C++的初步知识——命名空间，缺省参数，重载函数

news2024/12/28 20:44:44

C++

首先写一段代码：

#include <stdio.h>

int main()
{
	printf("Hello world\n");
	return 0;
}

这段C语言代码在cpp文件中仍可运行。我们了解C++是兼容C语言的，C++的关键字中就包含了C语言的关键字和自身的关键字。关于关键字，我们简单看一眼就好，在使用时，我们就可以了解他们的作用。
接下来写一段简单的C++程序。

一、程序的输入和输出

我们首先创建一个源程序，并在将存在源程序中的源文件命名为output.cpp。

#include <iostream>
using namespace std;//std与cout，endl，cin搭配使用

int main()
{
	cout << "Hello world\n";
    count<< "Hello world"<<endl;//注意是字母endl，不是数字1.
    printf("Hello world\n");//C语言，C++程序中可以使用 
    return 0;
}

image.png
现在来解析一下C++语言中的各行代码。

头文件的引入——嵌入 的内容， 中包含了“用来执行在画面输出或从键盘等输入”的库（实现处理的构件组）的相关信息。
using指令和std命名空间——using namespace std；表示：使用 std 命名空间（name space）[会在后续学习，这里只需记住它是在使用C++提供的标准库时所需的“固定语句”即可。指令可以删除，这是需要把程序中所以的cout变更为std::cout
域作用限定符 ::]

在控制台画面上输出和流：

  1. cin标准输入流。cout是连接控制台画面的流，称为标准输出流。
  2. cout 是 character out 的缩写。cout 是由 c 和out 构成的。endl是特殊的C++符号，表示换行输出。
  3. iostream是输入/输出流（input-output stream）的缩写。cin、cout、endl都包含<iostream >头文件以及按命名空间使用方法使用std。
  4. 向流的输出是通过字符的插入实现的。插入使用 << 表示，这个符号称为插入符（inserter）。输入使用>>，这个符号被称为流提取运算符。
  5. 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。
  6. 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。

注：向外部的输入/输出时经由流（stream）执行的，它就像流淌着字符的河。

二、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控制每个标识符的通用范围， 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。
我们要清晰的认识到C++中的这一项功能。
首先先看在C语言中，代码会呈现什么效果。

#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; }

image.png
出现上列“重定义”的错误，我们知道rand在<stdlib.h>的头文件中定义是函数。
在我们定义一个变量的名字时，再次使用rand就冲突了。
在C语言中，我们无法使用同一名称（C语言是.c文件，注意同一程序中，重叠作用域中不能出现同一名称。

我们在编写程序时，可能不小心出现于数据库或第三方库命名冲突的地方。
那么在C++中，我们如何解决这个问题。
在不同命名空间中定义同名的变量和函数并区分使用的示例程序：

#include <iostream>
#include <stdlib.h>

using namespace std;
// 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

namespace sk//sk是命名空间的名字，可以根据自己喜好改动
{
	int rand = 10;
}

int main()
{
	cout << rand << endl;
    cout << sk::rand << endl;
    cout << std::rand << endl;

	return 0;
}

image.png
我们发现打印出的rand会根据自身的类型打印相应的格式，通过**域作用限定符 :: **访问我们定义的变量rand。

命名空间的定义

命名空间中可以定义什么？

// 1. 正常的命名空间定义
namespace sk
{
	// 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;
	}

	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。

命名空间的使用

//头文件省略
//命名空间中定义变量/函数/类型
namespace sk
{
	// 命名空间中可以定义变量/函数/类型
	int a = 0;
	int rand = 10;
	int Add(int left, int right)
	{
		return left + right;
	}
	struct Node				//  访问 struct sk::Node node;
	{
		struct Node* next;
		int val;
	};
}

//全局展开
using namespace sk;
//展开命名空间，注意他的作用域就变为了全局。

//部分展开(授权)
using sk::Add;		//

int main()
{
	printf("%d\n", sk::a);
	printf("%d\n", sk::rand);
	printf("%d\n", rand);
    //出现问题全部展开时，命名空间的作用域与头文件中同名变量的作用域重叠
    printf("%d\n",a);
    printf("%d\n",Add(2,5));
    
	return 0;
}

image.png

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？

#include <iostream>

//1.全局展开使用std
using namespace std;

int main()
{
	cout << "Hello world"<<endl;
	return 0;
}

//部分展开
using std::cout;
using std::endl;

int main()
{
	cout << "Hello world" << endl;
	return 0;
}

//访问std
int main()
{
	std::cout << "Hello world" << std::endl;
	return 0;
}
  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。

三、缺省参数

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。

#include <iostream>
using namespace std;

void Func(int a = 0) {		//形参的缺省数
	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;
}

image.png

缺省参数分类

全缺省参数：全缺省参数是指在定义函数时，所有参数都指定了默认值。这意味着当调用该函数时，你可以选择不传递任何参数，因为它们已经有了默认值。也可以选择传参数，他们会从左到右依次给到参数，不能间隔开给参数。
半缺省参数：半缺省参数是指在定义函数时，部分参数指定了默认值，而其余参数没有。因此，当你调用这个函数时，必须传递参数。
注意：

  1. 半缺省参数必须从右往左依次来给出，不能间隔着给。比如void Func2(int a, int b = 10, int c = 20)被允许，但void Func2(int a = 10, int b, int c = 20)是不允许的。
  2. 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现，声明给，定义不给；
  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）。
#include <iostream>
using namespace std;

//全缺省参数
void Func1(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{
	cout << "a = " << a << "  ";
	cout << "b = " << b << "  ";
	cout << "c = " << c << endl ;
}

//半缺省参数
void Func2(int a, int b = 10, int c = 20)
{
	cout << "a = " << a << "  ";
	cout << "b = " << b << "  ";
	cout << "c = " << c << endl;
}

int main()
{
	Func1(); // 全缺省参数
	Func1(100); // 全缺省参数
	Func1(100,200); // 全缺省参数
	Func1(100,200,300); // 全缺省参数

	Func2(100); // 半缺省参数
	Func2(100, 200); // 半缺省参数
	Func2(100, 200, 300); // 半缺省参数
	return 0;
}

image.png

缺省参数的应用

在栈的应用时，对于栈空间的开辟可以给一个全缺省参数，需要制定空间时，输入参数，不确定空间时，使用默认空间。

#include <iostream>
using namespace std;

//缺省参数的应用
namespace sk
{
	typedef struct stack
	{
		int* a;
		int top;
		int capacity;
	}ST;
	// 不允许声明和定义同时给缺省参数
	// 声明给，定义不给
	void StackInit(ST* ps, int N = 4);
	void StackPush(ST* ps, int x);
	void StackPrint(ST* ps, int N = 4);
}
void sk::StackInit(ST* ps, int N)
{
	ps->a = (int*)malloc(sizeof(int) * N);
	ps->top = 0;
	ps->capacity = N;
}
void sk::StackPush(ST* ps, int x)
{
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		int newCapacity = ps->capacity * 2;
		int* tmp = (int*)realloc(ps->a, newCapacity * sizeof(int));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			return;
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capacity = newCapacity;
	}
	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;
}
void sk::StackPrint(ST* ps, int N)//制定打印出几位
{
	for (int i = 0; i < N; i++)
	{
		cout << ps->a[i] << " ";
	}
	cout << endl;
}

//……

int main()
{
	sk::ST st;
	sk::StackInit(&st, 6);
	sk::StackPush(&st, 1);
	sk::StackPush(&st, 2);
	sk::StackPush(&st, 3);
	sk::StackPush(&st, 4);
	sk::StackPush(&st, 5);
	sk::StackPush(&st, 6);

	sk::StackPrint(&st);
	sk::StackPrint(&st,6);
	//sk::StackDestory(&st);
}

image.png

四、重载函数

C++ 允许在同一作用域中存在多个同名的函数。定义多个同名函数称为函数的重载（overloading）。
在调用函数时，不需要指定调用哪个函数，这是因为程序会自动选择调用最适合的函数。通过重载执行相似处理的函数，可以抑制程序中函数名过多的问题。另外，必须使用被称为签名（signature）的形参的排列（形参的类型和个数）等信息来明确区分应该调用哪个函数。
image.png

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。

  • 同一作用域中声明几个功能类似的同名函数；
  • 命名相同，要重载的函数的签名必须不同——参数不同（数量、类型、类型顺序）；
  • 当然，main 函数是不可以重载的。C 语言中不支持函数重载。
  • 即使返回值类型不同，也不可以重载作为签名的参数个数或类型完全相同的函数。
//函数重载

// 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 Func()
{
	cout << "Func()" << endl;
}
void Func(int a)
{
	cout << "Func(int "<<a<<")" << endl;
}

// 3、参数类型顺序不同
void Func(int a, char b) {
	cout << "Func(int "<<a<<", char " << b << ")" << endl;
}
void Func(char b, int a) {
	cout << "Func(char " << b << ", int " << a << ")" << endl;
}

int main()
{
	cout<<Add(10, 20)<<endl;
	cout << Add(10.1, 20.2) << endl;
	Func();
	Func(10);
	Func(10, 'a');
	Func('a', 10);
	return 0;
}

image.png

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