C++入门:命名空间与输入输出

简介: C++入门:命名空间与输入输出

我们在初学C++时,经常会在代码开头看到这样的一行代码:

using namespace std;

这行代码到底什么意思呢?我们学完命名空间就可以理解了。

1.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。

什么意思呢,我们来看下面代码:

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>//rand()函数在里面
//命名冲突
int rand = 0;
int main()
{
  printf("%d\n", rand);
  return 0;
}
//编译后会报错:error C2365: “rand”: 重定义;以前的定义是“函数”

因为在 stdlib.h 头文件中包含随机数函数rand(),这里rand有两个,一个是你定义的全局变量rand,还有一个是函数指针rand,会发生rand重定义,命名冲突,报错。C语言没有办法解决类似这样的命名冲突问题,所以C++提出了namespace来解决,只需给自己定义的rand加上一个命名空间即可。

1.1 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,自己定义,然后接一对{}即可,{}中即为命名空间的成员。

1.正常的命名空间的定义

namespace xlh
{
  //命名空间可以定义变量,函数,类型
  int rand = 0;
  int Add(int left, int right)
  {
    return left + right;
  }
  struct Node
  {
    struct Node* next;
    int val;
  };
}

2.命名空间可以嵌套

namespace xlh
{
  int a = 0;
    int b = 0;
  int Add(int left, int right)
  {
    return left + right;
  }
    //嵌套定义命名空间xxx
  namespace xxx
  {
    int rand = 1;
  }
}

3. 同一个工程中允许存在多个相同名称的命名空间,编译器最后会合成到同一个命名空间中。

namespace xlh
{
  //命名空间可以定义变量,函数,类型
  int a = 0;
  int Add(int left, int right)
  {
    return left + right;
  }
}
namespace xlh
{
    int b = 0;  
}

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。

1.2 命名空间的使用

命名空间的成员该如何使用呢?

namespace xlh
{
    // 命名空间中可以定义变量/函数/类型
    int a = 0;
    int b = 1;
    int Add(int left, int right)
    {
        return left + right;
    }
    struct Node
    {
        struct Node* next;
        int val;
    };
}
int main()
{
    // 编译报错:error C2065: “a”: 未声明的标识符
    printf("%d\n", a);
    return 0;
}

命名空间使用的三种方式:

1. 加命名空间名称作用域限定符::

int main()
{
    printf("%d\n", xlh::a);
    return 0;
}

加命名空间与不加命名空间的区别 :

  • 不加命名空间  默认情况下只会在全局查找 不会在命名空间里面查找
  • 加命名空间只会在命名空间里面查找
namespace s
{
  //命名空间可以定义变量,函数,类型
  int rand = 0;
  int Add(int left, int right)
  {
    return left + right;
  }
  struct Node
  {
    struct Node* next;
    int val;
  };
  namespace xxx
  {
    int rand = 1;
  }
}
int Add(int left, int right)
{
  return (left + right) * 10;
}
int main()
{
  printf("%p\n", rand);//全局rand()是函数指针
  printf("%d\n", s::rand);
  //不加命名空间  默认情况下只会在全局查找 不会在命名空间里面查找
  printf("%d\n", Add(1, 2));
  //加命名空间只会在命名空间里面查找
  printf("%d\n", s::Add(1, 2));
  //结构体类型 命名空间放在结构体名字前面
  struct s::Node node;
  return 0;
}

2.使用using将命名空间中的成员引入

//部分展开(授权) 也不能重命名 不用每次调用都写命名空间
using xlh::b;
int main()
{
    printf("%d\n", xlh::a);
    printf("%d\n", b);//b不需要写命名空间
    return 0;
}

3.使用using namespace 命名空间名称 引入

//展开命名空间(全部展开(授权)) 相当于命名空间失效,用起来方便,不需要加命名空间
using namespce xlh;
int main()
{
    printf("%d\n", xlh::a);//命名空间可写可不写
    printf("%d\n", a);
    printf("%d\n", b);
    Add(10, 20);
    return 0;
}

1.3 标准命名空间 std

在C++中,每个头文件中都会使用了命名空间,名字为std,头文件的内容在命名空间std内,因为命名空间相同会合并,引用多个头文件时不会冲突。

std是C++标准库的命名空间,C++标准库的定义和实现都会放到这个命名空间里面去,然后会合并,避免使用者定义的东西与C++库里的定义的名称发生冲突。

如果我们要使用标准命名空间内的东西,可以加命名空间std::,或者自是简单的练习C++,可以全部展开:

using namespace std;

std命名空间的使用惯例:

std是C++标准库的命名空间,如何展开std使用更合理呢?

  1. 在日常练习中,建议直接using namespace std即可,这样就很方便。
  2. using namespace std展开,标准库就全部暴露出来了,如果我们定义跟库重名的类型/对象/函数,就存在冲突问题。该问题在日常练习中很少出现,但是项目开发中代码较多、规模大,就很容易出现。所以建议在项目开发中使用,像std::cout这样使用时指定命名空间 或using std::cout;展开常用的库对象/类型等方式。

2.C++输入输出

新生婴儿会以自己独特的方式向这个崭新的世界打招呼,C++刚出来后,也算是一个新事物,那C++是否也应该向这个美好的世界来声问候呢?我们来看下C++是如何来实现问候的。

#include<iostream>
// std是C++标准库的命名空间名,C++将标准库的定义实现都放到这个命名空间中
using namespace std;
int main()
{
    cout << "Hello world!!!" << endl;
    return 0;
}

说明:

  1. 使用cout标准输出对象(控制台)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。
  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,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

推荐使用<iostream>+std的方式。

示例:

#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;
}

关于cout和cin还有很多更复杂的用法,比如控制浮点数输出精度,控制整形输出进制格式等

等。因为C++兼容C语言的用法,使用C语言写法就可以,这些又用得不是很多,我们这里就不展开学习了。

本篇结束。

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