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C 是一种高效、灵活且功能强大的编程语言#xff0c;广泛应用于系统软件、游戏开发、嵌入式系统、科学计算等多个领域。作为 C 语言的扩展#xff0c;C 不仅继承了 C 语言的过程化编程特性#xff0c;还增加了面向对象编程#xff08;OOP#xff09;的支持#xff…引言
C 是一种高效、灵活且功能强大的编程语言广泛应用于系统软件、游戏开发、嵌入式系统、科学计算等多个领域。作为 C 语言的扩展C 不仅继承了 C 语言的过程化编程特性还增加了面向对象编程OOP的支持使得代码更加模块化、易于管理和复用。本文将带你走进 C 的世界从基础语法开始逐步掌握这门强大的编程语言。
一、C的第⼀个程序
C兼容C语言绝大多数的语法所以C语言实现的hello world依旧可以运行C中需要把定义文件代码后缀改为.cppvs编译器看到是.cpp就会调用C编译器编译linux下要用g编译不再是gcc // test.cpp
#include stdio.h
int main()
{printf(hello world\n);return 0;
}同时C也有⼀套自己的输⼊输出严格说C版本的hello world应该是这样写的。
// test.cpp
#include iostream
using namespace std;
int main()
{cout hello world\n endl;return 0;
}二、命名空间
1.namespace
在C/C中变量、函数和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关键字就是针对这种问题的。
2.namespace的定义
1.定义命名空间需要使用namespace关键字后面加上命名空间名字然后接一对{ }即可{ }中即为命名空间的成员。 2.namespace本质是定义出⼀个域这个域跟全局域各自独立不同的域可以定义同名变量。 3.C中域有函数局部域全局域命名空间域类域域影响的是编译时语法查找⼀个变量/函数/类型出处(声明或定义)的逻辑所以产生了域隔离名字冲突就解决了。局部域和全局域除了会影响编译查找逻辑还会影响变量的声明周期命名空间域和类域不影响变量声明周期。 4.namespace只能定义在全局当然他还可以嵌套定义。 5. 项⽬⼯程中多⽂件中定义的同名namespace会认为是⼀个namespace不会冲突。 6. C标准库都放在⼀个叫std(standard)的命名空间中。
#include stdio.h
#include stdlib.h
// 正常的命名空间定义
namespace xz
{// 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;}
}
int main()
{// 这⾥默认是访问的是全局的rand函数指针printf(%p\n, rand);// 这⾥指定xz命名空间中的randprintf(%d\n, xz::rand);return 0;
}三、C输入 与 输出
1. 是 Input Output Stream 的缩写是标准的输入、输出流库定义了标准的输入、输出对象。 2.std::cin 是 istream 类的对象它主要面向窄字符narrow characters (of type char)的标准输入流。 3.std::cout 是 ostream 类的对象它主要面向窄字符的标准输出流。 4.std::endl 是⼀个函数流插⼊输出时相当于插入⼀个换行字符加刷新缓冲区。 5.是流插入运算符是流提取运算符。C语言还用这两个运算符做位运算左移/右移 6.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指定格式C的输入输出可以自动识别变量类型(本质是通过函数重载实现的这个以后会讲到)其实最重要的是C的流能更好的支持自定义类型对象的输入输出。 7.cout/cin/endl等都属于C标准库C标准库都放在⼀个std(standard)的命名空间中所以要通过命名空间的使用方式去用他们。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include iostream
using namespace std;
int main()
{int a 0;double b 0.1;char c x;cout a b c endl;std::cout a b c std::endl;scanf(%d%lf, a, b);printf(%d %lf\n, a, b);// 可以⾃动识别变量的类型cin a;cin b c;cout a endl;cout b c endl;return 0;
}四、缺省参数
1.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缺省参数分为全缺省和半缺省参数。有些地方把缺省参数也叫默认参数 2.全缺省就是全部形参给缺省值半缺省就是部分形参给缺省值。C规定半缺省参数必须从右往左依次连续缺省不能间隔跳跃给缺省值。 3.带缺省参数的函数调用C规定必须从左到右依次给实参不能跳跃给实参。 4.函数声明和定义分离时缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现规定必须函数声明给缺省值。
#include iostream
using namespace std;
// 全缺省
void Func1(int a 10, int b 20, int c 30)
{cout a a endl;cout b b endl;cout c c endl endl;
}// 半缺省
void Func2(int a, int b 10, int c 20)
{cout a a endl;cout b b endl;cout c c endl endl;
}
int main()
{Func1();Func1(1);Func1(1,2);Func1(1,2,3);Func2(100);Func2(100, 200);Func2(100, 200, 300);return 0;
}五、函数重载
C支持在同⼀作用域中出现同名函数但是要求这些同名函数的形参不同可以是参数个数不同或者类型不同。这样C函数调用就表现出了多态行为使用更灵活。C语言是不支持同⼀作用域中出现同名函数的。
#includeiostream
using namespace std;
// 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;
}
// 返回值不同不能作为重载条件因为调⽤时也⽆法区分
//void fxx()
//{
//
//}
//int fxx()
//{
// return 0;
//}
// 下⾯两个函数构成重载
// f()但是调⽤时会报错存在歧义编译器不知道调⽤谁
void f1()
{cout f() endl;
}
void f1(int a 10)
{cout f(int a) endl;
}
int main()
{Add(10, 20);Add(10.1, 20.2);f();f(10);f(10, a);f(a, 10);return 0;
}六、引用
1.引用的概念和定义
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。比如水浒传中宋江外号“及时雨”;林冲外号“豹子头” 类型引用别名 引用对象; 这里引用也和C语言取地址使用了同一个符号大家注意使用方法角度区分就可以。
#includeiostream
using namespace std;
int main()
{int a 0;// 引⽤b和c是a的别名int b a;int c a;// 也可以给别名b取别名d相当于还是a的别名int d b;d;// 这⾥取地址我们看到是⼀样的cout a endl;cout b endl;cout c endl;cout d endl;return 0;
}2.引用的特性
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
#includeiostream
using namespace std;
int main()
{int a 10;// 编译报错“ra”: 必须初始化引⽤//int ra;int b a;int c 20;// 这⾥并⾮让b引⽤c因为C引⽤不能改变指向// 这⾥是⼀个赋值b c;cout a endl;cout b endl;cout c endl;return 0;
}3.指针和引用的关系
C中指针和引用就像两个性格迥异的亲兄弟指针是大哥引用是小弟在实践中他们相辅相成功能有重叠性但是各有自己的特点互相不可替代。 1.语法概念上引用是一个变量的取别名不开空间指针是存储一个变量地址要开空间。 2.引用在定义时必须初始化指针建议初始化但是语法上不是必须的。 3.引用在初始化时引用⼀个对象后就不能再引用其他对象而指针可以在不断地改变指向对象。 4.引用可以直接访问指向对象指针需要解引用才是访问指向对象。 5.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64位下是8字节) 6.指针很容易出现空指针和野指针的问题引用很少出现引用使用起来相对更安全一些。
七、inline
1.用inline修饰的函数叫做内联函数编译时C编译器会在调用的地方展开内联函数这样调用内联函数就需要建立栈帧了就可以提高效率。 2.inline对于编译器而言只是⼀个建议也就是说你加了inline编译器也可以选择在调用的地方不展开不同编译器关于inline什么情况展开各不相同因为C标准没有规定这个。inline适用于频繁调用的短⼩函数对于递归函数代码相对多一些的函数加上inline也会被编译器忽略。 3.C语言实现宏函数也会在预处理时替换展开但是宏函数实现很复杂很容易出错的且不方便调试C设计了inline目的就是替代C的宏函数。 4.inline不建议声明和定义分离到两个文件分离会导致链接错误。因为inline被展开就没有函数地址链接时会出现报错。 5.vs编译器 debug版本下面默认是不展开inline的这样方便调试debug版本想展开需要设置⼀下以下两个地方。
#includeiostream
using namespace std;
inline int Add(int x, int y)
{int ret x y;ret 1;ret 1;ret 1;return ret;
}
int main()
{// 可以通过汇编观察程序是否展开// 有call Add语句就是没有展开没有就是展开了int ret Add(1, 2);cout Add(1, 2) * 5 endl;return 0;
}八、nullptr
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
#endif1.C中NULL可能被定义为字面常量0或者C中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本想通过f(NULL)调用指针版本的f(int*)函数但是由于NULL被定义成0调用了f(int x)因此与程序的初衷相悖。f((void*)NULL);调用会报错。 2.C11中引入nullptrnullptr是⼀个特殊的关键字nullptr是⼀种特殊类型的字面量它可以转换成任意其他类型的指针类型。使用nullptr定义空指针可以避免类型转换的问题因为nullptr只能被隐式地转换为指针类型而不能被转换为整数类型。
#include iostream
using namespace std;
void f(int x)
{cout f(int x) endl;
}
void f(int* ptr)
{cout f(int* ptr) endl;
}
int main()
{f(0);// 本想通过f(NULL)调⽤指针版本的f(int*)函数但是由于NULL被定义成0调用了f(int x)因此与程序的初衷相悖。f(NULL);f((int*)NULL);// 编译报错error C2665: “f”: 2 个重载中没有⼀个可以转换所有参数类型// f((void*)NULL);f(nullptr);return 0;
}
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