C++入门——关键字、命名空间、缺省参数

0、本节知识点安排目的

        C++是在C的基础之上,容纳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、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

typedef

public

auto

double

inline

short

typeid

throw

bool

dynamic_cast

int

signed

typename

wchar_t

break

else

long

sizeof

union

default

case

enum

mutable

static

unsigned

friend

catch

explicit

namespace

static_cast

using

register

char

export

new

struct

virtual

true

class

extern

operator

switch

void

while

const

false

private

template

volatile

const_cast

float

protected

this

continue

delete

goto

reinterpret_cast

try

for

2、命名空间

2.1 引出

让我们一起写一个C++的Hello World!

#include

using namespace std;

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

那这里的using namespace std;是什么意思呢?

看看下面的这个例子:包含rand的C语言代码

#include
#include

int rand = 10;

//由于stdlib.h里面有一个rand函数,则这里发生了命名冲突。

//命名冲突
//1、我们写的名字跟库冲突
//2、我们互相之间写的有冲突

//C语言没办法解决类似的命名冲突问题,所以C++提出了namespace来解决
int main()
{
    printf("%d\n", rand);
    return 0;
}
//编译后报错:如下图

C++入门——关键字、命名空间、缺省参数_第1张图片

写一个名为lxy的命名空间:

C++入门——关键字、命名空间、缺省参数_第2张图片

那怎样访问lxy里的rand呢?

#include
#include

namespace lxy
{
    int rand = 0;
}

int main()
{
    // :: 域作用限定符
    //访问方式 -> lxy::rand
    printf("%d\n", lxy::rand);
    return 0;
}
//命名空间lxy里的rand是全局变量,但是lxy就像一堵墙把它围起来了,需要用::去墙里面找

C++入门——关键字、命名空间、缺省参数_第3张图片

        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。

2.2 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。

        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。

1、正常的命名空间定义

//1、正常的命名空间定义
#include
#include

namespace lxy
{
    //命名空间中可以定义变量、函数、类型
    int rand = 0;
    int Add(int num1, int num2)
    {
        return num1 + num2;
    }
    struct Node
    {
        struct Node* next;
        int val;
    };
}

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

    lxy::Add(1, 2);
    //注意这里struct和lxy的位置
    //因为并不是struct在lxy里面,是Node在lxy里面
    struct lxy::Node node;
    return 0;
}

2、命名空间可以嵌套 

//2、命名空间可以嵌套
#include
#include

namespace lxy
{
    int rand = 0;
    
    namespace N1
    {
        int rand = 1;
    }
    namespace N2
    {
        int rand = 2;
    }
}

int main()
{
    printf("%p\n", rand);
    printf("%d\n", lxy::rand);
    printf("%d\n", lxy::N1::rand);
    printf("%d\n", lxy::N2::rand);
    return 0;
}

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 

//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

//Stack.h
#pragma once
#include
namespace lxy
{
    typedef struct Stack
    {
    	int* a;
    	int top;
    	int capacity;
	}ST;

    void StackInit(ST* ps);
    void StackPush(ST* ps, int x);
}

//一个工程中的Stack.h和上面Stack.cpp中的两个lxy会被合并成一个

//Stach.cpp
#include
namespace lxy
{
    void StackInit(ST* ps)
    {
        //......
    }
    void StackPush(ST* ps, int x)
    {
        //......
    }
}

//Test.cpp
#include
int main()
{
    lxy::ST s;
    lxy::StackInit(&s);
    lxy::StackPush(&s, 1);
    lxy::StackPush(&s, 2);
    lxy::StackPush(&s, 3);
    lxy::StackPush(&s, 4);
    lxy::StackPush(&s, 5);
    return 0;
}

2.2 命名空间使用

命名空间的使用有三种方式:

  • 加命名空间名称及作用域限定符
  • 使用using将命名空间中某个成员引入
  • 使用"using namespace 命名空间名称" 引入

加命名空间名称及作用域限定符 

#include
namespace N
{
    int a = 1;
    int b = 2;
    int Add(int num1, int num2)
    {
        return num1 + num2;
    }
}
int main()
{
    printf("%d\n", N::a);
    return 0;    
}

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;    
}

使用"using namespace 命名空间名称" 引入 

using namespce N;//展开命名空间
//展开命名空间跟展开头文件不一样

//本身命名空间就是防止冲突,一般不要随便展开命名空间
//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
//现在就可以理解using namespace std;了,把命名空间std展开了
//工程项目不要展开std,容易冲突
//日常练习,为了方便,就可以展开
int main()
{
    printf("%d\n", N::a);
    printf("%d\n", b);
    Add(10, 20);
    return 0;    
}

2.4 std命名空间使用惯例

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 或者 using std::cout展开常用的库对象/类型等方式。

3、C++输入与输出

#include
using namespace std;

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

说明:

1、 使用cout标准输出对象(控制台)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。

#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 << "--------------" << "\n";
    cout << a << '\n';
    cout << a << endl;
    cout << b << " " << c << endl;
    return 0;
}

C++入门——关键字、命名空间、缺省参数_第4张图片

        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,这些用得不是很多。又因为C++兼容C语言的用法,可以用C语言实现控制精度。如果想要了解更多,可以搜索相关文档学习。

4、缺省参数

4.1 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;
}

C++入门——关键字、命名空间、缺省参数_第5张图片

4.2 缺省参数分类

  • 全缺省参数
  • 半缺省参数

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()
{
    //4种调用方式
    Func();
    Func(1);
    Func(1, 2);
    Func(1, 2, 3);

    return 0;
}

C++入门——关键字、命名空间、缺省参数_第6张图片

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、传实参时,必须从左往右依次传,不能隔着传。

3、缺省参数不能在函数声明和定义同时出现;如果有声明,就在声明给,不在定义给缺省参数;没有声明,就可以在定义给缺省参数。

4、缺省值必须是常量或全局变量。

5、C语言不支持(编译器不支持)。

第3点: 

//a.h
void Func(int a = 10);

// a.cpp
void Func(int a = 20)
{
    //......
}

//3-1:如果声明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。
//3-2:定义给,声明不给,在另外一个文件用a.h,用的地方可能只包了声明,而a.h没有给缺省参数,就不知道没传实参时,该给多少
//所以,最好的方式是,在声明给缺省参数

声明和定义同时给

C++入门——关键字、命名空间、缺省参数_第7张图片

定义给,声明不给

C++入门——关键字、命名空间、缺省参数_第8张图片

声明给,定义不给

C++入门——关键字、命名空间、缺省参数_第9张图片

没有声明时,就可以给定义

C++入门——关键字、命名空间、缺省参数_第10张图片

第4点: 缺省值必须是常量或全局变量

//正确示例
int x = 3;//全局变量
void func(int a, int b = 2, int c = x)
{
	cout << a << endl;
	cout << b << endl;
	cout << c << endl;
}

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