【C++】入门知识之 命名空间与输入输出

前言

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。

从今天开始我们进入C++的学习，C++从四十年前诞生以来，也是不断的发展着，成为最广泛的编程语言之一。

命名空间

示例

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。

我们在许多的C++程序中都会看到以下的代码，但是有人仔细研究过这是什么意思吗？

#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;

原来这里的namespace就是命名空间的意思，std就是C++的标准库，C++标准库中所有的定义和实现都放在std这个命名空间里，那么命名空间到底是什么意思呢？

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int rand = 10;
// 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\n", rand);
return 0;
}
// 编译后后报错：error C2365: “rand”: 重定义；以前的定义是“函数”

我们来探究一下，来看这段代码，我们定义了一个rand变量，但是在C语言的库中，在<stdlib.h>中有一个rand函数，造成了命名冲突，但是在C++中，提出了命名空间来解决这个问题。

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。

命名空间定义时有有三个特点：

1.命名空间的名字可以为任何的变量名，命名空间中可以定义变量，函数，类型。

// 1. 正常的命名空间定义
namespace tmt
{// 命名空间中可以定义变量/函数/类型int rand = 10;int Add(int left, int right){return left + right;}struct Node{struct Node* next;int val;};
}

2.命名空间可以嵌套使用，在N1内部也可以嵌套N2的命名空间。

//2. 命名空间可以嵌套
// test.cpp
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;}}
}

3.当在一个工程中，有名称相同的命名空间，会将这些命名空间中的内容合并。

//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N1会被合并成一个
// test.h
namespace N1
{int Mul(int left, int right){return left * right;}
}

命名空间使用

我们学会了命名空间的定义之后，我们来探究一下命名空间是如何使用的吧

namespace tmt
{int a = 1;
}int main()
{printf("%d", a);return 0;
}

我们发现编译器并不认识这个a变量，这时因为a定义在tmt这个命名空间内部，有了自己的作用域，当我们要使用这个变量时，先得来操作这个命名空间。

下边我来介绍三种方式：

1. 使用作用域限定符来操作

int main()
{printf("%d\n", tmt::a);return 0;    
}

2.使用using将命名空间中某个成员引入

using tmt::a;
int main()
{printf("%d\n", a);return 0;    
}

3.使用using将命名空间名称引入

using namespce tmt;
int main()
{printf("%d\n",a);return 0;    
}

注意事项：

1. 虽然有三种方式来使用命名空间内的内容，但是在实际的工程中，我们不会选择第三种方式，因为设计命名空间的初衷就是要避免函数名相同造成冲突，但是当我们将整个命名空间引入时，就丧失了隔离的效果，所以在写工程时，尽量不去使用第三种方式。

2. 在平时的练习中，我们就可以使用三种方式，使用第三种方式比较方便。

C++输入&输出

我们前边学习了C语言，C语言的输入输出必须引入库stdio，输出使用的是printf函数，叫做标准输出函数，而标准输入函数就是scanf函数。我们下来看一下C++是如何输入输出的：

#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;
}

C++的标准输入输出要引用iostream流，这里就用到了前文介绍的命名空间，只有这样才能使用C++

标准库中的函数。

注意：

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<iostream>头文件中。

3. <<是流插入运算符，>>是流提取运算符。

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。

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{int a;double b;char c;// 可以自动识别变量的类型cin>>a;cin>>b>>c;cout<<a<<endl;cout<<b<<" "<<c<<endl;return 0;
}

C语言中使用printf和scanf函数必须指定函数类型，但是使用C++的cout与cin不用指定函数类型，直接输入变量就好了。

// ps：关于cout和cin还有很多更复杂的用法，比如控制浮点数输出精度，控制整形输出进制格式等
等。因为C++兼容C语言的用法，这些又用得不是很多，我们这里就不展开学习了。后续如果有需要，我们再配合文档学习。