初始C++

一、C++发展历史

       C++是一种广泛使用的高级编程语言，它由丹麦计算机科学家比雅尼·斯特劳斯特卢普（Bjarne Stroustrup）于1979年在AT&T贝尔实验室开始设计开发，并在1983年正式命名。

       C++的发展历程大致如下：

       1. 起源（1979年-1983年）：斯特劳斯特卢普开始着手“C with Classes”的研发工作，旨在为C语言添加面向对象的特性。这门新语言保留了C语言的高效性和可移植性，同时引入了类、简单继承、内联机制、函数默认参数以及强类型检查等特性。

       2. 早期发展（1983年-1985年）：1983年，“C with Classes”语言正式更名为C++。这一时期加入了许多重要特性，如虚函数、函数重载、引用机制（符号为&）、const关键字以及双斜线的单行注释（从BCPL语言引入）。

       3. 第一个版本发布（1985年）：斯特劳斯特卢普的C++参考手册《C++ Programming Language》出版，同年C++的商业版本问世。由于当时C++没有正式的语言规范，这本书成为了业界的重要参考。

        4. 版本更新（1989年）：引入了多重继承、保护成员以及静态成员等语言特性。

        5. 标准化（1998年）：C++标准委员会发布了C++语言的第一个国际标准—ISO/IEC 14882:1998，即C++98。标准模板库（STL）也被纳入该标准。

        6. 修订与改进（2003年）：针对C++98版本中的问题进行修订，发布了C++03。

        7. 新特性引入（2011年）：新的C++标准C++11面世，Boost库对该版本影响很大，一些新模块直接衍生于Boost中的相应模块。C++11引入了众多新特性，包括正则表达式、完备的随机数生成函数库、新的时间相关函数、原子操作支持、标准线程库、一种新的for语法（能够和某些语言中的foreach语句达到相同效果）、auto关键字、新的容器类、更好的union支持、数组初始化列表的支持以及变参模板的支持等。

        8. 持续发展（2014年、2017年等）：2014年发布了C++14标准，对C++11进行了一些小的改进和修复；2017年发布了C++17标准，引入了变量模板、文件系统库、并行算法等新特性。之后C++标准仍在不断更新和发展，以适应新的编程需求和技术趋势。 C++通过不断吸收新特性和改进，逐渐成为一种功能强大、灵活且高效的编程语言，被广泛应用于系统软件、游戏开发、嵌入式系统、大型数据库和交易系统等众多领域。

二、C++在⼯作领域中的应⽤

       C++在以下工作领域中有广泛的应用：

       1. 游戏开发：C++因其高效的性能和对硬件的直接控制能力，常用于开发大型游戏的核心引擎和关键模块。

       2. 操作系统开发：如 Windows、Linux 等操作系统的部分关键组件是用 C++编写的。

       3. 嵌入式系统：在诸如智能家居设备、汽车电子系统、工业控制系统等嵌入式领域，C++能够高效地利用有限的资源。

       4. 金融交易系统：需要处理大量数据和高并发交易，对性能要求极高，C++能够满足这种需求。

       5. 科学计算和数值分析：用于编写高性能的数值计算库和模拟软件。

       6. 图形图像处理：在图像和视频处理软件、计算机辅助设计（CAD）等领域，C++能够实现复杂的算法和高效的图形渲染。

       7. 网络编程：开发高性能的网络服务器和网络应用程序。

       8. 数据库系统：数据库的底层引擎和优化部分常使用 C++。

       9. 虚拟现实和增强现实：构建实时渲染和交互的系统。

       总之，在对性能、效率和资源控制要求较高的工作领域，C++都有着重要的地位。

三、参考文档

       Reference - C++ Reference

       cppreference.com

       说明：第⼀个链接不是C++官⽅⽂档，标准也只更新到C++11，但是以头⽂件形式呈现，内容⽐较易看好懂。后者是C++官网文档，信息很全，更新到了最新的C++标准，但是 相⽐第⼀个不那么易看。所以，我们可以结合使用。

四、C++程序

       C++语言是如何产生的？是咱们的祖师爷对于C语言的不满时所为做也。因此，C++兼容C语言。我们开始学C语言，我们启蒙代码为：

#include<stdio.h>
 
int main()
{
  printf("hello world\n");
  return 0;
}

       在C++编译器中这个代码也可以运行。但，这毕竟不是正经的C++代码。就好比：普通话是我们的官方语言，但我说你们当地方言你肯定可以听明白。这毕竟不是官方的，我们肯定要明白官方的如何书写，代码如下：

#include<iostream>
using namespace std;
 
int main()
{
  cout << "hello world\n" << endl;
  return 0;
}

       这里的代码看不明白，很正常，就好比你开始学C语言看不懂代码一样，跟着我学习脚本你肯定能看明白，接下来开始我们的学习吧！

五、命名空间

       1.什么是命名空间

               在C语言我们学习函数的时候，我们学习过生命周期这个概念。那么，什么是生命周期呢？生命周期通常指的是一个对象或变量从创建到销毁所经历的时间段。那么，命名空间是什么？咱们可以这样理解：在这个空间的生命周期内，对这个空间内的全部标识符起一个名字，可对其进行引用，可类似与C语言中的结构体。可用于解决以下情况：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>//此处不包此头文件代码可正常运行，那该如何解决此处情况呢？
 
int main()
{
  int rand = 10;
  printf("%d\n", rand);//此处编译不通过原因为：在不包头文件前为变量，包含后为函数。
  return 0;
}

       解决方法如下：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
 
namespace example
{
  // 命名空间中可以定义变量/函数/类型
  int rand = 10;
}//注意：此处无;号
int main()
{
  printf("%d\n",example::rand );
  return 0;
}

               我们可用命名空间来解决此类问题。

       2.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。命名空间中可以定义变量/函数/类型等。

                namespace本质是定义出⼀个域，这个域跟全局域各⾃独⽴，不同的域可以定义同名变量，所以下⾯的rand不在冲突了。

                C++中域有函数局部域，全局域，命名空间域，类域；域影响的是编译时语法查找⼀个变量/函数/ 类型出处(声明或定义)的逻辑，所有有了域隔离，名字冲突就解决了。局部域和全局域除了会影响 编译查找逻辑，还会影响变量的声明周期，命名空间域和类域不影响变量声明周期。

               namespace只能定义在全局，当然他还可以嵌套定义。

               项⽬⼯程中多⽂件中定义的同名namespace会认为是⼀个namespace，不会冲突。

               C++标准库都放在⼀个叫std(standard)的命名空间中。

       3.命名空间使⽤

               编译查找⼀个变量的声明/定义时，默认只会在局部或者全局查找，不会到命名空间⾥⾯去查找。所以 下⾯程序会编译报错。所以我们要使⽤命名空间中定义的变量/函数，有三种⽅式：

                指定命名空间访问，项⽬中推荐这种⽅式。

                using将命名空间中某个成员展开，项⽬中经常访问的不存在冲突的成员推荐这种⽅式。

               展开命名空间中全部成员，项⽬不推荐，冲突⻛险很⼤，⽇常⼩练习程序为了⽅便推荐使⽤。

               对于第二种方式类似于C语言中头文件，在C语言进行编译时，编译器会把头文件里的东西拷贝过来。

六、C++输⼊&输出

       可参考以下代码：

#include<iostream>
using namespace std;
 
int main()
{
  int a = 1;
  double b = 0.1;
  char c = 'a';
  std::cout << a << " " << b << " " << c << endl;//可多个输出
  cout << a << " " << b << " " << c << endl;//此处可省略std原因为：std为全展开
  std::cin >> a;
  cin >> b >> c;//可多个输入
  cout << a << " " << b << " " << c << endl;
  return 0;
}

       • <iostream>是 Input Output Stream 的缩写，是标准的输⼊、输出流库，定义了标准的输⼊、输 出对象。

       • std::cin 是 istream 类的对象，它主要⾯向窄字符（narrow characters (of type char)）的标准输 ⼊流。

       • std::cout 是 ostream 类的对象，它主要⾯向窄字符的标准输出流。

       • std::endl 是⼀个函数，流插⼊输出时，相当于插⼊⼀个换⾏字符加刷新缓冲区。

       • >是流提取运算符。（C语⾔还⽤这两个运算符做位运算左移/右移）

       • 使⽤C++输⼊输出更⽅便，不需要像printf/scanf输⼊输出时那样，需要⼿动指定格式，C++的输⼊ 输出可以⾃动识别变量类型(本质是通过函数重载实现的，这个以后会讲到)，其实最重要的是 C++的流能更好的⽀持⾃定义类型对象的输⼊输出。

       • IO流涉及类和对象，运算符重载、继承等很多⾯向对象的知识，这些知识我们还没有讲解，所以这 ⾥我们只能简单认识⼀下C++ IO流的⽤法，后⾯我们会有专⻔的⼀个章节来细节IO流库。

       • cout/cin/endl等都属于C++标准库，C++标准库都放在⼀个叫std(standard)的命名空间中，所以要 通过命名空间的使⽤⽅式去⽤他们。

       • ⼀般⽇常练习中我们可以using namespace std，实际项⽬开发中不建议using namespace std。

七、缺省参数

       • 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，缺省参数分为全缺省和半缺省参数。（有些地⽅把 缺省参数也叫默认参数）

       • 全缺省就是全部形参给缺省值，半缺省就是部分形参给缺省值。C++规定半缺省参数必须从右往左 依次连续缺省，不能间隔跳跃给缺省值。

       • 带缺省参数的函数调⽤，C++规定必须从左到右依次给实参，不能跳跃给实参。

       • 函数声明和定义分离时，缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现，规定必须函数声明给缺省值。

       缺省参数可这样理解：你传参数时，这个函数有参数，不会使用这个函数本身的参数，使用你传来的参数；但当你传空参时，便会用函数本身参数。简单来讲便是：有的话，不考虑你；没有的话，便考虑你。（是不是像某个群体，这里希望各位不要成为缺省参数（手动[doge]））。

       可结合以下代码理解：

#include<iostream>
 
using namespace std;
 
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;
}

#include<iostream>
 
using namespace std;
 
// 全缺省
void Func1(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{
  cout << "a = " << a << endl;
  cout << "b = " << b << endl;
  cout << "c = " << c << endl << endl;
}
 
//半缺省
void Func2(int a, int b = 20, int c = 30)//此处缺省要连续，不可跳跃且要从右向左，不可从左向右
{
  cout << "a = " << a << endl;
  cout << "b = " << b << endl;
  cout << "c = " << c << endl << endl;
}
 
int main()
{
  Func1();
  Func1(1);//此处参数从左向右替换
  Func1(1, 2);
  Func1(1, 2, 3);
 
  //Func2(); 此处参数不可传空，原因a未定义
  Func2(100);
  Func2(100, 200);
  Func2(100, 200, 300);
  return 0;
}

八、函数重载

       在C语言中，以加法函数为例，要是传参类型不同，我们就要对其进行重写一个函数且要用不同的函数名，是不是过于麻烦？这里简单说一下面向对象的三大特点之一——多态的思想来解决。

       C++⽀持在同⼀作⽤域中出现同名函数，但是要求这些同名函数的形参不同，可以是参数个数不同或者 类型不同。这样C++函数调⽤就表现出了多态⾏为，使⽤更灵活。C语⾔是不⽀持同⼀作⽤域中出现同 名函数的。

       参考以下代码：

#include<iostream>
 
using namespace std;
 
//1.参数类型不同型
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 Func()
{
  cout << "Func()" << endl;
}
 
void Func(int a)
{
  cout << "Func(int a)" << endl;
}
 
//3. 参数顺序不同
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;
}
 
//注：返回值不同不能作为重载条件，因为无法区分
//void f()
//{
//  ;
//}
 
//int f()
//{
//  return 0;
//}
 
 
//以下两个函数虽然构成重载，但会有歧异，编译器无法明白调谁,无法运行
void f()
{
  cout << "f()" << endl;
}
 
void f(int a = 10)
{
  cout << "f(int a)" << endl;
}
 
int main()
{
  Add(10, 20);
  Add(10.1, 20.2);
 
  Func();
  Func(10);
 
  F(10, 'a');
  F('a', 10);
 
  return 0;
}

最后：

       今天的学习到这里就结束了，希望各位读者下去后能多练，不要因为简单从而对自己要求降低。