黑马程序员匠心之作|C++教程从0到1入门编程,学习编程不再难
文章目录
- 1 内存分区模型
- 1.1 程序运行前
- 1.2 程序运行后（手动开辟内存：c语言malloc，c++new）
- 1.3 new操作符（在堆区开辟数据）（delete释放内存）（释放数组delete后加[]）（利用new创建的数据，会返回该数据对应的类型的指针）
- 2 引用
- 2.1 引用的基本使用（给变量起别名）（语法：int& b = a;）（对引用的操作相当于对被引用变量的操作）
- 2.2 引用注意事项
- 2.3 引用做函数参数
- 2.4 引用做函数返回值（简单解释了引用的原理）（本质是指针常量）
- 2.6 常量引用（在函数形参列表中，可以加==const修饰形参==，防止形参改变实参）
- 3 函数提高
- 3.1 函数默认参数
- 3.2 函数占位参数（暂时不知道有什么用？）
- 3.3 函数重载
- 3.3.1 函数重载概述
- 3.3.2 函数重载注意事项
本阶段主要针对C++ 面向对象编程技术做详细讲解，探讨C++中的核心和精髓。
1 内存分区模型
C++程序在执行时，将内存大方向划分为4个区域
- 代码区：存放函数体的二进制代码，由操作系统进行管理的
- 全局区：存放全局变量和静态变量以及常量
- 栈区：由编译器自动分配释放, 存放函数的参数值,局部变量等
- 堆区：由程序员分配和释放,若程序员不释放,程序结束时由操作系统回收
内存四区意义：
不同区域存放的数据，赋予不同的生命周期, 给我们更大的灵活编程
1.1 程序运行前
在程序编译后，生成了exe可执行程序，未执行该程序前分为两个区域
代码区：
存放 CPU 执行的机器指令
代码区是共享的，共享的目的是对于频繁被执行的程序，只需要在内存中有一份代码即可
代码区是只读的，使其只读的原因是防止程序意外地修改了它的指令
全局区：
全局变量和静态变量存放在此.
全局区还包含了常量区, 字符串常量和其他常量也存放在此.
该区域的数据在程序结束后由操作系统释放.
示例：
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
//全局变量
int g_a = 10;
int g_b = 10;
//全局常量
const int c_g_a = 10;
const int c_g_b = 10;
int main() {
//局部变量
int a = 10;
int b = 10;
//打印地址
cout << "局部变量a地址为： " << (int)&a << endl;
cout << "局部变量b地址为： " << (int)&b << endl;
cout << "全局变量g_a地址为： " << (int)&g_a << endl;
cout << "全局变量g_b地址为： " << (int)&g_b << endl;
//静态变量
static int s_a = 10;
static int s_b = 10;
cout << "静态变量s_a地址为： " << (int)&s_a << endl;
cout << "静态变量s_b地址为： " << (int)&s_b << endl;
cout << "字符串常量地址为： " << (int)&"hello world" << endl;
cout << "字符串常量地址为： " << (int)&"hello world1" << endl;
cout << "全局常量c_g_a地址为： " << (int)&c_g_a << endl;
cout << "全局常量c_g_b地址为： " << (int)&c_g_b << endl;
const int c_l_a = 10;
const int c_l_b = 10;
cout << "局部常量c_l_a地址为： " << (int)&c_l_a << endl;
cout << "局部常量c_l_b地址为： " << (int)&c_l_b << endl;
system("pause");
return 0;
}
运行结果：
局部变量a地址为： 9435484
局部变量b地址为： 9435472
全局变量g_a地址为： 10731520
全局变量g_b地址为： 10731524
静态变量s_a地址为： 10731528
静态变量s_b地址为： 10731532
字符串常量地址为： 10722292
字符串常量地址为： 10722308
全局常量c_g_a地址为： 10722096
全局常量c_g_b地址为： 10722100
局部常量c_l_a地址为： 9435460
局部常量c_l_b地址为： 9435448
总结：
- C++中在程序运行前分为全局区和代码区
- 代码区特点是共享和只读
- 全局区中存放全局变量、静态变量、常量
- 常量区中存放 const修饰的全局常量 和 字符串常量
1.2 程序运行后（手动开辟内存：c语言malloc，c++new）
栈区：
由编译器自动分配释放, 存放函数的参数值,局部变量等
注意事项：不要返回局部变量的地址，栈区开辟的数据由编译器自动释放
示例：
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int* func()
{
int a = 10;
return &a;
}
int main() {
int* p = func();
cout << *p << endl; //10
cout << *p << endl; //2057673096 //地址被自动释放了
system("pause");
return 0;
}
堆区：
由程序员分配释放,若程序员不释放,程序结束时由操作系统回收
在C++中主要利用new在堆区开辟内存
示例：
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int* func()
{
int* a = new int(10);
return a;
}
int main() {
int* p = func();
cout << *p << endl; //10
cout << *p << endl; //10
system("pause");
return 0;
}
总结：
堆区数据由程序员管理开辟和释放
堆区数据利用new关键字进行开辟内存
1.3 new操作符（在堆区开辟数据）（delete释放内存）（释放数组delete后加[]）（利用new创建的数据，会返回该数据对应的类型的指针）
C++中利用new操作符在堆区开辟数据
堆区开辟的数据，由程序员手动开辟，手动释放，释放利用操作符 delete
语法：new 数据类型
利用new创建的数据，会返回该数据对应的类型的指针
示例1： 基本语法
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int* func()
{
int* a = new int(10);
return a;
}
int main() {
int* p = func();
cout << *p << endl; //10
cout << *p << endl; //10
//利用delete释放堆区数据
delete p;
//cout << *p << endl; //报错，释放的空间不可访问
system("pause");
return 0;
}
示例2：开辟数组
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
//堆区开辟数组
int main() {
int* arr = new int[10];
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
arr[i] = i + 100;
}
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
cout << arr[i] << endl;
}
//释放数组 delete 后加 []
delete[] arr;
system("pause");
return 0;
}
运行结果：
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
2 引用
2.1 引用的基本使用（给变量起别名）（语法：int& b = a;）（对引用的操作相当于对被引用变量的操作）
作用： 给变量起别名
语法： 数据类型 &别名 = 原名
示例：
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main() {
int a = 10;
int& b = a;
cout << "a = " << a << endl; //a = 10
cout << "b = " << b << endl; //a = 10
b = 100;
cout << "a = " << a << endl; //b = 100
cout << "b = " << b << endl; //b = 100
system("pause");
return 0;
}
2.2 引用注意事项
- 引用必须初始化
- 引用在初始化后，不可以改变
示例：
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main() {
int a = 10;
int b = 20;
//int &c; //错误，引用必须初始化
int& c = a; //一旦初始化后，就不可以更改
c = b; //这是赋值操作，不是更改引用
cout << "a = " << a << endl; //20
cout << "b = " << b << endl; //20
cout << "c = " << c << endl; //20
system("pause");
return 0;
}
2.3 引用做函数参数
作用：函数传参时，可以利用引用的技术让形参修饰实参
优点：可以简化指针修改实参
示例：
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
//1. 值传递
void mySwap01(int a, int b) {
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
//2. 地址传递
void mySwap02(int* a, int* b) {
int temp = *a;
*a = *b;
*b = temp;
}
//3. 引用传递
void mySwap03(int& a, int& b) {
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
int main() {
int a = 10;
int b = 20;
mySwap01(a, b);
cout << "a:" << a << " b:" << b << endl; //a:10 b:20
a = 10;
b = 20;
mySwap02(&a, &b);
cout << "a:" << a << " b:" << b << endl; //a:20 b:10
a = 10;
b = 20;
mySwap03(a, b);
cout << "a:" << a << " b:" << b << endl; //a:20 b:10
system("pause");
return 0;
}
总结：通过引用参数产生的效果同按地址传递是一样的。引用的语法更清楚简单
2.4 引用做函数返回值（简单解释了引用的原理）（本质是指针常量）
作用：引用是可以作为函数的返回值存在的
注意：不要返回局部变量引用
用法：函数调用作为左值
示例：
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
//发现是引用，转换为 int* const ref = &a;
void func(int& ref) {
ref = 100; // ref是引用，转换为*ref = 100
}
int main() {
int a = 10;
//自动转换为 int* const ref = &a; 指针常量是指针指向不可改，也说明为什么引用不可更改
int& ref = a;
ref = 20; //内部发现ref是引用，自动帮我们转换为: *ref = 20;
cout << "a:" << a << endl; //20
cout << "ref:" << ref << endl; //20
func(a);
cout << "a:" << a << endl; //100
cout << "ref:" << ref << endl; //100
return 0;
}
结论：C++推荐用引用技术，因为语法方便，引用本质是指针常量，但是所有的指针操作编译器都帮我们做了
2.6 常量引用（在函数形参列表中，可以加const修饰形参，防止形参改变实参）
作用：常量引用主要用来修饰形参，防止误操作
在函数形参列表中，可以加const修饰形参，防止形参改变实参
示例：
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
//引用使用的场景，通常用来修饰形参
void showValue(const int& v) {
//v += 10;
cout << v << endl; //10
}
int main() {
//int& ref = 10; 引用本身需要一个合法的内存空间，因此这行错误
//加入const就可以了，编译器优化代码，int temp = 10; const int& ref = temp;
const int& ref = 10;
//ref = 100; //加入const后不可以修改变量
cout << ref << endl; //10
//函数中利用常量引用防止误操作修改实参
int a = 10;
showValue(a);
system("pause");
return 0;
}
3 函数提高
3.1 函数默认参数
在C++中，函数的形参列表中的形参是可以有默认值的。
语法：返回值类型 函数名 （参数= 默认值）{}
示例：
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int func(int a, int b = 10, int c = 10) {
return a + b + c;
}
//1. 如果某个位置参数有默认值，那么从这个位置往后，从左向右，必须都要有默认值
//2. 如果函数声明有默认值，函数实现的时候就不能有默认参数（否则会报错：重定义默认参数）
int func2(int a = 10, int b = 10);
int func2(int a, int b) {
return a + b;
}
int main() {
cout << "ret = " << func(20, 20) << endl; //50
cout << "ret = " << func(100) << endl; //120
cout << "ret = " << func2(100) << endl; //110
system("pause");
return 0;
}
3.2 函数占位参数（暂时不知道有什么用？）
C++中函数的形参列表里可以有占位参数，用来做占位，调用函数时必须填补该位置
语法： 返回值类型 函数名 (数据类型){}
在现阶段函数的占位参数存在意义不大，但是后面的课程中会用到该技术
示例：
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
//函数占位参数 ，占位参数也可以有默认参数
void func(int a, int) {
cout << "this is func" << endl; //this is func
}
int main() {
func(10, 10); //占位参数必须填补
system("pause");
return 0;
}
3.3 函数重载
3.3.1 函数重载概述
作用：函数名可以相同，提高复用性
函数重载满足条件：
- 同一个作用域下
- 函数名称相同
- 函数参数类型不同 或者 个数不同 或者 顺序不同
注意: 函数的返回值不可以作为函数重载的条件
示例：
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
//函数重载需要函数都在同一个作用域下
void func()
{
cout << "func 的调用！" << endl;
}
void func(int a)
{
cout << "func (int a) 的调用！" << endl;
}
void func(double a)
{
cout << "func (double a)的调用！" << endl;
}
void func(int a, double b)
{
cout << "func (int a ,double b) 的调用！" << endl;
}
void func(double a, int b)
{
cout << "func (double a ,int b)的调用！" << endl;
}
//函数返回值不可以作为函数重载条件
//int func(double a, int b)
//{
// cout << "func (double a ,int b)的调用！" << endl;
//}
int main() {
func();
func(10);
func(3.14);
func(10, 3.14);
func(3.14, 10);
system("pause");
return 0;
}
3.3.2 函数重载注意事项
- 引用作为重载条件
- 函数重载碰到函数默认参数
示例：
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
//函数重载注意事项
//1、引用作为重载条件
void func(int& a)
{
cout << "func (int &a) 调用 " << endl;
}
void func(const int& a)
{
cout << "func (const int &a) 调用 " << endl;
}
//2、函数重载碰到函数默认参数
void func2(int a, int b = 10)
{
cout << "func2(int a, int b = 10) 调用" << endl;
}
void func2(int a)
{
cout << "func2(int a) 调用" << endl;
}
int main() {
int a = 10;
func(a); //调用无const
func(10);//调用有const
//func2(10); //碰到默认参数产生歧义，需要避免
system("pause");
return 0;
}