C++入门学习（1）命名空间和输入输出

前言

        在C语言和基本的数据结构学习之后，我们终于迎来了期待已久的C++啦！C++发明出来的意义就是填补一些C语言的不足，让我们更加方便的写代码，所以今天我们就来讲一下C语言不足的地方和在C++中的解决办法！

一、命名空间

        在学习命名空间这个概念之前，我们先来看下面这段代码：

在这段代码中，我们定义了一个rand变量，但是我们还知道，rand又是stdlib这个头文件里面的函数名，理应来说应该会命名冲突的，但是我们不要忘了，这里的变量rand是局部变量，当命名冲突的时候，会优先调用局部变量，所以下面程序会正常打印4

        那什么情况下会命名冲突呢？我们接着往下看！

#include 
#include 
int main()
{
    int rand = 4;
    printf("%d\n",rand);
    return 0;
}

        看这段代码，当我们把rand定义成全局变量的时候就会产生命名冲突了，这个程序无法正常执行下去了，那就会有小面包们问（作者喜欢叫读者为小面包），我们难道不可以自己来避免这个命名冲突的问题吗？就不用函数名就得了！可是大家想想，库里面很多函数，我们无法保证在未来写代码的时候，定义的变量名一定不跟函数名冲突，所以这个时候我们的命名空间这个概念就诞生了，那就让我们开始学习C++的第一课----命名空间吧！

#include 
#include 

二、命名空间的概念

我们的命名空间，其实就是给我们定义的变量围上一堵墙，我们需要用的时候，就可以去调用这个命名空间，这跟我们C语言的结构体类似，就是把这些变量划分到命名空间里了，防止跟外面的产生命名冲突。也像给变量贴上个标签，告诉程序，这个是我的，不是函数名！

三、命名空间的定义

我们还需要知道在C++里面是可以写C的程序的，来一起看下面这段代码，命名空间的关键字就是namespace，后面再加上命名空间的名字，就是起个名字，随便起，推荐大家起名字的缩写，表明这里面的变量都是自己的，那我们定义完命名空间之后该如何调用呢？

#include  // C++里面的标准输入输出库
#include  // C的标准输入输出
namespace xmb
{
    int rand = 3;
}
int main()
{
    printf("%d\n",xmb::rand);
    return 0;
}

四、 命名空间的内容

命名空间里面可以放变量和函数体，结构体，联合体等数据类型，使用的时候就用上面的调用规则就可以了！

#include 
namespace xmb
{
    int rand = 12;

    int Add(int x, int y)
    {
        return x + y;
    }

    struct List
    {
        int a;
        int b;
        char c;
    };

    union room
    {
        int a;
        int b;
        char c;
    };
}
int main()
{
    xmb::rand = 3;

    int num = xmb::Add(3,5);

    struct xmb::List la = {1,2,'a'};
    la.b = 3;
    la.c = 4;
    la.c = 'b';

    union xmb::room uroom = {3};
    uroom.a = 4;
    uroom.b = 3;
    uroom.c = 'a';
    
    return 0;
}

五、命名空间的嵌套

我们的命名空间是可以嵌套的，我们可以嵌套多个命名空间，在调用的时候就依次来就可以。

namespace xmb
{
    int rand = 12;

    namespace xmb1
    {
        int Add(int x, int y)
        {
            return x + y;
        }
        namespace xmb11
        {
            int num = 10;
        }
    }

    namespace xmb2
    {
        struct List
        {
            int a;
            int b;
            char c;
        };
    }

    namespace xmb3
    {
        union room
        {
            int a;
            int b;
            char c;
        };
    }
}
int main()
{
    xmb::xmb1::xmb11::num = 20;
    return 0;
}

六、命名空间在多文件中的应用

既然命名空间如此的好用，那它在多文件中是否可以应用呢？

答案是可以的，但是也有限制规则

头文件：

#include 

namespace xmb
{
    typedef struct List
    {
        int* data;
        int size;
        int capacity;
    }SL;

    void SLInit(SL* phead);
    void SLPush(SL* phead,int num);
}

函数体：

#include "test.h"
namespace xmb
{
    void SLInit(SL* phead)
    {
        phead->data = nullptr;
        phead->size = 0;
        phead->capacity = 0;
    }
    void SLPush(SL* phead,int num )
    {
        //
    }
}

我们在多文件的时候，命名空间一定要保持一致，

同一个程序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。

比如上面的test.h和上面test.cpp中两个xmb会被合并成一个。

七、命名空间的调用方式

1. 命名空间名称 ➕ :: ➕ 变量名

如图，我们需要调用rand这个变量，只需要如下的调用我们就可以使用了！再也不用担心会命名冲突了！

注意！！！⚠️

只要是跟库里面的函数名冲突了，就用这种方法，其他两种解决不了！

#include  // C++里面的标准输入输出库
#include  // C的标准输入输出
namespace xmb
{
    int rand = 3;
}
int main()
{
    printf("%d\n",xmb::rand);
    return 0;
}

2. using➕命名空间名称➕::➕变量名

#include  // C++里面的标准输入输出库
#include  // C的标准输入输出
namespace xmb
{
    int a = 3;
    int b = 6;
}
using xmb::a;
int main()
{
    printf("%d\n",a);
    printf("%d\n",xmb::b);
    return 0;
}

3. using namespace ➕ 命名空间名称

这个主要就是引入了命名空间，写完这个就可以直接调用命名空间里面的内容

#include  // C++里面的标准输入输出库
#include  // C的标准输入输出
namespace xmb
{
    int a = 3;
    int b = 6;
}
using namespace xmb;
int main()
{
    printf("%d\n",a);
    printf("%d\n",b);
    return 0;
}

八、C++中的输入输出

大家在学习完命名空间之后，肯定会想，C++的输入输出还是跟C语言的一样吗？还是有自己更好的输入输出语句？

答案是有更好的！接下来我们就介绍C++的输入输出！

1. cout :类似C语言中的printf函数，是标准的输出到控制台/终端上，

2. cin :类似C语言中的scanf函数，是标准的输入，从键盘上输入到变量。

3. << :流插入运算符，配合cout使用

4. >> :流提取运算符，配合cin使用

5. endl :特殊的C++符号，表示换行输出

我们的cout，cin和endl都在std这个命名空间里，而std命名空间在这个头文件里，所以我们要使用的时候必须同时调用std和它们两个。

8.1 cout的使用

这里就代表从右往左依次流入到cout（控制台/终端）上，先输出hello world 再输出换行

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

8.2 cin的使用

cin这里就是从左往右依次输入，输入第一个值给a，空格或者换行，输入第二个值给b

#include 
using namespace std;
int main()
{
    int a = 0;
    int b = 0;
    cin >> a >> b;
    cout<< a << endl << b << endl;
    return 0;
}

注意⚠️！！！

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

#include 
using namespace std;
int main()
{
    int a = 0;
    double b = 0;
    char c = 0;
    cin >> a >> b >> c;
    cout<< a << endl << b << endl << c << endl;
    return 0;
}

九、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。

#include 
using namespace std;
int main()
{
    int a = 0;
    double b = 0;
    char c = 0;
    cin >> a >> b >> c;
    cout<< a << endl << b << endl << c << endl;
    return 0;
}

2.但是 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。

所以我们不要展开全部，仅仅引用cou，cin和endl就可以了！

#include 

using std::cout;
using std::cin;
using std::endl;

int main()
{
    int a = 0;
    double b = 0;
    char c = 0;
    cin >> a >> b >> c;
    cout<< a << endl << b << endl << c << endl;
    return 0;
}