【C++】C++ 的入门语法知识1

本文主要讲解C++语言的入门知识，包括命名空间、C++的输入与输出、缺省参数以及函数重载。

1 C++的第一个程序

2 命名空间

1）命名空间存在的意义

2）命名空间的定义

3）命名空间的使用

3 C++的输出与输入

1） C++中的输出

2） C++中的输入

4 缺省参数

1）缺省参数的定义

2）缺省参数的使用

5 函数重载

1）函数重载所解决的问题

2）函数重载的条件

6 总结

1 C++的第一个程序

C++语言是兼容C语言的，所以C语言的程序在C++语言的程序中依然适用，比如输出"hello world"：

#include<stdio.h>int main()
{printf("hello world\n");return 0;
}

所以用C语言定义的文件只需要将后缀由 .c 变为 .cpp，那么这个文件就会由C语言变到了C++语言。虽然在C++文件中，C语言也可以兼容，但是C++语言有自己的一套输入输出。在C++语言中，输出"hello world"应该这样输出：

#include<iostream>using namespace std;int main()
{cout << "hello world" << endl;return 0;
}

相信大家一上来学习C++语言，肯定是看不懂这段代码的，接下来我们依次来讲解。

2 命名空间

1）命名空间存在的意义

在 C 语言中，函数都是存在全局域的，然后如果在全局再定义一个同名变量，那么其是会发生命名冲突的，进而就会报错。如：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>int rand = 10;int main()
{//编译报错："rand"重定义printf("%d\n", rand);return 0;
}

在上面的程序中，首先包含了一个 stdlib.h 头文件，然后头文件里有一个 rand() 函数，包含了之后会将头文件的内容全部展开在全局域里面，之后又在全局定义了一个全局变量 rand，此时全局域有一个 rand() 函数，又有一个 rand 变量，此时就发生了命名冲突，printf 函数里面的 rand 不知道是全局变量还是函数，所以是会编译报错的。

C++ 中为了解决命名冲突的问题，引入了一个命名空间的概念，命名空间上本质是定义出了一个独立的命名空间域，此域与全局域和局部域相互独立，不同域里面是可以定义相同名字的变量和函数的，此时就不会发生命名冲突了。

2）命名空间的定义

定义一个命名空间需要一个关键字 namespace，定义命名空间如下：

namespace 命名空间名
{}

首先加一个命名空间关键字 namespace，然后在后面加上想要定义的名字，后面跟一对{}，然后就可以在里面定义函数或者变量了，如在 L 命名空间里定义一个 rand 变量：

namespace L
{int rand = 10;
}

命名空间存在的本质就是为了产生一个新的域，使其与全局域和局部域进行区分。此时 rand 变量就会存在在 L 命名空间里面，那么就不会与全局域中的 rand() 函数起冲突了，所以以下代码是可以编译通过的：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>namespace L
{int rand = 10;
}int main()
{printf("%d\n", rand());return 0;
}

运行结果：

定义命名空间时，需要有几个注意事项：

（1） C++中共有4个域：全局域、局部域、命名空间域、类域。域影响的是一个变量或者函数的查找规则（在C语言中默认现在局部域查找，局部域查找不到，再去全局域查找），所以命名就不会冲突了。但是全局域和局部域还会影响变量的生命周期（局部域里的变量出了函数就销毁了），命名空间域和类域不会影响生命周期。

（2） namespace 只能定义在全局，也可以嵌套定义。

（3） C++ 标准库都放在一个名叫 std 的命名空间中。

（4） 如果想要访问命名空间中的变量或者函数，需要一个操作符 ::（域访问限定符）。

（5） 不同文件的相同命名空间里的变量和函数会合并到一个命名空间中。

（4）域访问限定符：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>namespace L
{int rand = 10;int Add(int x, int y){return x + y;}struct Node{struct Node* next;int data;};
}int main()
{printf("%d\n", rand());//突破命名空间域访问，需要加::printf("%d\n", L::rand);printf("%d\n", L::Add(1, 2));//访问命名空间域中的类型是在名字前面加上::，而不是在类型前加上::struct L::Node* node = (struct L::Node*)malloc(sizeof(struct L::Node));return 0;
}

如果在 namespace 里面有自定义类型的话，是需要在名字前面加上 :: 的，而不是在 struct 前加 :: 的，因为命名空间限定的是名字，并不是类型（其实这里的Node就可以是类型了，只不过这里不叫结构体了，而是类，在类与对象章节会进行讲解）。

(2) namespace 只能定义在全局，且可以嵌套定义

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>//命名空间可以嵌套定义
namespace L
{namespace T{int rand = 1;int Add(int x, int y){return x + y;}}
}int main()
{//访问的时候要依次突破命名空间域printf("%d\n", L::T::rand);printf("%d\n", L::T::Add(1, 2));return 0;
}

3）命名空间的使用

命名空间的使用共有三种方式：

a. 直接展开所有命名空间，需要使用 using 关键字，如：using namespace std。

b. 只将命名空间中的某个成员展开，也需要使用 using 关键字，比如展开 L 命名空间中的 rand 变量：using L::rand。

c. 指定命名空间访问，如使用 L 中的 rand 变量，L::rand。

当然，3种使用方式有好有坏，平常练习的时候可以使用第一种方式，在项目中不推荐使用第一种方式，因为展开的所有的命名空间，就相当于将命名空间中的所有函数与变量暴露在全局，所以是非常容易出现命名冲突的；对于第二种方式，项目中经常访问的不存在冲突的成员推荐使用这种方式；在项目中最推荐使用的就是第三种方式了，第三种方式是最不会出现命名冲突的。

#include<stdio.h>namespace L
{int a = 0;int b = 10;
}void Test01()
{//指定命名空间访问printf("%d\n", L::a);
}//展开某个命名空间成员
using L::a;
void Test02()
{printf("%d\n", a);
}//展开所有命名空间
using namespace L;
void Test03()
{printf("%d\n", b);
}int main()
{Test01();Test02();Test03();return 0;
}

在上面那段代码里面，首先展开了 L 中的 a 成员，在后面又展开了 L 整个命名空间，这样看来，应该引入了两次 a 变量，是会发生命名冲突的，但是编译器是会对这种情况做特殊处理的，对于重复引入同一个变量的情况，是不会报错的。

3 C++的输出与输入

在讲解C++的输入与输出之前，我们先来简单了解一下 iostream 库以及 endl 函数。

iostream库：

iostream 是Input Output Stream（标准输入输出流库）的缩写，其中涉及了许多知识，包括继承等等，不过现在我们只需要了解 cin 和 cout 即可。

通过上图，我们可以看到 iostream 中包含 cin、cout、cerr、clog，cin 来源于 isream，cout 来源于 ostream（其实 istream 和 ostream 是C++标准库中定义的类，cin 和 cout 是这两个类的对象），cin 主要用于输入，cout 主要用于输出。

endl 函数：

通过上图可以看到，endl 其实是一个函数，其参数是一个 ostream类型对象，返回值也是一个 ostream 类型的引用（这里看不懂没关系，等学完引用与类和对象后自然就懂了）；再通过下面的解释，可以看到其行为就等于调用了ostream类 os 对象的 put 函数，实际上就相当于输出了一个 '\n' 字符，也就是执行了一个换行。所以在C++中如果想要换行，我们一般不会使用 '\n' 转义字符，而会使用 endl 函数来执行换行操作。

1） C++中的输出

在上面了解了 iostream 库与 endl 之后，我们知道了输出需要用到一个 ostream 类的对象 cout，所以在使用 cout 之前，我们需要先包含一个头文件 iostream，也就是引入 iostream 这个类，使得我们可以使用这个类实例化的一个对象 cout。在输出之前，我们还需要了解一个运算符叫做流插入运算符：<<。这个运算符的作用可以形象化的理解为会将要输出的对象流入 cout 中，然后 cout 帮你把对象打印在屏幕上。比如输出完 "hello world" 之后打印一个换行：

#include<iostream>using namespace std;int main()
{cout << "hello world";cout << endl;return 0;
}

这里有一个需要注意的点，就是C++中的标准库都被封在了 std 的命名空间里面，要想使用C++中类和对象是需要展开命名空间 std 的，当然你也可以指定命名空间访问或者展开具体成员：

#include<iostream>//指定命名空间
int main()
{std::cout << "hello world";std::cout << std::endl;return 0;
}//展开具体成员
using std::cout;
using std::endl;
int main()
{cout << "hello world";cout << endl;return 0;
}

但是C++中的 cout 与C语言中的 printf 最大的区别，也是我认为 cout 更加好用的一点是：cout 不用指定占位符，且可以连续输出不同的类型的对象（本质是函数重载，后面讲解完函数重载会更好理解）。如：

#include<iostream>using namespace std;int main()
{int x = 1;double y = 2.2;char ch = 'x';cout << "hello world" << ' ' <<  x << ' ' << y << ' ' << ch << endl;return 0;
}

运行结果：

hello world 1 2.2 x

2） C++中的输入

C++ 中的输入需要用到 istream 类的对象 cin，同样的在使用之间需要包含头文件 iostream 与展开命名空间 std、指定命名空间或者展开具体成员。与 cout 类似，在使用 cin 时，需要用到流提取操作符：>>，这个运算符可以形象化的理解为将屏幕中输入的值先交给 cin，cin 再通过 >> 将数据流入变量中，所以这里不需要对变量取地址的。同样，cin 也支持连续输入，如：

#include<iostream>using namespace std;int main()
{int x;double y;char ch;cin >> x >> y >> ch;cout << x << ' ' << y << ' ' << ch << endl;return 0;
}

运行结果：

输入：1 2.2 x
输出：1 2.2 x

cin 还可与 scanf 函数一样判断是否输入结束，但是 scanf 是通过返回值来判断的，如果读取成功，会返回读取成功的占位符个数，如果读取失败会返回 EOF，而 cin 是通过一个 operator bool() 的重载函数来实现的（这里可能难以理解，等后面仔细讲解完 iostream 类之后会比较容易理解），用法就是当读取成功时会返回 true，读取失败会返回 false。如：

#include<iostream>using namespace std;int main()
{int x = 0;while (cin >> x){cout << x << ' ';}return 0;
}

运行结果：

输入：1 2 3 4 ctrl + z
输出：1 2 3 4

4 缺省参数

1）缺省参数的定义

缺省参数也叫做默认参数，是在定义或者声明的时候给的参数的默认值。如果在调用参数的时候，不传递实参的话，就会默认使用缺省值，如果传递实参的话，就会使用传递的实参。

缺省参数分为全缺省与半缺省参数。全缺省就是所有的形参都给缺省值，半缺省就是部分形参给缺省值。

2）缺省参数的使用

在参数中给默认参数的时候，需要遵循以下语法规则：

（1）缺省参数必须从右向左连续缺省，不能跳跃给缺省值。

（2）调用带缺省参数的函数，必须从左向右依次给实参，不能跳跃传参。

（3） 函数声明与定义分离时，只能在声明给缺省值，不能在定义给缺省值。

全缺省与半缺省：

#include<iostream>using namespace std;//缺省参数只能从右向左连续缺省
//半缺省
void Func1(int a, int b = 10, int c = 20)
{cout << a << ' ' << b << ' ' << c << endl;
}//全缺省
void Func2(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{cout << a << ' ' << b << ' ' << c << endl;
}int main()
{//不传参时默认使用缺省值Func1(10);Func2();//传参只能由左向右依次传参，不能跳跃传参//错误的//Func1(10, , 20);//正确的Func1(10, 20);return 0;
}

运行结果：

声明与定义分离，只能在声明时给缺省值：

#include<iostream>using namespace std;//只能在声明时给缺省值
void Func(int a = 10, int b = 20, int c = 30);//定义不能给
void Func(int a, int b, int c)
{cout << a << ' ' << b << ' ' << c << endl;
} int main()
{    Func();return 0;
}

运行结果：

输出：10 20 30

5 函数重载

函数重载是C++语言中一个特别重要的语法，在以后的讲解的类和对象以及STL中经常使用。

1）函数重载所解决的问题

在 C语言中，同一作用域里是不能定义同名函数的，如要实现交换函数：

#include<stdio.h>void swap(int* x, int* y)
{int tmp = *x;*x = *y;*y = tmp;
}void swap(double* x, double* y)
{double tmp = *x;*x = *y;*y = tmp;
}int main()
{int x = 10, y = 20;swap(&x, &y);double a = 1.1, double b = 2.2;swap(&a, &b);return 0;
}

这种情况在C语言里是会报错的，但是在C++里面就不会报错了，函数重载就是为了解决同名函数的问题。

2）函数重载的条件

两个函数如果想要构成函数重载，只需要一个条件，那就是两个函数参数不同，可以是参数个数不同或者类型不同。如：

#include<iostream>using namespace std;//1. 函数参数类型不同构成函数重载
int Add(int x, int y)
{cout << "Add(int x, int y)" << endl;return x + y;
}double Add(double x, double y)
{cout << "Add(double x, double y)" << endl;return x + y;
}//2. 函数参数个数不同构成函数重载
int Add(int x, int y, int z)
{cout << "Add(int x, int y, int z)" << endl;return x + y + z;
}//3. 函数参数类型顺序不同构成函数重载
void func(int x, double y)
{cout << "func(int x, double y)" << endl;
}void func(double x, int y)
{cout << "func(double x, int y)" << endl;
}int main()
{cout << Add(1, 2) << endl;cout << Add(1.1, 2.2) << endl;cout << Add(1, 2, 3) << endl;func(1, 2.2);func(2.2, 1);return 0;
}

运行结果：

输出：
Add(int x, int y)
3
Add(double x, double y)
3.3
Add(int x, int y, int z)
6
func(int x, double y)
func(double x, int y)

函数重载，之所以能够构成函数重载，本质原因就是因为编译器能够通过参数去调用对应的函数，因而表现出了多态行为，所以不会因为命名相同而发生调用冲突。所以返回值不同是不构成函数重载的，因为编译器不知道去调用哪个函数：

#include<iostream>using namespace std;//函数返回值不同不构成函数重载
void func()
{cout << "void func()" << endl;
}int func()
{cout << "int func()" << endl;
}int main()
{//编译器不知道去调用哪个函数func();return 0;
}

有了函数重载的相关知识，大家看下面这两个函数构不构成函数重载呢？

#include<iostream>using namespace std;void func()
{cout << "func()" << endl;
}void func(int a = 10)
{cout << "func(int a = 10)" << endl;
}int main()
{func(1);func();return 0;
}

其实是构成函数重载的，因为两个 func 的参数个数不同，也就是参数不同，所以是可以构成函数重载的。但是有一个致命的缺陷，就是如果调用的是无参版本的 func 函数，编译器就会不知道去调用哪一个，因而会发生报错，这里的报错并不是因为函数重载的语法错误，而是因为编译器不知道去调用哪一个函数。

但是遇到这种情况，我们一般都会选择使用下面有缺省值的版本，因为写上面那个函数，就是为了无参也能调用函数，而下面那个函数因为有缺省值，所以无参也是可以调用的，而且还有缺省值，所以会选择下面的版本。