【C++初阶】第一站:C++入门基础(上) — 良心详解

前言:

        从这篇文章开始,将进入C++阶段的学习，此篇文章是c++的第一站的上半篇，讲述C++初阶的知识

目录

什么是C++

     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。

C++的发展史

C++关键字(C++98)

C语言的关键字:

命名空间

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
//命名冲突 
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);

// 编译后后报错：error C2365: “rand”: 重定义；以前的定义是“函数”
	return 0;
}

执行：

解释：

        在C语言中，rand是一个库函数，用于生成伪随机数。然而，在该代码中，rand被重新定义为一个整数变量并赋值为10。这导致命名冲突。

要解决这个问题，你可以考虑以下两种方法之一：

1. 改变变量名：将变量名rand更改为其他名称，以避免与库函数rand发生冲突。
2. 使用C++：将代码保存为以.cpp为扩展名的文件，并使用命名空间来解决命名冲突。

命名空间定义

// 1. 正常的命名空间定义
namespace bit
{
    // 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;
   };
}

1.2命名空间可以嵌套

namespace zzc
{
	//命令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;
	};
	namespace zzc1
	{
		int rand = 1;
	}
}
int Add(int left, int right)
{
	return (left + right) * 10;
}
int main()
{
	printf("%d\n",zzc::rand);
	printf("%d\n", zzc::zzc1::rand);//命名空间的嵌套
	printf("%d\n",Add(1,2));
    printf("%d\n",zzc::Add(1,2));

	struct zzc::Node node;//命名空间里面的结构体类型创建变量
	return 0;
}

代码执行:

        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

#include<stdio.h>
#include<iostream> 
#include<stdlib.h>
//Stack.h
namespace zzc
{
	void StackInit()
	{
		cout << "void StackInit()" << endl;
	}
	namespace zzc1
	{
		int rand = 0;
	}
}
//Queue.h
namespace zzc
{
	void QueueInit()
	{
		cout << "void QueueInit()" << endl;
	}
	namespace zzc
	{
		int rand = 1;
	}
}

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

#include"Stack.h"
#include"Queue.h"
int main()
{
	//命名空间的合并
	zzc::StackInit();
	zzc::QueueInit();

	return 0;
}

 执行：

命名空间使用

namespace bit
{
 // 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;
}

执行： 

1.加命名空间名称及作用域限定符

        在C++中，::被称为作用域限定符（Scope Qualifier）。作用域限定符用于指定特定的作用域，并在该作用域中查找标识符。

        通过使用作用域限定符，你可以在命名空间、类、结构体、枚举等作用域中精确地引用特定的成员或标识符。

        作用域限定符的语法是namespace后面的(zzc)::identifier或 class::identifier，其中namespace是命名空间的名称(zzc)，class是类的名称，identifier是成员或标识符的名称。

namespace zzc
{
	//命令空间中可以定义变量/函数/类型
	int rand = 10;

}

执行：

2.使用using将命名空间中某个成员引入

namespace zzc
{
	//命令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;
	};
    //嵌套
	namespace zzc1
	{
		int rand = 1;
	}
}
//部分展开(授权)
using zzc::Add;

int main()
{
	printf("%d\n",zzc::Add(1,2));
	printf("%d\n",Add(1,2));

}

3.使用using namespace 命名空间名称引入

        全部展开(授权)–展开命名空间，意思是把所有墙都给它拆掉，把命名空间里面所有内容展开,默认是找全局的,那就没有区别之分了,所以很容易引起命名冲突，是一件很危险的事情

        在使用using namespace时，存在一些潜在的风险和注意事项，因此需要谨慎使用。以下是一些相关的考虑因素：

1. 命名冲突：如果你使用using namespace引入了多个命名空间，而这些命名空间中有相同名称的成员，就会导致命名冲突。这可能会使代码难以理解，且不明确引用的成员可能会导致错误的调用。

2. 命名空间污染：使用using namespace会将整个命名空间的所有成员引入当前作用域，这可能导致命名空间的成员与当前作用域中的其他标识符发生冲突。这可能会引入不必要的歧义和错误。

3. 可读性和维护性：在代码中广泛使用using namespace可能会降低代码的可读性和维护性。其他开发人员可能不熟悉引入的命名空间，并且很难追踪代码中使用的具体成员的来源。

在展开namespace之前运行:

        由于rand函数是头文件stdlib.h里面的内容,所以不初始化的时候是随机值。(rand函数的函数名就是函数的地址)

在展开zzc这个namespace之后:

#include<stdlib.h>
using namespace zzc;

        可以发现,rand的打印不明确，这是为什么呢?原因是，命名空间zzc相当于用一道墙把命名空间域里面的内容和全局变量隔离起来了，现在使用using namespace关键字,相当于把墙拆了,就引起了名字冲突 —  zzc里面rand函数与头文件<stdlib.h>里面的rand函数的冲突。

总结:还是指定最安全,不要把”墙”拆掉(但是指定需要大量用到，如果觉得命名空间zzc::使用次数过多,那么请使用上面第2点的部分展开)

C++输入&输出

        C语言的输入、输出函数分别是scanf、printf等，那么C++是怎么输入输出的呢？

首先来讲一下头文件的展开:

#include<iostream>  // 记忆方式:input + output + 流

        头文件的展开意思是，把以下在iostream库里面的代码都复制到Test.cpp这个源文件下。

作用:

        在使用cout和cin之前，通常需要引用头文件<iostream>来包含所需的定义和声明。这是因为cout和cin是iostream库中的对象，而<iostream>头文件包含了这些对象的定义。

        如果在代码中没有引用<iostream>头文件，编译器可能无法找到cout和cin的定义，从而导致编译错误。因此，为了正确地使用cout和cin，通常需要在代码中引用<iostream>头文件。

接着来讲一下std的展开：

 using namespace std;//展开是为了给使用者授权，也就是说把 ‘墙拆开’

        是一个C++中的指令，它的作用是将标准命名空间 std 中的所有名称引入当前的命名空间，以便在代码中直接使用这些名称，而无需在前面加上 std:: 的前缀。

        C++的标准库（包括iostream、string、vector等）中的定义都位于 std 命名空间中。当我们使用标准库中的函数、类或对象时，通常需要在前面加上 std:: 前缀来指明它们来自于 std 命名空间

       使用 std::cout 和 std::cin 来访问标准输出和标准输入对象

        然而，为了简化代码并提高可读性，可以使用 using namespace std 指令将 std 命名空间中的名称引入当前命名空间。这样，在代码中就可以直接使用 cout 和 cin，而无需每次都加上 std:: 前缀。

        但也存在一些潜在的问题。由于引入了整个 std 命名空间，可能会导致命名冲突问题，特别是在大型项目中或与其他库/代码一起使用时。因此，在头文件中通常不建议使用 using namespace std;以避免可能的命名冲突。在源文件中使用时，可以根据个人偏好和代码的规模来决定是否使用该指令

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，  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

 代码实现:

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int a;
	double b;
	char c;
	int i;
	int j;

	// 可以自动识别变量的类型
	cout << "输入:";
	cin >> a;
	cin >> b >> c;

	cout << "输出:"<<endl;
	cout << a << endl;
	cout << b << " " << c << endl ;
	cout << "打印地址:" << endl;
	cout << &i << endl;
	cout << &j << endl;
	return 0;
}

缺省参数

缺省参数概念

#include<iostream>
using namespace std;
void Func(int a =1)
{
	cout << a << endl;
}

int main()
{
	Func(2);// 传参时，使用指定的实参
	
    Func();// 没有传参时，使用参数的默认值(a = 1)

	return 0;
}

执行：

4.2 缺省参数分类

全缺省参数

显示传参,传参从左往右传

void Func(int a = 10 , int b = 10,int c=10)
{
	cout << "a=" << a <<endl;
	cout << "b=" << b <<endl;
	cout << "c=" << c <<endl <<endl ;
}
int main()
{
	//显示传参,从左往右显示传参
	Func(1);
	Func(1,2);
	Func(1, 2, 3);

	return 0;
}

 代码执行：

半缺省参数

1. 半缺省参数必须从右往左依次来给出，不能间隔着给

// 半缺省 -- 必须从右往左，给缺省值
#include<iostream>
using namespace std;
void Func(int a,int b=10,int c=20)
{
	cout << "a=" << a << endl;
	cout << "b=" << b << endl;
	cout << "c=" << c << endl<<endl;
}
int main()
{
	Func(1);
	Func(1, 2);
	Func(100, 200, 300);

	return 0;
}

代码执行： 

2. 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现 

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

//Test.cpp
#include<iostream>
using namespace std;
#include"a.h"
void Func(int a = 20)
{
	cout << "a=" << a << endl;
}
int main()
{
	Func();
	return 0;
}

执行： 

    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）

半缺省参数的应用

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。

        C语言不允许同名函数，CPP可以，但是要求构成函数重载 

1、参数类型不同(函数名相同)

//函数名相同，参数不同
#include<iostream>
using namespace std;
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()
{
	cout << Add(1, 2) << endl;
	cout << Add(1.2, 2.2) << endl;
}

代码执行: 

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;
}

代码执行： 

3.参数类型顺序不同

        注意这个顺序不是形参的名字的顺序，是数据类型的顺序

#include<iostream>
using namespace std;
void f(int a, char b)
{
	cout << "f(int a,char b)" << endl;
}
void f(char a, int b)//对应上面那个func
{
	cout << "f(char a, int a)" << endl;
}
int main()
{
	
	f(10, 'a');
	f('a', 10);
	return 0;
}

代码执行:

cout与cin等关键字自动识别类型的本质–函数重载

代码实现:

int main()
{
	int i = 1, j = 2;
	double k = 1.11, l = 2.2;

	cout << i<<endl;
	cout << k;
}

执行: 

不构成函数重载:

1.返回值不同不能构成函数重载

2.不同的命名空间域内

3.函数缺省的函数重载

改正:
 

代码实现:

void func(int a)
{
	cout << "void func(int a)" << endl;
}
void func(int a, int b = 1)
{
	cout << "void func(int a,int b)" << endl;
}
int main()
{	
    func(1,2);//那就是调用上边两个参数的那个函数
    //调用存在歧义，不知道调用哪个
	//func(1);
	return 0;
}

        未完待续,感谢来访！