C++——C++入门

C++

  • 前言
  • 一、认识C++
  • 二、C++入门
    • C++关键字(C++98)
    • 命名空间
      • 命名空间定义
      • 命名空间使用
    • C++输入&输出
    • 缺省参数
      • 缺省参数概念
      • 缺省参数分类
    • 函数重载
      • 函数重载概念
      • C++支持函数重载的原理--名字修饰(name Mangling)
  • 总结


前言

C++的学习开始啦!
来吧~让我们拥抱更广阔的知识海洋!
学习一直都不是一件轻松的事,但绝对是让人充实的不二之选!


一、认识C++

相信大家都有一个问题,那就是——
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

二、C++入门

C++关键字(C++98)

C++——C++入门_第1张图片

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

例如
rand在C中是一特专有名词

#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”

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。

1. 正常的命名空间定义

// project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。

namespace project
{
   // 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 a;
int b;
int Add(int left, int right)
 {
     return left + right;
 }
namespace N2
 {
     int c;
     int d;
     int Sub(int left, int right)
     {
         return left - right;
     }
 }
}

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 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

命名空间使用

命名空间中成员该如何使用呢?比如:

namespace N
{
   // 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:
1.加命名空间名称及作用域限定符

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

2.使用using将命名空间中某个成员引入

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

3.使用using namespace 命名空间名称 引入

using namespce N;
int main()
{
    printf("%d\n", N::a);
    printf("%d\n", b);
    Add(10, 20);
    return 0;    
}

C++输入&输出

每个人来到一个新的工作环境都会与周围的人打招呼。那么当C++在工作的时候
它是怎么与周围的人打招呼的呢?

#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;
int main()
{
cout<<"Hello world!!!"<<endl;
return 0;
}

运行结果:
在这里插入图片描述

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。

#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,我们这里就不展开学习了。后续如果有需要,我们再配合文档学习。

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。

缺省参数

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。

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;
}

缺省参数分类

全缺省参数

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

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。
  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)

函数重载

自然语言中,一个词可以有多重含义,人们可以通过上下文来判断该词真实的含义,即该词被重载了。

比如:以前有一个笑话,国有两个体育项目大家根本不用看,也不用担心。一个是乒乓球,一个是男足。前者是“谁也赢不了!”,后者是“谁也赢不了!”

函数重载概念

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(参数个数 或 类型 或 类型顺序)不同,常用来处理实现功能类似数据类型不同的问题。

#include
using namespace std;
// 1、参数类型不同
int Add(int left, int right)
{
 cout << "int Add(int left, int right)" << endl;
 return left + right;
}
double Add(double left, double right)
{
 cout << "double Add(double left, double right)" << endl;
 return left + right;
}
// 2、参数个数不同
void f()
{
 cout << "f()" << endl;
}
void f(int a)
{
 cout << "f(int a)" << endl;
}
// 3、参数类型顺序不同
void f(int a, char b)
{
 cout << "f(int a,char b)" << endl;
}
void f(char b, int a)
{
 cout << "f(char b, int a)" << endl;
}
int main()
{
 Add(10, 20);
 Add(10.1, 20.2);
 f();
 f(10);
 f(10, 'a');
 f('a', 10);
 return 0;
}

C++支持函数重载的原理–名字修饰(name Mangling)

为什么C++支持函数重载,而C语言不支持函数重载呢?
在C/C++中,一个程序要运行起来,需要经历以下几个阶段:预处理、编译、汇编、链接。

C++——C++入门_第2张图片
C++——C++入门_第3张图片

  1. 实际项目通常是由多个头文件和多个源文件构成,而通过C语言阶段学习的编译链接,我们 可以知道,【当前a.cpp中调用了b.cpp中定义的Add函数时】,编译后链接前,a.o的目标文件中没有Add的函数地址,因为Add是在b.cpp中定义的,所以Add的地址在b.o中。那么怎么办呢?
  2. 所以链接阶段就是专门处理这种问题,链接器看到a.o调用Add,但是没有Add的地址,就 会到b.o的符号表中找Add的地址,然后链接到一起。(老师要带同学们回顾一下)
  3. 那么链接时,面对Add函数,链接接器会使用哪个名字去找呢?这里每个编译器都有自己的 函数名修饰规则。
  4. 由于Windows下vs的修饰规则过于复杂,而Linux下g++的修饰规则简单易懂,下面我们使 用了g++演示了这个修饰后的名字。
  5. 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+函数长度
    +函数名+类型首字母】

采用C语言编译器编译后结果
在这里插入图片描述

C++——C++入门_第4张图片
结论:在linux下,采用gcc编译完成后,函数名字的修饰没有发生改变。

采用C++编译器编译后结果
C++——C++入门_第5张图片

C++——C++入门_第6张图片
结论:在linux下,采用g++编译完成后,函数名字的修饰发生改变,编译器将函数参数类型信息添加到修改后的名字中。

Windows下名字修饰规则
C++——C++入门_第7张图片
对比Linux会发现,windows下vs编译器对函数名字修饰规则相对复杂难懂,但道理都是类似的,我们就不做细致的研究了。哈哈


总结

重要的事说三遍!
成功!成功!成功!
加油吧!从现在开始~

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