【C++】认识C++（上）

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：

全局域
局部域
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20printf("%d\n", ::a); //打印的是全局域中的a是10return 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：
在这里插入图片描述
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

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。
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：
在这里插入图片描述

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：
在这里插入图片描述
在使用缺省参数时有几个注意事项如下：

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

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