【C++】命名空间&&输入输出&&缺省参数&&函数重载（上）

👉什么是C++👈

 C语言是结构化和模块化的语言，适合处理较小规模的程序。对于复杂的问题，规模较大的程序，需要高度的抽象和建模时，C语言则不合适。为了解决软件危机， 20世纪80年代， 计算机界提出了 OOP(object oriented programming：面向对象)思想，支持面向对象的程序设计语言应运而生。

1982年，Bjarne Stroustrup博士在C语言的基础上引入并扩充了面向对象的概念，发明了一种新的程序语言。为了表达该语言与C语言的渊源关系，命名为C++。因此，C++是基于C语言而产生的，它既可以进行C语言的过程化程序设计，又可以进行以抽象数据类型为特点的基于对象的程序设计，还可以进行面向对象的程序设计。

👉C++关键字(C++98)👈

C++总计 63 个关键字，而C语言只有 32 个关键字。下面是 C++的关键字，这些关键字会在后面的博客细讲。

👉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。

看一下下面的例子：

此时的变量名和stdlib头文件中的rand函数冲突了，此时我们可以借助 C++的命名空间来解决这个问题。

命名空间定义

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。

此时，我们将整型rand定义在命名空间Joy中，这就不会和库函数中的rand函数产生命名冲突了。一般来说，在开发中是用项目名字作为命名空间的名字。需要注意的是，上面程序打印的值是rand函数的地址，而不是我们定义的整型变量rand的值。那为什么会这样呢？这时候，我们就需要编译器的查找规则。

编译器的查找规则：编译器首先在局部域中找，如果在局部域中找不到，编译器就会去全局域中找。全局域中有在预处理时展开的头文件，那么编译器就在全局域中找到了rand，然后打印rand函数的地址。值得注意的是：如果在全局域中还找不到的话，编译器也不会去命名空间中找。

命名空间中，除了可以定义变量，还可以函数、结构体和命名空间嵌套定义等等。

namespace N1
{
  // 命名空间中可以定义变量/函数/类型
  int rand = 10;
  int Add(int left, int right)
  {
    return left + right;
  }
  struct Node
  {
    struct Node* next;
    int val;
  };
}
// 命名空间可以嵌套
namespace N2
{
  int a;
  int b;
  int Add(int left, int right)
  {
    return left + right;
  }
  namespace N3
  {
    int c;
    int d;
    int Sub(int left, int right)
    {
      return left - right;
    }
  }
}

当一个工程文件中存在着多个相同名称的命名空间，编译器最后会将里面的内容合并在同一个命名空间中。见下面的例子：

// test.h中的命名空间N1
namespace N1
{
  int Mul(int left, int right)
  {
    return left * right;
  }
}
// test.cpp中的命名空间N1
namespace N1
{
  int Add(int left, int right)
  {
    return left + right;
  }
}

注意：一个命名空间就定义了一个新的作用域，命名空间中的所有内容都局限于该命名空间中。

现在，我们已经知道了命名空间的概念了。那如何去使用命名空间里的成员呢？我们来学习一下。

命名空间使用

以下面的命名空间N为例，我们来学习命名空间的三种使用方式。

namespace N
{
  int a = 10;
  int b = 20;
  int Add(int left, int right)
  {
    return left + right;
  }
  struct Node
  {
    struct Node* next;
    int val;
  };
}

命名空间的三种使用方式

• 加命名空间名称及作用域限定符
• 
  

使用using将命名空间中某个成员引入

使用using namespace 命名空间名称 引入

👉C++输入&&输出👈

在上面讲到了命名空间可以放变量和函数的定义等等，其实 C++ 标准库的定义实现也是放在命名空间中的，这个命名空间就是std。其实这么做也是为了避免命名冲突，还可以起到保护的作用。

因为 C++标准库的定义实现都是放在命名空间中的，所以我们使用这些函数也要遵循命名空间的使用规则。

那我们现在就来用 C++ 来写一下经典的代码hello world吧！

知道了如何用 C++写hello world，那么我们就来学如何读取输入数据。

C++ 中的输入和输出可以自动识别类型，这是相较于C语言中scanf和printf的优势。不过想要用cout和cin控制浮点数输出精度，控制整形输出进制格式等等，这就会比较复杂了。这时候，我们就可以结合着 C语言来使用，就是那个使用起来方便就使用哪一个。见下图：

注意：以上的将命名空间的内容展开这种使用方式是简单了，但是标准库就全部暴露出来了，就有可能存在命名冲突问题。不过，我们在日常练习或者写小程序的时候可以这样写，但是在项目里最好不要用。除了将命名空间全部展开，我们还可以将常用的指定展开，如using std::cout，只需要注意定义变量或者函数的时候避免命名冲突就可以了。

说明：

使用cout标准输出对(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。

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。

<<是流插入运算符，>>是流提取运算符。

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。

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， 这些知识我们我们后续才会学习，所以我们这里只是简单学习他们的使用。后面我们还有有 一个章节更深入的学习IO流用法及原理。

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。

👉缺省参数👈

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。

这是什么意思呢？请看下方代码：

#include <iostream>
using namespace std;
// 缺省参数
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;
}

缺省参数分类

• 全缺省参数

#include <iostream>
using namespace std;
void Func(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{
  cout << "a = " << a << endl;
  cout << "b = " << b << endl;
  cout << "c = " << c << endl;
}
int main()
{
  Func();
  Func(1); // 传给第一个
  Func(1, 2); // 传给第一个和第二个
  Func(1, 2, 3);
  //Fun(1, , 3); // 错误的调用方式
  return 0;
}

半缺省参数

#include <iostream>
using namespace std;
void Func(int a, int b = 10, int c = 20)
{
  cout << "a = " << a << endl;
  cout << "b = " << b << endl;
  cout << "c = " << c << endl;
}
int main()
{
  Func(1);
  return 0;
}

有了缺省函数，我们就可以有下面的玩法了。

#include <assert.h>
struct Stack
{
  int* a;
  int top;
  int capacity;
};
void StackInit(struct Stack* ps, int defaultCP = 4)
{
  ps->a = (int*)malloc(sizeof(int) * defaultCP);
  assert(ps->a);
  ps->top = 0;
  ps->capacity = defaultCP;
}
int main()
{
  // 不知道要插入多少数据
  struct Stack st1;
  StackInit(&st1);
  // 知道要插入100个数据
  struct Stack st2;
  StackInit(&st2, 100);
}

注意

• 半缺省参数必须从右往左连续缺省，不能间隔缺省
• 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现。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。
• 缺省值必须是常量或者全局变量
• C语言不支持（编译器不支持）