【C++初阶】：C++入门篇（一）

前言

C++是在C语言的基础之上，增加了一些面向对象的编程思想，增加了一些有用的库，所以有了学习C语言的经验，学习C++其实很容易的。至于C++初阶，我们可以认为C++的出现其实就是为了弥补C语言在某些方面的不足之处。所以从这篇开始，一起来学习C++，以及C++到底弥补了C语言的哪些不足。

一、C++命名空间

学过C++的人都知道，在学习C++的过程中，比如在某些视频教程中，教我们写的第一个程序往往都是打印hello world，但是每次在写的过程中，老师们都叫我们去忽略一些东西，比如using namespace std； 那这句话到底有什么用呢？

无论是C语言还是C++，在同一个局部域里面是不允许出现相同的变量名的，在同一个作用域下定义了两个相同变量名的变量会导致访问冲突，编译器不知道该使用哪个变量，从而导致报错。不仅仅是变量名，函数名相同也是一样的（C++函数重载除外）。这也导致在一群人写同一个项目时，写完在合并之后可能导致函数名或变量名冲突的问题，为解决这个问题，C++的命名空间孕育而生。

命名空间的目的就是对标识符的名称进行本地化，避免命名冲突或名字污染，namespace关键字就是为了解决这样的问题。

1.1 命名空间的定义

定义命名空间时，需要用到namespace这个关键字，后面紧跟命名空间的名字，再接一队 {}，{} 中为命名空间的成员。
一个命名空间就是定义了一个新的作用域，命名空间的所有内容都局限于这个命名空间中。

namespace N1  // 命名空间N1
{
	int a = 10;
	void test()
	{
		printf("test() a = 10\n");
	}
}

namespace N2  // 命名空间N2
{
	int a = 20;
	void test()
	{
		printf("test() a = 20\n");
	}
	namespace N3  // 命名空间N3, 命名空间的嵌套
	{
		struct Node
		{
			struct Node* next;
			int data;
		};
	}
}

1.2 命名空间的使用

要使用命名空间的内容有三种方法，第一种就是命名空间名称加作用域限定符。
格式：命名空间名称::命名空间成员

int main()
{
	printf("%d\n", N1::a); // :: 是作用域限定符
	N1::test();
	printf("%d\n", N2::a);
	N2::test();
	N2::N3::Node node;
	node.data = 123;
	printf("%d\n", node.data);
	return 0;
}

方法二：使用using将某个命名空间的某个成员引入。
格式：using 命名空间名称::命名空间成员

using N1::a; // 
using N2::N3::Node;
int main()
{
	printf("%d\n", a);
	printf("%d\n", N2::a);
	Node node;
	node.data = 456;
	printf("%d\n", node.data);
	return 0;
}

方法三：使用using namespace 命名空间名称引入。（不推荐）
格式：using namespace 命名空间名称；

using namespace N2;

int main()
{
	printf("%d\n", a);
	test();
	printf("%d\n", N1::a);
	N1::test();
	N3::Node node;
	node.data = 789;
	printf("%d\n", node.data);
	return 0;
}

注意：使用 using namespace 命名空间名称； 就相当于破坏了作用域之间的封闭性，将命名空间中的成员全部暴露出来了。在日常练习中，建议直接using namespace std即可，这样就很方便。

了解完命名空间后，我们也算知道了为什么每次写C++程序时总要写一句using namespace std； std::是个名称空间标识符，C++标准库中的函数或者对象都是在命名空间std中定义的，所以我们要使用标准库中的函数或者对象都要用std来限定。

C++标准库，C++ Standard Library，是类库和函数的集合，其使用核心语言写成，由c++标准委员会制定，并不断维护更新。

using std::cout;  // 分别将cout和endl释放出来
using std::endl;

int main()
{
	cout << N1::a << endl;
	cout << N2::a << endl;
	N2::N3::Node node;
	node.data = 111;
	cout << node.data << endl;
	return 0;
}

二、C++的输入和输出

C++作为一门新的语言，不但可以兼容C语言，C++自己也有属于自己的独有语法，最典型的就是C++不仅可以使用C语言中的printf和scanf，也可以使用自己的输入输出语句，cout（输出） 和 cin（输入），这两个都是全局的流对象，endl是特殊的C++符号，表示换行。
cout标准输出对象（控制台）和cin标准输入对象（键盘）都必须包含iostream头文件以及按照命名空间使用方法使用std。
cout和cin分别是ostream和istream类型的对象，<< 和 >> 分别是流插入运算符和流提取运算符，实际是运算符重载过来的。

2.1 cin和cout的使用

#include<iostream>
using std::cout;
using std::cin;
using std::endl;

int main()
{
	int a = 0;
	cin >> a; // cin和cout可以自动识别类型
	cout << a << endl;
	return 0;
}

三、缺省参数

缺省参数就是在给函数声明或定义时给函数的参数一个默认的值，在调用该函数时，如果没有给函数传递实参的话，该函数调用时就会采用该形参的缺省值，如果调用时传递了实参，就采用指定的实参。

void test1(int a = 20)
{
	cout << a << endl;
}

int main()
{
	int a = 10;
	test1();  // 没有传参时，使用参数的默认值
	test1(a);  // 有参数传递时，使用指定的实参
	return 0;
}

3.1 缺省参数的分类

1. 全缺省参数

函数的每个参数都有自己的默认值，这样的参数就是全缺省参数。

void test2(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{}

2. 半缺省参数

函数的部分参数有默认值，其余参数没有参数值。

void test3(int a, int b = 10, int c = 20)
{}

半缺省参数必须从右往左依次给，中间不能间隔，传参时也无法指定传参。另外，函数的缺省值不能再声明和定义中同时出现。那么，函数的缺省值是在函数的声明给还是在函数的定义时给呢？

其实只要我们仔细想一下就应该知道缺省值应该在函数的声明时给，因为函数往往都是先声明后使用，如果我们在声明函数时没有缺省值，但定义时又给了缺省值，就容易导致声明与定义不一致，另外，修改函数的声明比修改函数的定义要方便。

注意：函数的缺省值必须要是常量或则是全局变量，C语言不支持缺省参数其实就是C语言的编译器不支持。

四、函数重载

4.1 函数重载概念及其条件

自然语言中存在一词多义的现象，其意思需要人去结合上下文去判断，这就是词的重载，所以函数重载就是C++中允许同一个作用域中拥有功能相似的同名函数，同名函数之间的形参列表（形参类型、个数、类型顺序）不同，来处理一些功能类似数据类型不同的问题。

以下四个test01函数都构成函数重载。

// 参数个数不同
void test01()
{
	cout << "test01()" << endl;
}
// 参数类型不同
void test01(int a)
{
	cout << "test01(int a)" << endl;
}
// 参数类型顺序不同
void test01(int a, double b)
{
	cout << "test01(int a, double b)" << endl;
}

void test01(double a, int b)
{
	cout << "test01(double a, int b)" << endl;
}

注意：函数的返回值不构成函数重载，因为只有返回值相同的话会造成调用歧义，编译器不知道该调用哪个函数，从而编译报错。

4.2 C++支持函数重载原理 – 名字修饰

C++为什么可以支持函数重载，而C语言为什么不可以支持？
学习C语言的时候，可以知道，一个程序要运行起来，需要经历四个阶段：预处理、编译、汇编、链接。

编译之后，会有一个符号表，函数会有自己的名字修饰，像Windows中VS的函数名修饰规则有点复杂，我们可以通过Linux下的gcc来查看函数名修饰规则。
在Linux下我们可以先用gcc编译一下C语言代码，然后通过objdump -S 可执行文件来查看这个汇编代码，从而看C语言下的函数名修饰规则。

通过汇编代码，可以看到C语言下函数名就是修饰后的名字。所以如果C语言中有两个名字相同的函数，那么修饰后的名字也是一样的，编译器不知道该调用哪一个，导致编译报错。

现在我们用g++去编译C++的代码，然后去看一下汇编后函数名会修饰成什么样子。

通过汇编代码可以看到C++不是单纯的用函数名进行修饰的，在函数名的前面加了一个 _Z 的前缀，函数名的后面是函数参数类型的缩写，id就表示该函数的参数类型是int和double类型，而di就表示该函数的参数类型是double和int类型，通过函数调用时传递的实参类型，决定调用哪一个函数。不会存在调用冲突的问题。

这也就是为什么C语言为什么不能支持函数重载的原因（同名函数编译后无法区分），而C++通过函数名修饰规则来区分，只要参数不一样，修饰出来的名字就不一样，也就支持了函数重载。