C++--入门（命名空间&&缺省参数&&函数重载）

目录

0.前言

1. C++关键字(C++98)

 2. 命名空间

 3. C++输入&输出

4. 缺省（默认）参数

5. 函数重载

6.C++支持函数重载的原理--名字修饰(name Mangling)

---

0.前言

        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。

在工作领域

1. 操作系统以及大型系统软件开发
所有操作系统几乎都是C/C++写的，许多大型软件背后几乎都是C++写的，比如：
Photoshop、Office、JVM(Java虚拟机)等，究其原因还是性能高，可以直接操控硬件。
2. 服务器端开发
后台开发：主要侧重于业务逻辑的处理，即对于前端请求后端给出对应的响应，现在主流采
用java，但内卷化比较严重，大厂可能会有C++后台开发，主要做一些基础组件，中间件、
缓存、分布式存储等。服务器端开发比后台开发跟广泛，包含后台开发，一般对实时性要求
比较高的，比如游戏服务器、流媒体服务器、网络通讯等都采用C++开发的。
3. 游戏开发
PC平台几乎所有的游戏都是C++写的，比如：魔兽世界、传奇、CS、跑跑卡丁车等，市面上
相当多的游戏引擎都是基于C++开发的，比如：Cocos2d、虚幻4、DirectX等。三维游戏领
域计算量非常庞大，底层的数学全都是矩阵变换，想要画面精美、内容丰富、游戏实时性
搞，这些高难度需求无疑只能选C++语言。比较知名厂商：腾讯、网易、完美世界、巨人网
络等。
4. 嵌入式和物联网领域
嵌入式：就是把具有计算能力的主控板嵌入到机器装置或者电子装置的内部，能够控制这些
装置。比如：智能手环、摄像头、扫地机器人、智能音响等。
谈到嵌入式开发，大家最能想到的就是单片机开发(即在8位、16位或者32位单片机产品或者
裸机上进行的开发)，嵌入式开发除了单片机开发以外，还包含在soc片上、系统层面、驱动
层面以及应用、中间件层面的开发。
常见的岗位有：嵌入式开发工程师、驱动开发工程师、系统开发工程师、Linux开发工程
师、固件开发工程师等。
知名的一些厂商，比如：以华为、vivo、oppo、小米为代表的手机厂；以紫光展锐、乐鑫为
代表的芯片厂；以大疆、海康威视、大华、CVTE等具有自己终端业务厂商；以及海尔、海
信、格力等传统家电行业。
随着5G的普及，物联网(即万物互联，)也成为了一种新兴势力，比如：阿里lot、腾讯lot、京
东、百度、美团等都有硬件相关的事业部。
5. 数字图像处理
数字图像处理中涉及到大量数学矩阵方面的运算，对CPU算力要求比较高，主要的图像处理
算法库和开源库等都是C/C++写的，比如：OpenCV、OpenGL等，大名鼎鼎的Photoshop
就是C++写的。
6. 人工智能
一提到人工智能，大家首先想到的就是python，认为学习人工智能就要学习python，这个
是误区，python中库比较丰富，使用python可以快速搭建神经网络、填入参数导入数据就
可以开始训练模型了。但人工智能背后深度学习算法等核心还是用C++写的。
7. 分布式应用
近年来移动互联网的兴起，各应用数据量业务量不断攀升；后端架构要不断提高性能和并发
能力才能应对大信息时代的来临。在分布式领域，好些分布式框架、文件系统、中间组件等
都是C++开发的。对分布式计算影响极大的Hadoop生态的几个重量级组件：HDFS、
zookeeper、HBase等，也都是基于Google用C++实现的GFS、Chubby、BigTable。包括分
布式计算框架MapReduce也是Google先用C++实现了一套，之后才有开源的java版本。
除了上述领域外，在：科学计算、浏览器、流媒体开发、网络软件等都是C++比较适合的场景，作为一名老牌语言的常青树，C++一直霸占编程语言前5名，肯定有其存在的价值。
 

---

1. C++关键字(C++98)

C++总计63个关键字，C语言32个关键字
ps：下面我们只是看一下C++有多少关键字，不对关键字进行具体的讲解。

asm	do	if	return	try	continue
auto	double	inline	short	typedef	for
bool	dynamic_cast	int	signed	typeid	public
break	else	long	sizeof	typename	throw
case	enum	mutable	static	union	wchar_t
catch	explicit	namespace	static_cast	unsigned	default
char	export	new	struct	using	friend
class	extern	operator	switch	virtual	register
const	false	private	template	void	true
const_cast	float	protected	this	volatile	while
delete	goto	reinterpret_cast

 2. 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。

#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”

1.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

namespace sz
{
	// 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

在test.cpp中

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
在test.h中

namespace N1
{
	int Mul(int left, int right)
	{
		return left * right;
	}
}

---

2.命名空间的使用

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（表示在N中找）
 

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

运行成功且结果正确。

2.使用using namespace 命名空间名称引入（表示展开命名空间，默认在N中找，因此usin

g namespace std表示默认在std中找。工程项目中不要展开std，日常学习展开std比较方便）

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

运行成功且结果正确。

3.使用using将命名空间中某个成员引入（此种写法就是展开某一个，因为在工程项目中我们会经常用到std中的某些函数（如cin，cout，endl）如果次次都要用到作用域限定符那就十分不方便了，这个时候我们就可以展开作用域中某些常用的函数就可以了，这样既解决了命名冲突的问题，又方便使用。）
 

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

运行成功且结果正确。

---

 3. C++输入&输出

        新生婴儿会以自己独特的方式向这个崭新的世界打招呼，C++刚出来后，也算是一个新事物，

那C++是否也应该向这个美好的世界来声问候呢？我们来看下C++是如何来实现问候的。
 

#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;
}

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（i<<1，这里表示i向左移一位，但与cout搭配使用表示流插入）
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 +
using std::cout展开常用的库对象/类型等方式。

---

4. 缺省（默认）参数

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。

void Func(int a = 0)
{
    cout<

2.缺省参数分类

全缺省参数
 

void Func(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{
    cout<<"a = "<void Func(int a, int b = 10, int c = 20)
{
    cout<<"a = "<//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。

        3. 缺省值必须是常量或者全局变量
        4. C语言不支持（编译器不支持）

3.使用场景示例：

struct Stack
{
	int* a;
	int size;
	int capacity;
	//...
};

void StackInit(struct Stack* ps, int n = 4);
void StackPush(struct Stack* ps, int x);

int main()
{
	struct Stack st1;

	// 1、确定要插入100个数据
	StackInit(&st1, 100);  // call StackInit(?)

	// 2、只插入10个数据
	struct Stack st2;
	StackInit(&st2, 10);   // call StackInit(?)

	// 3、不知道要插入多少个
	struct Stack st3;
	StackInit(&st3);

	return 0;
}

        我们在进行链表的插入操作时，不知道要插入多少数据，扩多了浪费空间，少了空间不够用，这时我们就可以使用缺省参数的方法，当不知道要插入多少数据时，我们可以默认开多大空间。

---

5. 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（C语言不允许）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。
 

// 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;
}

运行结果：

eg：以下不是double compare(int,int)的重载函数的是( )

A.int compare(double,double)

B.double compare(double,double)

C.double compare(double,int)

D.int compare(int,int)

答案为：D 

函数重载不能依靠返回值的不同来构成重载，因为调用时无法根据参数列表确定调用哪个重载函 数，故错误

---

6.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。

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：

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：

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

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。
 

6. 通过这里就理解了C语言没办法支持重载，因为同名函数没办法区分。而C++是通过函数修饰规则来区分，只要参数不同，修饰出来的名字就不一样，就支持了重载。
7. 如果两个函数函数名和参数是一样的，返回值不同是不构成重载的，因为调用时编译器没办法区分。