[C++知识库]【C++语法】基于C语言补充的一些基础C++语法

前言

C++是在C的基础之上，容纳进去了面向对象编程思想，并增加了许多有用的库，以及编程范式
等。熟悉C语言之后（所以本文只适合有C语言基础的朋友），对C++学习有一定的帮助，本章节主要目标：

1. 补充C语言语法的不足，以及C++是如何对C语言设计不合理的地方进行优化的，比如：作用
   域方面、IO方面、函数方面、指针方面、宏方面等。
2. 为后续类和对象学习打基础

因为C++是在C的基础上扩展和补充，所以在C++中是兼容C语言的，C语言的语法都可以在C++中使用！！！

1、C++中的hello world

相信大家在学习一门语言的时候，第一个接触的代码莫过于经典的“hello world”，同样我也是，那既然要开始学习C++了，那么经典永不过时，我们来见识一下C语言和C++下的“hello world”区别在哪！

ps：暂且先不解释C++的方式，看到下面的关键词namespace和C++的输入输出的用法就可以知道为什么了。

2、C++关键字(C++98)

C++总计63个关键字，C语言32个关键字(C++在C的基础上添加了31个关键词)

ps：只是单纯见识一下C++的关键词，暂时不用深入研究，后续遇到慢慢细品即可（“没吃过猪肉，但要见过猪跑”）

3、命名空间

这是我们第一个要解释的关键词—namespace

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

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

int rand = 0;
// C语言没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
int main()
{
	printf("%d ", rand);
	// 编译后后报错：error C2365: “rand”: 重定义；因为rand的定义是“函数”，rand是获取随机数的一个函数
	return 0;
}

3.1 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。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
// hdm是命名空间的名字，一般开发中是用项目名字做命名空间名。
// 这里给大家演示就要hdm，我们下去以后自己练习用自己名字缩写即可，如张三：zs
// 1. 正常的命名空间定义
namespace hdm
{
	// 命名空间中可以定义变量/函数/类型
	int rand = 1;

	struct stu
	{
		int age;
		char name[10];
	};

	void print()
	{
		printf("hello namespace\n");
	}
}

int main()
{
	//访问命名空间的变量要   命名空间名字+::+要访问的对象
	//指定输入我们命名空间中的rand
	printf("命名空间hdm中的rand：%d \n", hdm::rand);
	
	//我们也可以打印一下stdlib.h中rand函数的地址
	printf("stdlib.h中的rand函数地址：%p\n ", rand);

	
	return 0;
}

namespace hdm1
{
	int a = 1;
	
	//2.命名空间可以嵌套使用
	namespace hdm2
	{
		int b = 2;
	}
}

int main()
{
	//嵌套使用后访问b的方式：
	printf("%d", hdm1::hdm2::b);
	return 0;
}

//3. 同一个工程中允许存在多个相同名称的命名空间,编译器最后会合成同一个命名空间中。
// ps：一个工程中的test.h和上面test.cpp中两个hdm1会被合并成一个

//如现在这个是test.h文件
namespace hdm1
{
	int a = 1;
}


//这个是test.cpp文件
namespace hdm1
{
	int b = 2;
}


//那么它们会合并在一起变成以下的样子
namespace hdm1
{
	int a = 1;
	int b = 2;
}

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

3.2 命名空间使用

我们上面演示了其中一个命名空间的使用方式

1. 加命名空间名称及作用域限定符（::）

为什么学习命名空间的使用呢?
我们来看一个例子

namespace hdm
{
	int a = 10;
}

int main()
{
	//编译器会报错：“a”: 未声明的标识符
	printf("%d\n", a);
	return 0;
}

这是因为我们的函数在往上查找a变量的时候，是不会进入到命名空间去寻找的，故而编译器因找不到变量‘a’而报错。
这时候我们只需腰指定它访问命名空间即可。

当然，访问命名空间的方式不仅仅只有上面的一种，我们现在可以再看看刚开始我们用C++输出“hello world”的场景。

首先我要说的是，std是C++标准库中命名空间，我们要访问库中的函数，固然要使用访问空间命名的方式进行使用。
那么我想方式一的理解对大家已经是问题不大了：
cout是中的输出函数，而endl本身跟‘\n’的作用一样，是换行的意思，std是库中的命名空间，所以我们需要std::cout来访问它们。

方式二就是：使用using namespace 命名空间名称 引入（展开）

2. 使用using namespace 命名空间名称 引入（展开）

namespace hdm
{
	int a = 10;
	int b = 20;
}

不使用using namespace 命名空间名称 引入（展开）
//int main()
//{
//	printf("%d\n", hdm::a);
//	printf("%d\n", hdm::b);
//	return 0;
//}
 
//使用using namespace 命名空间名称 引入（展开）
using namespace hdm;
int main()
{
	printf("%d\n", a);
	printf("%d\n", b);

}

那这样操作的意义是什么呢？

我相信更多的人不喜欢像方式一的那样写，因为太麻烦了，每次都要输 “std::” ,而这时候用using展开就可以方便我们平时练习书写。
但在大型项目下不建议这样展开

3. 使用using将命名空间中某个成员引入

namespace hdm
{
	int a = 10;
	int b = 20;
}
int b = 200;
//使用using将命名空间中某个成员引入
//比如我只想把a展开，避免b与全局变量中的b冲突
using  hdm::a;
int main()
{
	printf("%d\n", a);
	printf("%d\n", hdm::b);
	printf("%d\n",::b);//注意：访问全局的变量，空格/什么都不写+::+变量名
	return 0;
}

4. 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？（解释开头“C++中的hello world ”）

#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)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。
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。(当然我们现在是初学者，暂时知道就好)
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。后面我们还要
   更深入的学习IO流用法及原理

注意：我们可以看到C++的头文件<iostream>,是不需要要.h的，这一点需要和C语言区别一下
因为现在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+std的方式

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
	int a;
	double b;
	char c;
	//接收值
	// 可以自动识别变量的类型
	cin >> a >> b >> c;

	//打印
	cout << a << ' ' << b << ' ' << c << endl;
	return 0;
}

4.1 std命名空间的使用惯例

上面我们大致说过，标准库中的std要不要展开的问题，这里详细再说明一下。

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 +
   using std::cout展开常用的库对象/类型等方式。

5.缺省参数

5.1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。

void f(int a = 0)
{
	cout << a << endl;
}

int main()
{
	//不传参数默认0
	f();

	//传参的情况
	f(100);
	return 0;
}

5.2 缺省参数分类

1. 全缺省参数
   全缺省参数，顾名思义，就是全部参数都有默认值

void fun(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{
	cout << a << endl;
	cout << b << endl;
	cout << c << endl;
}

int main()
{
	//可以不传，也可以传一个或者多个(最多是函数本身设置的个数)
	fun();
	fun(1);
	fun(1,2);
	fun(1,2,3);
	return 0;
}

2. 半缺省参数

注意：半缺省参数不是有一半的参数是默认的，而是不是全缺省的都是半缺省

//半缺省参数
void fun(int a, int b = 10, int c = 20)
{
	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;
	cout << "c = " << c << endl;
}

int main()
{
	//因为有一个参数没有默认值，所以至少传一个参数
	fun(1);
	fun(1, 2);
	fun(1, 2, 3);
	return 0;
}

注意：

1. 半缺省参数必须从右往左依次来给出，不能间隔着给

比如不能有以下的情况

2. 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现

因为：如果生命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。

3. 缺省值必须是常量或者全局变量
4. C语言不支持（编译器不支持）（因为这是C++的语法）

6. 函数重载

自然语言中，一个词可以有多重含义，人们可以通过上下文来判断该词真实的含义，即该词被重载了。

比如：以前有一个笑话，中国有两个体育项目大家根本不用看，也不用担心。一个是乒乓球，一个
是男足。前者是“谁也赢不了！”，后者是“谁也赢不了！”

6.1 函数重载概念

函数重载：是函数的一种特殊情况，C++允许在同一作用域中声明几个功能类似的同名函数，这
些同名函数的形参列表(参数个数 或 类型 或 类型顺序)不同，常用来处理实现功能类似数据类型
不同的问题。

1. 参数类型不同

// 1、参数类型不同
int Add(int e1, int e2)
{
	return e1 + e2;
}

double Add(double e1, double e2)
{
	return e1 + e2;
}

2. 参数个数不同

#include<iostream>
using namespace std;
// 2、参数个数不同
void f()
{
	cout << "f()" << endl;
}

void f(int a)
{
	cout << "f(int a)" << endl;
}

3. 参数类型顺序不同

// 3、参数类型顺序不同

void fun(int a, char b)
{
	cout << "fun(int a,char b)" << endl;
}

void fun(char b, int a)
{
	cout << "fun(char b,int a)" << endl;
}

运行结果：

6.2 C++支持函数重载的原理–名字修饰(name Mangling)

为什么C++支持函数重载，而C语言不支持函数重载呢？

在C/C++中，一个程序要运行起来，需要经历以下几个阶段：预处理、编译、汇编、链接

因为C语言在编译后对函数名字的修饰没有发生任何改变，函数名本身是什么它编译后就是什么，故我们如果在C语言中定义两个函数名字相同的，它就有二义性
而C++在编译的时候对函数名字的修饰发生改变，编译器将函数参
数类型信息添加到修改后的名字中
通过这里就理解了C语言没办法支持重载，因为同名函数没办法区分。而C++是通过函数修
饰规则来区分，只要参数不同，修饰出来的名字就不一样，就支持了重载。

注意：如果两个函数函数名和参数是一样的，返回值不同是不构成重载的，因为调用时编译器没办
法区分。