C++特性
1. 写在前面
可以认为,C++的语法和语义基本上包含了C语言的所有内容。二者之间的关系大致可以用下图表示:
同时,C++在C语言的基础上引入了许多额外的特性和概念,下面,我们就来学习C++有而C语言没有的特性。
2. 命名空间
我们都知道,C语言有一大不足之处,那就是命名冲突,这可能是和库里面函数的名字发生冲突,也可能是与自己定义的变量冲突,例如:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> int rand = 1; int main() { printf("%d\n", rand); return 0; }
会有如下报错信息:
注:对于为什么会发生命名冲突以及其他情况可以看看👉变量名和函数名的冲突问题
这里就可以看见,全局变量rand
和库函数rand
的名字之间发生了冲突。而为了解决这种类似的命名冲突,C++就有了命名空间这一概念和用法:
C++中的命名空间是一种用于组织和管理代码的机制,允许将全局作用域内的标识符(例如变量、函数、类)分组为命名空间。这有助于避免命名冲突,并提供更好的代码结构和可维护性。
具体用法:
namespace space_name { //变量 //函数 //结构 //………… }
例如,对于上面的全局变量rand
,我们可以这样写从而避免错误:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> //定义了一个名为test的命名空间 namespace test { int rand = 1; } int main() { printf("%d\n", test :: rand); return 0; }
注:符号::
为域作用限定符,用于引用指定命名空间的成员。
2.1 命名空间的嵌套
命名空间可以嵌套定义,例如:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> namespace test_1 { int num_1 = 1; namespace test_2 { int num_2 = 2; } } int main() { printf("%d\n", test_1 :: test_2 :: num_2); return 0; }
小细节:不同级别的命名空间的名字可以相同,例如,上面的test_2
就可以改为test_1
,程序同样可以正常运行。但是,对于同一级别的命名空间的名字,如果两个空间内没有同名变量,那这两个命名空间就可以同名,否则就不能同名,例如:
这种写法是正确的:
namespace test_1 { int num = 1; } namespace test_1 { int num_1 = 2; }
而这种写法是错误的:
namespace test_1 { int num = 1; } namespace test_1 { int num = 2; }
2.2 命名空间的完全展开
我们可以用using namespace space_name;
,来将一个命名空间完全展开,这样,再使用命名空间内的成员时,就可以不用使用域作用限定符::
,例如:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> namespace test { int num = 1; } using namespace test; int main() { printf("%d\n", num); return 0; }
注意:将命名空间完全展开这一做法具有一定的危险性,如果我们将命名空间比作是一道城墙,那么将命名空间展开就可以看作是将这道城墙推到,让城墙内的东西完全暴露。因此,只有确保命名空间的内容不会和库中内容发生冲突时,才可以将命名空间展开。
错误示例:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> namespace test { int rand = 1; } using namespace test; int main() { printf("%d\n", rand); return 0; }
报错信息:
2.3 命名空间的指定展开
每次指定命名空间很不方便,但是直接将命名空间展开又会有冲突风险,那么我们就可以采取一个折中的办法——命名空间的指定展开。
我们可以用using space_name :: number;
来实现,例如:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> namespace test { int num1 = 1; int num2 = 2; int rand = 3; } //对num1, num2指定展开 using test::num1; using test::num2; int main() { printf("%d\n", num1); return 0; }
3. C++的I/O流
一般来说,我们学习一门语言的第一串代码就是打印字符串Hello World
,现在就让我们来看看C++版的Hello World
#include <iostream> //有关输入输出流的关键字通常都在 std 命名空间中 using namespace std; int main() { cout << "Hello World" << endl; return 0; }
要理解这段代码,我们就需要了解C++的I/O流
:
C++ 中的输入输出流(I/O streams)是用于处理输入和输出的重要概念。它们是 C++ 标准库中的一部分,用于读取和写入数据到不同的设备,例如键盘、屏幕、文件、网络等。C++ 中主要的 I/O 流类是基于两个主要类模板构建的:
istream
和ostream
。这两个类分别用于输入和输出。
以下是常用的类和基本操作:
- 上面所包含的头文件
iostream
就是istream
和ostream
的派生类,它提供了输入和输出的功能。 cout
即console out
,称为流插入,将类容输出到控制台,相当于C语言的printf
。需要注意,cout
可以自动识别变量类型,因此可以多组不同类型的数据同时输出,例如:
int num1 = 10; double num2 = 3.14; cout << "Hello World" << endl << num1 << endl << num2 << endl;
<<
:用于将数据写入流endl
:C++的换行符,例如
cout << "Hello World" << endl << num1 << endl << num2 << endl; //等价于 cout << "Hello World" << '\n' << num1 << '\n' << num2 << '\n';
cin
即console in
,称为流提取,用于从流中读取数据,相当于C语言中的scanf
。和cout
一样,cin
也可以自动识别变量类型>>
:用于从流中读取数据,例如:
int num1 = 0; double num2 = 0.0; cin >> num1 >> num2;
4. 缺省参数
缺省参数就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
缺省参数分为以下两类:
- 全缺省参数:函数的所有参数都为缺省参数,例如:
void Func(int a = 10, int b = 20);
- 半缺省参数:部分参数为缺省参数,例如:
void Func(int a, int b = 10);
缺省参数的使用实例:
#include <iostream> using namespace std; void Func(int a, int b = 10) { cout << "a = " << a << endl << "b = " << b << endl; } int main() { Func(100); Func(100, 0); return 0; }
output:
a = 100 b = 10 a = 100 b = 0
4.1 使用缺省参数的注意事项
- 当一个函数的参数为部分缺省时,缺省值只能从右往左给,且必须连续,否则编译器无法判断传入的实参代表着哪个形参。例如:
void Func(int a, int b = 10, int c) { cout << b << endl; }
- 会有如下报错信息:
- 如果一个函数的参数都是缺省参数,那么传入的实参必须是连续的。例如下面的函数调用就是错误的:
#include <iostream> using namespace std; void Func(int a = 1, int b = 10, int c = 100) { cout << a << endl << b << endl << c << endl; } int main() { Func( , 1, ); return 0; }
- 缺省参数不能在函数的声明和定义中同时出现,且只能在函数声明的时候给(如果同时,那么编译器不知道用哪一个,如果只在定义中给,那么当其他文件引用时,就不知道这个值)
- 缺省参数必须是常量或者是全局变量
本篇完。