[C++ Primer] C++基础【1】

2022-10-20 15:56:56

C++ Primer 中文版（第5版）
电子工业出版社
C++ 11

文章目录

第一章开始
第二章变量和基本类型

第一章开始

标准库iostream定义了4个IO对象：cin、cout、cerr（输出警告和错误）、clog（输出程序运行时的一般性信息，存入日志文件中）；
std::cerr << "Error!" << std::endl;
std::cout << "Enter two numbers: " << std::endl; 输出运算符 <<左侧必须是一个iostream对象，右侧的运算对象是要打印的值，运算符将给定的值写到给定的iostream对象中，计算结果就是其左侧运算对象，返回左侧的运算对象，第一个运算符的结果成为第二个运算符的左侧运算对象；运算符endl被称为操纵符，写入endl的效果是结束当前行，并将设备关联的缓冲区中的内容刷到设备中；
调试时，应该保证“一直”刷新流，否则如果程序崩溃，输出可能还在缓冲区，程序崩溃位置的推断可能是错的；
读取输入数量不确定的输入数据，循环条件检测的是std::cin，检测流的状态。如果流是有效的，则检测成功，当遇到文件结束符（Windows系统中是ctrl + Z，然后按enter），或无效的输入（读入的值不是一个整数），istream对象的状态会变为无效：

int v = 0;
while (std::cin >> v){
	...
}

成员函数有时也被称为方法；
python在程序运行时检查数据类型，C++是一种静态数据类型，类型检查发生在编译时；因此，编译器必须知道程序中每个变量对应的数据类型；

第二章变量和基本类型

基本内置类型

基本内置类型：算术类型（字符、整数、布尔值、浮点数）和空类型（void，不对应具体的值）；

计算机可寻址的最小内存快称为字节byte，由8 比特bit构成；
存储的基本单元称为字word，通常由几个字节组成，由32或64bit构成；
除bool型和扩展的字符型外，其他整型可以划分为有符号和无符号两种；
无符号的仅能表示大于等于零的值；
与其他整型不同，字符型被分为三种：char、signed char、unsigned char，但字符的表现形式只有两种：带符号和无符号的；
char会表现为带符号或无符号的，具体由编译器决定，不建议在算术表达式中使用char（可以指定signed char 或unsigned char）；
选择数据类型的经验准则：
当明确知道数值不可能为负数时，选用无符号类型；
算术表达式中，不要使用char 或 bool；
浮点数选用double，float精度不够，但两者的计算代价差不多；
类型转换：
当给无符号类型赋值一个超出表示范围的值时，结果是对无符号类型表示数值总数取模后的余数；
当给带符号类型赋值一个超出表示范围的值时，结果是未定义的，程序可能继续工作、崩溃、生成垃圾数据；
如果表达式中即有带符号的，也有无符号的，带符号数会自动转换为无符号数；
字面值常量：
- 默认情况下，十进制字面值是带符号的，八进制和十六进制字面值既可能带符号也可能是无符号的；
- 十进制字面值类型是int、long、long long中能匹配的空间最小的那个，如果字面值连与之关联的最大的数据类型都放不下，将产生错误；

变量

int型数据初始化的几种方式：

定义于任何函数体之外的变量，默认初始化为0;
定义于函数体内部的内置类型的变量将不被初始化；
变量声明与定义：
为了允许把程序拆分成多个逻辑部分来编写，C++支持将程序分割为若干个文件，每个文件单独编译；
声明：使得名字为程序所知，一个文件如果想使用别处定义的名字，则必须包含对名字的声明；
定义：创建与名字关联的实体，申请存储空间，并可能为变量赋初始值；
任何包含显式初始化的声明，将成为定义，给extern标记的变量赋初始值，那就变成定义了；
在函数体内部，如果试图初始化extern标记的变量，将引发错误；
变量只能被定义一次（仅在一个文件中被定义），但是可以被多次声明；

extern int i;	// 声明i，不是定义i
int j;	// 声明并定义j
extern int k = 1;	// 定义

标识符：
由字母、数字、下划线构成，必须字母或下划线开头；
长度没有限制，但是对大小写敏感；
C++为标准库保留了一些名字，自定义的标识符不能连续出现两个下划线，也不能以下划线紧连大写字母开头；
定义在函数体外的标识符不能以下划线开头；
变量名一般用小写字母，如index；
类名一般以大写字母开头；
作用域：
大多数作用域以花括号分隔；
名字的有效区域从名字的声明开始，以声明语句所在的作用域末端结束；
作用域中一旦声明了某个名字，内层作用域都能访问该名字，同时允许内层作用域中重新定义外层作用域已有的名字；

输出#3中，使用：：来覆盖默认的作用域规则，因为全局作用域没有名字，所以当作用域操作符左侧为空时，获取全局作用域名字对应的变量；

复合类型：引用和指针

引用（reference）：左值引用、右值引用
引用：为对象起了另外一个名字，定义引用时，程序把引用和初始值绑定在一起，而不是将初始值拷贝给引用；因为无法让引用绑定另一个对象，所以引用必须被初始化；
引用不是对象，只是为已经存在的对象起另一个名字；
因为引用本身不是一个对象，所以不能定义引用的引用；
引用不是对象，没有实际地址，所以不能定义指向引用的指针；

指针与引用的区别：
- 指针本身是一个对象，允许对指针赋值和拷贝，在指针的生命周期内可以先后指向几个不同的对象；
- 指针无须在定义时赋初始值，但会指向一个不确定的值；

int ival = 42;
int *p = &ival;	// p存放着ival地址
cout << *p;	// 得到指针p所指的对象
*p = 0; // 经由p为ival赋值

NULL为预处理变量，预处理器是运行于编译之前的一段程序，当遇到预处理变量时，预处理器会自动将它替换为实际值；
现在的C++最好使用nullptr，尽量避免使用NULL；

pi = &ival; // pi指向了ival
*pi = 0; // ival的值被改变，指针pi并没有变

两个类型相同的指针，可以用==或！=比较，如果指针存放的地址相同，则他们相等；
如果一个指针指向某对象，另一个指针指向另外对象的下一个地址，可能两个指针值相等；
void*指针：
是一种特殊的指针类型，可以存放任意对象的地址，但存放的是什么类型的对象并不了解；
不能直接操作void*指针所指的对象，因为不知道这个对象是什么类型；

指向指针的指针
指向指针的引用：
引用本身不是一个对象，所以不存在指向引用的指针；
指针是对象，所以存在对指针的引用；
从右向左阅读r的定义，离变量名最近的符号是&，因此r是一个引用，*说明r引用的是一个指针；

const限定符

创建后就不再改变，任何试图给常量赋值的行为都将引发错误；
const必须初始化；

ci的常量特征仅仅在执行改变ci操作时才会发挥作用；
默认状态下，const对象仅在文件内有效，当多个文件中出现了同名的const变量，等同于在不同文件中分别定义了独立的变量；
const int a = 5; 编译器将在编译过程中把用到该变量的地方都替换为对应的值；
某些时候，const变量的初始值不是常量表达式，且需要在文件间共享，只在一个文件中定义，在其他多个文件中声明并使用，解决的办法是：const变量不管是声明还是定义，都添加extern关键字；
const的引用
把引用绑定到const对象上，称之为对常量的引用；

初始化和对const的引用
初始化常量引用时，允许用任意表达式作为初始值，只要该表达式的结果能转换成引用的类型；
允许为一个常量引用绑定非常量的对象、字面值、表达式；
上图中，如果改成int &ri = dval;此时ri绑定的是临时量，该操作是非法的；

指针和const：
指向常量的指针，不能用于改变其所指对象的值，但没有规定那个对象的值不能通过其他途径改变；

const指针
常量指针，把指针本身定为常量，必须初始化，且它的值（存放在指针中的地址）不能再改变；
从右向左阅读，离curErr最近的符号是const，说明curErr本身是一个常量对象，*表示curErr是一个指针；

顶层const
顶层const表示指针本身是个常量；
底层const表示指针所指的对象是一个常量；
执行对象的拷贝操作时，拷入和拷出的对象必须是具有相同的底层const资格，或者两个对象的数据类型必须能够转换（非常量可以转常量，反之不行）；
constexpr和常量表达式
常量表达式（const expression）是指值不会改变并且在编译过程就能得到计算结果的表达式；
字面值属于常量表达式，用常量表达式初始化的const对象也是常量表达式；
constexpr变量
C++11中规定，允许将变量声明为constexpr类型，以便由编译器来验证变量的值是否是一个常量表达式；
声明为constexpr的变量一定是一个常量，而且必须用常量表达式初始化；
constexpr函数：足够简单，编译时就可以计算其结果；
字面值类型
包括算术类型、引用、指针这类简单、值也显而易见的，不包括自定义类、IO库、string等（不能被定义为constexpr）；
一个constexpr指针的初始值必须是nullptr或0，或者是存储于某个固定地址中的对象；
函数体内定义的变量一般来说并非存放在固定地址中，因此constexpr指针不能指向这样的变量；
相反的，定义于所有函数体之外的对象其地址固定不变，能用来初始化constexpr指针；
允许函数定义一类有效范围超出函数本身的变量，这类变量和定义在函数体之外的变量一样有固定地址，因此constexpr引用能绑定到这样的变量上，constexpr指针也能指向这样的变量；
指针和constexpr
在constexpr声明中，如果定义了一个指针，限定符constexpr仅对指针有效，与指针所指的对象无关；

处理类型

类型别名：是某种类型的同义词，用法同原类型；
有两种方法定义类型别名：
- 传统的方法是用关键字typedef；
- 新标准规定了新的方法，使用别名声明来定义，使用关键字using；
- 指针、常量和类型别名（太绕了，和直觉理解不一样……）
auto类型说明符
把表达式的值赋值给变量时，让编译器通过初始值来推断表达式的类型；
auto定义的变量必须有初始值；
auto能在一条语句中声明多个变量，基本数据类型需要相同；