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

写一个名为lxy的命名空间：

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

        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)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;
}

        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;
}

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;
}

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中同时出现；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：

定义给，声明不给：

声明给，定义不给：

没有声明时，就可以给定义：

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;
}