初识C++入门（1）

为什么会衍生出C++？

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00P(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，Biarne 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-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(这也是C++兼容C语言的原因)，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。

C++祖师爷的介绍

本贾尼·斯特劳斯特卢普（Bjarne Stroustrup，1950年6月11日-），丹麦人，计算机科学家，在德克萨斯A&M大学担任计算机科学的主席教授。他最著名的贡献就是开发了C++程序设计语言。

1982年，美国AT&T公司贝尔实验室的本贾尼博士在C语言的基础上引入并扩充了面向对象的概念，发明了—种新的程序语言。为了表达该语言与C语言的渊源关系，它被命名为C++。而本贾尼博士被尊称为C++语言之父。

1979 年，贝尔实验室的本贾尼等人试图分析 unix 内核的时候，试图将内核模块化，于是 在 C

语言的基础上进行扩展，增加了类的机制 ，完成了一个可以运行的预处理程序，称之为 C with

classes 。C++也是在不断更新的(完善和添加新语法等等)

C++还在不断发展， 但现在公司主流使用的还是C++98和C++11，目前重点掌握这两个即可，其他的版本语法可以等待工作以后随着对C++理解不断加深，再去了解其他版本语法特性。

C++的重要性

下图数据来自TIOBE编程语言社区2021年12月最新的排行榜，  在30多年的发展中，C/C++几乎一

致稳居前5。

在工作领域中C++的作用

1. 操作系统以及大型系统软件开发

所有操作系统几乎都是 C/C++ 写的，许多大型软件背后几乎都是 C++ 写的，比如：

Photoshop 、 Office 、 JVM(Java 虚拟机 )等，究其原因还是性能高，可以直接操控硬件。

2. 服务器端开发 后台开发：主要侧重于业务逻辑的处理，即对于前端请求后端给出对应的响应，现在主流采 用java ，但内卷化比较严重，大厂可能会有 C++ 后台开发，主要做一些基础组件，中间件、 缓存、分布式存储等。服务器端开发比后台开发跟广泛，包含后台开发，一般对实时性要求

比较高的，比如游戏服务器、流媒体服务器、网络通讯等都采用 C++ 开发的。

3. 游戏开发

PC 平台几乎所有的游戏都是 C++ 写的，比如：魔兽世界、传奇、 CS 、跑跑卡丁车等，市面上

相当多的游戏引擎都是基于 C++ 开发的，比如： Cocos2d 、虚幻 4 、 DirectX 等。三维游戏领

域计算量非常庞大，底层的数学全都是矩阵变换，想要画面精美、内容丰富、游戏实时性

搞，这些高难度需求无疑只能选 C++ 语言。比较知名厂商：腾讯、网易、完美世界、巨人网

络等。

4. 嵌入式和物联网领域

嵌入式：就是把具有计算能力的主控板嵌入到机器装置或者电子装置的内部，能够控制这些

装置。比如：智能手环、摄像头、扫地机器人、智能音响等。

谈到嵌入式开发，大家最能想到的就是单片机开发 ( 即在 8 位、 16 位或者 32 位单片机产品或者

裸机上进行的开发 ) ，嵌入式开发除了单片机开发以外，还包含在 soc 片上、系统层面、驱动

层面以及应用、中间件层面的开发。

常见的岗位有：嵌入式开发工程师、驱动开发工程师、系统开发工程师、 Linux 开发工程

师、固件开发工程师等。

知名的一些厂商，比如：以华为、 vivo 、 oppo 、小米为代表的手机厂；以紫光展锐、乐鑫为

代表的芯片厂；以大疆、海康威视、大华、 CVTE 等具有自己终端业务厂商；以及海尔、海

信、格力等传统家电行业。

随着 5G 的普及，物联网 ( 即万物互联， ) 也成为了一种新兴势力，比如：阿里 lot 、腾讯 lot 、京

东、百度、美团等都有硬件相关的事业部。

5. 数字图像处理

数字图像处理中涉及到大量数学矩阵方面的运算，对 CPU 算力要求比较高，主要的图像处理

算法库和开源库等都是 C/C++ 写的，比如： OpenCV 、 OpenGL 等，大名鼎鼎的 Photoshop

就是 C++ 写的。

6. 人工智能

一提到人工智能，大家首先想到的就是 python ，认为学习人工智能就要学习 python ，这个

是误区， python 中库比较丰富，使用 python 可以快速搭建神经网络、填入参数导入数据就

可以开始训练模型了。但人工智能背后深度学习算法等核心还是用 C++ 写的。

7. 分布式应用

近年来移动互联网的兴起，各应用数据量业务量不断攀升；后端架构要不断提高性能和并发

能力才能应对大信息时代的来临。在分布式领域，好些分布式框架、文件系统、中间组件等

都是 C++ 开发的。对分布式计算影响极大的 Hadoop 生态的几个重量级组件： HDFS 、

zookeeper 、 HBase 等，也都是基于 Google 用 C++ 实现的 GFS 、 Chubby 、 BigTable 。包括分

布式计算框架 MapReduce 也是 Google 先用 C++ 实现了一套，之后才有开源的 java 版本。

除了上述领域外，在：科学计算、浏览器、流媒体开发、网络软件等都是C++比较适合的场景，

作为一名老牌语言的常青树，C++一直霸占编程语言前5名，肯定有其存在的价值。

C++的介绍就到这里吧！你还记得学习C语言第一节课在电脑屏幕上输出hello world的喜悦感吗？

接下来我们以C++的形式输出hello world！

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

我们先不用看懂全部代码 比如using namespace std；cout <<endl是什么意思？

咱们不急，先听我娓娓道来，我会在下面解释到的，解开困惑的

第一个知识 命名空间 namespace

当我们用C语言运行这段代码会出现报错

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int rand = 10;int main()
{printf("%d ", rand);return 0;
}

为什么呢？因为在头文件<stdlib.h>库里面就包含了rand函数，我们再次使用rand定义了全局变量，因此会出现命名冲突，但C语言无法解决这种命名冲突问题，所以C++祖师爷为了解决命名冲突问题提出了namespace来解决。

命名空间一般用namespace+自己定义名字

比如我使用的是namespace as (as就是命名空间的名字)

用%p访问rand是因为rand是头文件里面的rand函数 编译器会推荐用%p访问

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>namespace as
{int rand = 10;
}
int main()
{printf("%p", rand);return 0;
}

那怎么访问命名空间里面的rand的值呢？

使用 : :域作用限定符来访问

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>namespace as
{int rand = 10;
}
int main()
{printf("%p", rand);printf("%d", as::rand);return 0;
}

命名空间相当于用围墙把rand"保护了起来"且留了一个入口，入口上面有牌匾"里面有恶犬 生人勿近 会咬人"，只能有熟人进去喂"它(rand)"食物和与它互动。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>namespace as
{int rand = 10;struct Node{struct Node* next;int val;};int Add(int left, int right){return left + right;}
}
int main()
{printf("%p\n", rand);printf("%d\n", as::rand);printf("%d\n", as::Add(2, 3));struct as::Node node;return 0;
}

假设同一个命名空间有相同的变量会怎么样呢？会不会自己和自己打一架？

实际上命名空间是可以嵌套的

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>namespace as
{int rand = 10;namespace as1{int rand = 30;}namespace as2{int rand = 20;}struct Node{struct Node* next;int val;};int Add(int left, int right){return left + right;}
}
int main()
{printf("%p\n", rand);printf("%d\n", as::rand);printf("%d\n", as::as1::rand);printf("%d\n", as::as2::rand);printf("%d\n", as::Add(2, 3));struct as::Node node;return 0;
}

比如你在公司需要写项目比如栈，为了防止与同事写的冲突就可以运用命名空间

Stack.h
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>namespace fk
{typedef struct Stack{int* a;int sz;int capacity;}ST;void STInit(ST* ps);void STPush(ST* ps,int x);
}test.cpp
#include"Stack.h"namespace fk
{void STInit(ST* ps){ps->a = NULL;ps->capacity = ps->sz = 0;}void STPush(ST* ps, int x){//....}
}int main()
{fk::ST st;fk::STInit(&st);fk::STPush(&st, 1);fk::STPush(&st, 2);fk::STPush(&st, 3);
}

那么它们运行起来不会冲突吗？

  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。

一个工程中的 test.h 和上面 test.cpp 中两个fk 会被合并成一个。

当我们每次访问栈的时候都要使用命名空间名称+域作用限定符是不是有点太麻烦了？

有没有什么方法能直接访问呢？

这个时候就有了 usingnamesapce+命名空间名称 上面我们用C++输出hello world时候运用到了这个

test.cpp
#include"Stack.h"namespace fk
{void STInit(ST* ps){ps->a = NULL;ps->capacity = ps->sz = 0;}void STPush(ST* ps, int x){//....}
}using namespace fk;
int main()
{ST st;STInit(&st);STPush(&st, 1);STPush(&st, 2);STPush(&st, 3);
}

只需要在test.cpp写上一句 using namespace fk；即可

那么using namespace std；是什么意思呢？

std是C++官网标准库的命名空间，当我们展开std时，库里面的函数就可以使用了

那么std库里面的函数能随意展开吗？答案是否定的

在我们平常练习C++时可以展开自己定义的命名空间和std库的命名空间，但在实际工程上是不能随意展开的，容易出现冲突。

#include<iostream>是C++的头文件 类似于C语言的#include<stdio.h>

i=In O=Out 输入与输出 <<是流插入

C++为了有自己的换行符有了endl  endl=end line.

#include<iostream>int main()
{//<< 是流插入int a = 10;std::cout << a << "\n";int b = 20;double e = 13.14;// << 可以自动识别数据类型int c = 545;std::cout << b<< "\n";std::cout << e << "\n";std::cout << c << std::endl;return 0;
}

 

在我们不展开C++的库函数时，只能用域作用限定符来cout和endl，例如std::cout std::endl

但每次指定命名空间不方便，又害怕C++库里面函数全部暴露 又有风险冲突？

那么怎么办呢？我们可以指定展开命名空间 例如下图

#include<iostream>
using std::cout;
using std::endl;
int main()
{//<< 是流插入int a = 10;cout << a << "\n";int b = 20;double e = 13.14;// << 可以自动识别数据类型int c = 545;cout << b<< "\n";cout << e << "\n";cout << c << endl;return 0;
}

 

 

cout中的C=console(控制台) cin是流提取 相当于C语言的scanf

#include<iostream>
using std::cout;
using std::endl;
int main()
{int a = 20;int b = 30;cout << a << endl << b << endl;std::cin >> a >> b;return 0;
}

 

如果要控制数字精度怎么办呢？使用C，因为C++兼容C

#include<iostream>
using std::cout;
using std::endl;
int main()
{int a = 20;int b = 30;double c = 13.1424;cout << a << endl << b << endl;//控制精度用C 因为C++兼容Cprintf("%.1lf\n", c);return 0;
}