c++入门(命名空间, c++输入输出, 缺省参数)

文章目录

1. 命名空间
- 正确的命名定义
- 命名空间的使用
2. c++输入与输出
- 标准输入输出对象
- 向流写入读取数据
3. 缺省参数
- 缺省参数分类
- 缺省参数声明
- 缺省参数初始值

c++的简单介绍

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，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。

在这里插入图片描述

c++几乎兼容了98%的c语言的特性, 同时添加了面向对象,泛型以及c的不足弥补.
下面主要简单讲解c++对C语言的不足弥补的一些语法特性.

1. 命名空间

在C/C++中, 变量,函数和我们之后要学的类都是大量存在的, 这些变量,函数和类的名称都将存在全局作用域中, 可能会导致很多冲突.

使用命名空间的目的就是对标识符的名称进行本地化,以避免命名冲突或者名字污染, namespace关键字的出现就是针对这种问题的.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int rand = 10;int main()
{//c语言没法解决这样的命名冲突, namespace就是用来解决这个问题的printf("%d\n", rand);return 0;
}

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编译器直接提示 rand 重定义了, 原来是一个函数, 在 <stdlib.h>库函数中.

C语言无法解决命名冲突, 比如我们定义的名称和库里的有冲突, 又比如团队中不同成员的互相之间有命名冲突.

如果在c语言遇到上面的问题, 是解决不了的, 解决方法只有改名.

而在c++, 提供了 namespace 关键字用来解决命名冲突

命名空间用关键字 namespace 定义, 后面跟着命名空间的名字, 然后跟着一对 {}, 在 {} 里面即命名空间的成员.

注意: {} 后面不需要跟着 ;

正确的命名定义

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>// 正确的命名定义
namespace wr
{int rand = 10;
}void fun()
{printf("%d\n", rand);
}int main()
{fun();printf("%d\n", rand);return 0;
}

程序运行结果如下
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我们发现, 程序并没有得到我们想要的结果.

编译器先从局部空间寻找有没有使用这个名字的变量, 如果局部空间没有, 那么就在全局空间来寻找. 全局空间找不到并不会在命名空间内寻找, 会直接报错

上述程序就是打印了库中 rand函数 的地址, 按整数打印.

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限定在这个作用域内.

下面的程序可以更加直观的观察到, 在命名空间的成员不会被直接当成全局变量的.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>namespace wr
{int rand = 10;int x = 1;
}int main()
{printf("%d\n", x);return 0;
}

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编译器还没有编译就直接报错: x未定义

命名定义相当于一堵墙, 将变量围了起来, 我们使用它们需要指定的字符.

那么应该怎么样正确使用命名空间的成员呢?

一种方法就是用::域作用限定符, 来使用命名空间的成员.

比如我要使用名为wr命名空间的成员rand, 就需要这样 wr::rand(命名空间名 :: 命名空间成员)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>namespace wr
{int rand = 10;int x = 1;
}void fun()
{int rand = 100;printf("%d\n", wr::rand);
}int main()
{fun();printf("%d\n", wr::rand);printf("%d\n", wr::x);return 0;
}

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这样就可以正确使用命名空间的成员了, 如果变量名前限定了命名空间, 会直接使用命名空间内的变量, 而不会再在局部空间和全局空间内找.

同样, 函数和结构体成员也是可以当作命名空间的成员的, 使用方式也是一样用域作用限定符

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>namespace wr
{int rand = 10;int Add(int a, int b){return a+b;}struct Node{int val;struct Node* next;};
}int main()
{struct wr::Node n1 = {100, NULL};printf("%d\n", wr::Add(1, 2));printf("%d\n", n1.val);return 0;
}

程序运行结果如下:

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注意域作用限定符是直接作用在名称上的, 例如struct wr::Node 而不是wr::struct Node

命名空间的好处就是防止发生命名冲突, 即使名称一样通过命名空间可以很好的解决这个冲突

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>namespace wr
{int rand = 10;int Add(int a, int b){return a+b;}
}namespace wht
{int rand = 100;int Add(int a, int b){return 10*(a+b);}
}int main()
{printf("wr::Add(1, 2):%d\n", wr::Add(1, 2));printf("wr::rand:%d\n", wr::rand);printf("wht::Add(1, 2):%d\n", wht::Add(1, 2));printf("wht::rand:%d\n", wht::rand);return 0;
}

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命名空间是可以嵌套的

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>namespace N1
{int a = 10;int b = 11;int Add (int a, int b){return a+b;}namespace N2{int c = 12;int d = 13;int Mul (int a, int b){return a*b;}}
}int main()
{printf("N1::a\t\t%d\n", N1::a);printf("N1::b\t\t%d\n", N1::b);printf("N1::N2::c\t%d\n", N1::N2::c);printf("N1::N2::d\t%d\n", N1::N2::d);printf("N1::Add(1,2)\t%d\n", N1::Add(1,2));printf("N1::N2::Mul(3,4)\t%d\n", N1::N2::Mul(3,4));return 0;
}

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同一工程允许存在多个相同名称的命名空间, 编译器最后会合成一个命名空间
同一文件中的多个相同名称的命名空间, 也会合成一个命名空间

Stack.h

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>namespace wr 
{typedef struct Stack{int* a;int capacity;int top;}ST;void StackInit(ST* ps);void StackPush(ST* ps, int x);
}

Stack.cpp

#include "Stack.h"namespace wr 
{void StackInit(ST* ps){ps->a = NULL;ps->capacity = ps->top = 0;}void StackPush(ST* ps, int x){//...}
}

test.cpp

#include "Stack.h"
namespace wr 
{int x = 100;
}int main()
{wr::ST s;wr::StackInit(&s);return 0;
}

程序运行没有任何问题, test.cpp 使用到了同工程其他文件的同名命名空间的成员.

命名空间的使用

还是使用上面栈的数据结构, 如果我想一次性将1,2,3,4,5压入栈, 需要如下操作

#include "Stack.h"
namespace wr 
{int x = 100;
}int main()
{wr::ST s;wr::StackInit(&s);wr::StackPush(&s, 1);wr::StackPush(&s, 2);wr::StackPush(&s, 3);wr::StackPush(&s, 4);wr::StackPush(&s, 5);return 0;
}

在每个 StackPush 前面都要加上命名空间和域作用限定符, 这显然造成代码冗长.

有一种方法可以避免这种情况, 直接使用 using 指示, 将整个命名空间名称引入:

#include "Stack.h"
namespace wr 
{int x = 100;
}
using namespace wr;int main()
{ST s;StackInit(&s);StackPush(&s, 1);StackPush(&s, 2);StackPush(&s, 3);StackPush(&s, 4);StackPush(&s, 5);return 0;
}

using指示使得某个特定的命名空间中所有的名字都可见, 这样我们就无需再为它们添加任何前缀限定符了.

简写的名字从 using 指示开始, 一直到 using 指示所在的作用域结束都能使用.

还有一种最安全的方法, 也就是使用 using 声明

#include <iostream>
using std::cin;int main()
{int i;cin >> i;       //正确: cin和std::cin含义相同cout << i;      //错误: 没有对应的using声明, 必须使用完整的名字std::cout << i; //正确: 显示地从std中使用coutreturn 0;
}

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这也是c++特有的输入输出代码, 马上就会讲解这个知识点, 首先中心放在 using 声明里.

第232行, 编译器直接提示我没有对应的using声明.

当然, 我是可以直接用 using 指示: using namespace std
但是, 库中的命名空间 std 显然有很多成员, 如果一次性全部展开, 这是不安全的, 最好最安全的方式就是使用 using 声明. 我需要用到什么成员, 我就声明什么成员.

综上:

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 ::
using 声明: 使用using将命名空间中某个成员引入
using 指示: 使用using namespace 命名空间名称 引入

注意: 头文件不应包含 using 声明. 如果头文件有某个 using 声明, 那么每个使用的该头文件的文件就都会有这个圣经. 对于某些程序来说, 由于不经意间包含了一些名字, 反而可能产生始料未及的名字冲突.

2. c++输入与输出

c++并未定义任何输入输出(IO)语句, 取而代之, 包含了一个全面的标准库(standard library) 来提供 IO机制(以及很多其他设施)

iostream 库包含两个基础类型 istream 和 ostream, 分别表示输入流和输出流.

一个流就是一个字符序列, 随着时间的推移, 字符是顺序生成或消耗的.

标准输入输出对象

标准库定义了4个 IO 对象.

cin : 标准输入(键盘)
cout : 标准输出(控制台)
cerr : 标准错误
clog : 输出程序运行时的一般性信息

实际上 cin 和 cout 分别是 istream 和 ostream 类型的对象, 后序会详细讲解

向流写入读取数据

#include <iostream>
using std::cout;
using std::cin;
using std::endl;int main()
{int n1, n2;cout << "请输入两个数字: " << endl;cin >> n1 >> n2;cout << n1 << 'x' << n2 << '=' << n1*n2 << endl;return 0;
}

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向流写入数据

cout << "请输入两个数字: " << endl;

这句表达式使用了**输出运算符(<<)**在标准输出上打印信息.

<< 接受两个运算对象: 左侧的运算对象必须是一个 ostream 对象, 右侧的运算对象是要打印的值.

endl 是一个被称为 操纵符 的特殊值. 写入 endl 的效果是结束当前行, 相当于\n.

从流中读取数据
cin >> n1 >> n2;用于读入输入数据

输入运算符(>>) 与输出运算符类似, 它接受一个 istream 作为其左侧运算对象, 接受一个对象为其右侧运算对象.

使用c++输入输出更方便, 不需要像 printf/scanf 那样, 需要手动输入格式. c++的输入输入可以自动识别格式.

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

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若有打印精度的需求, 可以输入输出流和printf/scanf函数结合使用, 当然官方库也提供了一些方法, 如果需要用可以自查.

3. 缺省参数

缺省参数是在声明或定义函数时为函数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使用该形参的缺省值, 否则则使用该实参.

void Func(int a = 0)
{cout<<a<<endl;
}int main()
{Func();     // 没有传参时，使用参数的默认值Func(10);   // 传参时，使用指定的实参return 0;
}

程序运行如下:
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缺省参数让函数调用非常灵活

缺省参数分类

全缺省参数

函数的所有形参都提供了默认实参

void Func(int a = 1, int b = 2, int c = 3)
{cout << a << endl;cout << b << endl;cout << c << endl;cout << endl;
}int main()
{Func();Func(20);           // a = 20; Func(20, 30);       // a = 20; b = 30;Func(20, 30, 40);   // a = 20; b = 30; c = 40;return 0;
}

在这里插入图片描述

若函数有多个形参有默认实参, 如果函数指定了实参, 默认从第一个有默认实参的形参开始指定实参.

只能省略尾部的实参, 而不能省略前面的实参.

例如下面的函数调用就是错误的

Func(, 20, );

半缺省参数

至少有一个形参没有默认实参

void Func(int a, int b = 2, int c = 3)
{cout << a << endl;cout << b << endl;cout << c << endl;cout << endl;
}int main()
{Func();             // errFunc(20);           // a = 20; Func(20, 30);       // a = 20; b = 30;Func(20, 30, 40);   // a = 20; b = 30; c = 40;return 0;
}

根据我们上面得到的结论

拥有半缺省参数的函数, 对于没有默认实参的形参, 都需要在函数调用的时候指定实参.

半缺省参数必须从右向左依次来给出, 不能间隔着给

void Func(int a = 1, int b, int c);         //err
void Func(int a = 1, int b, int c = 3);     //err
void Func(int a, int b = 2, int c);         //err
void Func(int a, int b, int c = 3);         //正确

总结: 缺省参数后面都应为缺省参数.

合理设置形参的顺序, 尽量让不怎么使用默认值的形参出现在前面, 而让哪些经常使用默认值的形参出现在后面.

缺省参数声明

对于函数的声明来说, 通常的习惯是将其放在头文件中, 并且一个函数只声明依次, 但是多次声明同一个函数也是合法的!

不过需要注意的是, 函数的后序声明只能为之前那些没有默认值的形参添加默认实参, 而且该形参的右侧的所有形参必须都有默认值.

例如已经声明了一个函数:

void Func(int a, int b, int c = 3);

是不可以在这个声明后面对已经有默认值的形参进行修改默认值的:

void Func(int a, int b, int c = 4);     //错误 在上面已经对 c 赋值过默认值, 不可再进行修改

同样,如果该形参的右边不全是缺省参数也是不可以的:

void Func(int a = 1, int b, int c = 3);   //错误 形参 a 右侧不全是缺省参数

下面这样是正确的

void Func(int a = 1, int b = 2, int c = 3);

通常来说, 应该在函数声明中指定缺省参数, 不可在函数声明和函数定义同时指定缺省参数

缺省参数初始值

缺省值必须是常量或全局变量.不可以是局部变量

int i = 10;
int j = 20;void Func(int a = i; int b = j; int c = 3)
{cout << a << endl;cout << b << endl;cout << c << endl;cout << endl;
}int main()
{Func();         //a = 10; b = 20; c = 3;i = 100;        //改变了默认实参的值int j = 200;    //没有改变默认实参的值Func();         //a = 100; b = 20; c = 3;return 0;
}