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👑作者主页:@安 度 因
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如果无聊的话,就来逛逛 我的博客栈 吧! 🌹

一、前言

大家好呀,我是 a n d u i n anduin anduin 。今天为大家带来了第一篇 C++ 文章,接下来 a n d u i n anduin anduin 会和大家一起学习 C++ ,共同进步,共同成长!

在这里插入图片描述

C++语言建立在C的基础之上。C++ 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。这些使得 C++ 更加强大。

所以我们在 C++ 入门时,会学习很多琐碎的语法,这些实际上就是在对 C 添砖加瓦,和填 “坑”。

对于 C++ 的重点,其实有两方面,一块是我们入门结束后要学习的类和对象,还有一部分就是 stl 标准模板库。这些我在以后都会重点讲解。

而 C++ 的历史我也就不多说了,我们今天的重点是讲解知识,所以对历史有兴趣的小伙伴可以去查阅一下资料。

说了这么多,其实就是因为是 C++ 开篇哈哈哈,得把之后的内容交待一下,相信有的小伙伴已经迫不及待了,所以我们这就开始学习 C++ 入门第一篇

二、第一个 C++ 程序

在学习一门语言时,我们总是会先使用该语言编写 “hello world” 程序,意味着打开了新世界,所以在开始我们的 C++ 之旅前,我们也写个程序:

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
	cout << "hello world" << endl;

	return 0;
}

这就是 C++ 的 hello world 写法,但是我们有没有考虑过他为什么能打印出 “hello world” ?

这里的 namespace 是什么,打印内容的那一句代码又是什么意思?这些可能我们可能都没想过。如果你对这些还不太了解,或是比较生疏,那么恭喜你,本文非常适合像你我这样的初学者,学习完这篇文章后,就可以大致想清楚这个程序的意思了。

三、C++ 关键字(C++98)

C++一共有63个关键字,其中包含 C语言的32个关键字。

接下来我们就来认识一下它们:

asmdoifreturntrycontinue
autodoubleinlineshorttypedeffor
booldynamic_castintsignedtypeidpublic
breakelselongsizeoftypenamethrow
caseenummutablestaticunionwchar_t
catchexplictnamespacestatic_castunsigneddefault
charexportnewstructusingfriend
classexternoperatorswitchvirtualregister
constfalseprivatetemplatevoidtrue
const_castfloatprotectthisvolatilewhile
deletegotoreinterpret_cast

数量大约是我们学习 C 语言时的两倍。

我们这边就是见一见,之后文章中都会讲到~

四、命名空间

接下来我们讲解的就是 namespace 命名空间。

命名空间的作用: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。

对于 C 语言,是无法解决命名冲突的,举个例子:

rand 是 c 语言中取随机数的一个库函数名,在没有引头文件:#include <stdlib.h> 的情况下,我们可以使用 rand 来定义变量。

image-20230105105235221

但是一旦引了头文件,就会发生报错:

image-20230105105305633

这就是 命名冲突 。这种情况实际上很常见,比如定义变量时可能会和库里的名字冲突;在与他人合作时,可能多个人定义的名字之间也会冲突。

而通过命名空间,就可以轻松解决这个问题。

1、命名空间的定义

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。

我们定义出的命名空间就像一个域,就像局部域和全局域一样,每个域之间不相互影响,我们可以把命名空间叫做命名空间域。

命名空间域只影响使用,不影响生命周期。

所以在不同的 namespace 中的成员就不会互相冲突。

命名空间有 四个特点

  1. 命名空间名字不受限定,可以随机取。
  2. 命名空间中可以定义变量/函数/类型,十分自由
  3. 命名空间可以嵌套定义
  4. 若同一工程中,命名空间名字相同,最终会被合并为一个命名空间,此时就几乎丧失了命名空间的作用,因为在这里面命名冲突存在的话依然会报错

下面逐个演示一下:

1、2特点:

namespace anduin // 名字就是我
{
	int val = 10;
	int solve()
	{
		int returnvalue = 20;
		return returnvalue;
	}
}

3特点:

namespace anduin
{
	int foo = 100;
	namespace guldan
	{
		int fooo = 1000;
	}
}

4特点:

在工程中,用定义同样的命名空间:

image-20230105120846651

.c 文件中包含头文件,编译运行时,两个命名空间就会合并:

image-20230105122224780

这里就相当于用 tool.h 中的 print 函数将 test.h 中的 max 打印了出来。

2、命名空间的使用

命名空间的使用的关键为 域作用限定符 :: ,就是我们上面 4 特点中像个骰子一样的 ::

:: 的左边为域,如果有命名空间域,则限定访问命名空间域中的内容,如果域左边为空,访问的就是全局域,会直接到全局范围内找 :: 右边的变量或其他。

举个 :: 访问全局域的例子

image-20230105124020882

我们知道,C/C++ 为局部优先原则,默认先从局部找,但是 :: 就直接将域限定到了全局域,找到就使用,找不到就报错。所以打印的为全局的 a = 2

如果在命名冲突的情况下,就可以将冲突的部分放到不同的域,通过域作用限定符来访问命名空间,:: 左边就放命名空间,右边就是命名空间中的成员,通过这种方式来解决问题 ,我们再举个例子:

我们之前学过数据结构,知道链式队列中是要使用到链表的,假如此刻我们有两个头文件:

image-20230105125540932

如果同时包含头文件,且定义相同类型名字 Node 的节点,通过命名空间就可以成功定义:

image-20230105131809188

我们看到是可以成功定义的。

这里 struct 放命名空间的前面是因为冲突的是 Nodestruct 是一个前缀,:: 修饰的是冲突的部分。

嵌套命名空间的使用

image-20230105133122043

通过 :: 不断访问命名空间,找到 print 函数和 a 完成对数据的打印。

3、命名空间的三种展开方式

通过我们上面了解了命名空间的使用,其实发现有时使用很繁琐,需要不停的 :: 展开,所以命名空间还有别的展开方式。

命名空间一共有三种展开方式:

  1. 指定命名空间访问(就是我们上方的,使用一次展开一次)
  2. 全局展开
  3. 部分展开

对于这块的讲解呢,就可以回归我们第一个 C++ 程序的代码了。这就既能解决我们的疑惑,又能讲解知识点。

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
	cout << "hello world" << endl;

	return 0;
}

实际上通过上面的学习我们可以知道:其实 std 就是一个命名空间,为了防止命名冲突,C++ 之父在发明是就给它包好了一个空间,就是 std

指定命名空间访问

指定命名空间就是一个个展开嘛,直接上代码:

image-20230105134239523

全局展开

全局展开就是 using namespace std ,直接将 std 在全局展开了,所以使用的时候就无须使用 :: 进行逐个展开,可以直接使用。

打个比方,比如没展开,就会直接在全局找这个变量;但是如果展开,就不仅在全局找,还会到命名空间找。展开相当于影响了编译时的查找规则。

image-20230105134413634

但是实际上这种展开方式并不好,因为命名空间,就是为了防止冲突而建立。这边就相当于直接把命名空间拆开来了。

所以对于这种展开我认为在平常练习代码,或者是刷题时很好用,但是对于写工程就不适合了。所以在之后的讲解知识点的时候,我大多还是全局展开,但是小伙伴们需要注意区分一下使用场景。

部分展开

综合上面两种方案,还有一种就是部分展开,对命名空间某个常用成员进行展开,比如:

image-20230105135506275

假如 cout 常用,我就部分展开 cout ;对于 endl 我就不进行展开,还是指定访问。

总结

命名空间的展开就是为了使用的方便,对于不同的情况有不同的展开方式:

  • 写工程,写项目:常用的部分展开,不常用的局部展开,两者混搭,一切为了安全和严谨。
  • 练习,刷题:用全局展开更加方便,一切为了效率和方便。

五、C++输入&&输出&&换行

对于 C++ 的输入和输出其实是很复杂的,其中涉及到运算符重载等知识,以现在博主的水平可能说的还不是很清楚,所以我们这边就大体介绍一下,知道怎么用就行。等以后理解透彻了,我会再把它但对拎出来讲解。

1、cin / cout / endl 的简单理解

样例:

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
	int num = 0;
	cin >> num;
	cout << num << endl;
	return 0;
}

说明:

  1. cout 和 cin是全局的流对象,endl 是特殊的 C++ 符号,表示换行输出,等价于 ‘\n’ 。它们都包含在包含 头文件中。
  2. 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 头文件以及按命名空间使用方法使用 std 库。
  3. << 是流插入运算符,>> 是流提取运算符。在进行输出时,通常写作 cout << ,我们可以理解为是把数据流入 cout ,也就是流入我们程序运行起来的黑框中;在进行输入时,通常写作 cin >> ,同理,可以理解为从黑框中提取数据到变量中。
  4. cout 和 cin 分别为 ostream 和 istream 的对象,<< 和 >> 则涉及到运算符重载,实际上并不简单。

我们甚至初学时,可以直接理解,cout << 就是输出,cin >> 就是输入。

下面,再演示一下 endl 等价于换行

image-20230105164644348

2、printf / scanf 和 cout / cin 适用场景

我们在写 C++ 时,有时候会穿插着 C 语言写,就拿 cout 和 cin 来说,它们的效率和方便性其实十分优秀,比如 自动识别类型

image-20230105165021240

这样就省去了格式化的控制,大大优化了代码体验。

但是 cout / cin 也有不太方便的情况,就比如控制精度这一方面,cout 输出时就有点麻烦,这时使用 printf 就很方便:

image-20230105171123762

对两组输入输出的使用还是看个人喜好,个人使用的舒适度才是最重要的。我是偏向于 cin 和 cout 一点,毕竟玩 C++ 嘛!

3、提速技巧

由于 C++ 需要兼容 C ,所以需要保证一些缓冲区等的同步,所以有时 cin 和 cout 速度会相对较 scanf 和 printf 较慢,所以可以通过关掉同步来对 cin 和 cout 进行提速,在写一些算法题时,博主经常用 hhh :

ios::sync_with_stdio(false); // 关掉同步,提速 cin 
cout.tie(NULL); // 提速 cout

但是请注意,一旦用了这两句代码 scanf 和 printf 就无法使用了!

六、缺省参数

缺省参数相当于又给 C 语言填上了一个 “坑” 。

1、缺省参数简介

缺省参数有时也被叫做默认参数。

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。

在 C++ 中,支持给 函数形参赋值 的情况,例如:

#include <iostream>

using namespace std;

void Func(int a = 2)
{
	cout << a << endl;
}

int main()
{
	Func(1);
	Func();
	return 0;
}

这时 a 就为缺省参数。

这里就相当于给参数提供了一个缺省值,如果不进行传参,就会直接使用缺省参数的缺省值;如果传参,则使用传递的参数。

而缺省参数又分为两类:全缺省参数半缺省参数

2、全缺省参数

全缺省参数就是所有参数都具有缺省值 ,所以函数调用十分随意轻松。

举个例子:

image-20230105180232812

以上例子就把 Func 的传参方式都涵盖了。若主动传参,传递的参数从函数第一个函数开始,依次传递。

使用缺省值,必须从右往左连续使用

例如全缺省参数这样传参:Func(, 2, ) 就是错误的,传参必须连续,缺省值使用必须从右往左连续使用

3、半缺省参数

半缺省参数也叫部分缺省,必须从右往左连续缺省

下面给出正确定义和错误定义:

image-20230105181211078

下面再看看使用方式:

image-20230105181348093

4、缺省参数的优点

缺省参数让函数使用更加灵活,就拿之前我们数据结构的例子来说,比如我们当初写栈时,当栈初始化时,可以开辟空间,也可以不开辟空间。

#include <iostream>

using namespace std;

struct Stack
{
	int* a;
	int top;
	int capacity;
};

void StackInit(struct Stack* p)
{
	p->a = (int*)malloc(sizeof(int) * 100); // 空间开定 100 
	p->top = 0;
	p->capacity = 100;
}

int main()
{
	Stack st;
	StackInit(&st);
	return 0;
}

这种写法有一个缺点,就是空间写定了,就只能是开 100 个整形空间;如果想开辟两个大小不同的栈就没办法了,开大了浪费,开小了不够用。

实在没办法就是再增加一个参数。可是增加参数,如果对于无需求传参的使用者来说,又是一件麻烦事,所以也不太可行。

但是如果这时使用缺省参数,就可以解决这个问题:

image-20230105182310845

当然缺省参数的作用远不止于此,之后我们会发现这个缺省参数真的牛!

5、缺省参数注意点

一共四点:

  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
  3. 缺省值必须是常量或者全局变量
  4. C语言不支持(编译器不支持)

下面我们来讲一下第二点和第三点:

第二点

缺省参数是不能在函数声明和定义的时候同时出现的,至于原因嘛,是规定。

image-20230105183943775

比如 test.h 中声明了缺省参数,在 tool.cpp 中定义了,并在 test.cpp 中调用:

image-20230105184811188

会报错,并且,无论两边的缺省值改为什么值都是报错。

千万不要定义的时候给,声明的时候不给这样可以,这样本质上就错了,声明的函数都没有缺省值,那么定义的函数又怎么会有呢?

我们平时使用缺省参数,是在声明时给缺省值。

image-20230105184432542

image-20230105184842220

这样就没问题了。

第三点

image-20230105185005420

七、结语

到这里,本篇文章就到此结束了。学习到这,大家对 “hello world” 程序在干什么也可以说个差不多了。

其实我们到这里也可以发现 C++ 语法的一个特点就是精细、可控度高。但是如果控制度不够,就会失控,所以 C++ 语法其实并不简单。但是换句话说,没什么事情是可以不努力就成功的, a n d u i n anduin anduin 以后会带着大家满满啃下 C++ 语法,让我们一起努力!

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那么我们下期见!