C++特性——命名空间、I/O流以及缺省参数

news2024/10/6 16:20:07

C++特性

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1. 写在前面

可以认为，C++的语法和语义基本上包含了C语言的所有内容。二者之间的关系大致可以用下图表示：

在这里插入图片描述

同时，C++在C语言的基础上引入了许多额外的特性和概念，下面，我们就来学习C++有而C语言没有的特性。

2. 命名空间

我们都知道，C语言有一大不足之处，那就是命名冲突，这可能是和库里面函数的名字发生冲突，也可能是与自己定义的变量冲突，例如：

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

int rand = 1;

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

会有如下报错信息：
注：对于为什么会发生命名冲突以及其他情况可以看看👉变量名和函数名的冲突问题

在这里插入图片描述

这里就可以看见，全局变量rand和库函数rand的名字之间发生了冲突。而为了解决这种类似的命名冲突，C++就有了命名空间这一概念和用法：

C++中的命名空间是一种用于组织和管理代码的机制，允许将全局作用域内的标识符（例如变量、函数、类）分组为命名空间。这有助于避免命名冲突，并提供更好的代码结构和可维护性。

具体用法：

namespace space_name
{
    //变量
    //函数
    //结构
    //…………
}

例如，对于上面的全局变量rand，我们可以这样写从而避免错误：

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

//定义了一个名为test的命名空间
namespace test
{
	int rand = 1;
}

int main()
{

	printf("%d\n", test :: rand);

	return 0;
}

注：符号::为域作用限定符，用于引用指定命名空间的成员。

2.1 命名空间的嵌套

命名空间可以嵌套定义，例如：

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

namespace test_1
{
	int num_1 = 1;

	namespace test_2
	{
		int num_2 = 2;
	}
}

int main()
{
	printf("%d\n", test_1 :: test_2 :: num_2);

	return 0;
}

小细节：不同级别的命名空间的名字可以相同，例如，上面的test_2就可以改为test_1，程序同样可以正常运行。但是，对于同一级别的命名空间的名字，如果两个空间内没有同名变量，那这两个命名空间就可以同名，否则就不能同名，例如：

这种写法是正确的：

namespace test_1
{
	int num = 1;

}

namespace test_1
{
	int num_1 = 2;
}

而这种写法是错误的：

namespace test_1
{
	int num = 1;

}

namespace test_1
{
	int num = 2;
}

2.2 命名空间的完全展开

我们可以用using namespace space_name;，来将一个命名空间完全展开，这样，再使用命名空间内的成员时，就可以不用使用域作用限定符::，例如：

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

namespace test
{
	int num = 1;
}

using namespace test;

int main()
{
	printf("%d\n", num);

	return 0;
}

注意：将命名空间完全展开这一做法具有一定的危险性，如果我们将命名空间比作是一道城墙，那么将命名空间展开就可以看作是将这道城墙推到，让城墙内的东西完全暴露。因此，只有确保命名空间的内容不会和库中内容发生冲突时，才可以将命名空间展开。

错误示例：

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

namespace test
{
	int rand = 1;
}

using namespace test;

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

	return 0;
}

报错信息：

在这里插入图片描述

2.3 命名空间的指定展开

每次指定命名空间很不方便，但是直接将命名空间展开又会有冲突风险，那么我们就可以采取一个折中的办法——命名空间的指定展开。

我们可以用using space_name :: number;来实现，例如：

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

namespace test
{
	int num1 = 1;
	int num2 = 2;
	int rand = 3;
}

//对num1, num2指定展开
using test::num1;
using test::num2;

int main()
{
	printf("%d\n", num1);

	return 0;
}

3. C++的I/O流

一般来说，我们学习一门语言的第一串代码就是打印字符串Hello World，现在就让我们来看看C++版的Hello World

#include <iostream>

//有关输入输出流的关键字通常都在 std 命名空间中
using namespace std;

int main()
{
	cout << "Hello World" << endl;

	return 0;
}

要理解这段代码，我们就需要了解C++的I/O流：

C++ 中的输入输出流（I/O streams）是用于处理输入和输出的重要概念。它们是 C++ 标准库中的一部分，用于读取和写入数据到不同的设备，例如键盘、屏幕、文件、网络等。C++ 中主要的 I/O 流类是基于两个主要类模板构建的：istream 和 ostream。这两个类分别用于输入和输出。

以下是常用的类和基本操作：

  • 上面所包含的头文件iostream就是istream和ostream的派生类，它提供了输入和输出的功能。

  • cout即console out，称为流插入，将类容输出到控制台，相当于C语言的printf。需要注意，cout可以自动识别变量类型，因此可以多组不同类型的数据同时输出，例如：

    int num1 = 10;
double num2 = 3.14;
cout << "Hello World" << endl << num1 << endl << num2 << endl;

  • <<：用于将数据写入流

  • endl：C++的换行符，例如

    cout << "Hello World" << endl << num1 << endl << num2 << endl;
//等价于
cout << "Hello World" << '\n' << num1 << '\n' << num2 << '\n';

  • cin即console in，称为流提取，用于从流中读取数据，相当于C语言中的scanf。和cout一样，cin也可以自动识别变量类型

  • >>：用于从流中读取数据，例如：

    int num1 = 0;
double num2 = 0.0;

cin >> num1 >> num2;

4. 缺省参数

缺省参数就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

缺省参数分为以下两类：

  • 全缺省参数：函数的所有参数都为缺省参数，例如：

    void Func(int a = 10, int b = 20);

  • 半缺省参数：部分参数为缺省参数，例如：

    void Func(int a, int b = 10);

缺省参数的使用实例：

#include <iostream>

using namespace std;

void Func(int a, int b = 10)
{
	cout << "a = " << a << endl << "b = " << b << endl;
}

int main()
{
	Func(100);
	Func(100, 0);

	return 0;
}

output：

a = 100
b = 10
a = 100
b = 0

4.1 使用缺省参数的注意事项

  1. 当一个函数的参数为部分缺省时，缺省值只能从右往左给，且必须连续，否则编译器无法判断传入的实参代表着哪个形参。例如：

    void Func(int a, int b = 10, int c)
{
	cout << b << endl;
}

    会有如下报错信息：

    在这里插入图片描述

  2. 如果一个函数的参数都是缺省参数，那么传入的实参必须是连续的。例如下面的函数调用就是错误的：

    #include <iostream>

using namespace std;

void Func(int a = 1, int b = 10, int c = 100)
{
	cout << a << endl << b << endl << c << endl;
}

int main()
{
	Func( , 1, );

	return 0;
}

  3. 缺省参数不能在函数的声明和定义中同时出现，且只能在函数声明的时候给（如果同时，那么编译器不知道用哪一个，如果只在定义中给，那么当其他文件引用时，就不知道这个值）

  4. 缺省参数必须是常量或者是全局变量

本篇完。

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