【C++】C++入门（上）——有C语言基础的C++学习

零、从C语言到C++

C++是在C的基础之上，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。熟悉C语言之后，对C++学习有一定的帮助，本文主要介绍：

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。

一、命名空间

C++为解决C语言中大型项目的命名冲突问题，引入了命名空间。

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

如：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int rand = 10;
int main()
{
	printf("%d\n", rand);
	return 0;
}
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编译后后报错：error C2365: “rand”: 重定义；
因为rand在stdlib.h的库中定义是“函数”。

1. 命名空间的定义

(1) 命名空间由namespace关键字后面跟命名空间的名字，名字后面用{ }括起来命名空间的成员。
如：

namespace test
{
	int rand = 10;
}
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(2)命名空间的成员可以是变量、函数和其他类型，甚至可以嵌套定义一个命名空间。
如：

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;
		}
	}
}
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注意：同一个文件命名空间不可以重名，但同一个工程不同文件可以重名，不过会在编译时合并两个命名空间

2.命名空间的使用

（1）加命名空间名称及作用域限定符 ::

如：

int main()
{
	printf("%d\n", N::a);
	return 0;
}
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（2）使用using将命名空间内的某个成员引入

使用using将命名空间内的某个成员引入，就可以在这个文件中任意位置直接使用这个成员，但其他成员仍需使用作用域限定符。
如：

using N::b;
int main()
{
	printf("%d\n", N::a);
	printf("%d\n", b);
	return 0;
}
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（3）使用using将整个命名空间名称引入

使用using将命名空间内的某个成员引入，就可以在这个文件中任意位置直接使用这个命名空间的所有成员。

using namespce N;
int main()
{
	printf("%d\n", N::a);
	printf("%d\n", b);
	Add(10, 20);
	return 0;
}
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二.输入输出

学习一门新的编程语言，常做的第一件事就是打印一下hello world
那么让我们看一下，C++是如何进行输入输出的。

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
	cout<< "hello world!"<<endl;
	return 0;
}
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VS2022运行结果：

输入输出说明

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。
   如：

#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;
}
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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，不过暂且不提。

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 <iostream.h >格式，后续编译器已不支持，因此推荐使用< iostream >+std的方式。

三、缺省参数

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;
}
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2.缺省参数分类

全缺省参数

如：

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

如：

void Func(int a, int b = 10, int c = 20)
{
	cout<<"a = "<<a<<endl;
	cout<<"b = "<<b<<endl;
	cout<<"c = "<<c<<endl;
}
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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
2. 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现

//a.h
void Func(int a = 10);
// a.cpp
void Func(int a = 20)
{
	...
}
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因为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
4. C语言不支持缺省参数（编译器不支持）

四、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：“韩国大败而归”，“日本大败韩国”
这里的大败含义不同，就是一种重载。

1.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。

比如：在C语言中，我们有一个相同功能的函数但是返回值或者参数不同，我们就不得不定义两个不同名字的函数，以防冲突
C语言:

int Add_int(int left, int right)
{
	return left + right;
}
double Add_double(double left, double right)
{
	return left + right;
}
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C++:

int Add(int left, int right)
{
	return left + right;
}
double Add(double left, double right)
{
	return left + right;
}
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2.构成重载的条件

（1）函数名称必须相同。
（2）参数列表必须不同（个数不同、类型不同、参数排列顺序不同等）。
（3）函数的返回类型可以相同也可以不相同。
（4）仅仅返回类型不同不足以成为函数的重载。
如：

#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;
}
int main()
{
	Add(10, 20);
	Add(10.1, 20.2);
	f();
	f(10);
	f(10, 'a');
	f('a', 10);
	return 0;
}
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3.C++支持函数重载的原理–名字修饰(name Mangling)

为什么C++支持函数重载，而C语言不支持函数重载呢？

在C/C++中，一个程序要运行起来，需要经历以下几个阶段：预处理、编译、汇编、链接。

1. 实际项目通常是由多个头文件和多个源文件构成，而通过C语言阶段学习的编译链接，我们可以知道，【当前a.cpp中调用了b.cpp中定义的Add函数时】，编译后链接前，a.o的目标文件中没有Add的函数地址，因为Add是在b.cpp中定义的，所以Add的地址在b.o中。那么怎么办呢？
2. 所以链接阶段就是专门处理这种问题，链接器看到a.o调用Add，但是没有Add的地址，就会到b.o的符号表中找Add的地址，然后链接到一起。
3. 那么链接时，面对Add函数，链接接器会使用哪个名字去找呢？这里每个编译器都有自己的函数名修饰规则。
4. 由于Windows下vs的修饰规则过于复杂，而Linux下g++的修饰规则简单易懂，下面我们使用了g++演示了这个修饰后的名字。
5. 通过下面我们可以看出gcc的函数修饰后名字不变。而g++的函数修饰后变成【_Z+函数长度+函数名+类型首字母】。
   采用C语言编译器编译后结果：
   
   结论：在linux下，采用gcc编译完成后，函数名字的修饰没有发生改变。

采用C++编译器编译后结果：

结论：在linux下，采用g++编译完成后，函数名字的修饰发生改变，编译器将函数参数类型信息添加到修改后的名字中。
6. 通过这里就理解了C语言没办法支持重载，因为同名函数没办法区分。而C++是通过函数修饰规则来区分，只要参数不同，修饰出来的名字就不一样，就支持了重载。
7. 如果两个函数函数名和参数是一样的，仅仅返回值不同是不构成重载的，因为调用时编译器没办法区分。