前言

个人觉得学习编程最有效的方法是阅读专业的书籍，通过阅读专业书籍可以构建更加系统化的知识体系。 一直以来都很想深入学习一下C++，将其作为自己的主力开发语言。现在为了完成自己这一直以来的心愿，准备认真学习《C++ Primer Plus》。 为了提高学习效率，在学习的过程中将通过发布学习笔记的方式，持续记录自己学习C++的过程。

一、单独编译

和C语言一样，C++也允许甚至鼓励程序员将组件函数放在独立的文件中。 与其将结构声明加入到每一个文件中，不如将其放在头文件中，然后在每一个源代码文件中包含该头文件。这样，要修改结构声明时，只需在头文件中做一次改动即可。另外，也可以将函数原型放在头文件中。因此，可以将程序分成三部分：

• 头文件：包含结构声明和使用这些结构的函数的原型。
• 源代码文件：包含与结构有关的函数的代码。
• 源代码文件：包含调用与结构相关的函数的代码。 头文件中常包含的内容：
• 函数原型
• 使用#define或const定义的符号常量
• 结构声明
• 类声明
• 模板声明
• 内联函数 提示：如果文件名句含在尖括号中，则C++编译器将在存储标准头文件的主机系统的文件系统中查找；但如果文件名包含在双引号中，则编译器将首先查找当前的工作目录或源代码目录（或其他目录，这取决于编译器）。如果没有在那里找到头文件，则将在标准位置查找。因此在包含自己的头文件时，应使用引号而不是尖括号。 有一种标准的C/C++技术可以避免多次包含同一个头文件。它是基于预处理器编译指令#ifndef（即 if not defined）的。

二、存储持续性、作用域和链接性

C++使用不同的方案来存储数据，这些方案的区别就在于数据保留在内存中的时间：

• 自动存储持续性：在函数定义中声明的变量（包括函数参数）的存储持续性为自动的。它们在程序开始始执行其所属的函数或代码块时被创建，在执行完函数或代码块时，它们使用的内存被释放。C++有两种存储持续性为自动的变量。
• 静态存储持续性：在函数定义外定义的变量和使用关键字static定义的变量的存储持续性都为静态。它们在程序整个运行过程中都存在。C++有3种存储持续性为静态的变量。
• 线程存储持续性（C++11）：当前，多核处理器很常见，这些CPU可同时处理多个执行任务。这让程序能够将计算放在可并行处理的不同线程中。如果变量是使用关键字thread_local声明的，则其生命周期与所属的线程一样长。
• 动态存储持续性：用new运算符分配的内存将一直存在，直到使用delete运算符将其释放或程序结束为止。这种内存的存储持续性为动态，有时被称为自由存储（free store）或堆（heap）。

1、作用域和链接

作用域（scope）描述了名称在文件（翻译单元）的多大范围内可见。链接性（linkage）描述了名称如何在不同单元间共享。 不同的C++存储方式是通过存储持续性、作用域和链接性来描述的。

2、自动存储持续性

在默认情况下，在函数中声明的函数参数和变量的存储持续性为自动，作用域为局部，没有链接性。 在C++11中，关键字auto用于自动类型推断。但在C语言和以前的C++版本中，auto的含义截然不同，它用于显式地指出变量为自动存储。

int froob(int n)
{
    auto float ford;
}

在C++11中，这种用法不再合法。 关键字register只能用于原本就是自动的变量，使用它的唯一原因是，指出程序员想使用一个自动变量。

3、静态持续变量

和C语言一样、C++也为静态存储持续性变量提供了3种链接性：外部链接性（可在其他文件中访问）、内部链接性（只能在当前文件中访问）和无链接性（只能在当前函数或代码块中访问）。

4、静态持续性、外部链接性

链接性为外部的变量通常简称为外部变量，它们的存储持续性静态，作用域为整个文件。 引用声明使用关键字extern，且不进行初始化；否则，声明为定义，导致分配存储空间：

double up;
extern int blem;
extern char gr = 'z';

C++提供了作用域解析运算符（::）。放在变量名前面时，该运算符表示使用变量的全局版本。

5、静态持续性、内部链接性

将static限定符用于作用域为整个文件的变量时，该变量的链接性将为内部的。

6、静态存储持续性、无链接性

将static限定符用于在代码块中定义的变量。在代码块中使用static时，将导致局部变量的存储持续性为静态的。这意味着虽然该变量只在该代码块中可用，但它在该代码块不处于活动状态时仍然存在。

7、说明符和限定符

有些披称为存储说明符（storage class specifier）或cv-限定符（cv-qualifier）的C++关键字提供了其他有关存储的，下面是存储说明符：

• auto（在C++11中不再是说明符）；
• register；
• static；
• extern；
• thread_local（C++11新增的）；
• mutable（含义将根据const来解释）。 cv-限定符，cv表示const和volatile。关键字volatile表明，即使程序代码没有对内存单元进行修改，其值也可能发生变化。将变量声明为volatile，相当于告诉编译器，变量可以被硬件等原因修改。 mutable说明符，表示变量将一直可以改变，即使是const变量。 当希望某个常量的链接性为外部的，则可以使用extern关键字来覆盖默认的内部链接性：

extern const int fingers;

8、函数和链接性

所有函数的存储持续性都自动为静态的，即在整个程序执行期间都一直存在。 在默认情况下，函数的链接性为外部的，即可以在文件间共享。实际上，可以在函数原型中使用关键字extern来指出函数是在另一个文件中定义的，不过这是可选的（要让程序在另一个文件中查找函数，该文件必须作为程序的组成部分被编译，或者是由链接程序搜索的库文件）。还可以使用关键字static将函数的链接性设置为内部的（必须同时在原型和函数定义中使用static），使之只能在一个文件中使用。 单定义规则也适用于非内联函数，因此对于每个非内联函数，程序只能包含一个定义。但使用该函数的每个文件都应包含其函数原型。 C++要求同一个函数的所有内联定义都必须相同。

9、语言链接性

在C语言中，一个名称只对应一个函数；在C++中，同一个名称可能对应多个函数，必须将这些函数翻泽为不同的符号名称。

extern "C" void spiff(int);//使用C语言链接性
extern void spiff(int);//使用C++语言链接性
extern "C++" void spiff(int);//使用C++语言链接性

10、存储方案和动态分配

使用C++运算符new（或C函数malloc()）分配的内存，这种内存被称为动态内存。动态内存由运算符new和delete控制，而不是由作用域和链接性规则控制。

三、名称空间

C++标准提供了名称空间工具，以便更好地控制名称的作用域。

1、传统的C++名称空间

声明区域是可以在其中进行声明的区域。变量的潜在作用域从声明点开始，到声明区域的结尾。变量对程序而言可见的范围被称为作用域（scope）。 C++关于全局变量和局部变量的规则定义了一种名称空间层次。每个声明区域都可以声明名称，这些名称独立于在其他声明区域中声明的名称。在一个函数中声明的局部变量不会与在另一个函数中声明的局部变量发生冲突。

2、新的名称空间特性

C++新增了这样一种功能，即通过定义一种新的声明区域来创建命名的名称空间，这样做的目的之一是提供一个声明名称的区域。 下面的代码使用新的关键字namespace创建两个名称空间：

namespace Jack
{
    double a;
}
namespace Jill
{
    double a;
}

名称空间可以是全局的，也可以位于另一个名称空间中，但不能位于代码块中。 除了用户定义的名称空间外，还存在另一个名称空间——全局名称空间（global namespace）。 访问给定名称空间中的名称。最简单的方法是，通过作用域解析运算行::，使用名称空间来限定该名称：

Jack::a = 1.2;
Jill::a=239.81;

未被装饰的名称（如a）被称为未限定的名称（unqualified name）；包含名称空间的名称（如Jack::a）被称为限定名称（qualified name）。 C++提供了两种机制（using声明和using编译指令）来简化对名称空间中名称的使用。using声明使特定的标识符可用，using编译指令使整个名称空间可用。 using声明由被限定的名称和它前面的关键字using组成：

using Jill::a;

完成该声明后，便可以使用名称a代替Jill::a。另外，和其他局部变量一样，a也将覆盖同名的全局变量。 在函数的外面使用using声明时，将把名称添加到全局名称空间中：

using Jill::a;
int main()
{
    cin >> a;
}

using声明使一个名称可用，而using编译指令使所有的名称都可用。 using编译指令由名称空间和它前面的关键字using namespace组成，它使名称空间中的所有名称都可用，而不需要使用作用域解析运算符：

using namespace Jack;

在全局声明区域中使用using编译指令，将使该名称空间的名称全局可用。在函数中使用using编译指令，将使其中的名称在该函数中可用。

可以通过下面的方式给名称空间my_very_favorite_things创建别名mvft：

namespace mvft = my_very_favorite_things;

可以通过省略名称空间的名称来创建未命名的名称空间：

namespace
{
    int ice;
}

在该名称空间中声明的名称的潜在作用域为：从声明点到该声明区城末尾。

4、名称空间及其前途

下面是当前的一些指导原则：

• 使用在已命名的名称空间中声明的变量，而不是使用外部全局交量。
• 使用在已命名的名称空间中声明的变量，而不是使用静态全局变量。
• 如果开发了一个函数库或类库，将其放在一个名称空间中。事实上，C++当前提倡标准函数库放在名称空间std中，这种做法扩展到了来自C语言中的函数。例如，头文件math.h是与C语言兼容的，没有使用名称空间，但C++头文件cmath应将各种数学库函数放在名称空间std中。实际上，并非所有的编译器都完成了这种过渡。
• 仅将编译指令using作为一种将旧代码转换为使用名称空间的权宜之计。
• 不要在头文件中使用using编译指令。这样做掩盖了要让哪些名称可用；另外，包含头文件的顺序可能影响程序的行为。如果非要使用编译指令using，应将其放在所有预处理器编译指令#include之后。
• 导入名称时，首选使用作用域解析运算符或using声明的方法。
• 对于using声明，首选将其作用域设置为局部而不是全局。