【C++修炼之路】C++入门（上）

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文章目录

一、前言
二、第一个 C++ 程序
三、C++ 关键字(C++98)
四、命名空间
五、C++输入&&输出&&换行
六、缺省参数
七、结语

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 $an d u in$ 。今天为大家带来了第一篇 C++ 文章接下来 $an d u in$ 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

asm	do	if	return	try	continue
auto	double	inline	short	typedef	for
bool	dynamic_cast	int	signed	typeid	public
break	else	long	sizeof	typename	throw
case	enum	mutable	static	union	wchar_t
catch	explict	namespace	static_cast	unsigned	default
char	export	new	struct	using	friend
class	extern	operator	switch	virtual	register
const	false	private	template	void	true
const_cast	float	protect	this	volatile	while
delete	goto	reinterpret_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。

但是一旦引了头文件就会发生报错

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

命名空间名字不受限定可以随机取。
命名空间中可以定义变量/函数/类型十分自由
命名空间可以嵌套定义
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

在 .c 文件中包含头文件编译运行时两个命名空间就会合并

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

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

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

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 Node struct 是一个前缀:: 修饰的是冲突的部分。

嵌套命名空间的使用

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

指定命名空间访问(就是我们上方的使用一次展开一次)
全局展开
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

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。

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

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

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。
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。
<< 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。
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

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

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

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 和 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

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

下面再看看使用方式

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;
}