【C++】：关键字 命名空间 输入输出 缺省参数 函数重载 引用

news2024/11/30 2:41:49

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【本节目标】

  1. C++关键字
  2. 命名空间
  3. C++输入&输出
  4. 缺省参数
  5. 函数重载
  6. 引用
    C++是在C的基础之上，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 熟悉C语言之后，对C++学习有一定的帮助，本章节主要目标：
  7. 补充C语言语法的不足，以及C++是如何对C语言设计不合理的地方进行优化的，比如：作用域方面、IO方面、函数方面、指针方面、宏方面等
  8. 为后续类和对象学习打基础

1 C++关键字(C++98)

C++总计63个关键字，C语言32个关键字
ps：下面我们只是看一下C++有多少关键字，不对关键字进行具体的讲解。后面我们学到以后再细讲
在这里插入图片描述

2. 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

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int rand = 10;
// C语言没办法解决类似这样的命名冲突问题，所以C++提出了namespace来解决
int main()
{
 printf("%d\n", rand);
return 0;
}
// 编译后后报错：error C2365: “rand”: 重定义；以前的定义是“函数”

2.1 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

// bit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
// 1. 正常的命名空间定义
namespace bit
{
 // 命名空间中可以定义变量/函数/类型
 int rand = 10;
 int Add(int left, int right)
 {
 return left + right;
 }
注意：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
2.2 命名空间使用
命名空间中成员该如何使用呢？比如：
 struct Node
 {
 struct Node* next;
 int val;
 };
}
//2. 命名空间可以嵌套
// test.cpp
namespace N1
{
int a;
int b;
int Add(int left, int right)
 {
     return left + right;
 }
namespace N2
 {
     int c;
     int d;
     int Sub(int left, int right)
     {
         return left - right;
     }
 }
}
//3. 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。
// ps：一个工程中的test.h和上面test.cpp中两个N1会被合并成一个
// test.h
namespace N1
{
int Mul(int left, int right)
 {
     return left * right;
 }
}

注意：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

2.2 命名空间使用

命名空间中成员该如何使用呢？比如：

namespace bit
{
 // 命名空间中可以定义变量/函数/类型
 int a = 0;
 int b = 1;
 int Add(int left, int right)
 {
 return left + right;
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
使用using将命名空间中某个成员引入
使用using namespace 命名空间名称 引入
3. C++输入&输出
新生婴儿会以自己独特的方式向这个崭新的世界打招呼，C++刚出来后，也算是一个新事物，
 }
 struct Node
 {
 struct Node* next;
 int val;
 };
}
int main()
{
 // 编译报错：error C2065: “a”: 未声明的标识符
 printf("%d\n", a);
return 0;
}

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

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

使用using将命名空间中某个成员引入

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

使用using namespace 命名空间名称引入

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

3. C++输入&输出

新生婴儿会以自己独特的方式向这个崭新的世界打招呼，C++刚出来后，也算是一个新事物
在这里插入图片描述
那C++是否也应该向这个美好的世界来声问候呢？我们来看下C++是如何来实现问候的

#include<iostream>
// std是C++标准库的命名空间名，C++将标准库的定义实现都放到这个命名空间中
using namespace std;
int main()
{
cout<<"Hello world!!!"<<endl;
return 0;
}

说明：

  1. 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。
  2. 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。
  3. <<是流插入运算符，>>是流提取运算符。
  4. 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。
  5. 实际上cout和cin分别是ostream和istream类型的对象，>>和<<也涉及运算符重载等知识，
    这些知识我们我们后续才会学习，所以我们这里只是简单学习他们的使用。后面我们还有有
    一个章节更深入的学习IO流用法及原理。
    注意：早期标准库将所有功能在全局域中实现，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(vc 6.0)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
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
   int a;
   double b;
   char c;
     
   // 可以自动识别变量的类型
   cin>>a;
   cin>>b>>c;
     
   cout<<a<<endl;
   cout<<b<<" "<<c<<endl;
   return 0;
}
// ps：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
们再配合文档学习

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使用更合理呢？

  1. 在日常练习中，建议直接using namespace std即可，这样就很方便。
  2. 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，像std::cout这样使用时指定命名空间 +
    using std::cout展开常用的库对象/类型等方式

4. 缺省参数

4.1 缺省参数概念

缺省参数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

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;
}

4.2 缺省参数分类

全缺省参数

void Func(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
 {
     cout<<"a = "<<a<<endl;
     cout<<"b = "<<b<<endl;
     cout<<"c = "<<c<<endl;
 }

半缺省参数

void Func(int a, int b = 10, int c = 20)
 {
     cout<<"a = "<<a<<endl;
     cout<<"b = "<<b<<endl;
     cout<<"c = "<<c<<endl;
 }
  1. 半缺省参数必须从右往左依次来给出，不能间隔着给
  2. 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现
//a.h
  void Func(int a = 10);
  
  // a.cpp
  void Func(int a = 20)
 {}
  
  // 注意：如果生命与定义位置同时出现，恰巧两个位置提供的值不同，那编译器就无法确定到底该
用那个缺省值。
  1. 缺省值必须是常量或者全局变量
  2. C语言不支持（编译器不支持）

5. 函数重载

自然语言中，一个词可以有多重含义，人们可以通过上下文来判断该词真实的含义，即该词被重
载了。
比如：以前有一个笑话，国有两个体育项目大家根本不用看，也不用担心。一个是乒乓球，一个
是男足。前者是“谁也赢不了！”，后者是“谁也赢不了！”

5.1 函数重载概念

函数重载：是函数的一种特殊情况，C++允许在同一作用域中声明几个功能类似的同名函数，这
些同名函数的形参列表(参数个数 或 类型 或 类型顺序)不同，常用来处理实现功能类似数据类型
不同的问题

#include<iostream>
using namespace std;
// 1、参数类型不同
int Add(int left, int right)
{
 cout << "int Add(int left, int right)" << endl;
 return left + right;
}
double Add(double left, double right)
{
 cout << "double Add(double left, double right)" << endl;
 return left + right;
}
// 2、参数个数不同
void f()
{
 cout << "f()" << endl;
}
void f(int a)
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5.2 C++支持函数重载的原理--名字修饰(name Mangling)
为什么C++支持函数重载，而C语言不支持函数重载呢？
在C/C++中，一个程序要运行起来，需要经历以下几个阶段：预处理、编译、汇编、链接。
{
 cout << "f(int a)" << endl;
}
// 3、参数类型顺序不同
void f(int a, char b)
{
 cout << "f(int a,char b)" << endl;
}
void f(char b, int a)
{
 cout << "f(char b, int a)" << endl;
}
int main()
{
 Add(10, 20);
 Add(10.1, 20.2);
 f();
 f(10);
 f(10, 'a');
 f('a', 10);
 return 0;
}

5.2 C++支持函数重载的原理–名字修饰(name Mangling)
为什么C++支持函数重载，而C语言不支持函数重载呢？
在C/C++中，一个程序要运行起来，需要经历以下几个阶段：预处理、编译、汇编、链接
在这里插入图片描述
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  1. 实际项目通常是由多个头文件和多个源文件构成，而通过C语言阶段学习的编译链接，我们
    可以知道，【当前a.cpp中调用了b.cpp中定义的Add函数时】，编译后链接前，a.o的目标
    文件中没有Add的函数地址，因为Add是在b.cpp中定义的，所以Add的地址在b.o中。那么
    怎么办呢？
  2. 所以链接阶段就是专门处理这种问题，链接器看到a.o调用Add，但是没有Add的地址，就
    会到b.o的符号表中找Add的地址，然后链接到一起。(老师要带同学们回顾一下)
  3. 那么链接时，面对Add函数，链接接器会使用哪个名字去找呢？这里每个编译器都有自己的
    函数名修饰规则。
  4. 由于Windows下vs的修饰规则过于复杂，而Linux下g++的修饰规则简单易懂，下面我们使
    用了g++演示了这个修饰后的名字。
  5. 通过下面我们可以看出gcc的函数修饰后名字不变。而g++的函数修饰后变成【_Z+函数长度
    +函数名+类型首字母】。
    采用C语言编译器编译后结果
    在这里插入图片描述
    结论：在linux下，采用gcc编译完成后，函数名字的修饰没有发生改变。
    采用C++编译器编译后结果
    在这里插入图片描述
    结论：在linux下，采用g++编译完成后，函数名字的修饰发生改变，编译器将函数参
    数类型信息添加到修改后的名字中。
    Windows下名字修饰规则
    在这里插入图片描述
    对比Linux会发现，windows下vs编译器对函数名字修饰规则相对复杂难懂，但道理都
    是类似的，我们就不做细致的研究了。
    【扩展学习：C/C++函数调用约定和名字修饰规则–有兴趣好奇的同学可以看看，里面
    有对vs下函数名修饰规则讲解】
    C/C++的调用约定
  6. 通过这里就理解了C语言没办法支持重载，因为同名函数没办法区分。而C++是通过函数修
    饰规则来区分，只要参数不同，修饰出来的名字就不一样，就支持了重载。
  7. 如果两个函数函数名和参数是一样的，返回值不同是不构成重载的，因为调用时编译器没办
    法区分

6. 引用

6.1 引用概念
引用不是新定义一个变量，而是给已存在变量取了一个别名，编译器不会为引用变量开辟内存空
间，它和它引用的变量共用同一块内存空间。
比如：李逵，在家称为"铁牛"，江湖上人称"黑旋风"
在这里插入图片描述
类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体

void TestRef()
{
    int a = 10;
    int& ra = a;//<====定义引用类型
    printf("%p\n", &a);
    printf("%p\n", &ra);
}

注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的

6.2 引用特性

  1. 引用在定义时必须初始化
  2. 一个变量可以有多个引用
  3. 引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体
void TestRef()
{
   int a = 10;
   // int& ra;   // 该条语句编译时会出错
   int& ra = a;
   int& rra = a;
   printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra);  
}

6.3 常引用

void TestConstRef()
{
    const int a = 10;
    //int& ra = a;   // 该语句编译时会出错，a为常量
    const int& ra = a;
    // int& b = 10; // 该语句编译时会出错，b为常量
    const int& b = 10;
    double d = 12.34;
    //int& rd = d; // 该语句编译时会出错，类型不同
    const int& rd = d;
}

6.4 使用场景

  1. 做参数
void Swap(int& left, int& right)
{
   int temp = left;
   left = right;
   right = temp;
}

今天就给大家介绍这么多 下一篇博客我们接着讲

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