[C++基础]-入门知识

前言

作者：小蜗牛向前冲

名言：我可以接受失败，但我不能接受放弃

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目录

一 认识C++

1 什么是C++

 2 C++的发展历史

3 C++的应用场景

二 C++的命名空间 

1 命名空间的由来

2 命名空间的定义

3 命名空间的使用

三 C++输入&输出

四 缺省参数

1 缺省参数的定义

2 缺省参数的分类

五 函数重载

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一 认识C++

1 什么是C++

在说C++之前我们就不得不提一下C语言,C语言是“C语言之父”Dennis MacAlistair Ritchie（中文名：丹尼斯·里奇）创造出来的，在当时主要是用来编写操作系统的，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；那对于哪些复杂问题，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(object oriented programming：面向对象)思想，支持面向对象的程序设计语言应运而生。
1982年，Bjarne Stroustrup博士在C语言的基础上引入并扩充了面向对象的概念，发明了一
种新的程序语言。为了表达该语言与C语言的渊源关系，命名为C++。因此：C++是基于C语言而
产生的，它既可以进行C语言的过程化程序设计，又可以进行以抽象数据类型为特点的基于对象的
程序设计，还可以进行面向对象的程序设计。

 本贾尼·斯特劳斯特卢普（C++的发明人）

 2 C++的发展历史

1979年，贝尔实验室的本贾尼等人试图分析unix内核的时候，试图将内核模块化，于是在C
语言的基础上进行扩展，增加了类的机制，完成了一个可以运行的预处理程序，称之为C with
classes。

语言的发展就像是练功打怪升级一样，也是逐步递进，由浅入深的过程。我们先来看下C++的历
史版本。

阶段	内容
C with classes	类及派生类、公有和私有成员、类的构造和析构、友元、内联函数、赋值运算符重载等
C++1.0	添加虚函数概念，函数和运算符重载，引用、常量等
C++2.0	更加完善支持面向对象，新增保护成员、多重继承、对象的初始化、抽象类、静态成员以及const成员函数
C++3.0	进一步完善，引入模板，解决多重继承产生的二义性问题和相应构造和析构的处理
C++98	C++标准第一个版本，绝大多数编译器都支持，得到了国际标准化组织(ISO)和美国标准化协会认可，以模板方式重写C++标准库，引入了STL(标准模板库)
C++03	C++标准第二个版本，语言特性无大改变，主要：修订错误、减少多异性
C++05	C++标准委员会发布了一份计数报告(Technical Report，TR1)，正式更名 C++0x，即：计划在本世纪第一个10年的某个时间发布
C++11	增加了许多特性，使得C++更像一种新语言，比如：正则表达式、基于范围for循 环、auto关键字、新容器、列表初始化、标准线程库等
C++14	对C++11的扩展，主要是修复C++11中漏洞以及改进，比如：泛型的lambda表 达式，auto的返回值类型推导，二进制字面常量等
C++17	在C++11上做了一些小幅改进，增加了19个新特性，比如：static_assert()的文本信息可选，Fold表达式用于可变的模板，if和switch语句中的初始化器等
C++20	自C++11以来最大的发行版，引入了许多新的特性，比如：模块(Modules)、协程(Coroutines)、范围(Ranges)、概念(Constraints)等重大特性，还有对已有 特性的更新：比如Lambda支持模板、范围for支持初始化等
C++23	制定ing

虽然C++的版本还在不断的更新，但是现在的公司主流都是在使用C++98和C++11版本，这二个版本将是我们学习的重点内容。

3 C++的应用场景

在说C++的使用场景之前，我们先来看一张TIOBE 编程语言社区排行榜是编程语言流行趋势的一个指标：

 我们可以看到历年来C++的流行程度都是在前5的，可见他的使用人很多，至于为什么多，下面继续来看到他的使用场景。

1. 操作系统以及大型系统软件开发
所有操作系统几乎都是C/C++写的，许多大型软件背后几乎都是C++写的，比如：
Photoshop、Office、JVM(Java虚拟机)等，究其原因还是性能高，可以直接操控硬件。
2. 服务器端开发
后台开发：主要侧重于业务逻辑的处理，即对于前端请求后端给出对应的响应，现在主流采
用java，但内卷化比较严重，大厂可能会有C++后台开发，主要做一些基础组件，中间件、
缓存、分布式存储等。服务器端开发比后台开发跟广泛，包含后台开发，一般对实时性要求
比较高的，比如游戏服务器、流媒体服务器、网络通讯等都采用C++开发的。
3. 游戏开发
PC平台几乎所有的游戏都是C++写的，比如：魔兽世界、传奇、CS、跑跑卡丁车等，市面上相当多的游戏引擎都是基于C++开发的，比如：Cocos2d、虚幻4、DirectX等。三维游戏领域计算量非常庞大，底层的数学全都是矩阵变换，想要画面精美、内容丰富、游戏实时性
搞，这些高难度需求无疑只能选C++语言。比较知名厂商：腾讯、网易、完美世界、巨人网
络等。
4. 嵌入式和物联网领域
嵌入式：就是把具有计算能力的主控板嵌入到机器装置或者电子装置的内部，能够控制这些
装置。比如：智能手环、摄像头、扫地机器人、智能音响等。
谈到嵌入式开发，大家最能想到的就是单片机开发(即在8位、16位或者32位单片机产品或者
裸机上进行的开发)，嵌入式开发除了单片机开发以外，还包含在soc片上、系统层面、驱动
层面以及应用、中间件层面的开发。
常见的岗位有：嵌入式开发工程师、驱动开发工程师、系统开发工程师、Linux开发工程
师、固件开发工程师等。
知名的一些厂商，比如：以华为、vivo、oppo、小米为代表的手机厂；以紫光展锐、乐鑫为
代表的芯片厂；以大疆、海康威视、大华、CVTE等具有自己终端业务厂商；以及海尔、海
信、格力等传统家电行业。随着5G的普及，物联网(即万物互联，)也成为了一种新兴势力，比如：阿里lot、腾讯lot、京东、百度、美团等都有硬件相关的事业部。
5. 数字图像处理
数字图像处理中涉及到大量数学矩阵方面的运算，对CPU算力要求比较高，主要的图像处理
算法库和开源库等都是C/C++写的，比如：OpenCV、OpenGL等，大名鼎鼎的Photoshop
就是C++写的。
6. 人工智能
一提到人工智能，大家首先想到的就是python，认为学习人工智能就要学习python，这个
是误区，python中库比较丰富，使用python可以快速搭建神经网络、填入参数导入数据就
可以开始训练模型了。但人工智能背后深度学习算法等核心还是用C++写的。
7. 分布式应用
近年来移动互联网的兴起，各应用数据量业务量不断攀升；后端架构要不断提高性能和并发
能力才能应对大信息时代的来临。在分布式领域，好些分布式框架、文件系统、中间组件等
都是C++开发的。对分布式计算影响极大的Hadoop生态的几个重量级组件：HDFS、
zookeeper、HBase等，也都是基于Google用C++实现的GFS、Chubby、BigTable。包括分布式计算框架MapReduce也是Google先用C++实现了一套，之后才有开源的java版本。
除了上述领域外，在：科学计算、浏览器、流媒体开发、网络软件等都是C++比较适合的场景，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。

二 C++的命名空间 

1 命名空间的由来

在了解命名空间的时候我们先看一段代码：

#include
#include
int rand = 0;
int main()
{
	printf("%d\n", rand);//这里会发现rand会重定义
	return 0;
}

这里我们可以运行成功吗？

显然不可以，vs编译器报错了，说rand函数重定义了，不对吧！我们不就定义了变量rand，这这么就定义了函数呢?这是因为rand是个生成随机数的函数他包含在头文件中，这将是C语音不好的地方，如果库中用变量名我们就不能在用了，但是C++就可以，在C++中应用了叫命名空间的东西。

命名空间其实就将我们命名的变量放在一个空间中，就相等于外界隔开了，我们要用的时候，只要使用这块空间就可以了。

2 命名空间的定义

定义命名空间，需要使用到namespace关键字，后面跟命名空间的名字，然后接一对{}即可，{}
中即为命名空间的成员，这里我们要注意的是命名空间中的成员可以是变量，函数，结构体，甚至是另一个命名空间。

//避免命令冲突
namespace N1
{
	//变量
	int rand = 10;
	int a = 1;
	//函数
	int Add(int left, int right)
	{
		return left + right;
	}
	//结构体
	struct Node
	{
		struct Node* next;
		int val;
	};
	//另外一个命名空间
	namespace N2
	{
		int b = 2;
		int Sub(int left, int right)
		{
			return left - right;
		}
		struct Node
		{
			struct Node* next;
			struct Node* prev;
			int val;
		};
	}
}

namespace N1
{
	int c = 22;
}

这里我们要注意在一个工程中是可以同时存在多个相同名字的命名空间的，编译器最后会把他们合并起来。

3 命名空间的使用

int main()
{
	printf("%d\n", N1::Add(1, 2));
	N1::a = 25;
	N1::N2::b = 10;
	N1::c = 2;
	return 0;
}

在使用命名空间的时候我们只要命名空间::(域作用的限定符) 就可以了。

总的来说命名空间有三种使用方法：

//命名空间的三种使用方式
#include
namespace pjb
{
	int a = 1;
	void print()
	{
		printf("hello world!");
	}
}

方法1：使用using namespace 命名空间名称 引入

using namespace pjb;
int main()
{
	printf("%d\n", a);
	return 0;
}

方法2：使用using将命名空间中某个成员引入

using pjb::print;
int main()
{
	print();
	///*	printf("%d\n",a*/);//这个会报a为定义
	return 0;
}

方法3 命名空间名称及作用域限定符

int main()
{
	printf("%d\n", pjb::a);
}

三 C++输入&输出

对于C++的输入和输出，这里我们简单打印应该"hello world!"来观察一下！

 这里简单说明一下：

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。

四 缺省参数

1 缺省参数的定义

缺省参数是在函数声明或者定义的时候，为函数的参数指定一个缺省值，在调用函数的时候，如果没有调用实参就使用缺省值，否则就用传入的实参。

 这里我们就传了个2，那么b就用缺省值，所以结果为2+20=22.

2 缺省参数的分类

缺省参数可以分为全缺省参数，半缺省参数。

全缺省参数

//全缺省
void fun(int a = 1, int b = 2)
{
	cout << a + b << endl;
}

半缺省参数

//半缺省
void fun(int a , int b = 3)
{
	cout << a + b << endl;
}

这种半缺省是不可以的， 对于半缺省来说，缺省的参数必须从右往左依次来给出，不能间隔着给。

还有就是缺省参数不能在函数的声明和定义同时给出。

 这里我们注意：

1. 缺省值必须是常量或者全局变量
2. C语言不支持（编译器不支持）

五 函数重载

对于函数重载简单认为可以是函数名相同但是参数不同(参数的类型，参数的个数，参数的顺序)，

常用来处理实现功能类似数据类型不同的问题。这里我们要注意函数重载是c++支持的，而C语言是不支持的。

下面我们来构成函数重载的不同情况：

参数的类型不同：

//参数类型不同
int add(int a, int b)
{
	return a + b;
}
double add(double a, double b)
{
	return a + b;
}

参数的个数不同：

//参数的个数不同
void f(int a, int b)
{
	cout << a + b << endl;
}
void f(int a, int b,int c)
{
	cout << a + b +c<< endl;
}

参数的顺序不同：

//参数的个数不同
void f(int a, char b)
{
	cout << a << endl;
	cout << b << endl;
}
void f(int b, char a)
{
	cout << a << endl;
	cout << b << endl;
}

这里我们要理解的是参数的顺序不同，其实本质是也是参数的类型不同。

 

 这里我们要注意，我们在用到函数重载(类型不同)，我们的传的参数一定是要与一个函数重载的函数相同，这个这么理解呢？就上面那个例子来说，一函数的参数都是int类型的，一个都是double类型的，我们在传参的时候，就要么传int类型，要么是double类型的。

这里我们在思考一个问题，为什么C++支持函数重载而C语言不支持呢？

其实我们简单理解一下，这和C++和C语言的编译有关。

 我们想在函数调用的时候，我们就传了个函数名和参数。也就是说要通过这些可区分函数在函数重载中是那个函数，而在C语言的符合标中他中存的函数的函数名(函数的地址)，但这样是不能区分函数重载到底，而在C++中还存了类似_z1fi的东西，这是上面呢？

其中的1表示1个参数f表示函数名i表示函数参数的类型是int类型。

所以说C++是通过对函数参数的区分来函数重载的。

那么我们在思考一下，如果函数的返回类型不同能够区分函数重载吗？

其实是不可以的，我们在函数调用的时候是不能指明函数的返回类型的，所以就谈不说用函数的类型去区分函数重载了。