一、C++介绍
本贾尼.斯特劳斯特卢普,与1979年在贝尔实验室负责分析UNIX系统内核流量的分布情况时,特别希望有一种更加模块化的工具,与1979年十月开始着手研发一款新的编程语言,在C语言的基础上增加了面向对象的机制,那就是C++,1983年完成了第一个版本
C++与C的关联度和重要区别:(****面试题****)
1、C++是完全兼容C语言的所有内容
2、支持面向对象的编程思想
3、支持运算符重载、函数重载的编译时多态机制
4、支持泛型编程、模板编程
5、支持异常处理
6、类型检查更严格
注意:学习C++目前重点是学习面向对象的编程思想,而不是各种花里胡哨的语法
二、第一个C++程序
1、文件扩展名 .c 变成 .cpp .cc .C .cxx
2、编译器由gcc变成g++,gcc也可以继续使用,需要增加编译参数 -xC++ -lstdc++
3、C++语言的标准头文件不带.h,iostream意为in out stream,在C++中输入、输出被封装成流操作,C语言的头文件还可以继续使用,但是标准C的头文件建议名字换成前面加c,后缀去掉的新名字 例如cstdio,为了删除原C标准头文件中的大量的宏,重新放入名字空间中,防止命名冲突
4、C++输入、输出
cout 用于输出
cin 用于输入
不需要占位符,会自动识别数据类型
printf、scanf 属于C标准库中的函数
cout、cin 是C++标准库中的类对象
5、增加了名字空间的机制,是C++为了解决命名冲突而发明的一项机制
三、C++与C数据类型的不同
1、结构的不同
a、不再需要通过typedef来缩短结构类型名,因为在C++中设计好结构后,定义结构类型时不再需要使用struct关键字了
b、结构中可以有成员是函数、成员变量,结构变量、结构指针使用 . 和 -> 访问成员,如果是成员函数,那么可以直接访问同结构中的任何成员,不需要 . 和 ->
c、结构中有一些隐藏的成员函数:构造函数、析构函数、拷贝构造函数、赋值操作函数
d、结构可以继承其它结构,也可以被其他结构所继承
e、可以给成员赋予访问控制属性
public 公开的(默认)
protected 保护的 结构内和继承了它的结构中能使用
private 私有的 只有结构中才能使用
2、联合的不同
a、不再需要通过typedef来缩短联合类型名,因为在C++中设计好联合后,定义联合类型时不再需要使用union关键字了
b、联合中可以有成员是函数、成员变量,联合变量、联合指针使用 . 和 -> 访问成员,如果是成员函数,那么可以直接访问同联合中的任何成员,不需要 . 和 ->
c、联合中有一些隐藏的成员函数:构造函数、析构函数、拷贝构造函数、赋值操作函数
d、可以给成员赋予访问控制属性
public 公开的(默认)
protected 保护的 联合内和继承了它的联合中能使用
private 私有的 只有联合中才能使用
3、枚举的不同
a、不再需要通过typedef来缩短枚举类型名,因为在C++中设计好枚举后,定义枚举类型时不再需要使用enum关键字了
b、C++编译器会对枚举的值进行检查,如果不符合就报错
c、C语言是用整型来模拟的,而C++中的枚举类型是一种真正的数据类型,所以不能与整型进行隐式类型转换了
4、布尔类型的不同
a、C++中有真正的布尔类型,bool、true、false、是C++的关键字不需要再包括 stdbool.h 头文件
b、true、false 在C++中是1个字节,而C语言中是4字节(int)
注意:无论C还是C++,bool类型变量只能存储 0|1
5、字符串的不同
a、C++中的字符串被封装成了 string 类,可以与C语言的字符串进行转换
b、string类被封装在 string 文件,并属于std名字空间,但是string已经被iostream包含
c、使用string类,可以通过运算符的方式直接操作字符串,但是C语言string.h中的str系列函数也可以继续使用
= strcpy
+= strcat
== strcmp
length()\size() strlen 只算字符个数
d、C++中没有规定string类必须以字符'\0'作为结尾,编译器在实现时可以在结尾加上'0'也可以不加,由编译器决定,因为string是一个类,它的长度信息已经被封装记录在私有的成员变量中了
6、void*的不同
在C语言中,void*类型可以与任意类型指针进行自动转换
在C++中,void*类型不可以自动转换成其他任意类型的指针,如果需要把void*类型指针赋值给其他类型的指针时,必须通过强制类型转换后才能赋值,为了提高指针数据类型的安全性
但是其他类型的指针还是可以自动转换成void*类型的指针,因为C语言标准库、系统函数中采用大量void*类型作为参数,如果不保留这个方式,会导致C++在调用这些函数时非常麻烦
int* p = (int*)malloc(4);
四、名字空间
1、为什么需要名字空间
由于C++完全兼容C语言,C++标准库中自带大量的类、函数、宏,而且支持继承语法,导致全局的标识符大量增加,因此命名冲突的概率极大增加,因此名字空间就是为了解决命名冲突
2、什么是名字空间
是C++中一种对命名空间进行逻辑划分的一种技术
namespace xxx
{
变量;
函数;
结构、联合、枚举;
类;
...
}
定义了名字空间后形成了相对封闭的作用域空间
3、如何使用
1、直接导入
using namespace xxx;
之后就可以直接使用名字空间中的所有内容,虽然方便,实际工作中不建议使用
2、域限定符 ::
xxx::标识符
4、名字空间可合并
名字空间可以被多次定义,不同位置的名字空间编译器会在编译时自动合并
5、名字空间中的声明和定义可以分开
a.h
namespace n1{
extern int num;
}
a.cpp
int n1::num;
注意:可以分开定义,但是必须加上名字空间名::变量名
6、匿名名字空间
所有全局标识符都归属于同一个名字空间,称为匿名名字空间,可以通过::全局标识符 来指定访问匿名名字空间中的内容
例如:同名的全局变量被同名的局部变量屏蔽后,可以以此指定访问全局变量
7、名字空间可以嵌套
采用逐层分解来访问、导入指定层的名字空间
8、可以给名字空间的名字取别名
namespace n123 = n1::n2::n3
五、C++的堆内存管理
1、C++中有专门管理堆内存的语句,而C语言中只能使用标准库提供的函数
语法格式:
类型* p = new 类型名;
new 分配内存,相当于C语言的malloc
delete p;
delete 释放内存 相当于free
2、new 允许在分配内存时直接初始化
类型* p = new 类型名(val);
int* p = new int(10);
3、new/delete 不能与malloc/free 混搭
int* p = new int;
free(p);
虽然语法允许,但是不能这样混合使用
因为使用new分配内粗时会自动调用结构、联合、类 类型的构造函数,使用delete释放内存时会自动调用结构、联合、类 类型的析构函数
但是malloc和free都不会调用,如果混用会导致构造、析构没有对应调用
4、连续的内存的申请和释放
类型* p = new 类型名[数量];
int* p=new int[10];
new[] 会多次调用构造函数
delete[] p;
delete[] 专门用于释放通过 new[] 申请出来的连续内存
delete[] 也会多次析构函数
注意:malloc\free new\delete new[]\delete[] 都不能混用
注意:通过new[]为结构体、联合、类 类型申请的内存的前4字节中记录了申请的次数,这样就可以让编译器知道需要调用多少次构造函数和析构函数
5、重复释放问题
delete可以重复释放空指针,但是也不能重复释放其他有效地址,与free一致
6、内存分配失败
malloc分配内存失败会返回NULL
new分配内存失败会抛出一个异常,如果不接异常并处理,那么会终止
7、返回值类型不同
malloc返回一个void*类型的指针
new返回一个对应类型的指针
**************************重点掌握面试题:malloc\free 和 new\delete 的区别?************************
身份: 函数 关键字、运算符
返回值: void* 对应类型的指针
参数: 字节数(手动计算) 类型(自动计算)
连续内存: 总字节数(手动) 个数(自动)
扩容: realloc 无法直接处理
失败: NULL 抛异常
构造、析构: 不调用 调用
初始化: 不能初始化 可以初始化
头文件: stdlib.h 不需要
函数的重载: 不允许重载 允许
内存的分配位置: 堆内存 自由存储区
注意:自由存储区是一个抽象的概念,而不是具体某个位置段,平时一般称new是分配在堆内存问题也不大,因为new底层默认调用了malloc,所以此时称分配在堆内存没问题,但是new可以向运算符一样被程序员重载或借助 new(地址) 类型 两种方式分配内存时,可以分配到其他内存段,所以称为自由存储区
笔试题:
现在有一块已经分配好的内存(堆、栈),如何通过new让新申请的类对象、结构变量使用这块内存
#include <iostream>
using namespace std;
struct Student
{
char name[20];
char sex;
int id;
Student(void)
{
cout << "构造函数" << endl;
}
}
int main(int argc,const char* argv[])
{
cout << sizeof(Student) << endl;
char arr[28]={};
Student* stu = new(arr) Student;
cout << &arr << " " << stu << endl;
}