【C++初阶（一）】学习前言 命名空间与IO流

news2024/11/18 2:51:33

本专栏内容为：C++学习专栏，分为初阶和进阶两部分。 通过本专栏的深入学习，你可以了解并掌握C++。

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C++初阶（一）

  • 什么是C++
  • C++发展史
  • C++现状：
  • C++在工作领域中的应用
  • C++入门部分
    • C++关键字：
    • 命名空间：
      • 命名空间定义：
      • 命名空间的使用：
        • 方法一：加命名空间名称及作用域限定符（不展开命名空间）
        • 方法二：使用using将命名空间中某个成员引入（展开空间中部分内容）
        • 方法三：使用using namespace 命名空间名称 引入（展开空间中全部内容）
      • 对命名空间展开的思考
      • C++输入与输出：
        • cout(标准输出对象（控制台）)
        • cin(标准输入对象（键盘）)

什么是C++

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，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。

C++发展史

1979年，贝尔实验室的本贾尼等人试图分析unix内核的时候，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。

我们先来看下C++的历史版本：
在这里插入图片描述
现在公司主流使用还是C++98和C++11。

关于C++2X最新特性的讨论：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/107360459

C++现状：

C/C++在TIOBE编程语言社区
常年位居前五
在23年更是霸榜前三!
在这里插入图片描述

C++在工作领域中的应用

  1. 操作系统以及大型系统软件开发
  2. 服务器端开发
  3. 游戏开发
  4. 嵌入式和物联网领域
  5. 数字图像处理
  6. 人工智能
  7. 分布式应用

C++入门部分

C++关键字：

C++总计63个关键字，C语言32个关键字。
在这里插入图片描述

命名空间：

在介绍命名空间之前，先看下面代码所示：

#include<stdio.h>

int rand = 10;

int main()
{

	printf("%d", rand);
	return 0;
}

这个代码很简单，实现的功能就是打印rand函数的值。（这里赋值为10.并且以全局变量定义）

那我们在这个代码实现的基础上加一个头文件：

#include<stdlib.h>

也就是说：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

int rand = 10;

int main()
{

	printf("%d", rand);
	return 0;
}

我们看一下在编译器中运行的结果：
在这里插入图片描述
加了个头文件后，编译器报错了，这是为什么呢？

我们看报错原因：说是rand函数重定义。这是因为在库中已经有了rand这个函数,如果再次使用rand这个名字定义变量或者函数时,编译器会分不清你到底想使用哪个rand，因而报错。

那么如何解决这个问题呢？
这就是我们要首先介绍的命名空间。

C++为了解决C语言上述的问题
引出了命名空间这种玩法
(C++兼容C语言的所有语法)

命名空间定义：

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。

 //NIC是命名空间的名字，一般开发中是用项目名字做命名空间名。
namespace NIC
{
	// 命名空间中可以定义变量/函数/类型
	int rand = 10;//变量

	int Add(int left, int right)//函数
	{
		return left + right;
	}

	struct Test//结构体
	{
		int a[10];
		int val;
	};
}

命名空间相当于一个独立的作用域
命名空间中所有内容都局限于该命名空间中
在这里插入图片描述

当然，命名空间也可以嵌套：

namespace NIC
{
	// 命名空间中可以定义变量/函数/类型
	int rand = 10;//变量

	int Add(int left, int right)//函数
	{
		return left + right;
	}

	struct Test//结构体
	{
		int a[10];
		int val;
	};

	//命名空间的嵌套：
	namespace NIC2
	{
		int a;
		int b;
		

		int sum(int x, int y)
		{
			return x + y;
		}

		struct Student
		{
			int ID;
			char Name[20];
		};
	}
}

命名空间的使用：

那么我们回到我们最初的那个问题，既然我们现在知道了是函数冲突产生的问题，并且用命名空间解决，那么如何使用呢？

先看下面代码示例：

int main()
{

	printf("%d", NIC::rand);
	return 0;
}

我们刚才把rand函数包装在了我们的命名空间里，这里我们要打印rand的值，采用了命名空间名+：：的形式，这就是使用命名空间的第一种方法：加命名空间名称及作用域限定符。

方法一：加命名空间名称及作用域限定符（不展开命名空间）

：： 域作用限定符。
通过域作用符我们就可以访问命名空间中的成员：

int main()
{
	printf("%d\n", NIC::rand);
	int b = NIC::Add(1, 3);
	printf("%d", b);
	struct NIC::Test node;
	return 0;
}

结果显示：
在这里插入图片描述

这个代码示例我们访问了我们命名空间里面的rand和Add函数。最后一个我们开辟了结构体的新节点。

方法二：使用using将命名空间中某个成员引入（展开空间中部分内容）

假设NIC空间中的rand使用频率很高
可以将rand变量单独展开到全局域

using NIC::rand;

假设NIC空间中的Add函数使用频率很高
可以将Add函数单独展开到全局域

using NIC::Add;

看一下测试代码：

using  NIC::rand;
int main()
{
	int b = rand;//rand展开直接用

	int c = NIC::Add(3, 5);//Add没有展开，需要用域作用符：：访问

	printf("%d\n%d", b, c);

	return 0;
}

结果如下：
在这里插入图片描述

方法三：使用using namespace 命名空间名称 引入（展开空间中全部内容）

在空间NIC后面加上

using namespace NEO;

这句话的意思是:
将空间NIC展开为全局域

我们在看C++程序时经常看见:

using namespace std;

std就是C++的标准库。

当NIC空间被展开后
空间里的所有内容可以直接使用:

namespace NIC
{
	// 命名空间中可以定义变量/函数/类型
	int rand = 10;//变量

	int Add(int left, int right)//函数
	{
		return left + right;
	}

	struct Test//结构体
	{
		int a[10];
		int val;
	};


	//命名空间的嵌套：
	namespace NIC2
	{
		int a;
		int b;
	   int sum(int x, int y)
	   {
	   return x + y;
	   }
	   struct Student
       {
	    int ID;
	    char Name[20];
	    };
	}
}


using namespace NIC;
int main()
{
	int b = rand;
	printf("%d", b);

	return 0;
}

结果如下：
在这里插入图片描述

对命名空间展开的思考

假设我们将自定义NIC空间和标准库的std空间同时展开
那么整型变量rand和rand函数同时暴露在全局域
我们再去使用它时也会报错：

using namespace std;
using namespace NIC;

所以直接展开std标准库也有冲突风险
但是不展开的话,写输入输出会很麻烦

那么平时写代码时应该怎么办?
结论:

1.写项目时,尽量不要展开标准库
2.日常练习时应该展开标准库
3.写项目使用部分常用内容展开

C++输入与输出：

C语言输入输出方式，相信大家都并不陌生，那么C++如何输入输出呢？

在C++中，输入输出用的是IO流，跟C语言一样，在使用C++输入输出前要包含一个头文件：

#include<iostream>

其次，因为输入输出函数直接在库里面，我们可以直接展开std库也可以访问std库。

using namespace std;
using std::cout
using std::cin
using std::endl

具体用什么方式应人而异，根据自己习惯选择。

cout(标准输出对象（控制台）)

C++中用：cout<< 来进行打印输出。（console:控制台 out:输出）
<<:流插入运算符

using std::cout;
int main()
{
	cout << "hello world\n";
	return 0;
}

输出结果：
在这里插入图片描述

从代码示例，我们可以理解为：hello word字符串就是流，流向到对象（终端）中去，进行打印输出。

补充1：
在C语言中，根据类型不同，我们用printf函数打印的时候，需要指定格式才能打印：

int main()
{
	int a = 10;
	double b = 5.5;
	printf("%d %.2lf", a, b);
	return 0;
}

但是我们C++中，会自动识别类型：

using std::cout;
int main()
{

	cout << "hello world\n";
	int a = 10;
	double b = 5.5;
	cout << a<<"\n";
	cout << b;

	return 0;
}

输出结果：
在这里插入图片描述
不仅如此：打印的时候我们可以多次用<<流插入运算符。

using std::cout;
int main()
{
	cout << "hello world\n";
	int a = 10;
	double b = 5.5;
	cout << a<<"\n"<<b<<"\n"<<"hello world\n"<<'\n';
	return 0;
}

输出结果：
在这里插入图片描述
补充2：
在C++中，我们可以用endl来表示换行符。（end:结尾 Line:行）

int main()
{
	// IO流
	// 自动识别输出变量的类型
	// <<流插入
	std::cout << "hello world\n";
	int a = 10;
	double b = 11.11;
	//std::cout << a << "\n";
	//std::cout << b << "\n";
	std::cout << a << "\n" << b << '\n';
	std::cout << a << std::endl << b << std::endl;

	return 0;
}

输出结果：
在这里插入图片描述

cin(标准输入对象（键盘）)

C++中用：cin>>来进行获取键盘输入。（console:控制台 in:里面）
<<:流提取运算符

using  std::cin;
using  std::cout;
using  std::endl;
int main()
{
	int a;
	double b;
	// 流提取
	cin >> a >> b;

	cout << a  << endl << b << endl;
	cout << a << endl << b << endl;

	return 0;
}

输出结果：
在这里插入图片描述

注意：关于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，这些又用得不是很多，我们这里就不展开学习了。后续如果有需要，我
们可以进行网上查阅并仔细学习。

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