当前位置：首页 > news >正文

C++和标准库速成(一)——HelloWorld和名称空间

news 来源：原创 2025/8/21 8:00:03

1. 引言
1. 简单小程序"Hello World"
- 1.1 模块导入
- 1.2 预处理指令
- - 1.2.1 简介
  - 1.2.2 常用的预处理指令
- 1.3 main()函数
- 1.4 输入输出流
- - 1.4.1 输出流
  - 1.4.2 转义字符
  - 1.4.3 输入流
2. 名称空间
- 2.1 定义名称空间
- 2.2 using指令
- 2.3 嵌套名称空间
- 2.4 名称空间别名
参考

1. 引言

C++20的标准库模块目前还没有正式得到编译器的支持，而MSVC中已经存在了对标准库模块的实验性支持。需要安装适用于v143生成工具的C++模块，并且将普通控制台应用项目属性C/C++下的所有选项中的启用实验性的C++标准库模块改为是。
在这里插入图片描述

1. 简单小程序"Hello World"

import std.core;int main() {std::cout << "Hello, World!" << std::endl;return 0;
}

在这里插入图片描述

1.1 模块导入

C++20中最重要的新特性之一就是对模块的支持，用来替代之前的头文件机制。如果你想要使用某个模块中的功能，则需要导入这个模块，可以通过一条import声明做到。如import std.core;
如果你的编译器还不支持模块，只需要简单地将import声明替换为#include预处理指令。

1.2 预处理指令

1.2.1 简介

如果你的编译器还不支持C++20的模块，需要编写如下的预处理指令：#include <iostream>。
简单来说，生成一个C++程序共有3个步骤。首先，代码经过预处理器，预处理器会识别代码中的元信息。其次，代码被编译或转换为计算机可识别的目标文件。最后，独立的目标文件被连接在一起生成一个应用程序。
预处理指令以#字符开始，前面实例中的#include <iostream>就是一条预处理指令。在此例中，include指令告诉预处理器：提取<iostream>头文件中的所有内容并提供给当前文件。
头文件最常见的用途是声明在其他地方定义的函数，函数声明会通知编译器如何调用这个函数，并声明函数中参数的个数和类型，以及函数的返回类型；函数定义包含这个函数的实际代码。在C++20引入模块之前，声明通常放在扩展名为.h的文件中，称为头文件，其定义通常包含在扩展名为.cpp的文件中，称为源文件。有了模块，我们不再需要将声明与定义分离，但是之前的写法仍然可以使用。
注意:
1. 在C中，标准库头文件的名称通常以.h结尾，不使用名称空间。
2. 在C++中，标准库头文件的名称省略了.h后缀，所有文件都在std名称空间和std的子名称空间中定义。
3. C中的标准库头文件在C++中依然存在，但使用以下两个版本：
3.1 不使用.h后缀，改成前缀c，这是推荐使用的版本，这些头文件将内容放在std名称空间中。
3.2 使用.h后缀，这是旧版本，这些版本不适用名称空间。

1.2.2 常用的预处理指令

预处理指令	功能	常见用法
#include [file]	将指定的文件插入代码中指令所在的位置	几乎总是用来包含头文件，使代码可使用在其他位置定义的功能
#define [id] [value]	每个指定的标识符都被替换成指定的值	在C中，常用来定义常数值或宏。C++提供了常数和大多数宏类型的更好机制。在C++使用宏有风险。
#ifdef [id] #endif #ifndef [id] #endif	ifdef(if defined)块和ifndef(if not defined)块中的代码被有条件地包含或舍弃，这取决于是否使用#define定义了特定的标识符	经常用来防止循环包含。每个头文件都以#ifndef开头，以保证某个标识符还未被定义，然后用一条#define指令定义该标识符。头文件以#endif结束，这样这个头文件不会被多次包含
#pragma [xyz]	xyz因编译器而异。如果在预处理期间执行到这一指令，通常会显示一条警告或错误信息	参见该表之后的举例

下面是使用预处理指令避免重复包含的一个实例：

#ifndef MYHEADER_H
#define MYHEADER_H
// ... the contents of this header file
#endif

如果编译器支持#pragma once指令，可采用以下方法重写上面的代码。

#pragma once
// ... the contents of this header file

1.3 main()函数

main()函数是程序的入口。main函数返回一个int值以指示程序的最终执行状态。在main()函数中可以忽略显式的return语句，这种情况下会自动返回0.main()函数要么没有参数，要么具有两个参数，如下所示。
int main(int argc, char* argv[])
argc给出了传递给程序的实参数目，argv包含了这些实参。注意argv[0]可能是程序的名称，也可能是空字符串，所以不应使用它。应当使用特定于平台的功能检索程序名。最重要的是，实际参数从索引1开始。

1.4 输入输出流

1.4.1 输出流

基本的输入输出非常简单，可将输出流想象为针对数据的洗衣滑槽，放入其中的任何内容都可以被正确地输出。std::cout就是对应于用户控制台或标准输出的滑槽，此外还有其他滑槽，包括用于输出错误信息的std::cerr。<<运算符将数据放入滑槽，在前面的示例中，引号中的文本字符串被送到标准输出。输出流可在一行代码中连续输出多个不同类型的数据，如下面的代码所示。
std::cout << "There are " << 219 << " ways I love you." << std::endl;
从C++20开始，推荐的写法是使用std::format()，定义在中，用来格式化字符串。如std::cout << std::format("There are {} ways I love you.", 219) << std::endl;。std::endl代表序列的结尾。当输出流遇到std::endl时，就会将已送入滑槽的所有内容输出并转移到下一行。

1.4.2 转义字符

表明一行结尾的另一种方法是使用\n字符，\n字符是一个转义字符，这是一个换行符。转义字符可以在任何被引用的文本字符串中使用。

转义字符	含义
\n	换行：将光标移到下一行的开头
\r	回车：将光标移到本行的开头
\t	制表符
\	反斜杠字符
"	引号

警告：请记住endl会在流中插入新的一行，并且将当前缓冲区中的所有内容刷出滑槽。不建议过度地使用endl，例如在循环中使用，这会影响程序的性能。另一方面，在流中插入\n也会插入新的一行，但不会自动刷新缓冲区。

1.4.3 输入流

流还可用于接收用户的输入，最简单的方式是在输入流中使用>>运算符。std::cin输入流接受用户的键盘输入。示例如下：

int value;
std::cin >> value:

需要慎重对待用户输入，因为永远都不会知道用户会输入什么类型的数据。
如果你拥有C的背景知识但初次接触C++，你可能想了解过去使用的、可靠的printf()和scanf()现在究竟是什么情况。尽管C++中仍然可以使用这些函数，但强烈建议你改用format()和流库，主要原因是printf()和scanf()未提供类型安全。

2. 名称空间

2.1 定义名称空间

名称空间用来处理不同代码段之间的名称冲突问题。例如，你某天编写了一段代码，其中有一个名为foo()的函数。某天，你决定用第三库，其中也有一个foo()函数。编译器无法判断你的代码要使用哪个版本的foo()函数。库函数的名称无法改变，而改变自己的函数名称又会感觉到痛苦。
在此类情况下使用名称空间，从而指定定义名称的环境。为将某段代码加入名称空间，可用namespace块将其包含。示例如下：

namespace mycode {void foo() {std::cout << "foo() called in the mycode namespace" << std::endl;}
}

将你编写的foo()版本放到名称空间mycode后，这个函数就与第三方库提供的foo()函数区分开来。为调用启用了名称空间的foo()版本，需要使用::在函数名称之前给出名称空间，::称为作用域解析运算符。
mycode::foo();

2.2 using指令

mycode名称空间中的任何代码都可调用该名称空间内的代码，而不需要显式说明该名称空间。隐式的名称空间可使代码清晰并易于阅读。可使用using指令避免预先指明名称空间。这个指令通知编译器，后面的代码将使用指定名称空间中的名称。示例如下：

using namespace mycode;int main() {foo(); // Implies mycode::foo();
}

一个源文件中可包含多条using指令，这种方法虽然便捷，但注意不要过度使用。极端情况下，如果你使用了已知的所有名称空间，实际上就是完全取消了名称空间。如果使用了两个同名的名称空间，将再次出现名称冲突问题。另外，应该知道代码在哪个名称空间内运行，这样就不会无意中调用错误版本的函数。
可以使用using指令引用名称空间内的特定项。例如，想要只使用std名称空间中的cout，可以使用如下的using声明：
using std::cout;
后面的代码可以使用cout而不需要预先指明这个名称空间，但仍然需要显式说明std名称空间中的其他项。
警告：切勿在全局作用域的头文件中使用using指令或using声明，否则添加你的头文件的每个人都必须使用它。将其放在较小的作用域，例如名称空间或类作用域中，是可以的，甚至是在文件头部。将using指令或using声明放在模块接口文件中也是不错的选择，只要你不将它导出。

2.3 嵌套名称空间

嵌套的名称空间，即将一个名称空间放在另一个名称空间中。各个名称空间之间由双冒号隔开，示例如下：

namespace MyLibraries::Networking::FTP {/*...*/
}

这种紧凑写法是在C++17之后才得到支持的，在C++17之前，必须按如下方式使用嵌套的名称空间。

namespace MyLibraries {namespace Networking {namespace FTP {/*...*/}}
}

2.4 名称空间别名

可使用名称空间别名，为另一个名称空间指定一个更简短的新名称。示例如下

namespace MyFTP = MyLibraries::Networking::FTP;

参考

[比] 马克·格雷戈勒著程序喵大人惠惠墨梵译 C++20高级编程(第五版)

目录