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我和C++的故事---第一次见面.

认真写博客的夏目浅石. 2024-06-17 10:31:53
简介我和C++的故事---第一次见面.

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前言

大家好，我是夏目浅石。今天为大家带来一篇C++的博客，后续夏目会持续更新C++的博客文章，希望可以和你一起成长，一起进步。
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C++语言建立在C的基础之上。C++ 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。这些使得 C++ 更加强大。

所以我们学习C++入门的时候，会学习很多语法知识，但这些实际上就是对C语言的拓展和补充，使得C语言更加强大。

对于 C++ 的重点，其实有两方面，一块是我们入门结束后要学习的类和对象，还有一部分就是 stl 标准模板库。这些我在以后都会重点讲解。

下面就开始我们C++的学习吧！！！

一、第一个C++程序

在学习一门语言的时候，我们通常都会用相应的语言去编写“hello world”的程序，意味着打开了新的世界，so 我们也要写一个这样的程序：

#include<iostream>

using namespace std;

int main()
{
	cout << "hello world" << endl;
	return 0;
}

这就是C++的hello world 写法，但是我们有没有考虑过他为什么能打印出"hello world"？

这里的 namespace 是什么，打印内容的那一句代码又是什么意思呢？

so 我们带着这些疑问来到了下面的知识区域。

二、C++ 关键字(C++98)

C++一共有63个关键字，其中包含 C语言的32个关键字。

接下来我们就来认识一下它们：

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数量大约是我们学习 C 语言时的两倍。

我们这边就是见一见，之后文章中都会讲到

三、命名空间

接下来我们要讲的是 namespace 命名空间。

命名空间的作用：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。

对于C语言，是无法解决命名冲突的，举一个例子：
rand 是C语言中取随机数的一个库函数，在没有引用头文件#incldue<stdlib.h>的情况下，我们可以使用rand来定义变量。

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但是一旦引用了头文件，就会发生报错：

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这就是 命名冲突 。这种情况实际上很常见，比如定义变量时可能会和库里的名字冲突；在与他人合作时，可能多个人定义的名字之间也会冲突。

而通过命名空间，就可以轻松解决这个问题。

1、命名空间的定义

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。

我们定义出的命名空间就像一个域，就像局部域和全局域一样，每个域之间不相互影响，我们可以把命名空间叫做命名空间域。

命名空间域只影响使用，不影响生命周期。

所以在不同的 namespace 中的成员就不会互相冲突。

命名空间有 四个特点 ：

  1. 命名空间不受限制，可以随便取.
  2. 命名空间可以定义变量/函数/结构体，自由.
  3. 命名空间可以嵌套.
  4. 若同一工程中，命名空间名字相同，最终会被合并为一个命名空间，此时就 几乎丧失了命名空间的作用，因为在这里面命名冲突存在的话依然会报错.

下面逐个演示一下：

1、2特点：

namespace xiamu
{
    int val = 10;
    int solve()
    {
        int returnvalue = 11;
        return returnvalue;
    }
}

3特点：

namespace xiamu
{
    int x = 10;
    namespace qianshi
    {
        int xx = 100;
    }
}

4特点：
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这里就相当于用 tool.h 中的 print 函数将 Test.h 中的 x 打印了出来。

2、命名空间的使用

命名空间的使用的关键为 域作用限定符 :: ，就是我们上面 4 特点中像个骰子一样的 :: 。

:: 的左边为域，如果有命名空间域，则限定访问命名空间域中的内容，如果域左边为空，访问的就是全局域，会直接到全局范围内找 :: 右边的变量或其他。

举个::访问全局域的例子 ：
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我们知道，C/C++ 为局部优先原则，默认先从局部找，但是 :: 就直接将域限定到了全局域，找到就使用，找不到就报错。所以打印的为全局的 a = 2 。

如果在命名冲突的情况下，就可以将冲突的部分放到不同的域，通过域作用限定符来访问命名空间，:: 左边就放命名空间，右边就是命名空间中的成员，通过这种方式来解决问题 ，我们再举个例子：

我们之前学过数据结构，知道链式队列中是要使用到链表的，假如此刻我们有两个头文件：


namespace AQueue
{
    struct Node
    {
        struct Node* next;
        int val;
    };

    struct Queue
    {
        struct Node* head;
        struct Node* tail;
    };
}

namespace BList
{
    struct Node
    {
        struct Node* next;
        struct Node* prev;
        int val;
    };
}
//如果同时包含头文件，且定义相同类型名字 Node 的节点，通过命名空间就可以成功定义：
#include "List.h"
#include "Queue.h"

int main()
{
    struct AQueue::Node node1;
    struct BList::Node node2;
    // struct是一个前缀，::修饰的是冲突的部分。
}

我们看到是可以成功定义的。

这里 struct1 放命名空间的前面是因为冲突的是 Node ，struct 是一个前缀，:: 修饰的是冲突的部分。

嵌套命名空间的使用 ：
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通过 :: 不断访问命名空间，找到 print 函数和 a 完成对数据的打印。

3、命名空间的三种展开方式

通过我们上面了解了命名空间的使用，其实发现有时使用很繁琐，需要不停的 :: 展开，所以命名空间还有别的展开方式。

命名空间一共有三种展开方式：

  1. 指定命名空间访问(就是我们上方的，使用一次展开一次)
  2. 全局展开
  3. 部分展开

对于这块的讲解呢，就可以回归我们第一个 C++ 程序的代码了。这就既能解决我们的疑惑，又能讲解知识点。

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
	cout << "hello world" << endl;

	return 0;
}

实际上通过上面的学习我们可以知道：其实 std 就是一个命名空间，为了防止命名冲突，C++ 之父在发明是就给它包好了一个空间，就是 std 。

指定命名空间访问：

指定命名空间就是一个个展开嘛，直接上代码：
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全局展开 ：

全局展开就是 using namespace std ，直接将 std 在全局展开了，所以使用的时候就无须使用 :: 进行逐个展开，可以直接使用。

打个比方，比如没展开，就会直接在全局找这个变量；但是如果展开，就不仅在全局找，还会到命名空间找。展开相当于影响了编译时的查找规则。

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
	cout << "hello world" << endl;

	return 0;
}

但是实际上这种展开方式并不好，因为命名空间，就是为了防止冲突而建立。这边就相当于直接把命名空间拆开来了。

所以对于这种展开我认为在平常练习代码，或者是刷题时很好用，但是对于写工程就不适合了。所以在之后的讲解知识点的时候，我大多还是全局展开，但是小伙伴们需要注意区分一下使用场景。

部分展开 ：

综合上面两种方案，还有一种就是部分展开，对命名空间某个常用成员进行展开，比如：

#include<iostream>

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

int main()
{
    cout << "hello world" << endl;
    return 0;
}

假如 cout 常用，我就部分展开 cout ；对于 endl 我就不进行展开，还是指定访问。

总结 ：
命名空间的展开就是为了使用的方便，对于不同的情况有不同的展开方式：

  • 写工程，写项目：常用的部分展开，不常用的局部展开，两者混搭，一切为了安全和严谨。
  • 练习，刷题：用全局展开更加方便，一切为了效率和方便。

四、C++输入&&输出&&换行

对于 C++ 的输入和输出其实是很复杂的，其中涉及到运算符重载等知识，以现在博主的水平可能说的还不是很清楚，所以我们这边就大体介绍一下，知道怎么用就行。等以后理解透彻了，我会再把它但对拎出来讲解。

1、cin / cout / endl 的简单理解

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
	int num = 0;
	cin >> num;
	cout << num << endl;
	return 0;
}

说明：

  1. cout 和 cin是全局的流对象，endl 是特殊的 C++ 符号，表示换行输出，等价于 ‘ ’ 。它们都包含在包含 头文件中。
  2. 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 头文件以及按命名空间使用方法使用 std 库。
  3. << 是流插入运算符，>> 是流提取运算符。在进行输出时，通常写作 cout << ，我们可以理解为是把数据流入 cout ，也就是流入我们程序运行起来的黑框中；在进行输入时，通常写作 cin >> ，同理，可以理解为从黑框中提取数据到变量中。
  4. cout 和 cin 分别为 ostream 和 istream 的对象，<< 和 >> 则涉及到运算符重载，实际上并不简单。

我们甚至初学时，可以直接理解，cout << 就是输出，cin >> 就是输入。

下面，再演示一下 endl 等价于换行 ：

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2、printf / scanf 和 cout / cin 适用场景

我们在写 C++ 时，有时候会穿插着 C 语言写，就拿 cout 和 cin 来说，它们的效率和方便性其实十分优秀，比如 自动识别类型 ：

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这样就省去了格式化的控制，大大优化了代码体验。

但是 cout / cin 也有不太方便的情况，就比如控制精度这一方面，cout 输出时就有点麻烦，这时使用 printf 就很方便：

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3、提速技巧

由于 C++ 需要兼容 C ，所以需要保证一些缓冲区等的同步，所以有时 cin 和 cout 速度会相对较 scanf 和 printf 较慢，所以可以通过关掉同步来对 cin 和 cout 进行提速，在写一些算法题时,经常见到：

ios::sync_with_stdio(false); // 关掉同步，提速 cin 
cout.tie(NULL); // 提速 cout

但是请注意，一旦用了这两句代码 scanf 和 printf 就无法使用了！

五、缺省参数

缺省参数相当于又给 C 语言填上了一个 “坑” 。

1、缺省参数简介

缺省参数有时也被叫做默认参数。

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。

在 C++ 中，支持给 函数形参赋值 的情况，例如：

#include <iostream>

using namespace std;

void Func(int a = 2)
{
	cout << a << endl;
}

int main()
{
	Func(1);
	Func();
	return 0;
}

这时 a 就为缺省参数。

这里就相当于给参数提供了一个缺省值，如果不进行传参，就会直接使用缺省参数的缺省值；如果传参，则使用传递的参数。

而缺省参数又分为两类：全缺省参数 和 半缺省参数 。

2、全缺省参数

全缺省参数就是所有参数都具有缺省值 ，所以函数调用十分随意轻松。

举个例子：
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以上例子就把 Func 的传参方式都涵盖了。若主动传参，传递的参数从函数第一个函数开始，依次传递。

使用缺省值，必须从右往左连续使用：

例如全缺省参数这样传参：Func(, 2, ) 就是错误的，传参必须连续，缺省值使用必须从右往左连续使用 ！

3、半缺省参数

半缺省参数也叫部分缺省，必须从右往左连续缺省 。

下面给出正确定义和错误定义：
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看看使用方式：

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4、缺省参数的优点

缺省参数让函数使用更加灵活，就拿之前我们数据结构的例子来说，比如我们当初写栈时，当栈初始化时，可以开辟空间，也可以不开辟空间。

#include <iostream>

using namespace std;

struct Stack
{
	int* a;
	int top;
	int capacity;
};

void StackInit(struct Stack* p)
{
	p->a = (int*)malloc(sizeof(int) * 100); // 空间开定 100 
	p->top = 0;
	p->capacity = 100;
}

int main()
{
	Stack st;
	StackInit(&st);
	return 0;
}

这种写法有一个缺点，就是空间写定了，就只能是开 100 个整形空间；如果想开辟两个大小不同的栈就没办法了，开大了浪费，开小了不够用。

实在没办法就是再增加一个参数。可是增加参数，如果对于无需求传参的使用者来说，又是一件麻烦事，所以也不太可行。

但是如果这时使用缺省参数，就可以解决这个问题：

在这里插入图片描述当然缺省参数的作用远不止于此，之后我们会发现这个缺省参数真的牛！

5、缺省参数注意点

一共四点：

  1. 半缺省参数必须从右往左依次来给出，不能间隔着给
  2. 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现
  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）

六、结语

今天我们一起学习了C++的第一节知识，希望可以帮助到大家。

风语者！平时喜欢研究各种技术，目前在从事后端开发工作，热爱生活、热爱工作。

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