟的类型，或者说是类型占位符）。typename是另外一个关键字，用来声明具体的类型参数，这里的类型参数就是T。从整体上看，template<typename T>被称为模板头。

定义模板函数的语法：

template <typename 类型参数1 , typename 类型参数2 , ...> 返回值类型  函数名(形参列表){
    //在函数体中可以使用类型参数
}

typename关键字也可以使用class关键字替代，它们没有任何区别。类型参数不能为空，多个类型参数用逗号隔开。

类模板

声明类模板的语法为：

template<typename 类型参数1 , typename 类型参数2 , …> class 类名{
    //TODO:
};

模板头和类头是一个整体，可以换行，但是中间不能有分号。例如：

template<typename 类型参数1 , typename 类型参数2 , …>  //这里不能有分号
class 类名{
    //TODO:
};

例子：

template<typename T1, typename T2>  //这里不能有分号
class Point{
public:
    Point(T1 x, T2 y): m_x(x), m_y(y){ }
public:
    T1 getX() const;  //获取x坐标
    void setX(T1 x);  //设置x坐标
    T2 getY() const;  //获取y坐标
    void setY(T2 y);  //设置y坐标
private:
    T1 m_x;  //x坐标
    T2 m_y;  //y坐标
};

上面的代码仅仅是类的声明，我们还需要在类外定义成员函数。在类外定义成员函数时仍然需要带上模板头，格式为：

template<typename 类型参数1 , typename 类型参数2 , …>
返回值类型 类名<类型参数1 , 类型参数2, ...>::函数名(形参列表){
    //TODO:
}

第一行是模板头，第二行是函数头，它们可以合并到一行，不过为了让代码格式更加清晰，一般是将它们分成两行。

template<typename T1, typename T2>  //模板头
T1 Point<T1, T2>::getX() const /*函数头*/ {
    return m_x;
}
template<typename T1, typename T2>
void Point<T1, T2>::setX(T1 x){
    m_x = x;
}

　　除了 template 关键字后面要指明类型参数，类名 Point 后面也要带上类型参数，只是不加 typename 关键字了。另外需要注意的是，在类外定义成员函数时，template 后面的类型参数要和类声明时的一致。

强制类型转换

强制类型转换的格式为：

(type_name) expression

type_name为新类型名称，expression为表达式。例如：

(float) a;  //将变量 a 转换为 float 类型
(int)(x+y);  //把表达式 x+y 的结果转换为 int 整型
(float) 100;  //将数值 100（默认为int类型）转换为 float 类型

　　可以自动进行的类型转换一般风险较低，不会对程序带来严重的后果，例如，int 到 double 没有什么缺点，float 到 int 顶多是数值失真。只能强制进行的类型转换一般风险较高，或者行为匪夷所思，例如，char * 到 int * 就是很奇怪的一种转换，这会导致取得的值也很奇怪，再如，int 到 char * 就是风险极高的一种转换，一般会导致程序崩溃。
使用强制类型转换时，程序员自己要意识到潜在的风险。

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