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C++初级入门学习

news 来源：原创 2025/9/18 5:39:50

数据结构初级部分的学习我们已经学完了，接下来就进入C++初阶部分的学习，因为数据结构的高阶部分要用到C++才能够更好的理解并书写，所以我们要先学习C++，初阶部分学完就能继续学习我们对数据结构了。好了，直接进入今天的主题吧。

1.C++关键字

C++ 总计 63 个关键字， C 语言 32 个关键字

对于这些关键字，有些不常用的关键字不用特别记忆，需要用到的时候再去学习就可以了。

2.命名空间

在 C/C++ 中，变量、函数和后面要学到的类都是大量存在的，这些变量、函数和类的名称将都存

在于全局作用域中，可能会导致很多冲突。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。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int rand = 10;
// C语言没办法解决类似这样的命名冲突问题，所以C++提出了namespace来解决
int main()
{printf("%d\n", rand);
return 0;
}
// 编译后后报错：error C2365: “rand”: 重定义；以前的定义是“函数”

2.1 命名空间的定义

定义命名空间，需要使用到 namespace 关键字 ，后面跟 命名空间的名字 ，然 后接一对 {} 即可， {}

中即为命名空间的成员。

// 大家下去以后自己练习用自己名字缩写即可，如张三：zs
// 1. 正常的命名空间定义
namespace hjw
{// 命名空间中可以定义变量/函数/类型int rand = 10;int Add(int left, int right){return left + right;}struct Node{struct Node* next;int val;};
}//2. 命名空间可以嵌套
// test.cpp
namespace N1
{int a;int b;int Add(int left, int right){return left + right;}namespace N2{int c;int d;int Sub(int left, int right){return left - right;}}
}//3. 同一个工程中允许存在多个相同名称的命名空间,编译器最后会合成同一个命名空间中
namespace N1
{int Mul(int left, int right){return left * right;}
}

注意： 一个命名空间就定义了一个新的作用域 ，命名空间中的所有内容都局限于该命名空间中。

2.2 命名空间的使用

我们先来看一段代码

int a = 2;
void f1()
{int a = 0;printf("%d\n", a);printf("%d\n", ::a);
}void f2()
{int a = 1;
}
int main()
{printf("%d\n", a);f1();f2();return 0;
}

大家都知道main函数里面的a会先在main函数里面找，如果没有，就在外部去找。f1函数中第一个printf也是一样，但第二个printf加了一个“::”（域作用限定符），就直接在外部寻找了，不用先去找局部变量了。

namespace hjw
{// 命名空间中可以定义变量/函数/类型int a = 0;int b = 1;int Add(int left, int right){return left + right;}struct Node{struct Node* next;int val;};
}
int main()
{// 编译报错：error C2065: “a”: 未声明的标识符printf("%d\n", a);return 0;
}

命名空间的使用有三种方式：

1.加命名空间名称及作用域限定符

int main()
{printf("%d\n", hjw::a);return 0;
}

2.使用using将命名空间中某个成员引入

using hjw::b;
int main()
{printf("%d\n", hjw::a);printf("%d\n", b);return 0;
}

3.使用using namespace 命名空间名称引入

using namespace hjw;
int main()
{printf("%d\n", hjw::a);printf("%d\n", b);return 0;
}

3. C++输入、输出

新生婴儿会以自己独特的方式向这个崭新的世界打招呼， C++ 刚出来后，也算是一个新事物.

#include<iostream>
// std是C++标准库的命名空间名，C++将标准库的定义实现都放到这个命名空间中
using namespace std;
int main()
{
cout<<"Hello world!!!"<<endl;
return 0;
}

说明：

1. 使用 cout 标准输出对象 ( 控制台 ) 和 cin 标准输入对象 ( 键盘 ) 时，必须包含 < iostream > 头文件

以及按命名空间使用方法使用 std 。

2. 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。

3. << 是流插入运算符， >> 是流提取运算符 。

4. 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。

5. 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，

这些知识我们我们后续才会学习，所以我们这里只是简单学习他们的使用。后面我们还有有

一个章节更深入的学习 IO 流用法及原理

可以自动识别数据类型

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{int a;double b;char c;// 可以自动识别变量的类型cin >> a;cin >> b >> c;cout << a << endl;//endl是自动换行cout << b << " " << c << endl;return 0;
}

ps：关于cout和cin还有很多更复杂的用法，比如控制浮点数输出精度，控制整形输出进制格式等

等。因为C++兼容C语言的用法，这些又用得不是很多，我们这里就不展开学习了。后续如果有需要，我们可以继续深入学习。

std 命名空间的使用惯例：

std 是 C++ 标准库的命名空间，如何展开 std 使用更合理呢？

1. 在日常练习中，建议直接 using namespace std 即可，这样就很方便。

2. using namespace std 展开，标准库就全部暴露出来了，如果我们定义跟库重名的类型 / 对

象 / 函数，就存在冲突问题。该问题在日常练习中很少出现，但是项目开发中代码较多、规模

大，就很容易出现。所以建议在项目开发中使用，像 std::cout 这样使用时指定命名空间 +

using std::cout 展开常用的库对象 / 类型等方式。

4.缺省参数

4.1 缺省参数的概念

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。

4.2 缺省参数的分类

全缺省参数

void Func(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;cout << "c = " << c << endl;
}int main()
{Func(1, 2, 3);Func(1, 2);Func(1);Func();return 0;
}

半缺省参数

void Func(int a, int b = 10, int c = 20)
{cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;cout << "c = " << c << endl;printf("\n");
}int main()
{Func(1, 2, 3);Func(1, 2);Func(1);return 0;
}

注意：

1. 半缺省参数必须 从右往左依次 来给出，不能间隔着给

2. 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现

 //a.hvoid Func(int a = 10);// a.cppvoid Func(int a = 20){}// 注意：如果生命与定义位置同时出现，恰巧两个位置提供的值不同，那编译器就无法确定到底该
用那个缺省值。

5.函数重载

5.1 函数重载概念

函数重载： 是函数的一种特殊情况， C++ 允许在 同一作用域中 声明几个功能类似 的同名函数 ，这

些同名函数的 形参列表 ( 参数个数或类型或类型顺序 ) 不同，常用来处理实现功能类似数据类型

不同的问题。

在C语言中我们不能让多个函数都起一样的名字，这样编译器不知道是调用哪个，而在C++中我们可以起相同的名字，这也是比C语言方便的一点。

// 1、参数类型不同
int Add(int left, int right)
{cout << "int Add(int left, int right)" << endl;return left + right;
}
double Add(double left, double right)
{cout << "double Add(double left, double right)" << endl;return left + right;
}
// 2、参数个数不同
void f()
{cout << "f()" << endl;
}void f(int a)
{cout << "f(int a)" << endl;
}// 3、参数类型顺序不同
void f(int a, char b)
{cout << "f(int a,char b)" << endl;
}
void f(char b, int a)
{cout << "f(char b, int a)" << endl;
}
int main()
{int a = Add(10, 20);cout << a << endl;double b = Add(10.1, 20.2);cout << b << endl;f();f(10);f(10, 'a');f('a', 10);return 0;
}

5.2 C++支持函数重载的原理--名字修饰(name Mangling)

为什么 C++ 支持函数重载，而 C 语言不支持函数重载呢？

在 C/C++ 中，一个程序要运行起来，需要经历以下几个阶段： 预处理、编译、汇编、链接 。

在链接时侯，面对 Add 函数，链接器会使用哪个名字去找呢？

1.这里每个编译器都有自己的函数名修饰规则。由于Windows下vs的修饰规则过于复杂，而Linux下g++的修饰规则简单易懂，下面我们使用g++演示了这个修饰后的名字。

2.通过下面我们可以看出gcc的函数修饰后名字不变。而g++的函数修饰后变成【_Z+函数长度

+函数名+类型首字母】

在C语言中，出现相同的函数名会发生报错，而在C++中，Linux环境下，系统会用上述的方法来找对应的函数。

在 linux 下，采用 g++ 编译完成后，函数名字的修饰发生改变，编译器将函数参 数类型信息添加到修改后的名字中。

我们来看一下Windows下的名字修饰规则

对比 Linux 会发现， windows 下 vs 编译器对函数名字修饰规则相对复杂难懂 ，但原理都是类似的，我们就不做细致的研究了。

3.通过这里就理解了C语言没办法支持重载，因为同名函数没办法区分。而C++是通过函数修 饰规则来区分，只要参数不同，修饰出来的名字就不一样，就支持了重载。

4.如果两个函数函数名和参数是一样的，返回值不同是不构成重载的，因为调用时编译器没办法区分。

我们再来看2个例子

第二个例子里面的P表示指针。

6.引用

6.1 引用概念

引用不是新定义一个变量，而 是给已存在变量取了一个别名 ，编译器不会为引用变量开辟内存空

间，它和它引用的变量 共用同一块内存空间。

比如：李逵，在家称为 " 铁牛 " ，江湖上人称 " 黑旋风 " 。

类型 & 引用变量名 ( 对象名 ) = 引用实体；

void TestRef()
{int a = 10;int& ra = a;//<====定义引用类型int j = a;cout << &a << endl;cout << &ra << endl;cout << &j << endl;
}

我们在学习C语言的时候，应该都见过这种问题，交换2个数用下面的方法是不可行的

要想交换2个数，就必须要用到指针，学了引用之后，也可以用引用来解决问题。相当于x的别名是a，y的别名是b，交换2个数的别名也相当于交换了数。

注意： 引用类型 必须和引用实体是 同种类型 的。如下图所示

6.2 引用特性

1. 引用在 定义时必须初始化

2. 一个变量可以有多个引用

3. 引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体

例子如下所示

void Test()
{int a = 10;// int& ra;   // 该条语句编译时会出错int& ra = a;int& rra = a;printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra);
}

当然也可以给别名取别名

6.3 常引用

void TestConstRef()
{const int a = 10;//int& ra = a;   // 该语句编译时会出错，a为常量const int& ra = a;//int& b = 10; // 该语句编译时会出错，b为常量const int& b = 10;double d = 12.34;//int& rd = d; // 该语句编译时会出错，类型不同const int& rd = d;
}

6.4 使用场景

1.做参数：具体例子就是上面的交换2个数。

2.做返回值

int& Count()
{static int n = 0;n++;// ...return n;
}

我们先来分析一下这段代码

看了上面几张图片，我们来分析一下下面代码的结果是什么吧（代码本身有错，主要是学习传引用返回）

int& Add(int a, int b)
{int c = a + b;return c;
}
int main()
{int& ret = Add(1, 2);Add(3, 4);cout << "Add(1, 2) is :"<< ret <<endl;cout << "Add(1, 2) is :" << ret << endl;return 0;
}

为什么呢？具体原因如下

注意： 如果函数返回时，出了函数作用域，如果返回对象还在 ( 还没还给系统 ) ，则可以使用

引用返回，如果已经还给系统了，则必须使用传值返回。

6.5 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。

int main()
{int a = 1;int& ra = a;cout << "&a:" << &a << endl;cout << "&ra:" << &ra << endl;return 0;
}

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。

int main()
{int a = 10;int& ra = a;ra = 20;int* pa = &a;*pa = 20;return 0;
}

我们来看下引用和指针的汇编代码对比：

引用和指针的不同点 :

1. 引用概念上定义一个变量的别名，指针存储一个变量地址。

2. 引用在定义时 必须初始化 ，指针没有要求

3. 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

4. 没有 NULL 引用，但有 NULL 指针

5. 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 (32

位平台下占 4 个字节 )

6. 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

7. 有多级指针，但是没有多级引用

8. 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

9. 引用比指针使用起来相对更安全

7.auto关键字（C++11）

7.1 类型别名思考

随着程序越来越复杂，程序中用到的类型也越来越复杂，主要体现在：

1. 类型难于拼写

2. 含义不明确导致容易出错

auto可以自动推导类型

int main()
{int a = 0;//int b = a;auto b = a;auto c = &a;cout << typeid(b).name() << endl;cout << typeid(c).name() << endl;return 0;
}

auto主要的用处如下

#include<map>
#include<iostream>
int main()
{std::map<std::string, std::string> m{ { "apple", "苹果" }, { "orange","橙子" },{"pear","梨"} };std::map<std::string, std::string>::iterator it = m.begin();auto it = m.begin();return 0;
}

std::map<std::string, std::string>::iterator 是一个类型，但是该类型太长了，特别容易写错，所以用auto关键字就很好的解决了这个问题。当然也可以通过 typedef 给类型取别名，比如：

#include<map>
typedef std::map<std::string, std::string> Map;
int main()
{// auto 实际价值 简化代码，类型很长时，可以考虑自动推导Map m{ { "apple", "苹果" }, { "orange","橙子" },{"pear","梨"} };Map::iterator it = m.begin();return 0;
}

使用 typedef 给类型取别名确实可以简化代码，但是 typedef 有会遇到新的难题：

typedef char* pstring;
int main()
{const pstring p1;    // 编译成功还是失败？const pstring* p2;   // 编译成功还是失败？return 0;
}

答案是第一个编译错误，第二个编译成功。

可能有小伙伴们认为第一个是const char* p1，但其实是char* const p1。const修饰的是p1，const变量必须要初始化，并且只有一次初始化的机会。

7.2 auto简介

C++11 中，标准委员会赋予了 auto 全新的含义即： auto 不再是一个存储类型指示符，而是作为一

个新的类型指示符来指示编译器， auto 声明的变量必须由编译器在编译时期推导而得 。

int TestAuto()
{return 10;
}
int main()
{int a = 10;auto b = a;auto c = 'a';auto d = TestAuto();cout << typeid(b).name() << endl;cout << typeid(c).name() << endl;cout << typeid(d).name() << endl;//auto e; 无法通过编译，使用auto定义变量时必须对其进行初始化return 0;
}

注意：

使用 auto 定义变量时必须对其进行初始化，在编译阶段编译器需要根据初始化表达式来推导 auto

的实际类型 。因此 auto 并非是一种 “ 类型 ” 的声明，而是一个类型声明时的 “ 占位符 ” ，编译器在编

译期会将 auto 替换为变量实际的类型 。

7.3 auto的使用规则

1. auto 与指针和引用结合起来使用

用 auto 声明指针类型时，用 auto 和 auto* 没有任何区别，但用 auto 声明引用类型时则必须 加 &

2. 在同一行定义多个变量

当在同一行声明多个变量时，这些变量必须是相同的类型，否则编译器将会报错，因为编译 器实际只对第一个类型进行推导，然后用推导出来的类型定义其他变量

void TestAuto()
{auto a = 1, b = 2; auto c = 3, d = 4.0;  // 该行代码会编译失败，因为c和d的初始化表达式类型不同
}

8.4 auto不能推导的场景

1.auto不能作为函数的参数

// 此处代码编译失败，auto不能作为形参类型，因为编译器无法对a的实际类型进行推导
void TestAuto(auto a)
{}

2.auto不能直接用来声明数组

void TestAuto()
{int a[] = {1,2,3};auto b[] = {4，5，6};
}

3. 为了避免与 C++98 中的 auto 发生混淆， C++11 只保留了 auto 作为类型指示符的用法

4. auto 在实际中最常见的优势用法就是跟以后会讲到的 C++11 提供的新式 for 循环，还有

lambda 表达式等进行配合使用。

8.范围for循环

8.1 范围for循环的用法

我们以前在对数组进行遍历的时候，是这样写的

int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5,6,6,4 };
for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(int); ++i)
{cout << array[i] << " ";
}
cout << endl;

对于一个 有范围的集合 而言，由程序员来说明循环的范围是多余的，有时候还会容易犯错误。因

此 C++11 中引入了基于范围的 for 循环。 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 。

int main()
{//TestFor();//自动依次取数组中数据赋值给e对象，自动判断结束int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };for (auto& e : array){e *= 2;cout << e << " ";}cout << endl;for (auto x : array){cout << x << " ";}cout << endl;return 0;
}

第二段代码的结果可能有小伙伴们不知道是怎么回事，原因是使用引用会把数组里的每个元素都改成了别名e，*2之后数组的数据也改变了。不加引用的话，第二段代码的输出结果还是原本的数据

注意：与普通循环类似，可以用 continue 来结束本次循环，也可以用 break 来跳出整个循环 。

8.2 范围for循环的使用条件

1. for 循环迭代的范围必须是确定的

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。

2. 迭代的对象要实现 ++ 和 == 的操作 。 ( 关于迭代器这个问题，以后会讲，现在提一下，没办法讲清楚，现在大家了解一下就可以了)

9.指针空值nullptr(C++11)

9.1 C++98中的指针空值

在良好的 C/C++ 编程习惯中，声明一个变量时最好给该变量一个合适的初始值，否则可能会出现

不可预料的错误，比如未初始化的指针。如果一个指针没有合法的指向，我们基本都是按照如下

方式对其进行初始化：

void TestPtr()
{
int* p1 = NULL;
int* p2 = 0;
// ……
}

NULL 实际是一个宏，在传统的 C 头文件 (stddef.h) 中，可以看到如下代码：

#ifndef NULL
#ifdef __cplusplus
#define NULL   0
#else
#define NULL   ((void *)0)
#endif
#endif

可以看到， 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 。不论采取何

种定义，在使用空值的指针时，都不可避免的会遇到一些麻烦，比如：

void f(int)
{cout<<"f(int)"<<endl;
}
void f(int*)
{cout<<"f(int*)"<<endl;
}
int main()
{f(0);f(NULL);f(nullptr);f((int*)NULL);return 0;
}

程序本意是想通过 f(NULL) 调用指针版本的 f(int*) 函数，但是由于 NULL 被定义成 0 ，因此与程序的

初衷相悖。

在 C++98 中，字面常量 0 既可以是一个整形数字，也可以是无类型的指针 (void*) 常量，但是编译器

默认情况下将其看成是一个整形常量，如果要将其按照指针方式来使用，必须对其进行强转 (void

*)0 。

注意：

1. 在使用nullptr表示指针空值时，不需要包含头文件，因为nullptr是C++11作为新关键字引入的。

2. 在C++11中，sizeof(nullptr) 与 sizeof((void*)0)所占的字节数相同。

3. 为了提高代码的健壮性，在后续表示指针空值时建议最好使用nullptr。

10.内联函数

在讲内联函数之前，我们先看一下宏的优缺点。因为宏函数与内联函数相似。下面是宏函数的写法

//错误写法
//#define ADD(x,y) (x+y);
//#define ADD(x,y) (x+y)
//#define ADD(x,y) x+y//正确写法
#define ADD(x,y) ((x)+(y))
inline int Add(int x, int y)
{return x + y;
}int main()
{ADD(1, 2);printf("%d\n", ADD(1, 2));printf("%d\n", ADD(1, 2)*3);  //对ADD函数不加括号的话，结果为7，因为编译器会把1给x，y是2*3　　ADD(x,y) x+y							  //加括号结果是9  ADD(x,y) (x+y)return 0;
}

优点：

1. 增强代码的复用性。

2. 提高性能。

缺点：

1. 不方便调试宏。（因为预编译阶段进行了替换）

2. 导致代码可读性差，可维护性差，容易误用。

3. 没有类型安全的检查。

10.1 概念

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 ，没有函数调

用建立栈帧的开销，内联函数提升程序运行的效率。

如果在上述函数前增加 inline 关键字将其改成内联函数，在编译期间编译器会用函数体替换函数的

调用。

查看方式：

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，以下给出 vs2013 的设置方式）

10.2 特性

1. inline 是一种 以空间换时间 的做法，如果编译器将函数当成内联函数处理，在 编译阶段，会

用函数体替换函数调用 ，缺陷：可能会使目标文件变大，优势：少了调用开销，提高程序运

行效率。

2. inline 对于编译器而言只是一个建议，不同编译器关于 inline 实现机制可能不同 ，一般建

议：将 函数规模较小 ( 即函数不是很长，具体没有准确的说法，取决于编译器内部实现 ) 、不

是递归、且频繁调用 的函数采用 inline 修饰，否则编译器会忽略 inline 特性。

好了，C++的入门部分就学到这里了，接下来我们会学习类和对象，就正式接触到C++的门槛了。