CPP基本语法

CPP_HelloWorld

#include<print>

int main(int argc, char* argv[])
{
	std::println("hello world");
	return 0;
}

#include<iostream>

int main(int argc, char* argv[])
{
	std::cout << "hello world" << std::endl;
	return 0;
}

命名空间

用来解决include两个库，但是两个库有同名同参同返回值的函数的冲突。只要使用namespace::function来调用就可以避免冲突，相当于给函数加了前缀。

using namespace xxx

#include<print>

int main(int argc, char* argv[])
{
	using namespace std;
	println("hello world");
	return 0;
}

使用using namespace std，使得该块剩下部分的函数如果找不到就优先指定为std中的函数。

#include<print>

void println(const char* p)
{
	;
}


int main(int argc, char* argv[])
{
	using namespace std;
	println("hello world");
	return 0;
}

该情况下优先调用自己的println

using x::y

#include<print>

void println(const char* p)
{
	;
}


int main(int argc, char* argv[])
{
	using std::println;
	println("hello world");
	return 0;
}

使得之后块的y函数始终加x命名空间，此时println为std

上面两种同时使用时，using效果大于using namespace，两个都是using namespace时，需要转换规则。两个都是using时，using效果只针对到下一个using为止。using namespace不可以同时在全局使用。

#include<print>

namespace b
{
	void println(const char* p)
	{
		;
	}
}


int main(int argc, char* argv[])
{
	using std::println;
	println("hello world");
	using b::println;
	println("hello world");

	return 0;
}

重载解析（Overload Resolution）决胜法则
即使 b::println 与 std::println 同时可见，编译器会根据下面原则选最优匹配：

普通函数优先：非模板函数优于函数模板

参数匹配度：精确匹配（const char* → const char*）优于模板推导或额外转换

在 C++23 <print> 中，std::println 通常是一个可变参函数模板，需要做模板推导；而 b::println(const char*) 则是完全精确匹配的普通函数。

结果：两次调用都选中了 b::println。

面向过程中和C不一样的部分

基本变量

添加bool类型：true和false

添加auto类型，自动识别变量类型

#include<print>

bool isZero(int d)
{
	return d == 0;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	auto d = 0;
	if (isZero(d) == true)
		std::println("it is zero!");

	return 0;
}

foreach

std::vector<int> v{1,2,3,4,5};
for (const auto& x : v) {
    std::cout << x << ' ';
}


std::map<std::string,int> m {
    {"apple",  3},
    {"banana", 5},
    {"cherry", 2}
};
for (const auto& [key, value] : m) {
    std::cout << key << " -> " << value << "\n";
}

int a[2][3] = {{1,2,3},{4,5,6}};
for (auto& row : a) {
    for (auto x : row) {
        std::cout << x << ' ';
    }
    std::cout << '\n';
}

用于快速遍历容器

基本内存分配

new和delete关键字用于分配动态内存

int* a = new int(3);
int* b = new char(4);
int* c = new int[10];

delete a;
delete b;
delete[] c;

oprator new和oprator delete是函数，用于进行重载

额外指针类型与类型转换

空指针类型为std::nullptr_t。可以和任意类型非函数/类指针隐式转换。
于此对应的，void*不再自动隐式转换
同时定义了std::ptrdiff_t/std::intptr_t / std::uintptr_t来存放指针和差值，可以直接和值类型转换

1
2
3

int* a = new int(3);
int* b = new int(4);
std::ptrdiff_t diff = a - b;

const，auto，ptr，refer

最痛苦的一集。

const表示变量不可修改。
auto表示自动推断声明的变量类型。
*表示声明指针

引用

&表示声明引用。引用是变量的别名，比如：

int a = 1;
int&b = a;//左值引用
b++;
cout<<a;//输出2

左值引用是只能指向一个变量的指针。即： int *const b = a;

eg:

void foo(int& a,int& b){
    a = a+b;
    b = a-b;
    a = a-b;
}

int main(void){
    int a=0;
    int b=1;
    foo(a,b);//交换a,b的值
    foo(1,2);//报错,1，2不是左值
}

常量引用是带const的左值引用，不能用它来变更值。

eg:

void foo(const string& a){
    cout<<a;
}

int main(void){
    string a("hello");
    foo(a);//输出hello
    foo("world");//输出world
}

右值引用只能绑定一个右值：int&& x = 1;。也许是为了让函数可以传引用，又可以直接传值

eg:移动

1 2	std::string make_str() { return "temp"; } std::string s = std::move(make_str());

顶层底层const

1	const char*const p = a;

const char为底层const
*const为顶层const

auto

1
2
3

int a =1;
int&b =a;
auto c = b;//c is int

忽略引用，需要时，显式声明

int a = 0;
const int b = a,&c=b;
auto k = b;//k is int
auto l = c;//l is int
auto m = &a;//m is int*
auto n = &b;//n is const int*
auto o = &c;//o is const int*

忽略顶层const，需要时，显式声明

1 2	const int a = 0; auto& b = a;//b is const int&

如果auto有&，保持顶层const

如果原值为数组，推导指针，如果原值为数组&推导数组。

后置类型推导也会用auto推导函数返回值

template<typename T, typename U>
auto add(T t, U u) -> decltype(t + u) {
    return t + u;
}

类型转换

C风格：(char)a
CPP风格：char(a)

上面为隐式转换，会依次尝试下面几种显式找到合适的转换方式：

运算符	值	指针	对象
`static_cast<T>(expr)`	支持的隐式转换	void到T的转换，首先得是可相互转换的（包括指向类的指针和指向该类第一个非静态成员的指针）	用户定义转（父类到子类等）
`const_cast<T>(expr)`	移除表达式的const或增加表达式的volatile修饰，不能修改底层const	同左，函数指针不受影响	同左，成员函数指针不受影响
`dynamic_cast<T>(expr)`	无	沿继承结构向上/下/横向将指针/引用转换为类，可能需要运行时检查	无
`reinterpret_cast<T>(expr)`	自由转换，没有限制	自由转换，没有限制	自由转换，没有限制

异常处理


try{
    throw expr;
}catch(T e1){
    
}catch(T e2){
    
}catch(...){
    
}

面向对象部分

类声明

class myclass{
    int a;		//private by default
    float b;
public:
    void change(void);
};

myclass::myclass(){int k = 0,float e = 0.0}{
    a = k;
    b = e;
}//定义构造函数
myclass tt = myclass(1,1.0);//调用方法1
myclass tt(1,1.0);//调用方法2
myclass tt;//调用方法3

myclass::~myclass(){}//定义析构函数

如果构造函数支持一个参数，支持直接赋值：

classname object = value;

this指针

如果方法涉及到两个或以上的对象，则需要使用this指针。this指针指向调用这个方法的对象的地址

内部的缩写

a等价于this->a

要引用整个表达对象(对象的值)时，用*this,

多态

继承

class Person {
public:
    std::string name;
    int age;
};

class Student : public Person {
public:
    std::string studentID;
};

public表示共有还是共有，保护还是保护
protected表示共有变为保护，保护还是保护
private 共有/保护变为私有

多继承

class Printer { /* ... */ };
class Scanner { /* ... */ };

class MultiFunctionDevice
  : public Printer,
    public Scanner
{ /* ... */ };

虚继承

class A { /* ... */ };
class B : virtual public A { /* ... */ };
class C : virtual public A { /* ... */ };
class D : public B, public C { /* ... */ };

虚函数

virtual声明关键字

class Base {
public:
    virtual void foo1(int);
    virtual void foo2(int);
};

class Derived : public Base {
public:
    // override：编译期检查确实在重写基类的虚函数
    void foo1(int) override;           

    // final：声明后不允许再被进一步重写
    void foo2(int) const final;          
};

如果含=0表示纯虚函数，必须在某个派生类提供定义，含有纯虚函数的类不能实例化，派生函数同理。

class Abstract {
public:
    virtual void func() = 0;   // 纯虚函数
    virtual ~Abstract() = default;
};

运算符重载

运算符重载是一种多态。C++根据操作数的数目和类型来决定采用哪种操作。

格式：

myclass operator+(const myclass& t) const;//在类中定义，类内部重载第一个操作数一定是类对象

//实现
myclass myclass::operator+(const myclass & t) const{
    myclass k;
    ...
    return k;
}

//使用
a = b.operator+(c);
a = b + c;

重载的限制

重载后的运算符必须至少有一个操作数是用户定义的类型。
使用运算符时不能违反运算符原来的语法规则。（操作数相等，不能修改操作优先级）
不能创建新的运算符
不能重载
- sizeof：sizeof运算符
- .：成员运算符
- .*：成员指针运算符
- ::：作用域解析运算符
- ?:：条件运算符
- typeeid：一个RTTI运算符
- const_cast：强制类型转换运算符
- dynamic_cast：强制类型转换运算符
- reterpret_cast：强制类型转换运算符
- stati_cast：强制类型转换运算符
只能通过成员函数重载的运算符
- =：赋值运算符
- ()：函数调用运算符
- []：下标运算符
- ->：通过指针访问类成员的运算符

lambda表达式和函数式编程

在面向对象中用表达式声明和定义一个函数，使其可以捕获上层函数的变量，实现闭包。或是定义只能在某个函数中使用的匿名函数

语法

1	[capture list] (parameter list) [mutable/exception/attribute] -> return type { function body }

capture list：捕获列表
- 值捕获，定义时直接传值
- 引用捕获，内部使用的是对应变量的引用
- 隐式捕获，捕获所有外部变量，=表示值捕获，&表示引用捕获
- 初始化捕获，捕获列表中可以定义变量，且可以自动auto
parameter list：传入参数列表，同普通的函数
[mutable/exception/attribute]：不加mutable会自动给按值捕获的变量加const
type：返回类型，省略后自动推导
function body：函数体

举例

自定义排序算法

1	sort(arr,[](int a,int b){return a>b;});

auto泛型

int main(void){
    auto f = [] (auto x) -> auto
    {
        if (is_integral<decltype(x)>::value)
        {
            return x * 2;
        }
        else if (is_floating_point<decltype(x)>::value)
        {
            return x / 2;
        }
        else
        {
            return x;
        }
    };
}

捕获类中的成员

class A{
    int num;
    void test(){
        auto func = [*this](){return 2*num;};
    }
}

智能指针

自动管理内存的指针，不需要手动释放

#include <memory>

void demo() {
    std::unique_ptr<int> p1 = std::make_unique<int>(42);
    *p1 = 100;
    auto p2 = std::move(p1);
}

unique指针不能复制，只能移动

#include <memory>
#include <iostream>

void demo() {
    auto p1 = std::make_shared<int>(55);
    std::cout << p1.use_count();
    {
        auto p2 = p1;
        std::cout << p1.use_count();
    }
}

shared指针自动计数并删除。

#include <memory>
#include <iostream>

void observe(std::weak_ptr<int> wp) {
    if (auto sp = wp.lock()) {        // 提升为 shared_ptr
        std::cout << *sp;
    } else {
        std::cout << "expired";
    }
}

int main() {
    std::weak_ptr<int> wp;
    {
        auto sp = std::make_shared<int>(10);
        wp = sp;
        observe(wp);  // 输出 10
    }
    observe(wp);      // 输出 expired
}

weak指针，关联一个shared_ptr

移动语义与完美转发

move的函数定义：

template <class _Ty>
remove_reference_t<_Ty>&& move(_Ty&& _Arg) {
    return static_cast<remove_reference_t<_Ty>&&>(_Arg);
}

遵循折叠规则：

组合形式	折叠后结果
`&` 与 `&`	`&`
`&` 与 `&&`	`&`
`&&` 与 `&`	`&`
`&&` 与 `&&`	`&&`

泛型与模板

template <class T1>
auto move(T1 x,int y) {
    return x+y;
}

自动编译成多个函数，只要使用了不同的类型就有一个

std库

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