一、 C++介绍

本贾尼.斯特劳斯特卢普，于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，于1979.10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，也就是C++，1983年完成了C++的第一个版本

C++与C的关联和重要区别：(面试题)

1. C++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. 泛型编程、模版编程

5. 支持异常处理

6. 类型检查更加严格
   注意：学习C++目前重点学习是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

#include <iostream>
using namespace std;
int main(int argc,const char* argv[])
{
    cout << "Hello World!" << endl;
    return 0;
}

1. 文件扩展名由 .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
   gcc -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、输出被封装成了流操作，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，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成员函数、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、赋值操作
   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，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成员函数、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、赋值操作
   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，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语言使用整型来模拟的，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，不再需要包含 stdbool.h 头文件
   b、true、false 在C++中是1字节，而C语言是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 相同为真
   size() \ length() strlen 只算字符个数
   d、C++中没有规定string类必须以'\0'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的指针进行自动转换
   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* 类型的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、系统函数中采用了大量的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的增加，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一个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
   

   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
   a.cpp
   namespace n1{int a;}
   b.cpp
   namespace n1{int b;}
   main.cpp
   using namespace n1;// 会把a、b都导入进来

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

   namespace n1{ 
       int num = 10; 
       namespace n2{ 
           int num = 20; 
           namespace n3{ 
               int num = 30;   
           }
       }  
   } 
   

   采用逐层分解访问
   n1:: n2:: n3::num
   导入指定层的名字空间
   using namespace n1::n2;

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++中有专门用于管理堆内存的语句，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C语言的free(p)
   

2. new 允许在分配内存时直接初始化内存

       类型* p = new 类型名(val);
       int* p = new int(10);
   

3. new/delete 不能与 malloc/free 混合使用

       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分配内存时，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，就会导致构造、析构没有对应调用
   

4. 连续内存的申请和释放

       类型* p = new 类型名[个数];
           int* p = new int[10];//10个int类型的连续堆内存40字节
           new[] 会多次调用构造函数
       delete[] p;
           delete[]专门用于释放通过 new[] 申请出来的内存
           delete[]也会多次调用析构函数
       注意：malloc/free  new/delete  new[]/delete[] 都不能混用
       注意：通过new[]为结构、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std::bad_array_new_length，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？

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是分配在堆内存也问题不大，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可以像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

现在有一块已经分配好的内存(堆、栈) 如何让通过new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()
	{
		cout << "我是构造函数" << endl;	
	}
};

int main(int argc,const char* argv[])
{
	cout << sizeof(Student) << endl;
	char arr[28] = {};
	Student* stu = new(arr) Student;
	cout << &arr << " " << stu << endl;
}