从C到C++入门：C++有而C语言没有的基础知识总结-编程实验室

前言

从C语言到C++的转变无疑是巨大的：从面向过程编程到面向对象编程……如果一门心思扑到”封装、继承、多态“上学习，恐怕学到后面就会被一些语法整的困惑不解。

本文的目的就是尽量填平C语言与C++之间隐形的坑：C++常用但C语言却没有的基础知识。

本文不仅适合于用做初学C++的入门文章，还可以帮助不清楚C与C++之间差异的读者理清思绪。

一、namespace是什么？

1.情景引入

在C语言编写的代码中，存在着大量的变量、函数。而这些变量、函数又都存储于全局作用域中，这就引出了一个问题：如果变量名与函数名相同的情况下，会导致很多冲突。

如代码：

代码语言：javascript

AI代码解释

#include<iostream> using namespace std; int test(int a) { return a; } int main() { int test = 1; cout << test(test); return 0; }

（cout相当于C语言的printf，cin相当于C语言中的scanf，<<是流插入运算符，>>是流提取运算符，cout/cin不需要像printf/scanf输入输出时那样手动控制格式，C++的输入输出可以自动识别变量类型。）

这段代码放在编译器上是编译错误的，原因也很显然：test重定义了。编译器不知道使用的test指的是函数还是变量，这就造成了命名冲突。

C语言没办法解决类似这样的命名冲突问题，而C++通过namespace关键字，成功解决了名称冲突的问题。

2.命名空间定义

namespace用法：

命名空间需要用到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。

前面提到C语言将所有的变量、函数都放在全局作用域中，从而造成冲突。

C++允许程序员通过namespace关键字自定义命名空间（作用域），自定义的命名空间同全局作用域一样，也可以以命名空间中可以定义变量/函数/类型。

如：

代码语言：javascript

AI代码解释

namespace a1 { int hello = 6; int test(int a) { return a; } }

那么该如何使用已经定义好的命名空间呢？

3.命名空间的使用

命名空间的使用有三种方式：

①使用某变量/函数前，加空间名称与作用限定符"::".

代码语言：javascript

AI代码解释

int main() { cout << a1::hello; return 0; }

②使用某变量/函数前，使用using将命名空间中某个成员引入全局作用域；

代码语言：javascript

AI代码解释

using a1::hello; int main() { cout << hello; return 0; }

③使用某变量/函数前，使用using namespace “命名空间名”将整个空间引入；

（谨慎使用，防止再次出现冲突问题）

代码语言：javascript

AI代码解释

using namespace a1; int main() { cout << hello; return 0; }

例如如上述代码通过加入namespace命名空间就能编译通过：

明确告诉编译器，我使用的是a1空间中的函数test，未加作用域限定符的就是全局作用域中的变量test。

代码语言：javascript

AI代码解释

#include<iostream> using namespace std; namespace a1 { int hello = 6; int test(int a) { return a; } } int main() { int test = 1; cout << a1::test(test); return 0; }

现在再回过头看“using namespace std”是什么意思就一目了然了。

常见教材上一般直接让初学者直接使用“using namespace std”，却又迟迟不说明原因，其实原因很简单：

<iostream>头文件中包含有cin、cout等标准输入输出的声明，但考虑到命名冲突的问题，于是C++将相关声明都放进了std命名空间中。如果不将std空间通过using展开，那么使用std空间里的成员就需要作用限定符，如std::cout。实际上std中可以不止有<iostream>头文件中的声明，其他头文件如<vector><string>的声明也可以在其中。

这里还需要指出一个容易误解的区域：很多初学者误以为cin等“函数”的实现是在std中。其实不然：std的主要作用是避免名称冲突，防止标准库的名字（如cout）和你自己写的代码名字（比如你定义一个cout变量）打架。它们的定义是在C++标准库的预编译二进制文件中，std中的声明是为了方便后续的编译链接。

最后指出：

std命名空间的内容是随着包含的头文件动态增长的，且未包含的头文件中的声明不会进入std。

每包含一个标准库头文件（如<vector>），该文件就会向std命名空间内添加新的声明，这是 C++ 模块化设计的关键特性，也是一般教材没有细说的地方。

二、缺省参数

1.缺省参数概念

缺省参数指：

在声明或者定义函数时，为形参预备一个值，在调用该函数时，如果没有传入实参就采用该形参的缺省值，否则使用指定的实参。

这个预备值的名称叫做缺省值，有缺省值的参数叫缺省参数，有缺省参数的函数叫缺省函数。

如

代码语言：javascript

AI代码解释

#include<iostream> using namespace std; void fun(int a = 100) { cout << a; } int main() { fun();//没有传参时就用缺省值 fun(10);//传参了就用实际参数 return 0; }

2.缺省参数细节

缺省参数可以分为全缺省参数和半却参数。

全缺省参数就是该函数的所有参数都有缺省值；半缺省参数，指该函数的某一个参数有缺省值，但不是所有函数都有缺省值。

还有几点小细节：

①半缺省参数：若某个形参是缺省参数，那它之后的参数就必须是缺省参数；

②缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现，防止重定义缺省值；

③缺省值必须是常量或者全局变量

C语言并不支持缺省值。

三、函数重载

1.函数重载概念

函数重载：

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，用来处理实现功能类似数据类型不同的问题。注意：没有按返回值区分！

如

代码语言：javascript

AI代码解释

int add(int a, int b) { return a + b; } double add(double a, double b) { return a + b; } int main() { cout << add(1, 2) << endl; cout << add(3.1, 4.2) << endl; return 0; }

编译器是怎么做到区分这两个重载函数的呢？

2.重载原理：C++的名字修饰规则

首先需要明确在不同的环境下，同一个程序中函数被编译后产生的名字是不一样的。

比如Linux与windows有关C++的名字修饰规则就截然不同，我们以较为清晰明了的Linux规则结合上述重定义代码为例做说明：

上述代码在Linux G++编译后形成的可执行文件中两个add函数的函数名如下，

我们看到两个add函数的函数名发生了改变，add(int ,int )型函数名，从add——>_Z3addii；add(double,double)型，从add——>_Z3adddd。

在Linux环境下C++名字修饰规则是：

前缀：_Z表示 C++ 名称
长度+函数名：5print表示函数名print有 5 个字符
参数类型编码：
- i→int
- d→double
- f→float
- c→char
- P→ 指针（如Pi表示int*）

总结：g++的函数修饰后变成【_Z+函数长度 +函数名+类型首字母】。注意：没有返回值！

而C语言编译后，其中的函数名就不会有这样的变化。

所有C++能实现函数重载，C语言不能的根本原因是：C++有着另一套函数名字修饰规则。

四、引用

“引”用在C++中经常使用，但在C语言中完全没有“引用”的身影。

1.引用的概念

引用概念

引用，并非定义一个新变量，而是为已有变量取一个别名。引用与被引用的变量指向同一块地址空间。类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；

如

代码语言：javascript

AI代码解释

int main() { int a = 1; int& A = a; //下面两次输出完全一样 cout<<a<<endl; cout<<A<<endl; }

从概念上看，既然引用与被引用变量指向同一块空间，所以对它们进行操作时是同样的效果：

"A=7"等价于"a=7"，都是被指向的那块空间数据被修改为“7”。

注意：引用的类型必须与被引用的变量类型一致！

2.引用的特性

1. 引用在定义时必须初始化；2. 一个变量可以有多个引用；3. 引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体；4.常变量只能被常引用所引用；

1. 引用在定义时必须初始化；

如下述代码，编译器都会报错或者达不到预期效果

引用未初始化：

编译器报错：“error C2530: “A”: 必须初始化引用”

代码语言：javascript

AI代码解释

int main() { int a = 1; int& A; return 0; }

3. 引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体；

引用不可更改引用对象：

这里本意是想更改引用A的指向，使A从指向a转化到指向b。

但引用不能更改指向，所以下述代码实质上是将b变量的值赋值给了A（a）变量；

代码语言：javascript

AI代码解释

int main() { int a = 1, b = 2; int& A = a; A = b; return 0; }

4.常变量只能被常引用所引用；

所谓常变量，即被const修饰的变量，是不可更改的。常引用同理。

换句话说，常变量只有读权限，没有写权限，所以引用常变量的引用也必须只有读权限，而没有写权限。

代码语言：javascript

AI代码解释

int main() { const int b = 2; const int& B = b;//正确 int& A = b;//错误 return 0; }

那么普通变量能否被常引用所引用呢？

答案是肯定的，让我们分析一下：

普通变量具有可读可写的权限，而常引用仅有可读权限。如果将普通变量被常引用所引用，这是发生权限的下降，是可接受的。

所以，编译器允许引用变量对原变量的操作权限下降，而不允许权限上升。

引用变量权限<=被引用变量权限

3.引用的使用场景

1）引用传参

还记得刚接触指针时写的swap函数吗？那时形参用的是指针实现，其原理是：函数调用时将原变量的地址传入函数，通过指针直接对该地址上的数据进行操作。

同理，引用也是指向被引用变量的同一块地址，所以引用也可以实现交换函数swap：

代码语言：javascript

AI代码解释

void swap(int& left, int& right) { int temp = left; left = right; right = temp; }

2）引用做返回值

引用做返回值？如下所示

代码语言：javascript

AI代码解释

int& add(int a, int b) { int c = a + b; return c; }

原理也很简单，在函数内部有个int c的局部变量，函数用引用的形式返回c变量存储的数据。

但这里有一个十分容易引起bug的细节：

首先明确函数中的c变量是一个局部变量，当函数调用完毕后，函数所用到的所用空间都会被系统释放，以便调用其他函数。

问题在于接受函数引用返回值的变量！如果是普通变量，那还好；但如果是引用变量，则可能出现bug。

比如下代码：打印出来的是3？还是7？咋一看打印的肯定是3才对。

https://www.dongchedi.com/article/7598265380330848830
https://www.dongchedi.com/article/7598273072999186968
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