大话cpp一个程序实现C到C++的过渡(头文件命名空间以及标准输入输出)

Posted 2021-10-15 白龙码~

一阶cpp修炼

• Part I、前言
• Part II、解剖第一个C++程序
• • 1、头文件不同
  • 2、命名空间
  • 3、标准输入输出
• Part III、第一阶段小结

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Part I、前言

C++，又名C Plus Plus，是一门集合了C语言语法又增添了新鲜元素的高级编程语言。
Plus，有优势，好处的意思。相信大家在学习C语言时有许多痛苦的地方，不过在C++中，某些痛苦可能会得以缓解。
但是，不要以为C++是一门相较C更加简单的语言。当然，也无需害怕，我们慢慢来。
开始之前推荐一个官方的C++文档查询网站：C++ Reference，相信在大家今后的学习之路上有所需要。【ps：网站是纯英文的，但是使用了相对简单的语法和词汇，相信在百度的帮助下大家都能读懂】

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Part II、解剖第一个C++程序

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	cout << "Hello World!" << endl;
	return 0;
}

或许大家乍一看这个会比较陌生，我们先切换到C语言模式：

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

现在开始从两段代码的第一行找不同——

1、头文件不同

不同的语言有不同的库想必大家都非常好理解，但是注意，这里还有个不同之处就是：C++官方自带的头文件它没有.h后缀！。

值得一提的是，起初的C++头文件还是带上.h后缀的，但是自从C++标准化之后，标准委员会就规定了，C++的标准库都不带.h后缀，此外，由于C++是包含C的，而C的官方头文件都是带上.h后缀的，因此，C++额外规定，C语言原本的头文件在去掉.h后缀的同时还要加上“c”前缀，比如：
<stdlib.h>变成了<cstdlib>，不过在大多数编译器中，比如博主使用的VS2019，写成stdlib.h还是可以识别的。

但是话说回来，如果我们自己写头文件的话，必须有.h后缀！

2、命名空间

相信大多数C++萌新刚入手这款语言时都会很疑惑：为什么我们在写代码之前，包个头文件之后还要再加上一句using namespace std呢？
存在即为合理，想知道为什么必须有，那不妨试试如果没有它会怎么样。

我们可以看到，程序编译错误了，并且错误信息是：

为什么cout和endl都变成了未声明的标识符了呢？
这里就不得不提一下C++里命名空间的概念。

我们可以试想一下这样的一个情形：假如一个学校有两人同名，他们都叫张伟，但是好在他们一个在1班，一个在2班。那么如果有一天，其中一个张伟被通报批评了，那么广播里会怎么说？张伟因为隔着栅栏买鸡排然后…，那么请问那个无辜的张伟会怎么想？委屈死了对不对。因此广播里应该这么说：高二1班张伟同学，因为隔着栅栏买鸡排然后…
加上一个高二1班的限定，那么我们就能锁定目标了，这里的高二1班就是一个命名空间标识符。

命名空间怎么定义呢？如下所示

namespace class1
{
	char name[] = "张伟";
}
namespace class2
{
	char name[] = "张伟";
}

关键词namespace + 命名空间标识符 + 一对花括号
这，就是我们新建的两个命名空间了。

那我要访问1班的张伟该怎么办呢？

命名空间 + 两个冒号 + 你要访问的东西的名字
如果在C语言中，我们想在一个地方定义两个同名的变量可以吗？

int main()
{
	char name[] = "张伟";
	char name[] = "张伟";
	return 0;
}

显然不可以，因为它们都是处在main函数这个作用域中的局部变量！
但是这种情况就可以：

int main()
{
	char name[] = "张伟";
	{
		char name[] = "张伟";
	}
	return 0;
}

或者是这样：

int main()
{
	char name[] = "张伟";
	if (char name[] = "张伟")
	{
		
	}
	return 0;
}

这里的if可以换成for/while…
为什么这样就可以了呢？因为尽管它们有相同的标识符name，但是它们处在不同的作用域当中。比如，第二个name是仅属于if语句中的，超出这个if作用域，它的生命周期就结束了，不可再被访问。
换句话说，if/while这些它们都自带一个大括号{}【ps：有时候不写只是因为可以省略】，而这些大括号连带着if/while，其实就形成了一个独立的作用域了，我们可以称之为大括号作用域。

类似于这里，命名空间本质上就是开辟了一块独立于外界的大括号作用域，在不同的作用域自然可以定义相同标识符的变量。但是不同的是，命名空间给这些大括号作用域起了一个名字，比如我们之前写的class1，class2。

关于命名空间的补充：

• 命名空间的成员
  命名空间里不仅可以有一些变量，还可以存在函数以及后期我们要学的类…

• 双冒号::
  ::是一个域操作符，作用域+域操作符就可以访问这个域中的东西。

• 命名空间可以嵌套定义
  比如：

namespace class2
{
	namespace team1
	{
		char name[] = "张伟";
	}
}

张伟是高二2班第1组的一员。
而访问他就需要这样写: class2::team1::name

• 同名的命名空间可以合并
  比如：

namespace n
{
	void foo()
	{
		;
	}
}
namespace n
{
	int x;
}

尽管分开定义，但是它们在编译过后会被编译器合并到同一个命名空间中

此外，我们需要知道的是，C++标准库中的所有变量、函数等等标识符都是定义在std这个命名空间中的，正是由于同名的命名空间可以合并，所以尽管这些标识符定义在不同的头文件中，到最后都可以通过std::来访问。

• using关键字

正是由于标准库所有的中标识符都是定义在std命名空间的，所以我们才需要写上using namespace std;这句话意味着，我要将std这个命名空间的东西展开，接下来我要使用的标识符如果没有特殊标注，那么都将是std里的。

但是这也带来一个问题，如果将std里的标识符全部展开了，那么如果我们定义一个与std里同名的东西，那就会发生冲突了，比如说：

namespace class1
{
	char name[] = "张伟";
}
namespace class2
{
	char name[] = "张伟";
}
using namespace class1;
using namespace class2;
int main()
{
	std::cout << name;
	return 0;
}

我们将class1和class2两个命名空间都展开了，那么我们再输出name就会出问题：

因为name存在于两个命名空间中，那应该cout class1::name呢还是class2::name呢？这是个未知数，也成功地把编译器搞晕了。

学到这里我们就能知道使用命名空间里成员的方式了：
1、直接用using namespace 把整个命名空间展开
但是这种方法很容易造成不同命名空间里成员间的冲突。
2、使用域操作符::来指明某个标识符所在的命名空间
但是这种方法太麻烦了，如果某个标识符很常用，那每次都要指明它的命名空间了。

于是，C++标准又提供了一个折中的方法：using + 命名空间::标识符
比如：

using std::cout;
using std::endl;
int main()
{
	cout << "Hello World!" << endl;
	return 0;
}

这里相当于，我们仅仅展开了cout和endl两个常用的标识符，造成冲突的几率非常非常小，因此是比较推荐的一个方式。
【补充：对于这种方式，我们无需指明标识符的类型，只需要写出标识符即可，比如：】

namespace n
{
	void foo()
	{
		;
	}
}
using n::foo;

实际我们在工程中也会遇到这样的问题，对于不同人负责的部分，它们可能会存在相同的标识符，因此，命名空间是十分有必要的。

3、标准输入输出

在C语言中，输出我们使用printf函数，输入我们使用scanf函数，而这里我们可以看到，C++的输出使用的是cout加上一个左移操作符<<。它究竟是什么呢？是函数吗？大家需要明确的是，它不是函数，而是一个对象。在一开始的学习中我们不需要作深入的了解，只需要了解它的相关使用即可。

首先是C++里的标准输出：cout以及<<。
cout是定义在标准库iostream里的，因此我们在开头要包含这个头文件，正如我们使用printf要包含stdio.h一样。
与printf最大的不同就是，cout的使用无需指明输出变量的格式化形式。
比如，对于int a = 10;C语言需要这样输出：printf("%d",a);而C++可以直接写成cout << a;也就是说，cout可以直接帮我们推演出a的形式。
但是cout也有一个弊端：有时候非常麻烦。
比如，对于int a = 10, b = 20,
C语言输出可以是：printf("a = %d, b = %d",a,b);
而使用cout就必须写成cout << "a = " << a << "," << "b = " << b;
很明显，使用cout会麻烦很多。那么对于这种情况，由于C++是包含C的，我们完全可以使用printf这种更简便的方式输出。

C++里的标准输入：cin以及>>
对于int a;我们想从控制台读取一个数
对于C语言，可以使用scanf("%d", &a);
而对于C++，我们可以这样写：cin >> a;
二者最大的不同就是：cin无需指明a的格式化输入形式，此外还不需要写取地址符号&。
如果想读取多个数，比如int a, b, c;
那么可以写成：cin >> a >> b >> c;
与scanf相同的是，如果遇到空白符，比如空格、Tab、回车，cin会停止读取。
所以，我们需要在键盘上敲出：1空白符2空白符3空白符，然后就可以对abc分别赋值1、2、3了。
其实C++的输入输出的方式跟C语言差不了太多，大家下去用本地IDE自行摸索一下即可掌握基本的方式。

Part III、第一阶段小结

第一阶段的C++学习到这里就结束了。这些对于大家应该难度不大吧？
如果有问题，可以在评论区指出，也希望大家能给博主一些建议！

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