C++入门 —— 命名空间

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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，本章节主要目标：

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。

1. 什么是命名空间

• 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。

比如：

• 这里首先我们定义了一个全局变量qsort，然后在主函数中打印出变量的值，但是这里给我们报错了，原因是qsort重定义了。这是因为我们的库函数中有qsort这个函数，这里就是我们自定义变量名与库函数中的名字相同了，而C语言是没法解决这种名字重复的现象，唯一 的办法就是改名字。假想一下如果我们再写一个大型程序，并且是由多个人一起编写的，但是每个人的命名风格可能不一样，但是避免不了最后将将程序合并的时候出现变量名相同的情况，所以这个时候就显得非常的麻烦了。而C++就有效的解决了这个问题，就是命名空间。

• 我们打个比方，每年你回村里的时候，你奶奶都会叫你去菜园子摘白菜，但是菜园子有很多的地，有别人的也有你奶奶的，都种上了白菜。现在你要去摘，肯定是要摘奶奶家里的，但是太多了，你不知道哪一块地是奶奶家的。所以这个时候，奶奶告诉你说，我们家里的菜园子用围栏围住了，现在你就知道了那块菜园子可以摘白菜了。

• 上面的围栏好比我们的命名空间，我们把可能重名的放到一个特定的空间，这个时候就算重名了，我们也可以通过这个空间来进行区分。

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。

比如我们重新那上述的qsort变量来举例子：

• 现在就不会出现刚才的重定义的问题了。
• 这个命名空间也可以嵌套着定义
• 命名空间里也可以是函数，结构体。

3. 命名空间的使用

• 我们回到刚才的那段代码：
  
• 会发现它打印的结果并不是我们所定义的10，而是一串我们不知道的数字。
  其实打印的是qsort这个函数的地址，虽然我们定义了命名空间，但是我们在打印但是时候他首先会从库里面去搜索，再到命名空间里去搜索，所以他首先再库里面查找到了qsort，而函数名也是可以表示地址的，所以打印的是qsort的地址。
  
• 那我们要怎么才能使用到命名空间里的呢？
  而使用命名空间的方法有三种：

3.1 域作用限定符 ::

• 这个时候我们就要用到 域作用限定符 :: ，它可以指定使用命名空间，你可以理解，你去菜园子，你奶奶告诉你是哪块地里的白菜。
  
• 也可以是函数，结构体：
  

3.2 使用using将命名空间中某个成员引入

• 有时候我们可能要大量的使用命名空间的变量名/函数/结构体，这个时候我们如果要一个一个的写就会显得多余：
  
  如果这样的话我们每一个都要加上作用域，就会很麻烦，所以我们可以将某个变量名展开，相当于，你奶奶把白菜种在了后院，只要摘白菜直接到后院就行了。
  

3.3 使用using namespace 命名空间名称 引入

• 再比如我们的命名空间中有很多的变量，而且这些变量都是需要使用的，那问题同样出现了，就是我们每使用一个变量都得用作用域指定一下，这就显得多余了。
  
• 所以我们就可以将这个命名空间全部展开，这个样就可以节省很多了。

4. cin/cout 输入输出

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<
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。
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，
这些知识我们我们后续才会学习，所以我们这里只是简单学习他们的使用。后面我们还有有
一个章节更深入的学习IO流用法及原理。
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

• cout/endl
  在我们的C语言中我们的输出一般用的都是printf，输入一般用的都是scanf。
  而在C++中就不一样了。
  
  但是在C++中，我们要包含一个头文件#include < iostream >。

1. 这里cout是在头文件这个命名空间里的，所以也要用作用域指定，
2. 在C++中换行的话除了可以用 \n 换行的话还可以用 endl换行
   

• cin
  
• 但是我们会发现，在我们写cout/cin的时候，前面都会有 std:: std 是标准的意思，而且一个程序中我们一般都会经常用到cout和cin所以我们我们可以指定cout和cin展开作用域，即：

using std::cout
using std::cin
using std::endl
通过上述的一对比的话，我们就可以清楚的看到C++的输入输出是方便的。

• 但是库函数中肯定不止这三个，所以我们也可以直接全部展开，即：

using namespace std;

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

4.1 C中的输入输入与C++中的输入输出对比

1. 从上面的例子我们看到了C++中的输入输出是很方便的，它不仅可以自动识别类型，而且写法简单。
2. 但是简单归简单，也有不方便的时候，就是C++在输出的时候，如果要保留小数点后几位的话是很不方便的，要用特定的库函数才能进行保留。
3. 所以这里我的建议是我们在写C++的时候我们可以把C++和C语言结合这使用，C++是兼容C的。