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合集 - C++(8)

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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;

                }