C++基础入门(一)

news2024/10/6 6:42:19

前言

        欢迎进入C++世界!这是一种令人兴奋的语言,它在C语言的基础上添加上了对面向对象编程和泛型编程的支持,在20世纪90年代便是最重要的编程语言之一,并在21世纪仍保持强劲势头。C++继承了C语言的高效、简洁、快速和可移植性的传统。C++面向对象的特性带来了全新的编程方法,这种方法是为了对付复杂程度不断提高的现代编程任务而设计的。C++的模板特性提供了另外一种全新的编程方法----泛型编程。是三件法宝既是福也是祸,一方面让C++语言功能强大,另一方面则意味着有更多东西要学。

        本文主要带大家认识C++的基础知识,剩下的部分持续更新中......


0.本文的知识点安排和目标

名称C++来自C语言中的递增运算符++,该运算符将变量加1, 名称C++表示 C++表明,它是C的扩充版本.它容纳进去了面对对象编程的思想,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:

 1. 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。

 2. 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。后面我学到感觉比较实用的关键字会出专门的博客详细讲解。

asm

doifreturn trycontinue
autodoubleinlineshorttypedeffor
booldynamic_castint signed typeidpublic
breakelselongsizeoftypenamethrow
caseenummutablestaticunionwchar_t
charexportnewstructusingfrend
classexternoperarorswitchvirtualregister
constfalseprvatetmplatevoidtrue
const_castfloatprotectedtemplatevoidtrue
const_castfloatprotectedthisvolatilewhile
deletegotoreinterpret_cast

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,

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。

// ruice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。
// 我的博客用的是ruice,大家下去以后自己练习用自己名字缩写即可,如张三:zs
// 1. 正常的命名空间定义
namespace ruice
{
     // 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,在编译阶段完成。
// 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命名空间的使用

命名空间中成员该如何使用呢?比如:

namespace ruice
{
     // 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;
     }
     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(::)

//三种变量的使用方法
int a=10;
int main()
{
     int a =20;
     printf("%d\n",a);//20 局部变量 
     printf("%d\n",::a);//10 全局变量 
     printf("%d\n", N1::a);// 命名域变量
     printf("%d\n", Nq::N2::c);//命名空间中嵌套命名空间的变量或函数,
                               //需要依次加命名空间名称和作用域限定符。
     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,也称为命名空间域展开

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

如C语言一样,C++也有自己独特的输入输出。

下面我来演示一下:

#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;//展开std命名空间
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。后续会简单讲解。

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;
}

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。

(题外话这个是本贾尼祖师爷规定的,即语法规定的。曾想过用VS2022和VS2013的反汇编的压参顺序去推导这个的原理,但是在不同的编译器压参顺序不同,因此计划破产。)

2. 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现

(补充:《高质量C++/C编程指南》-- 第8章 C++函数的高级特性讲到:【规则8-3-1】参数缺省值只能出现在函数的声明中,而不能出现在定义体中。)

//a.h
void Func(int a = 10);
// a.cpp
void Func(int a = 20)
{}
// 注意:如果声明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。

3. 缺省值必须是常量或者全局变量(这个很容易出错)

4. 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。(补充:修改返回值,编译能通过,但是调用会产生二义性而无法构成函数重载)

#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)
{
    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;
}
// 4、参数类型和顺序相同,但是形参名不同,编译无法通过
void k(int a, int b)
{
    cout << "f(int a,int b)" << endl;
}
void k(int b, int a)
{
    cout << "f(int 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

篇幅过大,放在这篇博客中。


好了,本章到此结束。希望看到这儿,大家都能有收获!

 

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