C++ 核心基础概念解析

③ 使用方式

• 指定成员访问：using 命名空间名::成员;
• 展开整个命名空间：using namespace 命名空间名;

注意：多个文件中定义的同名命名空间会被编译器自动合并为一个。C++ 标准库均位于 std 命名空间中。

二、输入输出

1. iostream 头文件

<iostream> 提供了输入输出流操作，包含 cin、cout 以及流插入/提取运算符。

2. cin 与 cout

• std::cin：控制台输入（Console Input）。
• std::cout：控制台输出（Console Output）。

由于标准库位于 std 命名空间，使用前需添加 std:: 前缀或使用 using namespace std;。

3. 流运算符

• <<：流插入运算符，配合 cout 使用。
• >>：流提取运算符，配合 cin 使用。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    cout << "hello world" << endl;
    cout << "我的刀盾喜欢奶龙" << endl << "咕咕嘎嘎" << endl;
}

4. endl

表示换行并刷新缓冲区。 C++ 会自动识别变量类型，无需像 C 语言那样手动指定占位符。

三、缺省参数

1. 基本概念

定义函数时为参数提供默认值。调用时若不传参则使用默认值，否则使用实参。

#include <iostream>
using namespace std;

void Print(int a = 3) {
    cout << a << endl;
}

int main() {
    Print();      // 打印 3
    Print(6);     // 打印 6
}

2. 全缺省与半缺省

• 全缺省：所有参数都有默认值。
• 半缺省：部分参数有默认值。规定缺省值必须从右向左连续定义。调用时必须先传递没有默认值的参数。

#include <iostream>
using namespace std;

// 声明中定义缺省值
void Print(int a, int b = 1, int c = 2);

// 定义中不再重复
void Print(int a, int b, int c) {
    cout << a << "," << b << "," << c << endl;
}

int main() {
    Print(0);     // 打印 0,1,2
    Print(6, 6);  // 打印 6,6,2
}

四、函数重载

在同一作用域内，可以存在多个同名函数，但必须满足以下条件之一：

1. 参数个数不同
2. 参数类型不同
3. 参数顺序不同

#include <iostream>
using namespace std;

int Add(int a, int b) { return a + b; }
double Add(double x, double y) { return x + y; }

int main() {
    int a = Add(2, 3);       // 调用 int 版本
    double b = Add(1.2, 1.3); // 调用 double 版本
    cout << a << endl << b << endl;
}

五、引用

1. 基本概念

引用是给已有变量起的别名，直接操作原内存地址，不产生额外拷贝。

2. 引用 vs 指针

相比指针，引用更简洁安全：

• 初始化：引用定义时必须初始化；指针建议初始化。
• 绑定：引用绑定后不可更改；指针可重新指向。
• 访问：引用直接访问；指针需解引用。
• 安全性：引用无空指针风险。

3. 引用要求

• 初始化：必须绑定有效对象。
• 多重引用：一个变量可有多个引用，修改任一引用都会影响原变量及其他引用。
• 绑定唯一性：引用一旦绑定某实体，终身为该实体的别名，不可重新绑定。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a = 2;
    int& b = a;
    int& c = a;
    c++; // a, b, c 的值均变为 3
}

六、const 引用

1. 权限控制

被 const 修饰的引用只能读取，不能修改原数据。这允许我们将只读权限传递给函数，防止意外修改。

2. 修饰临时变量

普通引用不能绑定临时变量（如字面量或表达式结果），因为临时变量生命周期短且不安全。const 引用可以延长临时变量的生命周期，直到引用销毁。

int main() {
    const int& ra = 20;   // 合法，延长临时变量寿命
    // int& rra = 20;     // 非法，权限放大
}

七、宏与内联函数

1. 宏 (Macro)

预处理阶段的文本替换，分为有参和无参宏。

#define Add(a,b) ((a) + (b))

缺点：无类型检查，调试困难，需注意运算符优先级。

2. 内联函数 (Inline)

被 inline 修饰的函数，编译器会在调用处展开代码，避免栈帧开销。

inline int Add(int a, int b) {
    return a + b;
}

区别：

• 本质：内联是函数，宏是文本替换。
• 调试：内联可调试，宏不可。
• 优先级：内联无优先级问题，宏需手动加括号。

八、nullptr

1. 引入原因

C++11 引入 nullptr 关键字表示空指针。旧版 NULL 通常定义为 0，在函数重载时可能引发歧义。

#include <iostream>
using namespace std;

void Print(int* x) { cout << "int*" << endl; }
void Print(int x) { cout << "int" << endl; }

int main() {
    Print(NULL);    // 可能调用 Print(int)，因为 NULL 是 0
    Print(nullptr); // 明确调用 Print(int*)
}

使用 nullptr 能确保类型安全，避免隐式转换带来的错误。