【C++初阶(一)】初识C++&命名空间

📙作者简介： 清水加冰，目前大二在读，正在学习C/C++、Python、操作系统、数据库等。

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​​​前言

今天正式开始C++的学习，C++是在C的基础之上，容纳进去了面向对象编程思想，并增加了许多有用的库，以及编程范式等。熟悉C语言之后，对C++学习有一定的帮助。

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1. 什么是C++

C语言是结构化和模块化的语言，适合处理较小规模的程序。对于复杂的问题，规模较大的程序，需要高度的抽象和建模时，C语言则不合适。为了解决软件危机， 20世纪80年代， 计算机界提出了OOP(面向对象)思想，支持面向对象的程序设计语言应运而生。

C++是一种通用的、高级的编程语言，它是C语言的扩展和增强版本。C++在C语言的基础上引入了面向对象编程的概念，提供了更多的功能和特性，使得程序员能够更加方便地编写复杂的程序。

2. C++的重要性

2.1 使用广泛

下图数据来自TIOBE编程语言社区 2023年10月最新的排行榜，在30多年的发展中，C/C++几乎一

致稳居前5

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注意：排名不能说明哪个语言好，哪个不好，每门编程语言都有适应自己的应用场景。

2.2 应用领域

1. 操作系统以及大型系统软件开发
2. 服务器端开发
3. 游戏开发
4. 嵌入式和物联网领域
5. 数字图像处理
6. 人工智能
7. 分布式应用

作为一名老牌语言的常青树，C++一直霸占编程语言前5名，肯定有其存在的价值。

3. 命名空间

我们在日常应用中，一个较大项目一般都是分多文件进行管理，在引用其他文件时就可能会造成命名冲突的问题。例如：

在stdlib.h中定义了rand函数，我们在包含stdlib.h文件后，再次新建一个命名为rand的变量，运行程序时，编译器分不清要使用的是哪个rand（变量名与库函数冲突），于是就产生了了命名冲突。C语言没办法解决类似这样的命名冲突问题，为了解决上述的问题，C++就提出了命名空间来解决

3.1 什么是命名空间

命名空间（Namespace）是C++中用来避免命名冲突的一种机制。在C++中，我们可以将一些变量、函数、类等封装在一个命名空间中，从而避免与其他代码中的同名变量、函数、类等发生冲突。

比如：

namespace Q 
{
	int rand = 0;
	int Add(int left, int right)
	{
		return left + right;
	}
	struct Node
	{
		int* data;
		int size;
	};
}

注意：命名空间可以嵌套

这些声明的作用域仅限于该命名空间中。在其他代码中，如果想要使用该命名空间中的变量、函数、类等，需要在前面加上命名空间的名称（默认情况下，程序不会在命名空间里去找）。

3.2 命名空间的使用

• 使用域作用限定符

int main()
{
	printf("%d\n", Q::rand);//命名空间名::限定变量
    
	struct Q::Node node;//注意当指定元素时不能指定在struct前边，要在结构体名Node前

    //注意不是struct在空间里边，而是Node在空间里

	Q::Node node1;//或者使用重命名这样写
	return 0;
}

• 嵌套使用

在一个命名空间里边如果定义两个同名的变量怎么解决？

也很简单，我们可以在嵌套一个。比如：

namespace Q
{
	namespace Q1
	{
		int rand = 666;
	}

	int rand = 0;
	
}
int main()
{
	printf("%d\n", Q::rand);
	printf("%d\n", Q::Q1::rand);
	return 0;
}

• 声明和定义分离

在写代码时我们也会经常遇到这种情况

如果声明和变量分离，要把哪个写在命名空间里边？答案是两个都写。

比如：

//fun.h

#pragma once
#include<stdio.h>
namespace Q
{
	typedef struct Stack
	{
		int* data;
		int size;
		int capacity;
	}ST;

	void InitStack(ST* ps);
	void pushStack(ST* ps, int a);

}

//fun.c

#include"Func.h"
namespace Q
{
	void InitStack(ST* ps)
	{
		ps->data = NULL;
		ps->size = 0;
		ps->capacity = 0;
	}
	void pushStack(ST* ps, int a)
	{
		//...
	}
}

它们的命名空间可以同名，在代码编译时编译器会将多个同名的命名空间合并成一个。

• 展开命名空间

有了这个命名空间可以解决命名冲突的问题，但在大量调用命名空间里的内容时就有点麻烦了，比如：

int main()
{
	Q::ST s;
	int a = 0;
	Q::InitStack(&s);
	Q::pushStack(&s, 1);
	Q::pushStack(&s, 2);
	Q::pushStack(&s, 3);
	Q::pushStack(&s, 4);
	Q::pushStack(&s, 5);
}

每次都要加限定符，为了解决这个问题，这时我们可以默认使用这个命名空间（展开命名空间），我们可以加上这行代码：

using namespace Q;

这也是我们在写C++第一个程序：Hello，world！;时为什么要有using namespace std;的原因，std就是C++的官方库定义的命名空间，展开之后就可以随意使用C++库里的函数。

**注意：**展开命名空间虽然方便，但也不是在任何情况下都可以展开的，在一些大型项目中不要展开std，容易冲突。我们日常写代码练习时，为了方便，可以展开。

• 展开命名空间里的元素

我们在使用时为了防止展开命名空间引起冲突，又不想一种限定使用怎么办？

这时我们就可以选择展开命名空间里的个别元素，比如：

using std cout;
using std endl;
int main()
{
	cout << "hello,world!";
    //加入换行
    cout << "hello,world!"<< '\n';//或者cout << "hello,world!"<< endl;

}

4.C++输入&输出

接下来我们来了解一下C++里的输入和输出。

4.1 输出

这是C++入门写的第一个程序，但cout出现了报错，报错显示未声明cout。这是因为我们没有展开std，C++所有库函数都封在std这个库里边，没有展开std库默认就不会从std库里寻找。

int main()
{
	std::cout << "hello,world!";
    //加入换行
    std::cout << "hello,world!"<< '\n';//或者std::cout << "hello,world!"<< std::endl;

}

我们在学习C语言时，输出数据还需要根据数据类型判断使用%d、%lf、%c等，但是C++cout不需要，cout会自动识别数据类型并输出。

我们这样限定一下就可以了。

4.2 输入

C++的输入使用的是 "cin" ，cin和cout一样也是可以自动识别数据类型；使用如下：

int main()
{
	int a;
	char c;

	std::cin >> a >> c;
	cout << a << endl << c;
}

4.3 使用说明

1. 使用cout标准输出对象(控制台)和cin标准输入对象(键盘)时，必须包含< iostream >头文件以及按命名空间使用方法使用std。
2. cout和cin是全局的流对象，endl是特殊的C++符号，表示换行输出，他们都包含在包含<iostream >头文件中。
3. <<是流插入运算符，>>是流提取运算符。
4. 使用C++输入输出更方便，不需要像printf/scanf输入输出时那样，需要手动控制格式，C++的输入输出可以自动识别变量类型。

注意：

早期标准库将所有功能在全局域中实现，声明在.h后缀的头文件中，使用时只需包含对应头文件即可 ，后来将其实现在std命名空间下，为了和C头文件区分，也为了正确使用命名空间，规定C++头文件不带.h；

旧编译器(vc 6.0)中还支持<iostream.h>格式，后续编译器已不支持，因此推荐使用<iostream>+std的方式。

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总结

C++兼容C，但C++入门基础使用不像C那样简单，其中也存在许多细节上的问题，好了，以上便是本期的全部内容，希望本篇文章可以帮到你。最后，感谢阅读！