【C++初阶】C++入门(一)

大家好我是沐曦希

1.前言

C++是在C的基础之上，容纳进去了面向对象编程思想，并增加了许多有用的库，以及编程范式等。熟悉C语言之后，对C++学习有一定的帮助，C++入门主要目标：

1. 补充C语言语法的不足，以及C++是如何对C语言设计不合理的地方进行优化的，比如：作用域方面、IO方面、函数方面、指针方面、宏方面等。
2. 为后续类和对象学习打基础

2.C++关键字(C++98)

C++总计63个关键字，C语言32个关键字

asm	do	if	return	try	continue
auto	double	inline	short	typedef	for
bool	dynamic_cast	int	signed	typeid	public
break	else	long	sizeof	typename	throw
case	enum	mutable	static	union	wchar_t
catch	explicit	namespace	static_cast	unsigned	default
char	export	new	struct	using	friend
class	extern	operator	switch	virtual	register
const	false	private	template	void	true
const_cast	float	protected	this	volatile	while
delete	goto	reinterpret_cast

3.命名空间namespace

在C/C++中，变量、函数和后面要学到的类都是大量存在的，这些变量、函数和类的名称将都存在于全局作用域中，可能会导致很多冲突。使用命名空间的目的是对标识符的名称进行本地化，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。

#include
#include
int rand = 10;
// C语言没办法解决类似这样的命名冲突问题，所以C++提出了namespace来解决
int main()
{
	printf("%d\n", rand);
	return 0;
}

编译后后报错：error C2365: “rand”: 重定义；以前的定义是“函数”

#include
namespace test
{
	int rand = 10;
}
int main()
{
	printf("%d\n", rand);//函数的地址
	return 0;
}

而C++标准库的函数等放进std的命名空间里去。

3.1 命名空间定义

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。

#include
// lj是命名空间的名字，一般开发中是用项目名字做命名空间名。
// 命名空间的名字可以按照直接喜好来拟定
// 1. 正常的命名空间定义.
namespace lj
{
	// 命名空间中可以定义变量/函数/类型
	int rand = 10;
	int Add(int left, int right)
	{
		return left + right;
	}
	struct Node
	{
		struct Node* next;
		int val;
	};
}
//2.命名空间可以嵌套
//test.cpp
namespace N1
{
	int rand = 10;
	int Sub(int left, int right)
	{
		return left - right;
	}
	namespace N2
	{
		int rand = 20;
		void Swap(int* left, int* right)
		{
			int tmp = *left;
			*left = *right;
			*right = tmp;
		}
	}
}
//3. 同一个工程中允许存在多个相同名称的命名空间,编译器最后会合成同一个命名空间中。
// ps：一个工程中的test.h和上面test.cpp中两个N1会被合并成一个
//test.h
namespace N1
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	int Mul(int left, int right)
	{
		return left * right;
	}
}

注意：一个命名空间就定义了一个新的作用域，命名空间中的所有内容都局限于该命名空间中。

需要注意的是：只有同一级的相同名称的命名空间在编译运行时候，才会被合并。不同命名空间/域中可以定义同一个变量。同一个命名空间不能定义同一个变量。
放在命名空间的变量，不会影响该变量的生命周期，只是限定域，影响了编译器的查找规则(先找局部，后找全局)，编译器在编译和运行时候不会查找在命名空间的定义的变量和函数，相当于增加了一堵墙。

namespace N1
{
	int rand = 10;//全局变量(放在静态区)
}
namespace N2
{
	int rand = 20;//全局变量
}

3.2 命名空间使用

那么命名空间如何使用呢？

namespace bit
{
	// 命名空间中可以定义变量/函数/类型
	int a = 0;
	int b = 1;
	int Add(int left, int right)
	{
		return left + right;
	}
	struct Node
	{
		struct Node* next;
		int val;
	};
}
int main()
{
	// 编译报错：error C2065: “a”: 未声明的标识符
	printf("%d\n", a);
	return 0;
}

命名空间的使用有三种方式：

3.2.1 加命名空间名称及作用域限定符

int main()
{
	printf("%d\n", N::a);
	return 0;
}

3.2.2 使用using将命名空间中某个成员引入

using bit::b;
int main()
{
	printf("%d\n", bit::a);
	printf("%d\n", b);
	return 0;
}

3.2.3 使用using namespace 命名空间名称 引入

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

4.C++输入&输出

4.1 命名空间完全展开

#include
// std是C++标准库的命名空间名，C++将标准库的定义实现都放到这个命名空间中
using namespace std;
//将std命名空间的内容展开，用起来就方便，相当于把命名空间的隔离墙拆了
int main()
{
	cout << "Hello world!!!" << endl;
	return 0;
}

说明：

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。
5. 实际上cout和cin分别是ostream和istream类型的对象，>>和<<也涉及运算符重载等知识，这些知识后续会学习，这里只是简单讲解他们的使用。

C++自动识别变量的类型本质是：函数重载

注意：早期标准库将所有功能在全局域中实现，声明在.h后缀的头文件中，使用时只需包含对应头文件即可，后来将其实现在std命名空间下，为了和C头文件区分，也为了正确使用命名空间，规定C++头文件不带.h；旧编译器(vc 6.0)中还支持格式，后续编译器已不支持，因此推荐使用+std的方式。

4.2 命名空间的指定

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

::域作用的限定符

取到全局变量的值：

#include
int a = 10;
int main()
{
	int a = 100;
	printf("%d\n", a);
	printf("%d\n", ::a);
	return 0;
}

4.3 命名空间的部分展开

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

#include 
using namespace std;
int main()
{
	int a;
	double b;
	char c;
	// 可以自动识别变量的类型
	cin >> a;
	cin >> b >> c;
	cout << a << endl;
	cout << b << " " << c << endl;
	return 0;
}
// ps：关于cout和cin还有很多更复杂的用法，比如控制浮点数输出精度，控制整形输出进制格式等等。因为C++兼容C语言的用法，这些又用得不是很多.

std命名空间的使用惯例：
std是C++标准库的命名空间，如何展开std使用更合理呢？

1. 在日常练习中，建议直接using namespace std即可，这样就很方便。
2. using namespace std展开，标准库就全部暴露出来了，如果我们定义跟库重名的类型/对象/函数，就存在冲突问题。该问题在日常练习中很少出现，但是项目开发中代码较多、规模大，就很容易出现。所以建议在项目开发中使用，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。

5.缺省参数

5.1 缺省参数概念

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。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，否则使用指定的实参。

#include
using namespace std;
void Func(int a = 0)
{
	cout << a << endl;
}
int main()
{
	Func(); // 没有传参时，使用参数的默认值
	Func(10); // 传参时，使用指定的实参
	return 0;
}

缺省需要注意的是：只能从右往左连续缺省。缺省必须是局部变量和全局变量，缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现，只能在声明中即.h头文件中定义缺省参数。

5.2 缺省参数分类

5.2.1 全缺省参数

#include
using namespace std;
void Func(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{
	cout << "a =" << a << endl;
	cout << "b =" << b << endl;
	cout << "c =" << c << endl;
	cout << endl;
}
int main()
{
	Func();
	Func(1);
	Func(1, 2);
	Func(1, 2, 3);
	return 0;
}

传值需要注意的是：不能跳过传值，例如：

Func(1, ,3);//错误的

5.2.2 半缺省参数

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

注意：

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声明和定义中同时出现。

//a.h
void Func(int a = 10);
// a.cpp
void Func(int a = 20)
{}
// 注意：如果生命与定义位置同时出现，恰巧两个位置提供的值不同，那编译器就无法确定到底该用那个缺省值。

3. 缺省值必须是常量或者全局变量
4. C语言不支持（编译器不支持）

缺省参数应用场景

在进行数据结构的链表等可以更加高效。

#include
#include
#include
namespace bit
{
	typedef struct Stack
	{
		int* a;
		int top;
		int capacity;
	}ST;
	void StackInit(bit::ST* ps, int defaultcp = 4)
	{
		ps->a = (int*)malloc(sizeof(int) * defaultcp);
		assert(ps->a);
		ps->top = 0;
		ps->capacity = defaultcp;
	}
}
int main()
{
	//不知道要插入多少个数据
	bit::ST stl;
	bit::StackInit(&stl);
	//知道要插入100个数据
	bit::ST st2;
	bit::StackInit(&st2, 100);
}

6.写在最后

那么C++入门上就到这里结束了。