【C++】C++入门第一课（c++关键字 | 命名空间 | c++输入输出 | 缺省参数）

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前言

本篇博客就是C++的开篇了，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。很多人考虑到关于语言选择的问题，不知道学完C后该去学什么语言。这里我想说的就是，主流语言基本上是互通的，当你学精一门以后，再上手其他的语言也会非常快。如果你要问C++难不难，我只能说学起来不简单。但C++其难学易用，相信在正真学懂之后，你一定会爱上这门语言的。

入门篇的博客主要是补充C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。同时也要为后面类和对象的学习打基础。

C++关键字

C++共计63个关键字，C语言只有32个关键字，可以给大家预览一下：

命名空间

在C/C++代码编写的过程中，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而想出的解决方式。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int rand = 10;
int main()
{
    printf("%d\n", rand);
    return 0;
}

上面这段代码会这样报错，原因是rand在头文件<stdlib.h>中已经被定义为一个函数，再次定义rand为变量会出现名称冲突，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。

 在将rand放入命名空间xsr中后，运行此段代码会生成一段随机数，因为此时并未指定命名空间的rand，所以打印的依然是在头文件<stdlib.h>中定义的rand()函数地址。

 我们只需要指定域，就可以达到打印域中rand的效果

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

接下来我们就来讲讲关于命名空间使用的定义和几种使用方法。 

1.命名空间的定义

定义命名空间，就需要使用到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。

A.标准命名空间定义

namespace xsr
{
	// 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;
	};
}

定义一个命名空间相当于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。

B.命名空间允许嵌套定义

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;
		}
	}
}

这个时候，N2就是N1里面定义的一个命名空间，可以通过N1间接访问命名空间N2。

C.同名命名空间的合并

同一个工程中允许存在多个相同名称的命名空间,编译器最后会合成为同一个命名空间。

//test.cpp
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;
		}
	}
}

// test.h
namespace N1
{
	int Mul(int left, int right)
	{
		return left * right;
	}
}

一个工程中的test.h和上面test.cpp中两个N1会被合并成一个，这就是相同名称命名空间的合并，在同一个文件中的两个同名的命名空间也会如此。

注：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

 2.命名空间的使用

既然学会了定义命名空间，那么如何使用命名空间中的内容呢？

我们以这一段代码为例：

#include<stdio.h>
namespace xsr
{
	int a = 1;
	int b = 2;
	int Add(int left, int right)
	{
		return left + right;
	}
	struct Node
	{
		struct Node* next;
		int val;
	};
}
int main()
{
	printf("%d\n", a);
	printf("%d\n", b);
	struct Node newnode;
	printf("%d\n", Add(a, b));
	return 0;
}

这时会这样报错

加命名空间名称及作用限定符 

 使用第一种方式，加命名空间名称做限定符，就需要这样改：

int main()
{
	printf("%d\n", xsr::a);
	printf("%d\n", xsr::b);
	struct xsr::Node newnode;
	printf("%d\n", xsr::Add(xsr::a, xsr::b));
	return 0;
}

这时候代码就可以成功跑起来了，这里注意一点，域名在指定结构体时是加在结构体名称前，struct关键字后的。

但是如果要反复使用其中的某个变量和函数，每次都加上域名的指定一定不会好受，下面介绍两种展开方式来解决此类问题。 

使用using将命名空间中某个成员引入

我们使用using将命名空间中某个成员引入，如果你想用这样的方式展开函数和结构体也可以，方法都是类似的。

using xsr::a;
using xsr::b;
using xsr::Node;
using xsr::Add;
int main()
{
	printf("%d\n", a);
	printf("%d\n", b);
	struct Node newnode;
	printf("%d\n", Add(a, b));
	return 0;
}

这时候，就可以访问到域中的内容了。

使用using namespace命名空间名称引入

using namespace xsr;
int main()
{
	printf("%d\n", a);
	printf("%d\n", b);
	struct Node newnode;
	printf("%d\n", Add(a, b));
	return 0;
}

这时的展开你可以直接去访问域中定义好的结构体，就像在全局变量中定义的那样。 

当你没有展开命名空间时，编译器默认的规则是，先去局部域找，找不到再去全局域中去找，这个时候域中是不会纳入查找范围的。

当展开命名空间后，编译器的默认查找规则为：

1. 先去当前域找
2. 再去全局域中找
3. 最后再去展开的命名空间去找

注：如果两个或两个以上展开的命名空间中有同名变量，编译器同样会报错。

 想问问你之前是否见过别写C++，开头经常有这样一段代码：

#include<iostream>
using namespace std;

其实using namespace std; 的本质就是展开头文件<iostream>中定义的一个命名空间，这个命名空间的名字就叫做std。 

关于命名空间的使用总结为：

1. 指定命名空间访问
2. 部分展开：using xsr::a;
3. 全局展开：using namespace std;（大型项目中不推荐，容易产生冲突）

C++的输入和输出

C++作为以C为的基础发展而来的一门语言，也有其自己独特的输入输出方式，跟初学C语言学printf和scanf时一样，C++中使用输入输出流来实现打印和接收信息。

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	cout << "Hello C++" << endl;
	return 0;
}

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。

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（等同于C语言中的’\n’），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。

注：早期的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。

下面是关于cin和cout的简单使用： 

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int a;
	double b;
	char c;
	// cin和cout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;
}

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，我们可以用C来穿插控制输入输出，同时这些又用得不是很多，我们这里就不展开学习了。后续遇到需要特别学习的再展开论述。

std命名空间的使用建议：

1. 在日常练习中，可以用using namespace std直接展开即可，比较方便。
2. 但是使用1方式直接展开，相当于吧标准库完全暴露了出来，如果我们跟库进行了重定义类型/对象/函数，就很容易出现冲突。平时练习时一般很少出现这种情况，但正真项目开发的代码较多，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 和 using std::cout展开常用的库对象/类型等方式。

缺省参数

缺省参数的概念

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<iostream>
using namespace std;
void Fun(int a = 0)
{
	cout << a << endl;
}
int main()
{
	Fun();// 没有传参时，使用参数的默认值
	Fun(5);// 传参时，使用指定的实参
	return 0;
}

缺省参数的分类和使用

1.全缺省参数

void Func(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{
    cout<<"a = "<<a<<endl;
    cout<<"b = "<<b<<endl;
    cout<<"c = "<<c<<endl;
}

2.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：

1. 半缺省参数必须从右往左依次来给出，不能间隔着给（给函数缺省参数传参时也只能从左往右依次传，不能间隔着传）
2. 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现（如果同时有声明和定义，需要将缺省值放在声明中，此时给定义放缺省值会报错）
3. 缺省值必须是常量或者全局变量
4. C语言不支持（C语言的编译器不支持缺省参数）

#include<iostream>
using namespace std;
void Fun(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{
	cout << a << " " << b << " " << c << endl;
}
int main()
{
	Fun(1, 2, 3);
	Fun(1, 2);
	Fun(1);
	Fun();
	// 使用缺省参数传参时，必须严格从左往右依次传参
	// 以下皆为错误写法
	// Fun( , ,3);
	// Fun( ,2, );
	return 0;
}

结语

本篇博客是C++语法的第一课，是C++对C语言不足之处的一些补充，讲了关于C++解决命名冲突命名空间的定义和使用，C++的基本输入输出流和缺省参数等内容。

关于C++入门，还需要一篇博客的量才能基本讲解完毕，感谢大家的支持。