【C++的奇迹之旅（二）】C++关键字&&命名空间使用的三种方式&&C++输入&输出&&命名空间std的使用惯例

文章目录

• 📝前言
• 🌠 C++关键字(C++98)
• 🌉 命名空间
• • 🌠命名空间定义
  • 🌉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
• 🌠命名空间的查找先后顺序
• 🌉 C++输入&输出
• 🌠`std`命名空间的使用惯例
• 🚩总结

📝前言

C++是在C的基础之上，容纳进去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。

🌠 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。后面我们学到以后再
细讲。
语言的发展就像是练功打怪升级一样，也是逐步递进，由浅入深的过程。我们先来看下C++的历史版本。

🌉 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。

🌠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. 正确的命名空间定义
//正确的命名空间定义
namespace Asen
{
	//命名空空间中可以定义变量/函数/类型
	int rand = 10;
	
	int Add(int begin, int end)
	{
		return begin + end;
	}

	struct Node
	{
		struct Node* next;
		int data;
	};
}

2. 命名空间可以嵌套

namespace Asen
{
	int a;
	int b;
	
	int Add(int left, int right)
	{
		return left + right;
	}

	namespace needs_confidence
	{
		int Sub(int begin, int end)
		{
			return begin - end;
		}
	}
}

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。
   如：一个工程中的test.h和上面test.cpp中两个asen会被合并成一个
   

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

🌉命名空间使用

命名空间中成员该如何使用呢？比如以下代码运行：

namespace Asen
{
	int a = 0;
	int b = 1;
	
	int Add(int left, int right)
	{
		return left + right;
	}

	namespace needs_confidence
	{
		int Sub(int begin, int end)
		{
			return begin - end;
		}
	}
}


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

运行截图：

🌠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

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

🌠使用using将命名空间中某个成员引入

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

🌉 使用using namespace 命名空间名称 引入

using namespace Asen;
int main()
{
	printf("%d\n", Asen::a);
	printf("%d\n", b);
	Add(66, 88);
	return 0;
}

🌠命名空间的查找先后顺序

一. 命名空间的查找顺序是:

当前命名空间 > 父命名空间 > 全局命名空间 > 模块命名空间 > 内置模块命名空间

从最具体的当前命名空间开始向上级别进行查找,一直到全局和内置模块命名空间,以此来解决可能出现的同名变量和函数的命名冲突问题。

具体规则如下:

1. 当前命名空间
   首先在当前命名空间中查找。
2. 父命名空间
   如果当前命名空间没有找到,则查找其直接父命名空间。
3. 嵌套的父命名空间
   如果直接父命名空间也没有找到,则继续向上查找更高层次的父命名空间。
4. 全局命名空间
   如果所有父命名空间都没有找到,则最后在全局命名空间中查找。
5. 导入的命名空间
   如果使用了using指令导入其他命名空间,也会在导入的命名空间中查找。

举个例子:

namespace A 
{
  void func() 
  {
    // do something 
  }
}

namespace B 
{
	  namespace C 
 	 {
  	 	 void func() 
  	 	 {
    	 	 // do something
   		 } 
 	 }

 	 using namespace A;

	  void test() 
 	 {
   		 func(); // 会调用B::C::func()
  	 }
}

这里B命名空间中的test函数,首先在B命名空间中查找func,没有找到,然后去B的子命名空间C中查找,找到就调用C中的func。

简单总结
编译默认查找
a、当前局部域 ： 自留地
b、全局域找 ： 村子野地
c、到展开的命名空间中查找 ： 相当于张大爷在自己的自留地加了声明，谁需要就来摘

二. 以下是有关命名空间的查找使用实例：

namespace Asen
{
	namespace needs_confi
	{
		int rand = 0;
		 
		int Add(int left, int right)
		{
			return left + right;
		}

		struct Node
		{
			struct Node* next;
			int data;
		};
	}
}

namespace needs_confi
{
	int rand = 0;

	int Add(int left, int right)
	{
		return (left + right) * 10;
	}
}

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

	printf("hello world\n");

	printf("%d\n", Asen::needs_confi::Add(2, 3));
	printf("%d\n", needs_confi::Add(2, 3));

	struct Asen::needs_confi::Node pnode;
}

三· 展开命名空间暴露问题：
展开命名空间可能会导致的主要问题如下:

1. 名称冲突
   当使用using namespace将一个命名空间中的所有名称导入到当前作用域时,如果导入的命名空间和当前命名空间存在同名的变量/函数等,就会产生名称冲突,编译或运行时可能会出现错误。
2. 污染全局作用域
   使用using namespace后,导入的所有名称都会暴露到全局作用域,可能会与其他代码产生冲突,也更难追踪是哪个命名空间中的名称。
3. 难以区分来源
   如果直接使用using namespace,在代码中看到一个名称就不知道它来自哪个具体的命名空间。这给代码维护和调试带来困难。
4. 性能影响
   使用using namespace后,编译器需要在更广泛的作用域中查找名称,这可能会影响编译效率和程序性能。
5. 依赖隐藏
   使用using namespace可能会隐藏某些依赖关系,例如标准库名称可能会屏蔽用户自定义的同名名称。
6. 难以控制
   直接使用using namespace没有办法精细控制导入的范围,无法选择性导入某些名称。

因此一般来说,不推荐在头文件中使用using namespace,在源文件中使用也应谨慎。建议直接使用具体的命名空间限定名称。

如：这里我包含了两个头文件，其中这个#include"Stack.h"的内容如下，这里主要是用namespace 空间定义，然后展开namespace ，目的是为了看两个命名空间都有相同的内容，在查找时看看会先用哪个？还是会编译报错：

#include"Queue.h"
#include"Stack.h"

namespace xjh
{
	typedef struct Stack
	{
	}ST;

	void STInit(ST* ps)
	{}


	struct Queue
	{
		//...
	};
}

// 展开命名空间 
using namespace ahui;
using namespace xjh;

// 编译默认查找
// a、当前局部域				： 自留地
// b、全局域找				： 村子野地
// c、到展开的命名空间中查找  ： 相当于张大爷在自己的自留地加了声明，谁需要就来摘

int main()
{
	struct Stack st1;
	STInit(&st1);
	printf("%d\n", sizeof(st1));

	ahui::ST st;
	printf("%d\n", sizeof(st));

	STInit(&st);
	STPush(&st, 1);
	STPush(&st, 2);
	STPush(&st, 3);
	STPush(&st, 4);

	return 0;
}

代码运行：

🌉 C++输入&输出

和我们刚学C语言时，学习了printf和scanf来进行输出和输入，C++同样也有输入和输出，我们来看下C++是如何来实现问候的。

#include<iostream>
// 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;
}

运行图：

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。
   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<iostream.h>格式，后续编译器已不支持，因
   此**推荐使用<iostream>+std**的方式。

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<iostream.h>格式，后续编译器已不支持，因
此推荐使用+std的方式。

#include <iostream>
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;
}

>注意：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。
   

🚩总结

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