C++特性——命名空间、I/O流以及缺省参数

C++特性

1. 写在前面

可以认为，C++的语法和语义基本上包含了C语言的所有内容。二者之间的关系大致可以用下图表示：

同时，C++在C语言的基础上引入了许多额外的特性和概念，下面，我们就来学习C++有而C语言没有的特性。

---

2. 命名空间

我们都知道，C语言有一大不足之处，那就是命名冲突，这可能是和库里面函数的名字发生冲突，也可能是与自己定义的变量冲突，例如：

#include 
#include 

int rand = 1;

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

会有如下报错信息：
注：对于为什么会发生命名冲突以及其他情况可以看看变量名和函数名的冲突问题

这里就可以看见，全局变量rand和库函数rand的名字之间发生了冲突。而为了解决这种类似的命名冲突，C++就有了命名空间这一概念和用法：

C++中的命名空间是一种用于组织和管理代码的机制，允许将全局作用域内的标识符（例如变量、函数、类）分组为命名空间。这有助于避免命名冲突，并提供更好的代码结构和可维护性。

具体用法：

namespace space_name
{
    //变量
    //函数
    //结构
    //…………
}

例如，对于上面的全局变量rand，我们可以这样写从而避免错误：

#include 
#include 

//定义了一个名为test的命名空间
namespace test
{
	int rand = 1;
}

int main()
{

	printf("%d\n", test :: rand);

	return 0;
}

注：符号::为域作用限定符，用于引用指定命名空间的成员。

2.1 命名空间的嵌套

命名空间可以嵌套定义，例如：

#include 
#include 

namespace test_1
{
	int num_1 = 1;

	namespace test_2
	{
		int num_2 = 2;
	}
}

int main()
{
	printf("%d\n", test_1 :: test_2 :: num_2);

	return 0;
}

小细节：不同级别的命名空间的名字可以相同，例如，上面的test_2就可以改为test_1，程序同样可以正常运行。但是，对于同一级别的命名空间的名字，如果两个空间内没有同名变量，那这两个命名空间就可以同名，否则就不能同名，例如：

这种写法是正确的：

namespace test_1
{
	int num = 1;

}

namespace test_1
{
	int num_1 = 2;
}

而这种写法是错误的：

namespace test_1
{
	int num = 1;

}

namespace test_1
{
	int num = 2;
}

2.2 命名空间的完全展开

我们可以用using namespace space_name;，来将一个命名空间完全展开，这样，再使用命名空间内的成员时，就可以不用使用域作用限定符::，例如：

#include 
#include 

namespace test
{
	int num = 1;
}

using namespace test;

int main()
{
	printf("%d\n", num);

	return 0;
}

注意：将命名空间完全展开这一做法具有一定的危险性，如果我们将命名空间比作是一道城墙，那么将命名空间展开就可以看作是将这道城墙推到，让城墙内的东西完全暴露。因此，只有确保命名空间的内容不会和库中内容发生冲突时，才可以将命名空间展开。

错误示例：

#include 
#include 

namespace test
{
	int rand = 1;
}

using namespace test;

int main()
{
	printf("%d\n", rand);

	return 0;
}

报错信息：

2.3 命名空间的指定展开

每次指定命名空间很不方便，但是直接将命名空间展开又会有冲突风险，那么我们就可以采取一个折中的办法——命名空间的指定展开。

我们可以用using space_name :: number;来实现，例如：

#include 
#include 

namespace test
{
	int num1 = 1;
	int num2 = 2;
	int rand = 3;
}

//对num1, num2指定展开
using test::num1;
using test::num2;

int main()
{
	printf("%d\n", num1);

	return 0;
}

---

3. C++的I/O流

一般来说，我们学习一门语言的第一串代码就是打印字符串Hello World，现在就让我们来看看C++版的Hello World

#include 

//有关输入输出流的关键字通常都在 std 命名空间中
using namespace std;

int main()
{
	cout << "Hello World" << endl;

	return 0;
}

要理解这段代码，我们就需要了解C++的I/O流：

C++ 中的输入输出流（I/O streams）是用于处理输入和输出的重要概念。它们是 C++ 标准库中的一部分，用于读取和写入数据到不同的设备，例如键盘、屏幕、文件、网络等。C++ 中主要的 I/O 流类是基于两个主要类模板构建的：istream 和 ostream。这两个类分别用于输入和输出。

以下是常用的类和基本操作：

• 上面所包含的头文件iostream就是istream和ostream的派生类，它提供了输入和输出的功能。

• cout即console out，称为流插入，将类容输出到控制台，相当于C语言的printf。需要注意，cout可以自动识别变量类型，因此可以多组不同类型的数据同时输出，例如：

  int num1 = 10;
  double num2 = 3.14;
  cout << "Hello World" << endl << num1 << endl << num2 << endl;
  

• <<：用于将数据写入流

• endl：C++的换行符，例如

  cout << "Hello World" << endl << num1 << endl << num2 << endl;
  //等价于
  cout << "Hello World" << '\n' << num1 << '\n' << num2 << '\n';
  

• cin即console in，称为流提取，用于从流中读取数据，相当于C语言中的scanf。和cout一样，cin也可以自动识别变量类型

• >>：用于从流中读取数据，例如：

  int num1 = 0;
  double num2 = 0.0;
  
  cin >> num1 >> num2;
  

4. 缺省参数

缺省参数就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

缺省参数分为以下两类：

• 全缺省参数：函数的所有参数都为缺省参数，例如：

  void Func(int a = 10, int b = 20);
  

• 半缺省参数：部分参数为缺省参数，例如：

  void Func(int a, int b = 10);
  

缺省参数的使用实例：

#include 

using namespace std;

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

int main()
{
	Func(100);
	Func(100, 0);

	return 0;
}

output：

a = 100
b = 10
a = 100
b = 0

4.1 使用缺省参数的注意事项

1. 当一个函数的参数为部分缺省时，缺省值只能从右往左给，且必须连续，否则编译器无法判断传入的实参代表着哪个形参。例如：

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

   会有如下报错信息：

   

2. 如果一个函数的参数都是缺省参数，那么传入的实参必须是连续的。例如下面的函数调用就是错误的：

   #include 
   
   using namespace std;
   
   void Func(int a = 1, int b = 10, int c = 100)
   {
   	cout << a << endl << b << endl << c << endl;
   }
   
   int main()
   {
   	Func( , 1, );
   
   	return 0;
   }
   

3. 缺省参数不能在函数的声明和定义中同时出现，且只能在函数声明的时候给（如果同时，那么编译器不知道用哪一个，如果只在定义中给，那么当其他文件引用时，就不知道这个值）

4. 缺省参数必须是常量或者是全局变量

---

本篇完。