【C++初阶】:C++入门篇(一)

文章目录

    • 前言
      • 一、C++命名空间
        • [1.1 命名空间的定义](#1.1 命名空间的定义)
        • [1.2 命名空间的使用](#1.2 命名空间的使用)
      • 二、C++的输入和输出
        • [2.1 cin和cout的使用](#2.1 cin和cout的使用)
      • 三、缺省参数
        • [3.1 缺省参数的分类](#3.1 缺省参数的分类)
      • 四、函数重载
        • [4.1 函数重载概念及其条件](#4.1 函数重载概念及其条件)
        • [4.2 C++支持函数重载原理 -- 名字修饰](#4.2 C++支持函数重载原理 -- 名字修饰)

前言

C++是在C语言的基础之上,增加了一些面向对象的编程思想,增加了一些有用的库,所以有了学习C语言的经验,学习C++其实很容易的。至于C++初阶,我们可以认为C++的出现其实就是为了弥补C语言在某些方面的不足之处。所以从这篇开始,一起来学习C++,以及C++到底弥补了C语言的哪些不足。

一、C++命名空间

学过C++的人都知道,在学习C++的过程中,比如在某些视频教程中,教我们写的第一个程序往往都是打印hello world,但是每次在写的过程中,老师们都叫我们去忽略一些东西,比如using namespace std; 那这句话到底有什么用呢?

无论是C语言还是C++,在同一个局部域里面是不允许出现相同的变量名的,在同一个作用域下定义了两个相同变量名的变量会导致访问冲突,编译器不知道该使用哪个变量,从而导致报错。不仅仅是变量名,函数名相同也是一样的(C++函数重载除外)。这也导致在一群人写同一个项目时,写完在合并之后可能导致函数名或变量名冲突的问题,为解决这个问题,C++的命名空间孕育而生。

命名空间的目的就是对标识符的名称进行本地化避免命名冲突或名字污染 ,namespace关键字就是为了解决这样的问题。

1.1 命名空间的定义

定义命名空间时,需要用到namespace 这个关键字,后面紧跟命名空间的名字,再接一队 {}{} 中为命名空间的成员。
一个命名空间就是定义了一个新的作用域,命名空间的所有内容都局限于这个命名空间中。

cpp 复制代码
namespace N1  // 命名空间N1
{
	int a = 10;
	void test()
	{
		printf("test() a = 10\n");
	}
}

namespace N2  // 命名空间N2
{
	int a = 20;
	void test()
	{
		printf("test() a = 20\n");
	}
	namespace N3  // 命名空间N3, 命名空间的嵌套
	{
		struct Node
		{
			struct Node* next;
			int data;
		};
	}
}
1.2 命名空间的使用

要使用命名空间的内容有三种方法,第一种就是命名空间名称加作用域限定符

格式:命名空间名称::命名空间成员

cpp 复制代码
int main()
{
	printf("%d\n", N1::a); // :: 是作用域限定符
	N1::test();
	printf("%d\n", N2::a);
	N2::test();
	N2::N3::Node node;
	node.data = 123;
	printf("%d\n", node.data);
	return 0;
}

方法二:使用using 将某个命名空间的某个成员引入。

格式:using 命名空间名称::命名空间成员

cpp 复制代码
using N1::a; // 
using N2::N3::Node;
int main()
{
	printf("%d\n", a);
	printf("%d\n", N2::a);
	Node node;
	node.data = 456;
	printf("%d\n", node.data);
	return 0;
}

方法三:使用using namespace 命名空间名称引入。(不推荐)

格式:using namespace 命名空间名称;

cpp 复制代码
using namespace N2;

int main()
{
	printf("%d\n", a);
	test();
	printf("%d\n", N1::a);
	N1::test();
	N3::Node node;
	node.data = 789;
	printf("%d\n", node.data);
	return 0;
}


注意:使用 using namespace 命名空间名称; 就相当于破坏了作用域之间的封闭性,将命名空间中的成员全部暴露出来了。在日常练习中,建议直接using namespace std即可,这样就很方便。

了解完命名空间后,我们也算知道了为什么每次写C++程序时总要写一句using namespace std; std::是个名称空间标识符,C++标准库中的函数或者对象都是在命名空间std中定义的,所以我们要使用标准库中的函数或者对象都要用std来限定。

C++标准库,C++ Standard Library,是类库和函数的集合,其使用核心语言写成,由c++标准委员会制定,并不断维护更新。

cpp 复制代码
using std::cout;  // 分别将cout和endl释放出来
using std::endl;

int main()
{
	cout << N1::a << endl;
	cout << N2::a << endl;
	N2::N3::Node node;
	node.data = 111;
	cout << node.data << endl;
	return 0;
}

二、C++的输入和输出

C++作为一门新的语言,不但可以兼容C语言,C++自己也有属于自己的独有语法,最典型的就是C++不仅可以使用C语言中的printfscanf ,也可以使用自己的输入输出语句,cout(输出)cin(输入) ,这两个都是全局的流对象,endl 是特殊的C++符号,表示换行。
cout 标准输出对象(控制台)和cin 标准输入对象(键盘)都必须包含iostream 头文件以及按照命名空间使用方法使用std
coutcin 分别是ostreamistream 类型的对象,<<>> 分别是流插入运算符流提取运算符,实际是运算符重载过来的。

2.1 cin和cout的使用
cpp 复制代码
#include<iostream>
using std::cout;
using std::cin;
using std::endl;

int main()
{
	int a = 0;
	cin >> a; // cin和cout可以自动识别类型
	cout << a << endl;
	return 0;
}

三、缺省参数

缺省参数就是在给函数声明或定义 时给函数的参数一个默认的值,在调用该函数时,如果没有给函数传递实参的话,该函数调用时就会采用该形参的缺省值,如果调用时传递了实参,就采用指定的实参。

cpp 复制代码
void test1(int a = 20)
{
	cout << a << endl;
}

int main()
{
	int a = 10;
	test1();  // 没有传参时,使用参数的默认值
	test1(a);  // 有参数传递时,使用指定的实参
	return 0;
}
3.1 缺省参数的分类
  1. 全缺省参数

函数的每个参数都有自己的默认值,这样的参数就是全缺省参数。

cpp 复制代码
void test2(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{}
  1. 半缺省参数

函数的部分参数有默认值,其余参数没有参数值。

cpp 复制代码
void test3(int a, int b = 10, int c = 20)
{}

半缺省参数必须从右往左依次给 ,中间不能间隔,传参时也无法指定传参。另外,函数的缺省值不能再声明和定义中同时出现 。那么,函数的缺省值是在函数的声明给还是在函数的定义时给呢

其实只要我们仔细想一下就应该知道缺省值应该在函数的声明时给 ,因为函数往往都是先声明后使用,如果我们在声明函数时没有缺省值,但定义时又给了缺省值,就容易导致声明与定义不一致,另外,修改函数的声明比修改函数的定义要方便。

注意:函数的缺省值必须要是常量或则是全局变量,C语言不支持缺省参数其实就是C语言的编译器不支持。

四、函数重载

4.1 函数重载概念及其条件

自然语言中存在一词多义的现象,其意思需要人去结合上下文去判断,这就是词的重载,所以函数重载就是C++中允许同一个作用域中 拥有功能相似的同名函数 ,同名函数之间的形参列表(形参类型、个数、类型顺序)不同 ,来处理一些功能类似数据类型不同的问题。

以下四个test01函数都构成函数重载。

cpp 复制代码
// 参数个数不同
void test01()
{
	cout << "test01()" << endl;
}
// 参数类型不同
void test01(int a)
{
	cout << "test01(int a)" << endl;
}
// 参数类型顺序不同
void test01(int a, double b)
{
	cout << "test01(int a, double b)" << endl;
}

void test01(double a, int b)
{
	cout << "test01(double a, int b)" << endl;
}

注意:函数的返回值不构成函数重载,因为只有返回值相同的话会造成调用歧义,编译器不知道该调用哪个函数,从而编译报错。

4.2 C++支持函数重载原理 -- 名字修饰

C++为什么可以支持函数重载,而C语言为什么不可以支持?

学习C语言的时候,可以知道,一个程序要运行起来,需要经历四个阶段:预处理编译汇编链接

编译之后,会有一个符号表,函数会有自己的名字修饰,像Windows中VS的函数名修饰规则有点复杂,我们可以通过Linux下的gcc来查看函数名修饰规则。

在Linux下我们可以先用gcc编译一下C语言代码,然后通过objdump -S 可执行文件来查看这个汇编代码,从而看C语言下的函数名修饰规则。


通过汇编代码,可以看到C语言下函数名就是修饰后的名字。所以如果C语言中有两个名字相同的函数,那么修饰后的名字也是一样的,编译器不知道该调用哪一个,导致编译报错。

现在我们用g++去编译C++的代码,然后去看一下汇编后函数名会修饰成什么样子。

通过汇编代码可以看到C++不是单纯的用函数名进行修饰的,在函数名的前面加了一个 _Z 的前缀,函数名的后面是函数参数类型的缩写,id就表示该函数的参数类型是int和double类型,而di就表示该函数的参数类型是double和int类型,通过函数调用时传递的实参类型,决定调用哪一个函数。不会存在调用冲突的问题。

这也就是为什么C语言为什么不能支持函数重载的原因(同名函数编译后无法区分),而C++通过函数名修饰规则来区分,只要参数不一样,修饰出来的名字就不一样,也就支持了函数重载。

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