C++入门（1）

一、什么是C++

1、C++关键字(C++98)

2、C++兼容C

二、C++程序预处理指令

三、命名空间

1、命名冲突

第一种：

第二种：

2、域作用限定符

3、实现命名空间

4、命名空间冲突

5、访问命名空间

6、命名空间“std”

四、输入输出

1、定义

2、自动识别类型

3、格式化输出

五、缺省参数

1、全缺省

2、半缺省

一、什么是C++

C++是一种高级程序设计语言，它是在C语言的基础上发展而来的。C++支持面向对象编程OOP(object oriented programming：面向对象)思想，这种编程方式可以更好地处理复杂问题和大规模程序的开发。
C++既可以进行C语言的过程化程序设计，也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。
1982年，C++的设计者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，使得C++成为一种功能强大、灵活性高、可扩展性好的编程语言。
C++的出现是为了解决软件危机，支持高度抽象和建模，适用于处理复杂问题和大规模程序的开发。C++还支持泛型编程和模板元编程，这使得C++成为一种非常灵活和强大的编程语言。

1、C++关键字(C++98)

C++总计63个关键字，C语言32个关键字。通过不断地学习我们会逐渐掌握这些关键字。

2、C++兼容C

使用C语言的语法在 .cpp 文件中依然可以运行。

二、C++程序预处理指令

#include <iostream>

C和C++一样，使用一个预处理器在进行主编译之前对源文件进行处理，上述的编译指令使预处理器将 iostream 文件的内容添加到程序中。

那么什么要将 iostream 文件的内容添加到程序中呢？

答案涉及程序与外部世界之间的通信。iostream 中的 io 指的是输入（进入程序的信息）和输出（从程序中发送出去的信息）。
C++的输入输出方案涉及 iostream文件中的多个定义。为了使用cout来显示消息，第一个程序需要这些定义。#include编译指令导致 iostream 文件的内容随源代码文件的内容一起被发送给编译器。
实际上，iostream 文件的内容将取代程序中的代码行#include <iostream>。原始文件没有被修改，而是将源代码文件和 iostream 组合成一个复合文件，编译的下一阶段将使用该文件。
注意：使用 cin(=scanf) 和 cout(=printf) 进行输入和输出的程序必须包含文件iostrcam。

#include <iostream>
using namespace std;//后续讲解
int main()
{
	int a = 0;
	cin >> a;
	cout << a << endl;
	return 0;
}

三、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。

1、命名冲突

我们先来看一下命名冲突：

大体命名冲突有两种：

我们自己定义和库里面的名字冲突
项目组，多个人之间定义的名字冲突

下面我们举例来解释两种情况的产生。

第一种：

我们定义一个全局变量rand，此时程序正常输出。

#include <stdio.h>

int rand = 1;

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

如果我们包含头文件<stdlib.h>再次运行

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int rand = 1;

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

此时程序无法正常运行，显示错误如下：

这是因为<stdlib>头文件中定义了rand函数，当我们自己声明全局变量rand时，再包含头文件<stdlib.h> 就造成了 rand 的重定义。

第二种：

我们在两个头文件中同时定义了Node结构体。

然后主函数包含两个新创建的头文件，

#include <stdio.h>
#include "list.h"
#include "queue.h"

int main()
{
	return 0;
}

编译一下，结果程序报错如下：

由此可知，两个头文件包含相同的命名时，同时调用程序会报错。

为了解决这个问题，我们的大佬推出了命名空间的概念，对标识符的名称进行本地化，以避免命名冲突或名字污染。

2、域作用限定符

我们先来回顾“域”的概念：

在C/C++中，域（Scope）是指程序中变量、函数、类等实体的可见范围和生命周期。根据实体的定义位置和作用范围，可以将域分为以下几种类型：

全局域（Global Scope）：全局域中定义的变量、函数、类等实体在整个程序中都是可见的，它们的生命周期与程序的运行时间相同。在C/C++中，全局变量和全局函数默认情况下都属于全局域。
局部域（Local Scope）：局部域中定义的变量、函数、类等实体只在其定义的代码块中可见，它们的生命周期与代码块的执行时间相同。在C/C++中，函数中定义的变量和函数参数都属于局部域。

这段代码中函数 f1 和函数 f2 中变量a都是域，int a = 2;是全局域。

#include<stdio.h>
int a = 2;

void f1()
{
	int a = 0;
}
void f2()
{
	int a = 1;
}

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

此时如何在函数 f1的局部域中打印全局域的变量 a 呢？

我们可以借助域作用限定符 :: (两个冒号) 实现，:: 左边为指定的域，不指定默认全局域。

int a = 2;
void f1()
{
	int a = 0;
	printf("%d\n",::a);  // ::域作用限定符
}

运行后，成功输出全局域的全局变量 2 。

3、实现命名空间

定义命名空间需要关键字 namespace，分别为两个Node结构体定义名为 Q 和名为 L 的命名空间 .

然后在主函数中使用通过命名空间使用他们。

#include <stdio.h>
#include "list.h"
#include "queue.h"
int main()
{
	struct Q::Node node1;
	struct L::Node node2;
	return 0;
}

我们声明了一个名为node1的 struct Q::Node 类型的变量，然后声明了一个名为node2的 struct L::Node 结构体类型的变量。由于这两个结构体都定义在不同的命名空间中，因此我们需要使用作用域解析运算符::来指定命名空间的名称。

我们对于重名的变量也可以放入不同的命名空间中，在两个命名空间中分别加入变量 x。

我也可以通过作用域解析运算符，访问不同命名空间中相同命名的变量。

int main()
{
	struct Q::Node node1;
	struct L::Node node2;
	
	Q::x++;
	L::x++;
	return 0;
}

4、命名空间冲突

比如这种情况：

我们可以进行命名空间的嵌套。

我们对命名空间Code分别嵌套一层命名空间Q和L，这样就可解决命名空间冲突的问题，使用命名空间的内容时，只需多加一层域解析运算符。代码如下：

#include <stdio.h>
#include "list.h"
#include "queue.h"
int main()
{
	struct Code::Q::Node node1;
	struct Code::L::Node node2;
	
	Code::Q::x++;
	Code::L::x++;
	return 0;
}

这种嵌套没有限制，可以进行多层嵌套。

C++中多个文件中相同的命名空间会被合并成一个命名空间。这是因为命名空间是C++中用于避免命名冲突的机制，它的作用是将一组相关的函数、类、变量等封装在一个命名空间中，以避免命名冲突和提高代码的可读性。

5、访问命名空间

指定命名空间访问
struct Code::Q::Node node1;
struct Code::L::Node node2;
全局展开. 一般情况，不建议全局展开的。
#include "list.h"
using namespace Code;
int main()
{
	struct L i;
	return 0;
}
但是一般情况下不建议全局展开，项目中禁止，平时练习可以。
部分展开
using std::cout;
using std::endl;

int main()
{
	cout << "1111" << endl;
	return 0;
}

6、命名空间“std”

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int a = 0;
	cin >> a;
	cout << a << endl;
	return 0;
}

std是一个命名空间，它包含了许多标准库函数和对象，例如cout和cin。命名空间的作用是为了避免不同库中的函数或对象名称冲突，因此在使用标准库中的函数和对象时，

如果不使用 using namespace std;语句，需要在前面加上std::前缀，以指明它们属于std命名空间。
如果使用 using namespace std;语句可以让我们直接使用这些函数和对象，而不需要加上std::前缀。

四、输入输出

1、定义

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。
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。
<<是流插入运算符，>>是流提取运算符。

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int a;
	cin >> a;
	cout << a << endl;
	return 0;
}

2、自动识别类型

使用C++输入输出更方便，不需要像printf/scanf输入输出时那样，需要手动控制格式。
C++的输入输出可以自动识别变量类型。

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int n = 0;
	cin >> n;
	double* a = (double*)malloc(sizeof(int) * n);
	for (int i = 0; i < n; i++)
	{
		cin >> a[i];
	}
	for (int i = 0; i < n; i++)
	{
		cout << a[i] << endl;
	}
	return 0;
}

3、格式化输出

这种情况用cout输出就显得有些麻烦，此时用C语言的printf进行格式化输出就方便许多。

int main()
{
	char name[100] = "Kelly";
	int age = 20;

	cout << "name：" << name << endl;
	cout << "age：" << age << endl;

	printf("name：%s\nage：%d\n", name, age);
	return 0;
}

五、缺省参数

C++ 可以在函数定义时对参数赋初始值，调用时可以不对函数传值，输出则为参数的初始值。

void func(int a = 0)
{
	cout << a << endl;
}
int main()
{
	func();
	return 0;
}

如果对函数传值，则函数使用传入值。

func(666);

1、全缺省

使用缺省值，必须从右往左连续使用。

void Func(int a = 1, int b = 2, int c = 3)
{
	cout << a << " " << b << " " << c << endl;
}
int main()
{
	Func(4, 5, 6);
	Func(4, 5);
	Func(4);
	Func();
	return 0;
}

输出结果如下：

2、半缺省

必须从右往左连续缺省。

void Func(int a , int b = 2, int c = 3)
{
	cout << a << " " << b << " " << c << endl;
}
int main()
{
	Func(4, 5, 6);
	Func(4, 5);
	Func(4);
	//Func(); 至少传一个值给a
	return 0;
}