C＋＋入门基础

1. C++的第一个程序

C++兼容C语言绝大多数的语法，所以C语言实现的hello world依旧可以运行，C++中需要把定义文件代码后缀改为.cpp，vs编译器看到是.cpp就会调用C++编译器编译，linux下要用g++编译，不再是gcc

当然C++有⼀套自己的输入输出，严格说C++版本的hello world应该是这样写的。 

2. 命名空间

2.1 namespace（命名空间）的价值

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。 c语言项目类似下面程序这样的命名冲突是普遍存在的问题，C++引入namespace就是为了更好的解决这样的问题 。

先这样编译，程序是没毛病的。当包一个头文件<stdlib.h>就会报错。这是什么问题呢？

头文件在预处理阶段不会展开，但是会把头文件的内容拷贝到这里来 ，展开头文件就是在预处理阶段，把它的内容拷贝过来。这里面也有一个rand的函数，这个时候就叫做命名冲突。库里面用的rand的名字定义了一个函数，而用rand去定义一个变量，这个时候就会冲突。这个冲突在项目开发里面是非常多的，什么时候会冲突呢？

就是有时候我们定义的变量或者函数会和库里面冲突。在工程项目里面，大的程序不可能是一个人开发的。

刚才会冲突的原因是：在这里定义了一个rand，包含的头文件展开的时候也有一个函数rand，它们都在全局域，所以就冲突了。

修改后的代码： 

现在我加了一个命名空间以后，就形成了一个新的域，<stdlib.h> 展开了以后，rand是依旧存在的，但是rand放到了命名空间域中了，这个时候就不会冲突了。

这里其实是当stdlib.h这个头文件展开时，包含域rand，当定义在namespace中时，就不是一个域了。这时代码就不会报错了。：：域作用限定符。

函数的指定（指定函数的命名空间） 

数组的指定（指定数组的命名空间）

2.2 namespace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。命名空间中可以定义变量/函数/类型等。

• namespace本质是定义出⼀个域，这个域跟全局域各自独立，在同一个域不能定义同名变量，不同的域可以定义同名变量，所以下面的rand不在冲突了。

• C++中域有函数局部域，全局域，命名空间域，类域（这几个域都可以做名字隔离，在这几个域中定义同一个变量名，是不会冲突的）；域影响的是编译时语法查找一个变量/函数/ 类型出处(声明或定义)的逻辑，所以有了域隔离，名字冲突就解决了。局部域和全局域除了会影响编译查找逻辑，还会影响变量的生命周期，命名空间域和类域不影响变量生命周期。命名空间域中的成员生命周期也是全局的。

• namespace只能定义在全局，当然他还可以嵌套定义。

命名空间域中成员的访问： 

• 项目工程中多文件中定义的同名namespace会认为是⼀个namespace，不会冲突。

// 多文件中可以定义同名namespace，他们会默认合并到⼀起，就像同⼀个namespace⼀样 // Stack.h #pragma once #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<stdbool.h> #include<assert.h> namespace bit {     typedef int STDataType;     typedef struct Stack     {         STDataType* a;         int top;         int capacity;     }ST;     void STInit(ST* ps, int n);     void STDestroy(ST* ps);     void STPush(ST* ps, STDataType x);     void STPop(ST* ps);     STDataType STTop(ST* ps);     int STSize(ST* ps);     bool STEmpty(ST* ps); } // Stack.cpp #include"Stack.h" namespace bit {     void STInit(ST* ps, int n)     {         assert(ps);         ps->a = (STDataType*)malloc(n * sizeof(STDataType));         ps->top = 0;         ps->capacity = n;     }     // 栈顶     void STPush(ST* ps, STDataType x)     {         assert(ps);         // 满了， 扩容         if (ps->top == ps->capacity)         {             printf("扩容\n");             int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity                 * 2;             STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a,                 newcapacity * sizeof(STDataType));             if (tmp == NULL)             {                 perror("realloc fail");                 return;             }             ps->a = tmp;             ps->capacity = newcapacity;         }         ps->a[ps->top] = x;         ps->top++;     }     //... }

• C++标准库都放在⼀个叫std(standard)的命名空间中。

命名空间的概念：做名字隔离，解决命名冲突的问题。

注：命名空间域（本身就是一个全局域）不能定义在局部中，命名空间的作用就是和全局变量隔离。

2.3 命名空间使用

编译查找⼀个变量的声明/定义时，默认只会在局部或者全局查找，不会到命名空间里面去查找。所以下面程序会编译报错。所以我们要使用命名空间中定义的变量/函数，有三种方式：

• 指定命名空间访问，项目中推荐这种方式。

• using将命名空间中某个成员展开，项目中经常访问的不存在冲突的成员推荐这种方式。

• 展开命名空间中全部成员，项目不推荐，冲突风险很大，日常小练习程序为了方便推荐使用。

展开命名空间相当于是把这个域里面的成员直接暴露到全局去，相当于把它变成了全局变量。 

对于下面一串代码： 

#include<stdio.h> namespace xsq {     int a = 20;     int b = 1; } int main() {     // 编译报错：error C2065: “a”: 未声明的标识符     printf("%d\n", a);     return 0; }

编译报错的原因：编译器会去局部变量或者全局变量里去找，不会去命名空间里面找，就出现报错的现象。

解决方案：

//指定命名空间访问 //int main() //{ //    printf("%d\n", xsq::a); //    return 0; //} //using将命名空间中某个成员展开 //using xsq::b; //int main() //{ //    printf("%d\n", xsq::a); //    printf("%d\n", b); //    return 0; //} //将命名空间展开，其实这种方式还有一个弊端，当全局变量和该变量相同时，就会发生冲突 //using namespace xsq; //int main() //{ //    printf("%d\n", b); //    return 0; //}

3. C++输入&输出

• <iostream> 是 Input Output Stream 的缩写，是标准的输入、输出流库，定义了标准的输入、输

出对象。（C＋＋要包一个头文件，这个头文件就叫#inlcude<iostream.h>，这个是C＋＋标准库定义的，C＋＋标准库的东西都放在std这个命名空间)

• std::cin 是 istream 类的对象，它主要面向窄字符（narrow characters (of type char)）的标准输

入流。（在内存里面才会有整形、浮点型、原反补、字符型......这些概念，文件、网络、终端控制台等，他们的数据类型只有字符，因为在内存中存的这些数据，CPU要对它进行加、减、乘、除、异或与、移位等等这些运算）

• std::cout 是 ostream 类的对象，它主要面向窄字符的标准输出流。

• std::endl 是⼀个函数，是end line的缩写，流插入输出时，相当于插入⼀个换行字符加刷新缓冲区。

• <<是流插入（也可以叫输出，它可以输出任意类型的变量或者说是对象）运算符，>>是流提取运算符。（C语言还用这两个运算符做位运算左移/右移）

假设下面的代码要换行，如果是字符串，直接在字符串末尾加 \0 。

图中的换行为什么要用std::endl呢？

1.不同类型的平台下面换行符是不一样的。 2.有些地方可能有宽字符等的概念，std::endl能保证换行。

注：C＋＋如何控制小数点后的位数呢，还有打印的宽度呢？其实也是有的，等到后面我们再介绍，建议还是用printf，而宽度是非常麻烦的。在使用C＋＋的过程中，使用的cout和endl比较多，我们可以使用using展示出来。

cin// 可以⾃动识别变量的类型

• 使用C++输入输出更方便，不需要像printf/scanf输入输出时那样，需要手动指定格式，C++的输入输出可以自动识别变量类型(本质是通过函数重载实现的，这个以后会讲到)，其实最重要的是

C++的流能更好的支持自定义类型对象的输入输出。

• IO流涉及类和对象，运算符重载、继承等很多面向对象的知识，这些知识我们还没有讲解，所以这里我们只能简单认识⼀下C++ IO流的用法，后面我们会有专门的⼀个章节来细节IO流库。

• cout/cin/endl等都属于C++标准库，C++标准库都放在⼀个叫std(standard)的命名空间中，所以要

通过命名空间的使用方式去用他们。

• ⼀般日常练习中我们可以using namespace std，实际项目开发中不建议using namespace std。

• 这里我们没有包含<stdio.h>，也可以使用printf和scanf，在包含<iostream>间接包含了。vs系列编译器是这样的，其他编译器可能会报错。

注：在C＋＋中，cout和cin效率会低一些，那么原因是什么呢？其实cout和cin，printf和scanf都是各自的输入和输出，其实这些都是底层带缓冲区的，那么缓冲区是什么意思呢？就比如std::cout << a << " " << d << std::endl;输出的这些东西，不是直接到控制台去了，他们会先到一个缓冲区，缓冲区就是类似一个数组，这些东西都转成字符串放到缓冲区里面去了，要遇到一些所谓的刷新标志才会出去，比如一些典型的刷新标志就是换行或者主动刷新的接口。

用cout和cin想让效率高一些，就要加入下面的一些代码： // 在 io 需求⽐较⾼的地⽅，如部分大量输⼊的竞赛题中，加上以下 3 ⾏代码 // 可以提⾼ C++IO 效率 ios_base:: sync_with_stdio ( false ); cin. tie ( nullptr ); cout. tie ( nullptr );

4. 缺省参数

• 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，缺省参数分为全缺省和半缺省参数。（有些地方把缺省参数也叫默认参数）

void Func(int a = 0)//在形参的后面给一个赋值符号，再给一个值，这个就叫缺省参数。

#include <iostream> #include <assert.h> using namespace std; void Func(int a = 0)//在形参的后面给一个赋值符号，再给一个值，这个就叫缺省参数 {     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; }

• 全缺省就是全部形参给缺省值，半缺省就是部分形参给缺省值。C++规定半缺省参数必须从右往左依次连续缺省，不能间隔跳跃给缺省值。

// 全缺省 void Func1(int a = 10, int b = 20, int c = 30) {     cout << "a = " << a << endl;     cout << "b = " << b << endl;     cout << "c = " << c << endl << endl; } // 半缺省 void Func2(int a, int b = 10, int c = 20) {     cout << "a = " << a << endl;     cout << "b = " << b << endl;     cout << "c = " << c << endl << endl; }

• 带缺省参数的函数调用，C++规定必须从左到右依次给实参，不能跳跃给实参。

• 函数声明和定义分离时，缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现，规定必须函数声明给缺省

值。（不能同时给，不能定义给，只能声明给）

5. 函数重载

C++支持在同⼀作用域中出现同名函数，但是要求这些同名函数的形参不同，可以是参数个数不同或者类型不同。这样C++函数调用就表现出了多态行为，使用更灵活。C语言是不支持同⼀作⽤域中出现同名函数的。

// 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; } int main() {     Add(10, 20);     Add(10.1, 20.2);//这两个是不同的函数     return 0; }

// 2、参数个数不同 void f() {     cout << "f()" << endl; } void f(int a) {     cout << "f(int a)" << endl; } int main() {     f();     f(10);     return 0; } 

// 3、参数类型顺序不同（本质还是类型不同） 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() {     f(10, 'a');     f('a', 10);     return 0; }

 //函数重载用在swap交换函数中 void swap(int* x, int* y) {     //.... } void swap(double* x, double* y) {     //.... } int main() {     int a = 1, b = 2;     double c = 1.1, d = 2.2;     swap(&a, &b);     swap(&c,&d);     return 0; }

如果返回值不同构成重载的话，如何区分？

如果有返回值，可以选择不接收，返回值不同，到底调用的是有返回值的，还是无返回值的。 

// 下⾯两个函数构成重载（参数个数不同，所以构成重载） //不调用是没问题的，语法上过得去 // f( ) 但是调用时，会报错，存在歧义，编译器不知道调用谁 void f1 () { cout << "f()" << endl; } void f1 ( int a = 10 ) { cout << "f(int a)" << endl; } 不传参时，编译器会报错，传参时，调用第二个