c++ 入门

前言

 方便新手查询~

引用

引用的基本形式

int a = 3;
int &b = a;
//此时的b等同于a

 不能只有引用，没有实体，所以以下是错误的

int &b;

Example

#include <string.h>
#include <iostream>
using namespace std;
int main(void)
{
    int a = 3;
    int &b = a;
    b = 10;
    cout<<a<<endl;
    return 0;
}

 结果为：10，对b的改变等同于对a的改变。

指针类型的引用

#include <string.h>
#include <iostream>
using namespace std;
int main(void)
{
    int a = 3;
    int *p = &a;
    int *&q = p;
    *q = 20;
    cout<<a<<endl;
    return 0;
}

 结果为20，在这里，q是对p的引用，等同于p，p是指向a地址的指针。

 “*指针 == 值”

 “&变量 == 地址”

引用作为函数参数

对于C语言：

void fun(int *a,int*b)
{
    int c = *b;
    *b = *a;
    *a = c;
}
int main()
{
    int x = 10;y = 20;
    fun(&x,&y);
    return 0;
}

对于C++:

void fun(int &a,int &b)
{
    int c = b;
    int b = a;
    int a = c;
}
int main()
{
    int x = 10,y = 20;
    fun(x,y);
    return 0;
}

const关键字

作用

• 定义const常量，具有不变性
• 便于类型检查，使编译器对处理内容有更多的了解
• 避免意义模糊的字段出现
• 防止意外修改
• 为函数重载提供了一个参考
• 节省空间，避免不必要的内存分配
• 提高效率。一般被保存在符号表中，不另外分配空间。

Example

const int x = 3;
x = 5//出错，x为常量，不可以修改

int x = 3;
const int *p = &x; //*p为常量
p = &y //正确
*p = 5//错误

int x = 3;
int * const p = &x;//p为常量
p = &y;//错误
*p = 5;//正确

int x = 3;
const int &y = x;
y = 10;//错误，y是不可变的
x = 10;//正确，x是可变的

const int x = 3;
int *y = &x;//错误，可能通过*y改变常量x

函数特性

函数参数

 带默认值的参数一定要放在参数列表的最右边。

void fun(int i = 0,int j = 5,int k )//错误
void fun(int i,int j = 5,int k = 10)//正确

函数重载

• 相同作用域
• 用同一函数名定义多个函数
• 参数个数和参数类型不同

内联函数

 编译时将函数体代码和实参代替函数调用语句。

inline int max(int a,int b,int c)
int main()
{
    int i = 10,j = 20,k = 5;
    m = max(i,j,k);
    return 0;
}

• 内联函数是建议性的，是否内联由编译器决定
• 内联函数逻辑必须简单，不能包含for,while
• 调用频繁的函数建议使用内联函数
• 递归函数不能作为内联函数

内存管理

 申请/归还内存就是内存管理

int *p = new int[10];//申请内存
delete []p;//释放内存

int main()
{
    int a[10];
    int *b = new int[10];
    cout<<sizeof(a)<<" "<<sizeof(b)<<endl;
    return 0;
}

 结果：40 4，int的长度为4，new没有长度的概念，需要自己记住长度。new分配首地址给指针。

int *p = new int;
if(p == NULL)
{
    //内存分配失败
}
delete p
p = NULL;//需要将指针置空，避免再次回收出错。

Example

char str1[] = "abc";
char str2[] = "abc";
const char str3[] = "abc";
const char str4[] = "abc";
char *str5 = "abc";
char *str6 = "abc";
cout<<boolapha<<(str1 == str2)<<endl;
cout<<boolapha<<(str3 == str4)<<endl;
cout<<boolapha<<(str5 == str6)<<endl;

 结果：FALSE FALSE TRUE，前4个为数组，数组地址不同。str5和str6为指向常量池中"abc"地址的指针。

内存分区

• 栈区：定义变量(int x = 0; int *p = NULL;),内存由系统分配。
• 堆区: int *p = new int[20]; 必须使用delete回收，堆区需要程序员管理。
• 全局区: 存储全局变量和静态变量
• 常量区：string str = “hellow”;存储字符串和常量。
• 代码区: 存储逻辑代码的二进制

typedef和define

• typedef用来定义一个标识符及关键字的别名，是语言编译的一个过程，并不实际分配空间。
• define是宏定义语句，通常用来定义常量，不在编译过程中进行，而是在预处理完成的，但也因此难以发现潜在的错误和其他代码的维护问题。

区别

 define 是简单的字符串代替（原地扩展）

typedef (int*) pINT
#define pINT2 int*

pINT a,b;//等同于 int *a,int*b
pINT2 a,b;//等同于 int *a,b;表示定义了一个指针a和整型变量b
int *a,b;//只声明了一个指针a,b为int

注意

//注意1：
typedef char* PSTR
int function(const PSTR,const PSTR);
//const PSTR不是cont char*,而是char* const,typedef不是简单的字符串替换，const在这里给指针本身常量性。

//注意2：
typedef static int INT2;//错误
//auto、extern、mutable、static、register等关键字不能放入typedef中，因为typedef的本质也是一个存储类的关键字。

String类

可以输入为空和带有空格的string

#include <string.h>
#include <iostream>
using namespace std;
int main(void)
{
    string a;
    getline(cin,a);
    cout<<a<<endl;
    return 0;
}

非法情况

string str6 = "hellow" + "world";//非法输入

类

默认构造函数

class student
{
    public:
    student();//形式1
    student(string name = "Jim");//形式2
}

初始化列表

class student
{
    student():m_strName("Jim"),m_iAge(10);//初始化列表，
}

• 初始化列表先于构造函数执行
• 初始化列表只能用于构造函数
• 初始化列表可以同时初始化多个数据成员

初始化的必要性

class circle
{
public:
    circle()
    {m_dipi = 3.14}//语法错误。相当于对常量第二次赋值。
private:
    const double m_dipi;

}

class circle
{
public:
    circle():m_dipi(3.14){}//使用初始化的方式，正确。
private:
    const double m_dipi;
}

拷贝构造函数

 定义格式：类名(const 类名 &变量名)

class student
{
public:
    student(){m_strName = "jim";}
    student(const student &stu){}
private:
    string m_strName;
}

对象成员

#include <iostream>
using namespace std;
class point
{
public:
    point(){cout<<"123"<<endl;}
    ~point(){cout<<"~123"<<endl;}
private:
    int x;
};
class line
{
    public:
        line(){cout<<"456"<<endl;}
        ~line(){cout<<"~~"<<endl;}
    private:
        point a;
};
int main()
{
    line li;
    return 0;
}
//先实例化point，再实例化line。先销毁line，再销毁point

 结果：123 456 ~~ ~123

深拷贝和浅拷贝

浅拷贝

 c++默认的拷贝构造函数是浅拷贝
 浅拷贝就是对象的数据成员之间的简单赋值，如你设计了一个没有类而没有提供它的复制构造函数，当用该类的一个对象去给令一个对象赋值时所执行的过程就是浅拷贝。

class A 
{ 
	public: 
	A(int _data) : data(_data){} 
	A(){}
	private: 
	int data;
 };
int main() 
{ 
	A a(5), b = a; // 仅仅是数据成员之间的赋值 
}

 这一句b = a;就是浅拷贝，执行完这句后b.data = 5;
 如果对象中没有其他的资源（如：堆，文件，系统资源等），则深拷贝和浅拷贝没有什么区别。

深拷贝

class A 
{ 
	public: 
	A(int _size) : size(_size)
	{
		data = new int[size];
	} // 假如其中有一段动态分配的内存 
	A(){};
	 ~A()
	{
		delete [] data;
	} // 析构时释放资源
	private: 
	int* data;
	int size; 
}
int main() 
{ 
	A a(5), b = a; // 注意这一句 
}

 这里的b = a会造成未定义行为，因为类A中的复制构造函数是编译器生成的，所以b = a执行的是一个浅拷贝过程。我说过浅拷贝是对象数据之间的简单赋值，比如：

b.size = a.size;
b.data = a.data; // Oops!

 这里b的指针data和a的指针指向了堆上的同一块内存，a和b析构时，b先把其data指向的动态分配的内存释放了一次，而后a析构时又将这块已经被释放过的内存再释放一次。对同一块动态内存执行2次以上释放的结果是未定义的，所以这将导致内存泄露或程序崩溃。
 所以这里就需要深拷贝来解决这个问题，深拷贝指的就是当拷贝对象中有对其他资源（如堆、文件、系统等）的引用时（引用可以是指针或引用）时，对象的另开辟一块新的资源，而不再对拷贝对象中有对其他资源的引用的指针或引用进行单纯的赋值。如：

class A 
{ 
	public: 
	A(int _size) : size(_size)
	{
		data = new int[size];
	} // 假如其中有一段动态分配的内存 
	A(){};
	A(const A& _A) : size(_A.size)
	{
		data = new int[size];
	} // 深拷贝 
	~A()
	{
		delete [] data;
	} // 析构时释放资源
	private: 
	int* data; 
 	int size;
 }
int main() 
{ 
	A a(5), b = a; // 这次就没问题了 
}

总结

 深拷贝和浅拷贝的区别是在对象状态中包含其它对象的引用的时候，当拷贝一个对象时，如果需要拷贝这个对象引用的对象，则是深拷贝，否则是浅拷贝。

对象指针

    class coordinate
    {
    public:
        coordinate(){}
    private:
        int x;
        int y;
    };
    int main()
    {
        coordinate *p = new coordinate;
        delete p;
        p = NULL;
        return 0;
    }

在上述的例子中，
p保存的是x的地址，指向对象中的第一个元素
访问方法：
 p->x,p->y
 (p).x
 (p).y

排序

时间复杂度

• 冒泡排序 O(N^2)
• 快速排序 O(nlog2n)
• 插入排序 最好O(n),最差O(n^2) 链表最差为O(n(n+1)/2)
• 希尔排序
• 简单选择排序 O(N^2)
• 堆排序 O(nlog2n)

稳定性

• 稳定的排序算法
  • 插入
  • 冒泡排序
  • 归并算法
• 不稳定的排序算法
  • 希尔排序
  • 选择
  • 快排
  • 堆排序

code

//快速排序 
//严蔚敏《数据结构》标准分割函数
 Paritition1(int A[], int low, int high) {
   int pivot = A[low];
   while (low < high) {
     while (low < high && A[high] >= pivot) {
       --high;
     }
     A[low] = A[high];
     while (low < high && A[low] <= pivot) {
       ++low;
     }
     A[high] = A[low];
   }
   A[low] = pivot;
   return low;
 }

 void QuickSort(int A[], int low, int high) //快排母函数
 {
   if (low < high) {
     int pivot = Paritition1(A, low, high);
     QuickSort(A, low, pivot - 1);
     QuickSort(A, pivot + 1, high);
   }
 }

//归并排序
void Nerfe(int data[],int low,int mid,int height)
{
    int* temp = new int [hight + 1];
    int i = low,j = mid+1,k = low;
    while(i<=mid && j<=height)
    {
        if(data[i] <= data[j])
            temp[k++] = data[i++];
        else
            temp[k++] = data[j++];
    }
    while(i<=mid)
        temp[k++] = data[i++];
    while(j<=height)
        temp[k++] = data[j++];
    for(int i=0;i<height;i++)
        data[i] = temp[i];
    delete temp;
    temp = NULL;
}

//二分查找
int BinSearch(int elem[],int low,int height,int key)
{
    int i = low;
    int j = height;
    if(low > height)
        mid = -1;
    else
    {
        int mid = (i+j)/2;
        if(key < elem[mid])
            mid = BinSearch(elem,i,mid-1,key);
        else if(key > elem[mid])
            mid = BinSearch(elem,mid+1,j,key);
    }
    return mid;
}

//二分查找的，旋转数组的最小数字
int min(int *numbers,int length)
{
    int low = 0;
    int height = length-1;
    int mid = (low + height) / 2;
    while(height > low)
    {
        if(numbers[mid] > numbers[height])
            low = mid + 1;
        else if(numbers[mid] < numbers[height])
            height = mid;
        else
        {
            if(numbers[mid + 1] >= numbers[mid])
                height = mid;
            else
                height = mid + 1;
        }
        mid = (low + height) / 2;
    }
    return numbers[mid];
}

// 斐波那契优化
long long Fibonacci(unsigned n)
{
    int result[2] = {0,1};
    if(n < 2)
        return result[n];
    long long first = 0;
    long long second = 1;
    long long fibN = 0;
    for(unsigned int i = 2;i<n;i++)
    {
        fibN = first + second;
        first = second;
        second = fibN;
    }
}