命名空间、字符串、布尔类型、nullptr、类型推导

news2024/12/23 9:42:25

面向过程语言：C ——> 重视求解过程
面向对象语言：C++ ——> 重视求解的方法
面向对象的三大特征：封装、继承和多态

C 和 C++ 在语法上的区别

1、命名空间（用于解决命名冲突问题）
2、函数重载和运算符重载（一名多用）
3、引用（和指针类似）
4、面向对象的特征（封装、继承和多态）
5、泛式编程（👈 安全链接，请放心跳转）
6、模板编程
7、STL 标准模板库
8、赋值操作

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a(1); 		// int a = 1;
    cout << a << endl;

    int b(a); 		// int b = a;
    cout << b << endl;

    int c(a+b); 	// int c = a + b;
    cout << c << endl;
    return 0;
}

在 C++11 中对上述写法又进行了升级。

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a(1); 		// int a = 1;
    cout << a << endl;

    double b = 3.14;
    int b1 = b; 	// 3 数据窄化
    int b2(b);
    int b3{b};  	// 升级：对数据窄化提出警告

    cout << b << endl;
    cout << b1 << endl;
    cout << b2 << endl;
    cout << b3 << endl;
    return 0;
}

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Qt creator

创建桌面快捷方式

修改编码格式以支持中文

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创建 C++ 项目

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第一个 C++ 程序

后缀名、编译方式

C 文件： 以 .c 结尾，使用 gcc 编译
C++ 文件： 以 .cpp 或 .C 结尾，使用 g++ 编译（g++也可编译 .c 文件）

C++ 对 C 的兼容

C++ 支持几乎所有的 C 语言语法；
若要在 C++ 文件中引用 C 中的头文件，一般去掉 .h，在头文件前加上c；
#include <cstdio> 等价于 #include <stdio.h> 。
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g++ 可以编译 C 程序，但是 gcc 不能编译 C++ 程序。
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Hello world

#include <iostream>    
// 导入头文件，导入 istream 和 ostream

using namespace std;   // 使用标准命名空间 std

int main()      
{
    cout << "Hello world!" << endl;
    cout << "嘿！" << endl;
    // cout 是一个标准输出流对象
    // endl 换行
    // << 插入运算符的重载

    return 0;
}

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标准输出流对象 cout 与 格式化输出 printf

printf() 在输出时，可以使用格式符：%d, %f, %c, %#x, %s…
cout 在输出时，不需要任何格式符，cout 会自动推导输出的类型。

cout 的级联使用

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a = 100;
    int b = 16;
    cout << "a=" << a << endl;    // 级联使用 cout		// 显示 a=100

    return 0;
}

cout 输出十六进制、八进制数据

使用关键字（hex、dec、oct）
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a = 100;
    int b = 16;

    // 关键字实现 cout 的输出
    cout << "十六进制 a: ";
    cout << hex << a << endl;               // 64
    cout << "b = " << b << endl;            // 10 ，因为上一句已经修改过 cout 的输出格式
    cout << dec  << "十进制 b: " << b << endl;

    return 0;
}

运行结果如下：
在这里插入图片描述

使用函数实现格式化输出n进制（setbase(n)）

如果使用函数，需要导入头文件<iomanip>。

#include <iostream>
#include <iomanip>      // 使用函数改变 cout 的输出格式
using namespace std;

int main()
{
    int a = 100;
    int b = 16;

    // 通过函数实现格式化的输出
    cout << "八进制 b: ";
    cout << setbase(8) << b << endl;	// 20
    cout << "a = " << a << endl;		// 144 ，因为上一句已经修改过 cout 的输出格式
    cout << setbase(10) << "十进制 a: " << a << endl;    

    return 0;
}

运行结果如下：
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cout 实现对齐输出（setw(n)）

#include <iostream>
#include <iomanip>      // 使用函数改变 cout 的输出格式
using namespace std;

int main()
{
    int a = 100;
    int b = 16;

    // cout 实现对齐输出
    cout << setw(6) << a << endl;
    cout << setw(6) << b << endl;			// setw() 默认右对齐
    cout << setw(6) << a << b << endl;		// 如果想要两个都右对齐，b 的前面也要加 setw(n)
    cout << setw(6) << left << a << b << endl;	// 想要恢复右对齐，只需要把 left 改成 right

    return 0;
}

运行结果如下：
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cout 输出浮点型数据（setprecision(n)）

#include <iostream>
#include <iomanip>      // 使用函数改变 cout 的输出格式
using namespace std;

int main()
{
    cout << 8.12266577 << endl;   // cout 在输出浮点型数据时，把小数点计入输出位数（默认6位）
    cout << setprecision(3) << 8.12266577 << endl;      // 四舍五入，整数位+小数位共 3 位
    cout << setprecision(8) << 8.12266577 << endl;		// 整数位+小数位共 8 位

    // 加上 fixed 关键字，小数位 8 位
    cout << setprecision(8) << fixed << 8.12266577 << endl;
    
    // 没有办法取消 fixed 输出格式，但是可以通过 setprecision(5) 以默认格式输出（小数位 5 位）
    cout << setprecision(5) << 8.12266577 << endl;

    return 0;
}

运行结果如下：
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标准输入流对象 cin 与 格式化输入 scanf

cin 是 istream 类的一个类对象，自动推导输入变量的类型。
终端输入和源代码中的输入格式必须严格对应！！

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a;
    float b;
    cin >> a >> b;   		// cin也可以级联使用，但不能加 endl

    // cin 会自动控制格式，要求：用户输入和源代码中的输入格式必须严格对应
    // 比如给整型数据，输入3.14，还在缓冲区的0.14被赋值给下一个浮点型变量，只能输入一次
    
    cout << "a: " << a << endl << "b: " << b << endl;

    return 0;
}

运行结果如下：
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命名空间

用于解决 命名冲突/命名污染 的问题。

标准命名空间 std

cout、endl、cin
如果代码中没有 using namespace std，cin、cout 和 endl 会报错。
（可以用 std::cin、std::cout、std::endl 来解决）
在这里插入图片描述

命名空间的定义

命名空间中可以存放标识符：变量名、函数名、结构体名、枚举名…

namespace 命名空间名
{
// 定义变量;
// 函数声明; // 只能是函数声明，不能是函数定义
// 结构体名; // 可以直接定义结构体
···
};

命名空间中只能存放函数的声明，不能放函数的定义！

（域限定符 ::）使用某命名空间中的标识符

全局导入整体命名空间
#include <iostream>
using namespace std;

namespace mySpace {
    char str[32] = {};
    void reverse();
}
using namespace mySpace;

int main()
{...}
全局导入部分标识符
#include <iostream>
using namespace std;

namespace mySpace {
    char str[32] = {};
    void reverse();
}
using mySpace::str;			// 注意此行

int main()
{...}
局部导入标识符
#include <iostream>
using namespace std;

namespace mySpace {
    char str[32] = {};			// 命名空间内可以对变量初始化
    int func();
}

int mySpace::func()
{
    cout << "This is my function. " << endl;
    return 99;
}

int main()
{
    cout << mySpace::func << endl;			// 注意此行
    cout << mySpace::func() << endl;

    return 0;
}

在这里插入图片描述

局部导入整体命名空间
#include <iostream>
using namespace std;

namespace mySpace {
    char str[32] = {};
    void reverse();
}

void mySpace::reverse()
{...}

void myFunc()
{
    using namespace mySpace;	// 局部导入整体命名空间
    cin.get(str, 32);			// 这里的数字要 <= 上面定义时的数字
    reverse();
}

int main()
{
    myFunc();
    cout << mySpace::str << endl;		// 局部导入标识符
}

命名冲突问题（ambiguous）

两个命名空间中标识符冲突

两个命名空间中有同名成员。
解决方法：
1、命名空间名 + 域限定符；
2、只导入一个命名空间，代码就只能访问所导入的命名空间中的标识符。

局部变量和命名空间中标识符冲突

代码不会报错，但是只能默认访问局部变量。
想要访问命名空间中的标识符：命名空间名 + 域限定符。

全局变量和命名空间标识符冲突

访问全局变量：在标识符前只加域限定符（::var）
访问命名空间中标识符：命名空间名 + 域限定符。

#include <iostream>
using namespace std;

int a = 1000;   // 定义了一个全局变量a
namespace mySpace
{
    int a = 90;
    char c = 'v';
    float p = 3.14;
    void func();
};

void mySpace::func()
{...}

int main()
{
    // 在使用的位置使用域限定符
    mySpace::func();
    cout << ::a << endl;   // 加上域限定符访问全局变量的 a，与下面的匿名空间访问标识符做好区分
    // 因为全局变量默认在匿名空间中
    cout << "mySpace 中的 a = " << mySpace::a << endl;
    return 0;
}

匿名空间

没有名字的命名空间，就是匿名空间。
匿名空间中的标识符的访问方式：::<标识符名>
注意：匿名空间中的标识符尽量不要和全局变量冲突！
在这里插入图片描述

#include <iostream>
using namespace std;

namespace  {				// 匿名空间，
    int num = 3;			// 此变量与全局变量同名，不可被访问
}

int num = 5;				// 全局变量

int main()
{
//    cout << num << endl;			// 报错
    cout << ::num << endl;			// 显示 5

    return 0;
}

嵌套的命名空间

一个命名空间定义在另一个命名空间内，访问时需要逐层查找。

#include <iostream>
using namespace std;

namespace space1 {
    int num1 = 10;
    int num2 = 30;
    namespace space2
    {
     int num1 = 1;
     int num2 = 90;
     int x = 7;
    };
};

using namespace space1;
using namespace space1::space2;

int main()
{
    cout << space1::space2::num1 << endl;		// 访问 space2 中的 num1
    // cout << num2 << endl;   			// 一定会构成命名冲突问题
    cout << space1::num2 << endl;			// 访问 space1 中的 num2
    cout << space2::x << endl;				// 访问 space2 中的 x

    return 0;
}

在这里插入图片描述

给命名空间重命名

namespace <新名字> = <旧名字>;

#include <iostream>

using namespace std;
namespace space1 {
    int num1 = 10;
    int num2 = 30;
    namespace space2
    {
     int num1 = 1;
     int num2 = 90;
     int x = 7;
    };
};

using namespace space1;
using namespace space1::space2;

namespace space0 = space1;			// 注意此行

int main()
{
    cout << space1::space2::num1 << endl;
    cout << space0::space2::num1 << endl;		// 两句话等价

	return 0;
}

using 用于类型重定义

C++ 11 标准才能使用 using 实现类型重定义。
在这里插入图片描述

typedef int arr[5]; <===> arr相当于int [5]
typedef int *p; <===> p后面就相当于int *

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    using INT = int;
    // 使用 using 把 int 重命名为 INT，此后使用两者中的任意一个都可以定义整型变量
    
    INT a = 90;
    cout << a << endl;
    cout << sizeof(a) << endl;
    cout << sizeof(INT) << endl;
    return 0;
}

运行结果如下：
在这里插入图片描述

C++ 风格的字符串

C++ 中字符串并不严格需要 ‘\0’。
string 不是 C++ 的基本数据类，而是一个 C++ 标准库中的字符串类，使用时需要（非必要）引入头文件 #include <string> ，而不是<string.h>。
string 在绝大多数情况下可以替换 C 语言中字符串，不必担心内存是否足够长等等，其中内部还包含了很多字符串处理函数，可以完成各种情况下的字符串处理。
string 和 C 语言相同，字符串使用的是 ASCII 编码，不支持中文。

定义与初始化

string str = "hi";    			// 隐式调用构造函数		
string str1("hello");    		// 显式调用构造函数
string str2(5, 'v');   			// vvvvv
string str3(str1);    			// 显示调用拷贝构造函数
string str4 = str1; 			// 隐式调用拷贝构造函数

string str5("ABCDEFG", 3);		// str5 == "ABC"，源字符串：char *
string str6(str1, 2);			// str6 == "he"，源字符串：std::string

赋值和比较

str = str1 + str2;     	// 使用已有的两个字符串 str1、str2 拼接给新的字符串 str 赋值
if(str > str1) {...}	// 可以使用比较运算符，对几个字符串进行比较，==  !=  >=  <=  >  <

C++ 风格和 C 风格字符串的转换

C 风格字符串向 C++ 风格字符串转化，无需任何操作。
C++ 风格字符串向 C 风格字符串转化，需要借助 成员函数 data() 和 c_str()。

#include <iostream>
#include <cstring>    	// 导入 C 中 string.h 头文件
#include <cstdio>
using namespace std;

int main()
{
    char str1[] = "hello";
    char str2[16] = "cat";
    strcat(str2, str1);    // 把 str1 拼接到 str2 的后面

    string s1 = str2;
    cout << "s1 =" << s1 << endl;			// cathello
    cout << "str2 =" << str2 << endl;		// cathello
    char str3[16];
    char str4[16];

    strcpy(str3, str2);
    // strcpy(str3, s1);   		// error：C++ 风格的字符串不能直接转换为 C 语言风格的字符串

    // data 和 c_str 叫做 s1 的成员函数
    strcpy(str3, s1.data());
                // 使用 data 函数，实现 C++ 风格字符串向 C 语言风格字符串的转换
    
    // printf("%s\n", s1);		// error：C++ 风格的字符串不能直接转换为 C 语言风格的字符串
    printf("%s\n", s1.c_str());
                //使用 c_str 成员函数，实现 C++ 风格的字符串向 C 语言风格字符串的转换
    printf("%s\n", s1.data());
                //使用 data 成员函数，实现 C++ 风格的字符串向 C 语言风格字符串的转换

    strcpy(str4, s1.c_str());
    cout << strlen(str3) << "\t" << strlen(str4) << endl;
    cout << sizeof(str3) << "\t" << sizeof(str4) << endl;

    return 0;
}

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常用的函数

data() 、c_str()

两者都返回一个 const char * 类型的指针。
在所有 C++ 标准中，c_str() 函数都保证返回的指针指向以空字符 ‘\0’ 结尾的数组。
C++11 之前的标准中，data() 函数返回的指针可以不指向以空字符 ‘\0’ 结尾的数组。但是在C++11 标准之后，data() 函数与 c_str() 函数的功能相同，都返回一个以空字符 ‘\0’ 结尾的字符数组指针。

at(index)

使用方式： 变量名.at(下标) ；
作用： 访问指定下标的元素；
注意： at() 函数 会自动检查越界问题，如果访问越界，则退出程序不再向后执行。
在 C++ 中更推荐使用 at 函数。原因是 at 函数更安全，但是 [ ] 的方式效率更高。
在 C++ 中，通过数组下标越界访问数组元素，不报段错误，但是会 输出一个’\0’换行。

empty()

返回值是 bool 类型，判断字符串是否为空。

size() / length()

返回字符串的实际长度，不包括’\0’。
两者的源代码一模一样，length 是因为沿用 C 语言的习惯而保留下来的，
string 类最初只有 length，引入 STL 之后，为了兼容又加入了 size，size 是作为 STL 容器的属性存在的，便于符合 STL 的接口规则，以便用于 STL 的算法。

clear()

清空字符串。

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    string s = "dfgh";
    cout << s << endl;
    s.clear();
    cout << s << endl;
    return 0;
}

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swap(str1, str2)
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    string str1 = "hi";
    string str2("hello");

    cout << "str1 = " << str1 << "\tstr2 = " << str2 << endl;

    swap(str1, str2);
    cout << "str1 = " << str1 << "\tstr2 = " << str2 << endl;

    return 0;
}

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append()

见名知义，向后追加字符串。

push_back(char ch)

向后追加单个字符。

insert(index, str)

在指定位置插入字符串。

erase(index, count)

删除指定位置后 count 个字符。

copy(arr, count, index_of_src)

将 C++风格的源串 的 count 个字符，拷贝到 C 风格的目标串。

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    string str1 = "hi";
    string str2("hello");

    str1.append("gh");
    cout << "str1 = " << str1 << endl;

    str1.insert(1, "e");
    cout << "str1 = " << str1 << endl;

    str1.push_back('t');
    cout << "str1 = " << str1 << endl;

    str2.erase(4, 1);
    cout << "str2 = " << str2 << endl;


    char arr[20] = {0};
    str2.copy(arr, 2, 1);
    cout << "arr = " << arr << endl;

    return 0;
}

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字符串的输入

1、cin，不能获取带空格的字符串
2、getline()，可以获取带空格的字符串，getline(cin, string类型的字符串首地址);
3、cin.get()，可以获取带空格的字符串，cin.get(字符串首地址, size);
4、cin.getline()，可以获取带空格的字符串，cin.getline(字符串首地址, size);

cin.get() 通常用于字符的输入。
cin.getline() 函数会读取输入流中的字符直到遇到换行符 ‘\n’ 或者读取到最大字符数（包括终止符）为止，并将换行符从输入流中提取出来，会在读取到最大字符数之后，添加一个字符串终止符 ‘\0’ ，即自动在字符数组的末尾添加一个空字符。

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    char str1[32];
    char str2[32] = "hello";
    string s1 = str2;
    // cout << s1[6] << endl;  // 可以通过下标访问字符串中的字符，但下标访问不能检查越界问题
    cout << s1.at(1) << endl;
        // 访问 string 类型的变量时，通常使用 at函数，可以进行越界检查

    getline(cin, s1);   	// getline 需要两个参数，cin 输入流 和 字符串变量名
    cout << s1 << endl;

	// getline(cin, str1);         // 报错，使用 getline 只能输入 string 类型的字符串
    cin.getline(str1, sizeof(str1));		// 这样可以
    cout << str1 << endl;

    cin.get(str1, 32);   	// cin.get 需要两个参数，字符串变量名 和 所输入字符串大小
                            // 所输入字符串大小 必须小于等于 字符数组定义时的长度
    cout << str1 << endl;

    return 0;
}

字符串的遍历

string 类支持多种遍历方式：for 循环、while 循环、do-while 循环、for-each 循环。

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    string str = "helloworld";

    // for 循环遍历输出字符串
    for(int i = 0; i < str.length(); i++)
    {
        cout << str.at(i);
    }
    cout << endl;

    // for each 的方式进行循环遍历字符串
    for(char i : str)
    {
        cout << i;
    }
    cout << endl;

    return 0;
}

C++ 中的 bool 类型

C 中不直接支持 bool 类型，但是 C++ 中支持 bool 类型。
1、bool 在 C++ 中可以直接使用，默认值为 0，默认输出形式为数字；
2、bool 类型的变量在赋值时，可以使用数字，也可以使用 true 和 false；
3、bool 类型可以以字母的形式输出，需要加上 boolalpha，如果要取消，加上 noboolalpha；
4、bool 类型的大小是 1Byte。

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    bool c;
    cout << c << endl;    	// C++ 中 bool 类型的默认值为 0
    c = true;    			// 使用单词给 bool 类型的变量赋值

    // bool 类型默认输出为数字的形式
    cout << "赋值后：" << c << endl;
    c = -10;
    cout << "赋值后：" << c << endl;
    c = 3.5;
    cout << "赋值后：" << c << endl;

    // 转换为字母形式的输出
    cout << boolalpha << endl;
    c = 0;
    cout << "加上 boolalpha 后：" << c << endl;
    c = 1;
    cout << "加上 boolalpha 后：" << c << endl;

    // 取消字母表示 
    cout << noboolalpha << endl;
    cout << "加上 noboolalpha 后：" << c << endl;
    cout << "size of bool: " << sizeof(bool) << endl;  	// 1
    return 0;
}

运行结果如下：
在这里插入图片描述

nullptr

NULL 在源码当中就是个 0，因此可能会存在二义性的问题。

#include <iostream>
using namespace std;

void func(int a)
{
    cout << "a = " << a << endl;
}

void func(char *b)
{
    cout << "b = " << b << endl;
}

int main()
{
    func(NULL);         // a = 0

    return 0;
}

在这里插入图片描述

在 C++11 中使用 nullptr 代替了 NULL，来作为空指针的表示方式。

#include <iostream>
using namespace std;

void func(int a)
{
    cout << "a = " << a << endl;
}

void func(char *b)
{
    cout << "b = " << b << endl;
}

int main()
{
    func(nullptr); 			// b = 

    return 0;
}

在这里插入图片描述

类型推导

auto 关键字

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    auto i = 10;
    cout << "i = " << i << endl;
    cout << "sizeof(i) = " << sizeof(i) << endl << endl;

    auto i2 = 19.4;
    cout << "i2 = " << i2 << endl;
    cout << "sizeof(i2) = " << sizeof(i2) << endl << endl;

    auto i3 = new auto(10);
    cout << "*i3 = " << *i3 << endl;
    cout << "sizeof(i3) = " << sizeof(i3) << endl << endl;

    auto i4 = "hello";
    cout << "i4 = " << i4 << endl;
    cout << "sizeof(i4) = " << sizeof(i4) << endl << endl;

    auto i5 = 'a';
    cout << "i5 = " << i5 << endl;
    cout << "sizeof(i5) = " << sizeof(i5) << endl;

    delete i3;
    return 0;
}

在这里插入图片描述

decltype

#include <iostream>
using namespace std;

int func(int str1, int str2)
{
    return str1 + str2;
}

int main()
{
    int a = 0;
    cout << "&a = " << &a << endl << endl;
    decltype(a) b = 1.5;            // b 的类型为 int
    cout << "b = " << b << endl;
    cout << "sizeof(b) = " << sizeof(b) << endl;
    cout << "&b = " << &b << endl << endl;

    decltype(func(3.14, 6.28)) c = 180.5;       // c 的类型为 int
    cout << "c = " << c << endl;
    cout << "sizeof(c) = " << sizeof(c) << endl;
    cout << "&c = " << &c << endl << endl;

    decltype((a)) d = a;            // d 的类型为 int&
    cout << "d = " << d << endl;
    cout << "&a = " << &a << endl;
    cout << "&d = " << &d << endl;

    return 0;
}

在这里插入图片描述

练习：

定义一个命名空间 Myspace，包含以下函数：将一个字符串进行翻转，并输出翻转后的结果，在主函数内测试该函数。

// 只能输入一次

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;

namespace mySpace {
    char str[32] = {};
    void reverse();
}

void mySpace::reverse()
{
    char *p = str;
    char *head = p;
    char *tail = NULL;
    while (*(p+1) != '\0')
        p++;
    tail = p;

    while (head < tail){
        *head ^= *tail;
        *tail ^= *head;
        *head++ ^= *tail--;
    }
}

using namespace mySpace;

int main()
{
    cin.get(str, 32);
    reverse();
    cout << str << endl;

    return 0;
}

// 只能输入一次

#include <iostream>
using namespace std;

namespace mySpace {
    char str[32] = {};
    void reverse();
}

void mySpace::reverse()
{
    char *p = str;
    char *head = p;
    char *tail = NULL;
    while (*(p+1) != '\0')
        p++;
    tail = p;

    while (head < tail){
        *head ^= *tail;
        *tail ^= *head;
        *head++ ^= *tail--;
    }
}

void myFunc()
{
    using namespace mySpace;
    cin.get(str, 32);			// 这里的数字要 <= 上面定义时的数字
    reverse();
}

int main()
{
    myFunc();
    cout << mySpace::str << endl;
    return 0;
}

// 可以循环输入

#include <iostream>
using namespace std;

namespace mySpace {
    void reverse(string &str);
}

void mySpace::reverse(string &str)
{
    int end = str.size()-1;
    for (int begin = 0; begin < end; begin++, end--)
    {
        char temp;
        temp = str.at(begin);
        str.at(begin) = str.at(end);
        str.at(end) = temp;
    }
}

using namespace mySpace;

int main()
{
    string s;
    while (1)
    {
        getline(cin, s);
        reverse(s);
        cout << s << endl;
    }
    return 0;
}

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