C++基础入门——语法详解篇（上）

古城微笑少年丶 2024-04-22 22:01 8阅读 0赞

> **文章目录**
> 
> 一、什么是 C++ 呢？
> 
> 二、为什么要学 C++ 呢？
> 
> 三、C++ 基础语法
> 
> 3、1 C++ 关键字
> 
> 3、2 命名空间
> 
> 3、2、1 为什么要引入命名空间
> 
> 3、2、2 命名空间的定义
> 
> 3、2、3 命名空间的使用
> 
> 3、3 C++的输入和输出
> 
> 3、4 函数重载
> 
> 3、4、1 函数重载的概念
> 
> 3、4、2 C++支持函数重载的原理
> 
> --------------------
> 
> **🙋♂️ 作者：@Ggggggtm 🙋♂️**
> 
> **👀 专栏：C++ 👀**
> 
> **💥 标题：C++基础语法 💥**
> 
>  **❣️ 寄语：与其忙着诉苦，不如低头赶路，奋路前行，终将遇到一番好风景 ❣️**
> 
> ![8bb0314aa534456eb919d3fbf25ce4fd.png][]

> 本篇文章是对C++的初学者语法进行了详解。也可以理解为**从C语言转换到C++的使用必须要学的基础语法的转换**。有很多人有所疑问：什么是C++呢？为什么要学C++呢？我们接下来会给出解答的。

## 一、什么是 C++ 呢？ ##

>  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**。

## 二、为什么要学 C++ 呢？ ##

> 这里给大家简单总结一下为什么要学C++，也就是C++的重要性：
> 
>  *  首先，C++基于C语言扩充了一些语法，引入并扩充了面向对象的概念，支持面向对象。同时C++兼容C语言；
>  *  语言使用的广泛度较高；
>  *  在工作领域应用范围较广；
>  *  校招的重视度较高。
> 
> 以上是较为重要的原因。我们也应该认识到C++的重要性。接下来我们直接进入如法的讲解。

## 三、C++ 基础语法 ##

### 3、1 C++ 关键字 ###

> C++总计63个关键字，C语言32个关键字。这里我们发改了解一下都有哪些关键字，不在进行详细讲解。![291281a6b6d94a9eab987b62517c26a5.png][]

### 3、2 命名空间 ###

#### 3、2、1 为什么要引入命名空间 ####

>  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。本质上，命名空间就是定义了一个范围。

#### 3、2、2 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**，然**后接一对\{\}**即可，\{\}中即为命名 空间的成员。
> 
> 代码如下：
> 
>     namespace namespace_name
>     {
>         //空间成员
>         ......
>     }

> 其中在命名空间中可以声明变量、函数、类型等。代码如下：
> 
>     namespace bit
>     {
>         int rand = 10;
>     
>         int Add(int left, int right)
>         {
>             return left + right;
>         }
>     
>         struct Node
>         {
>             struct Node* next;
>             int val;
>         };
>     }

> 命名空间也可以嵌套命名空间，代码如下：
> 
>     namespace N1
>     {
>         int a;
>         int b;
>     
>         int Add(int left, int right)
>         {
>             return left + right;
>         }
>     
>         namespace N2
>         {
>             int c;
>             int d;
>     
>             int Sub(int left, int right)
>             {
>                 return left - right;
>             }
>     
>         }
>     
>     }

>  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。例如，上述的嵌套的命名空间中，我们声明了N1的命名空间。当我们**再次独立声明一个命名空间N1时**，编译器自动会将这**两个同名的命名空间N1合并为一个**。
> 
>  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、3 命名空间的使用 ####

> 命名空间该如何使用呢？命名空间的使用有三种方式：
> 
>  *  加命名空间名称及作用域限定符；
>  *  使用 using 将命名空间中的某个成员引入；
>  *  使用 **using namespace 命名空间名称** 将该命名空间的所有成员引入。
> 
> 我们具体可看如下例子：
> 
>     //有一个命名空间N
>     //加命名空间名称及作用域限定符
>     int main()
>     {
>      printf("%d\n", N::a);
>      return 0; 
>     }
>     
>     //使用using将命名空间中某个成员引入
>     using N::b;
>     int main()
>     {
>      printf("%d\n", N::a);
>      printf("%d\n", b);
>      return 0; 
>     }
>     
>     //使用 using namespace 命名空间名称 引入
>     using namespce N;
>     int main()
>     {
>      printf("%d\n", N::a);
>      printf("%d\n", b);
>      Add(10, 20);
>      return 0; 
>     }
> 
> 我们经常可以看到 **using namespace std**。学完上面的内容后我们知道 **std 是一个命名空间的名称**。std 是 s tan dard 的缩写，意思是“**标准命名空间**”。当然我们也可不直接展开整个 std 命名空间，我们也可用 **std::变量名称** 进行局部展开，用到某个变量或函数。
> 
> std命名空间的使用惯例：
> 
>  *  在日常练习中，建议直接using namespace std即可，这样就很方便。 
>  *  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。

### 3、3 C++的输入和输出 ###

> C++的输入和输出相对C语言更新了和更加便捷了。我们先看一个例子：
> 
>     #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()
>     {
>      int n;
>      cin>>n;
>      cout<< n <<endl;
>      return 0;
>     }
> 
> 我们看到上面有 cin 、 cout 和 endl 三个”新东西“，这里给大家解释一下：
> 
>  *  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。
>  *  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。
> 
>  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。

### 3、4 函数重载 ###

#### 3、4、1 函数重载的概念 ####

> **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。注意：形参列表中的**类型顺序是指的不同类型的形参顺序不同**。我们看下面例子：
> 
>     #include<iostream>
>     
>     using namespace std;
>     
>     // 1、参数类型不同
>     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 f()
>     {
>         cout << "f()" << endl;
>     }
>     
>     void f(int a)
>     {
>         cout << "f(int a)" << endl;
>     }
>     
>     // 3、参数类型顺序不同
>     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;
>     }
>     
>     int main()
>     {
>         Add(10, 20);
>         Add(10.1, 20.2);
>         f();
>         f(10);
>         f(10, 'a');
>         f('a', 10);
>         return 0
>     }
> 
> 其运行结果如下图：![ea40a386d0c34e59a6617156ca690ba0.png][]

#### 3、4、2 **C++****支持函数重载的原理** ####

> 我们知道C语言是不支持函数重载的，那为什么C++支持函数重载呢？其中的细节又是什么呢？接下为大家简述一下其中的细节。
> 
> 我们直到，在C/C++中一个程序要运行起来，需要经历**预处理、编译、汇编、链接**四个阶段。如果一切正常，最终会生成一个可执行程序。每个阶段都做了什么事情呢？![43dbb144741746ab96ac5f6e8825a414.png][]
> 
> 这里的关键就是在链接阶段。链接阶段时处理那些事情呢？我们分为一下几点：
> 
> 1.  实际项目通常是由多个头文件和多个源文件构成，而通过C语言阶段学习的编译链接，我们可以知道，**当前a.cpp中调用了b.cpp中定义的Add函数时，编译后链接前，a.o的目标文件中没有Add的函数地址**，因为Add是在b.cpp中定义的，所以Add的地址在b.o中。那么怎么办呢？ 
> 2.  所以链接阶段就是专门处理这种问题，**链接器看到a.o调用Add，但是没有Add的地址，就会到b.o的符号表中找Add的地址，然后链接到一起。**
> 3.  那么链接时，面对Add函数，链接接器会使用哪个名字去找呢？这里每个编译器都有自己的**函数名修饰规则**。
> 
> 重点来了，C++中在链接阶段引入了函数名修饰规则，这样就可以区分相同函数名不同形参的函数了。链接阶段的函数名修饰规则是什么呢？我们接着往下看。
> 
> 这里我们需要在Linux环境下看其汇编代码，比较容易观察：![cd09ade3013649c19c1a6719aeaf17ac.png][]
> 
> 通过上图，我们可大致发现**在linux下通过****g++编译后****的函数修饰后变成：****\_Z+****函数长度****+****函数名****+****类****型首字母。**
> 
> 通过这种**函数名修饰规则我们就可以很好的区分相同函数名不同形参的函数**了。在**链接阶段，也很容易找到各自对应的地址**。这就是**C++支持函数重载的根本原因**。

> 由于内容稍多，本篇文章暂时讲解到这里。后续会给大家更新出下篇文章，对基础语法讲解完毕。希望本篇文章会对你有所帮助，感谢观看ovo~

[8bb0314aa534456eb919d3fbf25ce4fd.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/22/ce8aada695294d83826894f39991ef6a.png
[291281a6b6d94a9eab987b62517c26a5.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/22/db9bb48e1d42456d8101018eb8fd9398.png
[ea40a386d0c34e59a6617156ca690ba0.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/22/10665ddcaced4407be969f4c0633559b.png
[43dbb144741746ab96ac5f6e8825a414.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/22/dca422f1646f454a80cebda0d2f30782.png
[cd09ade3013649c19c1a6719aeaf17ac.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/22/43eaf3ed55084a0ebfbd078b3d8d5903.png