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C++入门基础(上)

news 来源：原创 2025/8/21 9:15:44

一. C++发展历史

C++的起源可以追溯到1979年，当时Bjarne Stroustrup(本贾尼·斯特劳斯特卢普，这个翻译的名字不同的地方可能有差异)在贝尔实验室从事计算机科学和软件工程的研究工作。面对项目中复杂的软件开发任务，特别是模拟和操作系统的开发工作，他感受到了现有语言（如C语言）在表达能力、可维护性和可扩展性方面的不足。

1983年，Bjarne Stroustrup在C语言的基础上添加了面向对象编程的特性，设计出了C++语言的雏形，此时的C++已经有了 类、封装、继承等核心概念，为后来的面向对象编程奠定了基础。这一年该语言被正式命名为C++。

在随后的几年中，C++在学术界和工业界的应用逐渐增多。⼀些大学和研究所开始将C++作为教学和研究的首选语言，而一些公司也开始在产品开发中尝试使用C++。这一时期，C++的标准库和模板等特性也得到了进一步的完善和发展。

C++的标准化工作于1989年开始，并成立了⼀个ANSI和ISO（International Standards Organization）国际标准化组织的联合标准化委员会。1994年标准化委员会提出了第一个标准化草案。在该草案中，委员会在保持斯特劳斯特卢普最初定义的所有特征的同时，还增加了部分新特征。在完成C++标准化的第一个草案后不久，STL（Standard Template Library）是惠普实验室开发的一系列软件的统称。它是由Alexander Stepanov、Meng Lee和David R Musser在惠普实验室工作时所开发出来的。在通过了标准化第⼀个草案之后，联合标准化委员会投票并通过了将STL包含到C++标准中的提议。STL对C++的扩展超出C++的最初定义范围。虽然在标准中增加STL是个很重要的决定，但也因此延缓了C++标准化的进程。1997年11月14日，联合标准化委员会通过了该标准的最终草案。1998年，C++的ANSI/IS0标准被投入使用。

C++参考文档： https://legacy.cplusplus.com/reference/

https://zh.cppreference.com/w/cpp

https://en.cppreference.com/w/

说明：第一个链接不是C++官方文档，标准也只更新到C++11，但是以头文件形式呈现，内容比较易看好懂。后两个链接分别是C++官方文档的中文版和英文版，信息很全，更新到了最新的C++标准，但是相比第一个不那么易看；几个文档各有优势，我们结合着使用。

二. C++语法的初步认识

2.1 C++的第一个程序

C++的语言是兼容C语言的，我们在C语言中写的hello world在C++中也是可行的，但是正确的应该是C++中需要把定义文件代码后缀改为.cpp，vs编译器看到是.cpp就会调用C++编译器编译。

// test.cpp
// 这⾥的std cout等我们都看不懂，没关系，下⾯我们会依次讲解
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{cout << "hello world\n" << endl;return 0;
}

2.2 命名空间

（1）namespace的价值

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。比如给大家用C语言举一个很简单的例子：

（2）namespace的定义

1.上面使用C语言出现了重命名的问题，但是我们可以在C++中使用namespace关键字来处理这个问题。

• 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，还会影响变量的生命周期，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，当然他还可以嵌套定义。

•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。

#include<iostream>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
using namespace std;
namespace zda
{// 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;};
}
int main()
{// 这⾥默认是访问的是全局的rand函数指针printf("%p\n", rand);// 这⾥指定bit命名空间中的randprintf("%d\n", zda::rand);return 0;
}

2.然后对于我们的namespace关键字还可以嵌套使用，我也通过代码的形式给大家展示出来：

namespace zda
{namespace zda1{int a = 10;int Add(int b, int c){return b + c;}}namespace zda2{int a = 20;int Add(int b, int c){return b + c;}}
}
int main()
{printf("%d\n", zda::zda1::a);//zda1printf("%d\n", zda::zda2::a);//zda2printf("%d\n", zda::zda1::Add(1, 2));//zda1printf("%d\n", zda::zda1::Add(3, 2));//zda2return 0;
}

上面的代码我们可以清楚的看到我们定义了一个名为zda的域，同时又在这个域中又嵌套了zda1和zda2，同时我们在zda1和zda2中的变量名称也是一样的，但是我们最终在调用的时候结果是不一样的，所以namespace中是可以嵌套的，并且是互不影响的，我们调用哪个，哪个就会被我们使用，::是域的作用限定符。

3.下面一个点就是在多个项目文件中定义的同名namespace时，编译器也会认为是一namespace不会产生冲突。并且当main函数在调用的时候，如果namespace没有赋予main函数权限的话，那么main函数就不会调用namespace里面的数据等。

（3）命名空间的使用

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：

• 指定命名空间访问，项目中推荐这种方式。

• using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。

• 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。

namespace zda
{int a = 0;int b = 1;
}
// 指定命名空间访问
int main()
{printf("%d\n", zda::a);return 0;
}// using将命名空间中某个成员展开
using zda::b;
int main()
{printf("%d\n", zda::a);printf("%d\n", b);return 0;
}// 展开命名空间中全部成员
using namespace zda;
int main()
{printf("%d\n", a);printf("%d\n", b);return 0;
}

上面的大妈分别是指定命名空间，我们在调用的时候使用::域作用限定符，就不会出现编译报错；看第二种情况，如果说在一个域中我们后面要经常使用，那么可使用using将命名空间某个成员展开，这样我们在后续的使用中就不用每次通过命名空间来调用；第三种情况就是，展开命名空间的全部成员，但是通常我们不建议大家这样做的，因为冲突的风险会很大。

2.3 C++的输入和输出

• <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 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）

• 使用C++输入输出更方便，不需要像printf/scanf输入输出时那样，需要守动指定格式，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，所以这里我们只能简单认识一下C++ IO流的用法，后面我们会有专门的一个章节来细节IO流库。

• 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他们。

• 一般日常练习中我们可以using namespace std，实际项目开发中不建议using namespace std。

• 这里我们没有包含<stdio.h>，也可以使用printf和scanf，在包含<iostream>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。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{int a = 0;double b = 0.1;char c = 'x';cout << a << " " << b << " " << c << endl;std::cout << a << " " << b << " " << c << std::endl;scanf("%d%lf", &a, &b);printf("%d %lf\n", a, b);// 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;
}