【C++】认识C++（上）

目录

• 从C到C++
• 命名空间
• • 同名冲突
  • 命名空间的定义
  • 命名空间的使用
• C++的输入和输出
• 缺省参数（默认参数）

从C到C++

C语言的出现是计算机科学和工程史上的一个重要里程碑，许多现代计算机语言都受C语言的影响。C语言是面向过程的，结构化和模块化的语言。 C语言的设计者必须细致地设计程序中的每一个细节，准确考虑程序运行时每一个步骤发生的事，但是随着计算机应用的推广，需要解决更多更复杂的问题，C语言就太适合了。

于是乎，20世纪80年代，计算机界提出了面向对象的程序设计OOP(Object Orientde Programming)思想，由此支持面向对象的程序设计语言应运而生。

1982年，AT&T Bell(贝尔)实验室的Bjarne Stroustrup博士及其同事在C语言的基础上引入并扩充了面向对象的概念，为了表达该语言与C语言的渊源关系，将其命名为C++。

C++保留了C语言原有的主要优点，增加了面向对象的机制。 又因为C++是C发展而来的，与C兼容，用C语言编写的程序基本上可以不加修改的用于C++。C++是C的超集，可用于面向过程的结构化设计，但更多地用于面向对象的程序设计，是一种功能强大的混合型的程序设计语言 。

下面就来走进C++，敲开C++的大门。

命名空间

同名冲突

在C/C++中，变量，函数和C++中要学习到的类都是大量存在的。由于它们的大量存在，我们就喜欢将它们定义在全局作用域上，以方便修改。

在实际生活中，通常会将一个项目分到几个小组去写，最后整合，这样时间效率都会增高。但是这就会出现一个问题，在整合项目的时候，可能会有些命名上的重复，导致程序报错。

不仅如此，在程序设计中往往需要引用一些库（包括C++编译系统提供的库，以及开发者字节开发的库等等），为此需要包含有关头文件。如果在这些库中包含有与程序的全局实体同名的实体，或者不同库有相同的变量或函数或类的名字，就会在编译时出现名字冲突，也就是全局命名空间污染。 那么如何解决这个问题，C++中namespace 关键字的存在就是针对这种问题的。

我们已经说了，写程序时容易发生命名冲突，则使用命名空间的目的就是对标识符的名称本地化，以避免命名冲突或文字污染。命名空间实际上就是一个由程序设计者命名的内存区域。所以一开始在学C语言的时候，我们就知道了有两个作用域，一个是全局域，另一个是局部域，现在加了这个命名空间以后，C++的一个程序上就会有三个域的存在：

1. 全局域
2. 局部域
3. 命名空间域

例如：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

int rand = 10;
int main()
{
	printf("%d\n", rand);
	return 0;
}

rand本身是一个库函数，用来生成随机值，要用的时候需要包含在头文件stdlib.h中。

而此时全局变量中又定义了一个rand，导致printf在输出时不知道应该调用库函数里面的rand，还是全局变量中的rand，此时就发生了命名冲突。

命名空间的定义

定义命名空间，需要使用到namespace关键字，后面接着命名空间的名字，最后加一对{}即可，{}中即为命名空间的成员。命名空间中不止可以包括变量，还可以包括函数，结构体，类（后面会学习到），模板，命名空间（嵌套使用也可以）等，例如下面的例子：

namespace ns1
{
    int a = 1;//定义变量

    int Add(int x, int y)//定义函数
    {
        return x+y;
    }

    struct ListNode//定义结构体
    {
        int val;
        struct ListNode* next;
    };

    namespace ns2//嵌套了另一个命名空间
    {
       int sub(int x, int y)
       {
           return x+y;
       }
    }
}

还有值得要提的一点是，同一个工程中存在多个相同名称的命名空间，编译器最后都将会合成在同一个命名空间中。 就像你在北京有套房，在上海也有套房，那别人也就知道你是有两套房，都在你的名下。

如：

namespace ns1
{
	int a = 1;//定义变量
	int b = 2;
}

namespace ns1
{
	int Add(int x, int y)//定义函数
	{
		return x + y;
	}
}

最终编译器会认为是：

namespace ns1
{
	int a = 1;//定义变量
	int b = 2;
	int Add(int x, int y)//定义函数
	{
		return x + y;
	}
}

命名空间所定义的命名空间域，将命名空间中的内容都局限于该命名空间中。

命名空间的使用

我们介绍了如何去定义命名空间，下面来看看它是如何使用的。

命名空间有三种使用方式：

• 第一种方式：加命名空间名称及作用域限定符（在需要使用命名空间中的内容时再制定访问）

#include<stdio.h>
namespace ns1
{
	int a = 1;//定义变量
	int b = 2;
}
int main()
{
//    printf("%d\n", a);
//     这种直接想打印命名空间域里面的变量时编译器会报错
//     error C2065: "a": 未声明的标识符
    printf("%d\n",ns1::a);
    return 0;
}

我们发现在命名空间名字的后面有一个::符号，这叫做域作用限定符， 也就限定了内容在哪块查找。如：

#include<stdio.h>
int a = 10;
int main()
{
	int a = 20;
	printf("%d\n", a);   //打印的是局部域中的a是20
	printf("%d\n", ::a); //打印的是全局域中的a是10
	return 0;
}

• 第二种方式：使用using将命名空间中某个成员引入

即在程序中需要大量使用命名空间中的某一个成员时，每一次都去加上限定符比较麻烦，于是我们用using来制定展开某一个，例如：

#include<stdio.h>
namespace ns1
{
	int a = 1;//定义变量
	int b = 2;
}
using ns1::a;
int main()
{
	printf("%d\n", a);
	printf("%d\n", a);//此时我们使用a时就不用再加上限定符
	printf("%d\n", ns1::b);//我们只是展开了变量a，所以在使用b的时候还是要加上限定符
	return 0;
}

• 第三种方式：使用using namespace命名空间名称引入

使用了这个命名空间引入，可以将命名空间中的变量所有都展开来，后面在使用时都不需要加上限定符。例如：

#include<stdio.h>
namespace ns1
{
	int a = 1;//定义变量
	int b = 2;
}
using namespace ns1;
int main()
{
	printf("%d\n", a);
	printf("%d\n", b);
	return 0;
}

注意!：编译器在编译时对变量等的查找会有默认查找顺序，首先查找的是当前局部域，其次是全局域。

只有命名空间被展开了，最后才会到这里面去找。

C++的输入和输出

C语言的输入输出是有scanf和printf来控制的，而在C++中则是由cin和cout来控制。

例如：

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int a, b;
	cin >> a >> b;
	cout << "a = " << a << "  " << "b = " << b << endl;
	return 0;
}

结果如下：

我们发现该程序进行了对a和b的输入并且打印输出操作。

在C++中，cout和cin是系统定义的对象名，cin是标准输入对象（键盘），cout是标准输出对象（控制台），(我们运行结果出来的框框就是控制台)。

<<是流插入运算符 ，与cin配套使用，>>是流提取运算符 ，与cout配套使用。

在C语言中，scanf和printf的使用需要包含头文件<stdio.h>，C++中也一样，在使用cin和cout时，需要包含头文件 < iostream>。

C++标准库中的类和函数时再命名空间std中声明的，如果需要使用C++标准库中的内容，就需要使用using namespace std来声明，表示要用命名空间std中的库函数。

使用C++的输入输出更加方便，不需要像printf/scanf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：

std是C++标准库的命名空间，应该如何去使用

1. 在日常练习中，可以直接使用using namespace std 即可，方便使用各种库函数。
2. 因为using namespace std展开，标准库就全部露出来了，如果我们定义根库重名的类型/对象/函数，就存在冲突问题，这种问题在日常练习中很少出现，但是项目开发中代码较多，规模较大，就很容易出现问题，所以在项目开发中建议使用：像std::cout这样使用时指定命名空间 + using std::cout展开常用的库对象/类型等方式。

缺省参数（默认参数）

缺省参数是声明或定义函数时为函数的参数指定一个缺省值（默认值） 。在调用该函数时，如果没有指定实参则采用该形参的缺省值（默认值），否则使用指定的实参。

缺省参数的分类

• 全缺省参数（全默认参数）
  也就是函数的形参全部给了默认值

#include<iostream>
using namespace std;
void func(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{
	cout << "a = " << a;
	cout << " b = " << b;
	cout << " c = " << c << endl;
}

int main()
{
	func(1, 2, 3);
	func(1, 2);
	func(1);
	func();
	return 0;
}

运行结果如下：

• 半缺省参数

#include<iostream>
using namespace std;
void func(int a , int b = 20, int c = 30)
{
	cout << "a = " << a;
	cout << " b = " << b;
	cout << " c = " << c << endl;
}

int main()
{
	func(1, 2, 3);
	func(1, 2);
	func(1);
	return 0;
}

运行结果如下：

在使用缺省参数时有几个注意事项如下：

1. 半缺省参数必须从右往左依次来给出，不能间隔着给
2. 缺省参数不能在函数的声明和定义中同时出现
3. 缺省值必须是常量或者是全局变量
4. C语言不支持。

对于第2点的解释：

我们对一个函数进行声明和定义时，通常把声明放在.h文件中，定义放在.cpp文件中。

所以会出现：

xxx.h文件中函数声明：void func(int a = 10);

xxx.cpp文件中函数定义：void func(int a = 20){...}

此时两个位置提供的值不同，编译器就不知道该用那个缺省（默认）值，会报错。

今天的内容到此结束啦，感谢大家观看，如果大家喜欢，希望大家一键三连支持一下，如有表述不正确，也欢迎大家批评指正。