ECE244笔记-1-C++基础·类型与传参

常见类型

1. int 类似于Rust中的i32类型, 使用32bit存储整数 (31bit数字, 1bit符号)

2. short 类似Rust i16

3. long 存储大于32bit的整数

4. float, double 单/双精度浮点数

5. bool 略

6. char 同C语言, 使用 8bit存储字符

7. string 于C语言不同, C++标准库提供了 string 头文件, 用于实现更加方便的字符串处理. 例如如下代码:

   #include <iostream>
   #include <string>
   using namespace std;
   int main(void) {
     string prePhrase = "This course is ",
            postPhrase = " Programming Fundamentals!", blank = 
   "________";
     cout << "Fill in the blank of the following sentence" << endl;
     cout << prePhrase << blank << postPhrase << endl;
     cin >> blank;
     if (blank == "ECE244") {
       cout << "Correct!" << endl;
       string sentence = prePhrase + blank + postPhrase;
       cout << sentence << endl;
     } else {
       cout << "Incorrect!" << endl;
     }
     return 0;
   }

循环

哈哈哈, 和C一样, 略

函数

return_type function_name(parameter_list) {
    // function body
}

值传递

给函数传递参数一般有三种常见的方法: Pass-by-value (按值传递), Pass-by-pointer (指针传递), Pass-by-reference (引用传递)

Pass-by-value (按值传递): 在函数的内存帧中创建一个本地版本的变量, 独立于调用者中那一份. 对该本地版本做修改, 不会对原变量产生任何影响

按值传递不是能解决所有的问题, 因为他隔离了调用者中的变量和函数本地变量. 举个例子, 我们无法通过按值传递实现一个swap函数

#include <iostream>
using namespace std;
void swapByValue(int a, int b);
int main(void) {
  int a = 5, b = 10;
  cout << "Before swapping: " << "a = " << a << ", b = " << b << 
endl;
  swapByValue(a, b);
  cout << "After swapping: " << "a = " << a << ", b = " << b << endl
;
  return 0;
}
void swapByValue(int a, int b) {
  int temp = a;
  a = b;
  b = temp;
}

所以, 我们需要一种可以把影响传递到调用者中的传递方式 - 指针传递

Pass-by-pointer (指针传递): 传递一个指向存储变量值内存地址的指针, 通过修改改内存地址的值, 实现对调用者函数中变量值的修改

以下是一个指针传递版本的swap:

#include <iostream>
using namespace std;
void swapByPointers(int* pa, int* pb);
int main(void) {
  int a = 5, b = 10;
  cout << "Before swapping: " << "a = " << a << ", b = " << b << 
endl;
  swapByPointers(&a, &b);
  cout << "After swapping: " << "a = " << a << ", b = " << b << endl
;
  return 0;
}
void swapByPointers(int* pa, int* pb) {
  int temp = *pa;
  *pa = *pb;
  *pb = temp;
}

指针传递同样不是完美的, 指针传递较为复杂, 且容易引入错误. 为了解决这个问题, C++引入了引用这个概念.

引用有如下性质

1. 引用在定义的时候必须初始化
2. 引用无法被重新赋值为另一个变量: 类似于Rust中的可变借用, 但是区别在于C++没有Rust中对于内存安全的检查, 也不可以Rebind. 此处将引用初始化时理解为一种永久绑定(Binding), 而后把引用当作原函数的别名使用(alias).
3. 引用不是一个独立的变量: 引用 没有独立的内存地址
4. **引用不是指针!!! **: 引用更多是原函数的别名, 不可以对于引用使用&, *这些引用, 解引用操作.

Pass-by-reference (引用传递): 传递一个变量的 “别名”

这是一个引用传递版本的swap:

#include <iostream>
using namespace std;

void swap(int& x, int& y);
int main(void) {
  int a = 10;
  int b = 20;
  swap(a, b);
  cout << "a = " << a << endl;
  cout << "b = " << b << endl;
  return 0;
}

void swap(int& x, int& y) {
  int tmp = y;
  y = x;
  x = tmp;
}

可以很明显的发现, 该版本的代码实现相比指针传递简单了许多

指针 vs. 引用

1. 引用比指针更加安全, 引用不允许为NULL, 且强制初始化, 避免了解引用空指针造成的内存安全问题

2. 引用不占用额外内存空间: 引用是原变量的别名, 而指针需要一块额外内存存储目标变量的内存地址

3. 引用不可以被重新赋值为其他变量

Citation

该学习笔记基于如下教材, 本文仅为对本书部分引用的翻译和解读
Salma Emara, Khufu: OOP using C++