【C++】如何巧妙运用C++命名空间:初学者必备指南

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C++语法相关知识点可以通过点击以下链接进行学习一起加油!

本篇将带领大家走进C++的旅途,为了更好地学习C++这门语言,我们需要了解它的前世今生。在了解完C++如何诞生后,将开始我们C++之旅第一站"命名空间"。(老早说是C/C++博主,现在才更C++,哈哈哈哈哈~)

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文章目录

  • 一、C++诞生
  • 二、C++发展史
  • 三、命名空间
    • 3.1 命名空间定义
    • 3.2 命名空间相关特点及说明
  • 四、编译器搜索原则
  • 五、命名空间三种使用方式
  • 六、简单了解:C++输入与输出
  • 六、std命名空间的使用惯例

一、C++诞生

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由于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、规模较大的程序、需要高度的抽象和建模时,C语言不能满足需求。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++(C++基于C语言而产生)它既可以进行C语言的过程化程序设计,又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。

二、C++发展史

1979年,贝尔实验室的本贾尼等人试图分析unix内核时候,试图将内核模块化,于是在C语言的基础上进行扩展,增加了类的机制,完成了一个可以运行的预处理程序,称之为C with classes

C++基于C语言进一步扩充和完善,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。

我们先来看下C++的历史版本:

阶段内容
C with classes类及派生类、公有和私有成员、类的构造和析构、友元、内联函数、赋值运算符 重载等
C++1.0添加虚函数概念,函数和运算符重载,引用、常量等
C++2.0更加完善支持面向对象,新增保护成员、多重继承、对象的初始化、抽象类、静 态成员以及const成员函数
C++3.0进一步完善,引入模板,解决多重继承产生的二义性问题和相应构造和析构的处 理
C++98C++标准第一个版本,绝大多数编译器都支持,得到了国际标准化组织(ISO)和美 国标准化协会认可,以模板方式重写C++标准库,引入了STL(标准模板库)
C++03C++标准第二个版本,语言特性无大改变,主要:修订错误、减少多异性
C++05C++标准委员会发布了一份计数报告(Technical Report,TR1),正式更名 C++0x,即:计划在本世纪第一个10年的某个时间发布
C++11增加了许多特性,使得C++更像一种新语言,比如:正则表达式、基于范围for循 环、auto关键字、新容器、列表初始化、标准线程库等
C++14对C++11的扩展,主要是修复C++11中漏洞以及改进,比如:泛型的lambda表 达式,auto的返回值类型推导,二进制字面常量等
C++17在C++11上做了一些小幅改进,增加了19个新特性,比如:static_assert()的文 本信息可选,Fold表达式用于可变的模板,if和switch语句中的初始化器等
C++20自C++11以来最大的发行版,引入了许多新的特性,比如:模块(Modules)、协 程(Coroutines)、范围(Ranges)、概念(Constraints)等重大特性,还有对已有 特性的更新:比如Lambda支持模板、范围for支持初始化等
C++23制定ing

C++还在不断的向后发展。但是:现在公司主流使用还是C++98和C++11,所有大家不用追求最新,重点将C++98和C++11掌握好。等工作后,随着对C++理解不断加深,有时间可以去琢磨下更新的特性。

三、命名空间

对于C++中符号常量、变量、函数、类和对象等。在工程中会频繁地对对象取名称,可能导致名称冲突(程序员间或者程序员和头文件间)。为了避免这种问题出现,C++引入了命名空间来对标识符的名称进行本地化,以避免命名冲突或名字污染

命名空间关键字:namespace

具体名称冲突用例:
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报错理由:创建一个整型变量名称为rand,而rand是stdlib.h声明的库函数,在预编译阶段头文件会展开,会导致rand重命名

3.1 命名空间定义

定义命名空间格式
namespace 命名空间名字
{命名空间成员
}

3.2 命名空间相关特点及说明

第一点: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

说明:C++具有域的概念,目前先阶段所接触到的域有全局、局部作用域、命名空间域。对于命名空间可以看成一个被圈起来的私人空间。

第二点:命名空间中可以定义变量/函数/类型

namespace N
{int a;int b=10;int Add(int x,int y){return x+y;}struct N{int c;  };
}

第三点:命名空间可以嵌套命名空间

说明:面对不同场景,需要嵌套多层命名空间起到隔离的效果。

具体场景:现在A公司有一堆重要数据,A公司用命名空间将这些数据圈起来。A公司里面有两个程序员B和C。B程序员做了个Push函数实现压栈的功能,而C程序员做了Push函数实现插入元素的功能,在A公司所定义的命名空间,出现名称冲突的问题,对此需要B和C程序员定义自己的命名空间存放自己的数据。这里就需要命名空间的嵌套。

#include <iostream>
using namespace std;
namespace A_company
{namespace B_epe{Push();}namespace C_epe{Push();}
}
使用方式:cout<<A::B_epe::内容<<endl;

第四点: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

//test.hnamespace N
{int a;int d;
}//test.cppnamespace N
{int a=1;int Add(int x,int y){return x+y;}
}

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说明:这里重定义不是指命名空间名称冲突,而是当相同名称的命名空间合并同一个命名空间中,变量a名称冲突导致。

四、编译器搜索原则

  • 不指定域:1.当前局部域 2.全局域
  • 指定域:如果指定域,直接去指定域搜索(优先去域中搜索,比如std::cout)
  • ::是域作用限定符(优先向全局范围搜索)
int x=10;
int main()
{int x=1;printf("%d\n",x);//1printf("%d\n",::x)//10return 0;
}

五、命名空间三种使用方式

namespace N
{int a=1;int b=0;int Add(int x,int y) {return x+y;}
}

第一种:加命名空间名称及作用域限定符

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

第二种:使用using将命名空间中某个成员引入(打开某个成员权限)

将N命名空间中变量b的权限打开

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

第三种:使用using namespace命名空名称引入

将N命名空间展开(跟头文件的展开是不同的,就像李大爷说你可以来我家菜园顺便采菜)

using namespce N;
int main()
{printf("%d\n", N::a);printf("%d\n", b);Add(10, 20);return 0;
}

关于上面三种方式,在日常练习或竞赛中更加推荐使用第三种更为简便方式,而对于在工作中更加推荐使用上面两种方式,使得程序更具有安全性。

六、简单了解:C++输入与输出

#include <iostream>
using namespace std;int main()
{cout<<"Helloc world"<<endl;return 0;
}
  1. 使用cout标准输出对象(控制台)和cin标准输入对象时,必循包含头文件以及按照命名空间使用方式使用std
  2. coutcin是全局的流对象,endl是特殊的C++符号,表示换行输出,他们都包含在包含头文件中
  3. 使用C++输入输出更加方便,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
  4. 实际上coutcin分别时ostreaminstream类型的对象,>>和<<也涉及运算符重载等知识。 这里只需要简单学习他们的使用就行,后面还有不断深入学习

关于第三点与第四点

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{	//为什么Cpp兼容C,对此一些符号可以有多重意思<<:可以表示左移或者流插入(自动识别类型)int i=10;char p='a';i=i<<1;cout<<i<<p<<endl;>>:可以表示右移或者流提取(自动识别类型)int a=0;cin>>a;关于自动识别类型的功能:关于精度打印可以使用printf函数比如:double d=1.11111;printf("%.2lf\n",d);cout<<d<<endl;对此显然时printf更加胜任这些操作,当然可以根据不同场景选择输入即可。return 0;
}
其中关于cout和cin还有很多更加复杂的用法,这里就不展开学习

早期标准库将所有功能在全局域中是实现,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语言中头文件区分,也为了正确使用命名空间,规定C++头文件不带.h.旧编译器(vc6.0)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

六、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使用更加合理呢?

  • 在日常练习中,建议直接使用using namespace std即可,这样就很方便。

  • 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,向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。


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以上就是本篇文章的所有内容,在此感谢大家的观看!这里是店小二呀C++笔记,希望对你在学习C++语言旅途中有所帮助!
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