C++语法基础（上）

一.C++的简单介绍 

   C++ 是一种高效、通用的编程语言，由 **Bjarne Stroustrup于 1980 年代在贝尔实验室开发，作为 C 语言的扩展。它在 C 语言的基础上增加了 面向对象编程（OOP）和 泛型编程的支持，同时保持了 C 的高性能和底层控制能力。C++ 广泛应用于系统开发、游戏引擎、金融科技等领域，是现代软件开发的重要工具之一。  

1. 核心特性 
    C++ 的核心优势在于其 多范式编程能力。它不仅支持传统的 过程式编程，还引入了 面向对象编程（OOP），允许开发者使用 类、继承、多态和封装来构建更模块化、可维护的代码。此外，C++ 的 泛型编程（模板） 机制使得开发者可以编写高度通用的代码，如标准模板库（STL）中的各种数据结构和算法。  

   在内存管理方面，C++ 既支持手动管理（如 new 和 delete），也提供了 智能指针（如 shared_ptr和unique_ptr），帮助减少内存泄漏的风险。同时，C++ 具备强大的 类型系统和 运算符重载，使得开发者可以更灵活地定义自定义数据类型的行为。  

2. 应用领域
    C++ 的高性能和底层控制能力使其成为许多关键领域的首选语言：  
    系统编程：操作系统（如 Windows、Linux 内核模块）、设备驱动程序等。  
    游戏开发：许多大型游戏引擎（如 Unreal Engine）使用 C++ 实现，以优化性能。  
    嵌入式系统：物联网（IoT）、实时操作系统（RTOS）等资源受限环境。  
     金融与高频交易：低延迟交易系统依赖 C++ 的高效执行。  
     科学计算与高性能计算（HPC）：数值模拟、物理引擎等计算密集型任务。  

3. 优势
C++ 的主要优势包括：  
    高性能：编译型语言，直接生成机器码，运行效率接近 C。  
    灵活性：支持多种编程范式，适应不同开发需求。  
    兼容 C：可以无缝集成 C 语言代码和库，适合混合编程。  

    丰富的标准库：STL 提供了大量现成的数据结构和算法，提高开发效率。  
    跨平台支持：可在 Windows、Linux、macOS 等多种操作系统上运行。  

  4. 发展现状 
       C++ 仍在持续发展，现代标准（如 **C++11、C++14、C++17、C++20**）引入了许多新特性，例如 Lambda 表达式、自动类型推导（auto）、并发编程支持（线程库）等，使代码更加简洁和安全。  

    总结：C++ 凭借其 高性能、多范式支持和广泛的应用场景，成为工业级软件开发的核心语言之一，尤其适合对效率、灵活性和底层控制有较高要求的项目。

 

二.C++的输入输出流

•< 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 （endl即end line也是换行的意思）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。
•<<是流插入运算符，>>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）。

注：C++也支持连续输入如输出

•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，所以这里只能简单认识一下C++ IO流的用法。
•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它们。
•一般日常练习中可以using namespace std，实际项目开发中不建议using namespace std。
•这里没有包含<stdio.h>，也可以使用printf和scanf，在包含间接包含了。vs系列编译器是这样的，其他编译器可能会报错。

 

三.C++的namespace

1.namespace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。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，还会使用到变量的生命周期，命名空间域和类域不影响变量生命周期。

 •namespace只能定义在全局，当然它还可以嵌套定义。

•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。

2.namespace的使用

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：

①指定命名空间访问，项目中推荐这种方式。

②using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。

③展开命名空间中全部成员，项目不推荐，冲突风险很大，日常小练习程序为了方便推荐使用。

①指定命名空间访问

 

②using将命名空间中某个成员展开

 

③展开命名空间中全部成员

 

四.函数重载

1..函数重载的理解

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。

通俗理解就是：

（我们举餐厅厅点菜的例子来理解。）
 
假设餐厅里有不同的菜品制作方法，就像C++中的同名函数。比如“制作沙拉”这个操作，有“制作水果沙拉”和“制作蔬菜沙拉”。它们就相当于C++中同名但形参不同的函数，“水果沙拉”和“蔬菜沙拉”就是不同的“形参”（这里可以把食材类型看作形参）。虽然都是“制作沙拉”这个操作（同名函数），但根据传入的不同食材（形参），会有不同的制作过程和结果，这就体现了多态行为。
 
而在C语言中，就像餐厅里每种菜品制作方法都是唯一的，不允许有相同名字的不同制作方法，没有这种灵活的多态机制。例如，如果有一个“制作红烧肉”的方法，就不能再有另一个也叫“制作红烧肉”但制作方式不同的方法了。

2.函数重载的实例

C++函数重载主要有以下几种不同类型：
 
①参数个数不同
②参数类型不同
③参数顺序不同

 以上代码，展示了函数重载的精妙应用。代码中定义了多个名为  Add  的函数，它们分别在参数顺序、类型和个数上存在差异 。从参数顺序看，有  int Add(int a, double b)  和  int Add(double b, int a)  ；类型方面， double Add(double a, double b)  与其他  Add  函数形成区分 ；个数上， double Add(int a, int b, int c)  独树一帜。在  test  函数中对这些重载函数进行调用，如  Add(2, 3.5)  等，编译器会依据参数的实际情况，精准匹配并调用对应的  Add  函数版本，输出预期结果，展现C++ 函数重载机制的灵活与强大。

 

在以上情况下，函数名相同，但通过不同的参数特征来区分不同的函数，从而实现函数重载。