【C++初阶】C++入门(一):命名空间&&C++的输入输出&&缺省参数&&函数重载

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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(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。

1.1 C++的发展史

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。

语言的发展也是随着时代的进步，在逐步递进的，C++的历史版本：

C++还在不断地向后发展

1.2 C++关键字(C++98)

C++中总计有63个关键字，这其中有32个是C语言中的关键字：

2.命名空间

在C/C++中，变量、函数和类都是大量存在的，这些变量、函数和类的名称都将作用于全局作用域中，可能会导致很多命名冲突。使用命名空间的目的就是对标识符和名称进行本地化，以避免命名冲突或名字污染，namespace关键字的出现就是针对这种问题的。

2.1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{}中即为命名空间的成员。

2.1.1命名空间的普通定义

//命名空间的普通定义
namespace N1 //N1为命名空间的名称
{
	//在命名空间中，既可以定义变量，也可以定义函数
	int a;
	int Add(int x, int y)
	{
		return x + y;
	}
}

2.1.2命名空间可以嵌套定义

//命名空间的嵌套定义
namespace N1 //定义一个名为N1的命名空间
{
	int a;
	int b;
	namespace N2 //嵌套定义另一个名为N2的命名空间
	{
		int c;
		int d;
	}
}

2.1.3同一个工程中允许存在多个相同名称的命名空间，编译器最后会将其成员合成在同一个命名空间中

因此我们不能在相同名称的命名空间中定义两个相同名称的成员。
注意：一个命名空间就定义了一个新的作用域，命名空间中所有内容都局限于该命名空间中。

2.2命名空间的使用

一般变量的搜索情况：局部域->全局域->展开了的命名空间域 or 指定访问命名空间域
现在我们已经知道了如何定义命名空间，那么我们应该如何使用命名空间中的成员呢？

命名空间的使用有以下三种方式：

2.2.1加命名空间名称及作用域限定符

符号“::”在C++中叫做域作用限定符，我们通过“命名空间名称::命名空间成员”便可以访问到命名空间中相应的成员。
 
:: 的左边为域，如果有命名空间域，则限定访问命名空间域中的内容，如果域左边为空，访问的就是全局域，会直接到全局范围内找 :: 右边的变量或其他。

//加命名空间名称及作用域限定符
#include 
namespace N
{
	int a;
	double b;
}
int main()
{
	N::a = 10;//将命名空间中的成员a赋值为10
	printf("%d\n", N::a);//打印命名空间中的成员a
	return 0;
}

2.2.2使用using将命名空间中的成员引入

我们还可以通过“using 命名空间名称::命名空间成员”的方式将命名空间中指定的成员引入。这样一来，在该语句之后的代码中就可以直接使用引入的成员变量了。

//使用using将命名空间中的成员引入
#include 
namespace N
{
	int a;
	double b;
}
using N::a;//将命名空间中的成员a引入
int main()
{
	a = 10;//将命名空间中的成员a赋值为10
	printf("%d\n", a);//打印命名空间中的成员a
	return 0;
}

2.2.3使用using namespace 命名空间名称引入

最后一种方式就是通过”using namespace 命名空间名称“将命名空间中的全部成员引入。这样一来，在该语句之后的代码中就可以直接使用该命名空间内的全部成员了。

//使用using namespace 命名空间名称引入
#include 
namespace N
{
	int a;
	double b;
}
using namespace N;//将命名空间N的所有成员引入
int main()
{
	a = 10;//将命名空间中的成员a赋值为10
	printf("%d\n", a);//打印命名空间中的成员a
	return 0;
}

3.C++中的输入和输出

我们在学C语言的时候，第一个写的代码就是在屏幕上输出一个"hello world"，现在我们也应该使用C++来输出：

#include 
using namespace std;
int main()
{
	cout << "hello world!" << endl;
	return 0;
}

在C语言中有标准输入输出函数scanf和printf，而在C++中有cin标准输入和cout标准输出。在C语言中使用scanf和printf函数，需要包含头文件stdio.h。在C++中使用cin和cout，需要包含头文件iostream以及std标准命名空间。

C++的输入输出方式与C语言相比是更加方便的，因为C++的输入输出不需要增加数据格式控制，例如：整型为%d，字符型为%c。

#include 
using namespace std;
int main()
{
	int i;
	double d;
	char arr[20];
	cin >> i;//读取一个整型
	cin >> d;//读取一个浮点型
	cin >> arr;//读取一个字符串
	cout << i << endl;//打印整型i
	cout << d << endl;//打印浮点型d
	cout << arr << endl;//打印字符串arr
	return 0;
}

注：代码中的endl的意思是输出一个换行符。

4.缺省参数

4.1缺省参数的概念

缺省参数是指在声明或定义函数时，为函数的参数指定一个默认值。在调用该函数时，如果没有指定实参则采用该默认值，否则使用指定的实参。

#include 
using namespace std;
void Print(int a = 0)
{
	cout << a << endl;
}
int main()
{
	Print();//没有指定实参，使用参数的默认值（打印0）
	Print(10);//指定了实参，使用指定的实参（打印10）
	return 0;
}

4.2缺省参数分类

4.2.1全缺省参数

全缺省参数，即函数的全部形参都设置为缺省参数。

void Print(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{
	cout << a << endl;
	cout << b << endl;
	cout << c << endl;
}

4.2.2半缺省参数

半缺省参数，即函数的参数不全为缺省参数。

void Print(int a, int b, int c = 30)
{
	cout << a << endl;
	cout << b << endl;
	cout << c << endl;
}

注意：
 1、半缺省参数必须从右往左依次给出，不能间隔着给。

//错误示例
void Print(int a, int b = 20, int c)
{
	cout << a << endl;
	cout << b << endl;
	cout << c << endl;
}

同时，使用缺省值，必须从右往左连续使用：
eg.全缺省参数这样传参：Func(, 2, ) 就是错误的，传参必须连续，缺省值使用必须从右往左连续使用 ！

2、缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现

//错误示例
//test.h
void Print(int a, int b, int c = 30);
//test.c
void Print(int a, int b, int c = 30)
{
	cout << a << endl;
	cout << b << endl;
	cout << c << endl;
}

注意:我们平时使用缺省参数，是在声明时给缺省值，定义不能给。

3、缺省值必须是常量或者全局变量。

//正确示例
int x = 30;//全局变量
void Print(int a, int b = 20, int c = x)
{
	cout << a << endl;
	cout << b << endl;
	cout << c << endl;
}

5.函数重载

5.1函数重载的概念

函数重载是函数的一种特殊情况，C++允许在同一作用域中声明几个功能类似的同名函数，这些同名函数的形参列表必须不同。函数重载常用来处理实现功能类似，而数据类型不同的问题。

#include 
using namespace std;
int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}

double Add(double x, double y)
{
	return x + y;
}
int main()
{
	cout << Add(1, 2) << endl;//打印1+2的结果
	cout << Add(1.1, 2.2) << endl;//打印1.1+2.2的结果
	return 0;
}

注意：形参列表不同是指参数个数、参数类型或者参数顺序不同，若仅仅是返回类型不同，则不能构成重载。

5.2函数重载的原理:名字修饰

为什么C++支持函数重载，而C语言不支持函数重载呢？

一个C/C++程序要运行起来都需要经历以下几个阶段：预处理、编译、汇编、链接。

预处理阶段头文件.h的展开、#define 宏的替换、注释的删除，条件编译。->文件名.i
编译阶段将每个源文件的全局范围的变量符号分别进行汇总，生成汇编代码->文件名.s
汇编阶段会给每个源文件汇总出来的符号分配一个地址（若符号只是一个声明，则给其分配一个无意义的地址），然后分别生成一个符号表，汇编代码转换为二进制机器码->文件名.o
最后链接阶段会将每个源文件的符号表进行合并，若不同源文件的符号表中出现了相同的符号，则取合法的地址为合并后的地址（重定位）->文件名.exe/a.out

在C语言中，汇编阶段进行符号汇总时，一个函数汇总后的符号就是其函数名，所以当汇总时发现多个相同的函数符号时，编译器便会报错。
 
而 C++ 在进行符号汇总时，对函数的名字修饰做了改动，函数汇总出的符号不只是函数的函数名，而是通过其参数的类型和个数以及顺序等信息汇总出 一个符号，这样一来，就算是函数名相同的函数，只要其参数的类型或参数的个数或参数的顺序不同，那么汇总出来的符号也就不同了。

Windows下函数名修饰规则：

注：不同编译器下，对函数名的修饰不同。

Linux 下函数名修饰规则：
通过下面我们可以看出gcc的函数修饰后名字不变。而g++的函数修饰后变成【_Z+函数名称长度+函数名+类型首字母】

总结：
 1、C语言不能支持重载，是因为同名函数没办法区分。而C++是通过函数修饰规则来区分的，只要函数的形参列表不同，修饰出来的名字就不一样，也就支持了重载。
 2、也理解了，为什么函数重载要求参数不同，与返回值没关系，因为返回值在调用的时候不会体现，在编译的时候就会报错了->调用歧义。

//错误
int Func();
double Func();
int main()
{
	Func();//调用歧义
	return 0;
}

5.3 extern “C”

有时候在C++工程中可能需要将某些函数按照C的风格来编译，在函数前加“extern C”，意思是告诉编译器，将该函数按照C语言规则来编译。

注意：在函数前加“extern C”后，该函数便不能支持重载了。

6.总结：

今天我们了解了什么是C++，认识并具体学习了有关命名空间、C++的输入输出、缺省函数、函数重载的知识，开始了C++入门之旅。接下来，我们将继续学习C++的相关知识。希望我的文章和讲解能对大家的学习提供一些帮助。

当然，本文仍有许多不足之处，欢迎各位小伙伴们随时私信交流、批评指正！我们下期见~