【C/C++】初识C++（一）：C++历史的简单回顾+命名空间、流插入、命名空间的指定访问、展开问题等概念整理

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前言：本专栏记录了博主C++从初阶到高阶完整的学习历程，会发布一些博主学习的感悟、碰到的问题、重要的知识点，和大家一起探索C++这门程序语言的奥秘。本文即本专栏的第一篇文章，这个专栏将记录博主C++语法、高阶数据结构、STL的学习过程，正所谓“万丈高楼平地起”，我们话不多说，正式进入C++阶段的学习。

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C++的一些参考文档

我们的老朋友：cplusplus——C++

我们之前介绍C语言的时候曾经挂过这个链接：C Library

虽然是我们的老熟人了，但是我们还是要注意一下：这个CPlusPlus不是C++官方文档，而且标准也只更新到C++11，但是以头文件形式呈现，排版看起来很舒服，内容也更加好懂。

官方文档（同步更新）：cppreference

这个其实博主之前也挂过链接，是C++官方的文档。

之前其实是有中文版的，但是很不幸的是，中文版在暑假之前就挂了，现在只有英文版了，大家不用担心，对英语其实要求没那么高，再说，我们程序员看英文文档也是家常便饭了，大家也要习惯，毕竟这么多东西是人家老外搞出来的，如果是我们先搞出来的，不就是中文版了嘛。计算机软硬件这些技术都起源于人家欧美，前沿一点的我们在用的一些东西，可能也有我们的一些拓展，比方说你在公司用一个东西，可能国内的资料不是那么多，只有英文的资料，那没招啊，我们只能硬着头皮看。这些英文的文档、资料，大家慢慢习惯就好了。主要它对于英文的要求也没那么高，咱们都是学过十几年英语的人啦，无非就是单词认识的多少、对一些东西的认识，实在不行咱们装个软件也可以查一下嘛。翻译软件博主建议还是少用，用是可以用的，主要问题是我们有很多名词、术语的翻译它翻译软件翻译的味儿就不对，我们尽可能还是去了解第一手的资料。比如，我们复制一下，看看在CSDN里面有没有介绍这块内容的博客，办法有很多。

这个也截个图给大家看看：

大家也能感受到，这个文档的排版确实是不如前者，但是这个的优点就是“全”“官方同步更新”，不仅信息很全，而且更新到了最新的C++标准，就是内容不如cplusplus好懂。

两个文档各有千秋，各有各的优点，我们就结合起来使用。

C++学习难度的知名梗图：“21天自学C++”

一、C++历史回顾（了解即可）

下面这位看起来十分散漫的大佬就是大名鼎鼎的“C++之父”Bjarne博士：

是不是长得就很程序员，往那儿一坐跟个BOSS似的。。。哈哈哈，开个玩笑。

起源与早期发展（1979-1983） 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，因为是音译名，可能会有所差异）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，C语言就是贝尔实验室搞出来的）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++。 ‌初期特性‌： 支持封装、运算符重载、函数默认参数等基础功能，为后续发展奠定框架。‌‌‌‌ ‌标准化阶段（1989-1998） 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。 1998年发布C++98标准，纳入模板、命名空间、异常处理等关键特性。‌‌ 技术突破： 标准模板库（STL）的加入彻底改变了泛型编程范式。‌‌ ‌现代化演进（2011-2026） C++11（2011）： 引入智能指针、lambda表达式、多线程库等现代化特性，被称为"新纪元"。‌‌ C++20（2020）： 新增协程、概念约束、模块化编程等革命性功能。‌‌ C++23（2023）： 优化标准库使用体验，C++26（规划中）拟加入反射和异步执行框架。‌‌

下面几张图就是C++的几个版本啦，就像有些友友可能玩过二游，有3.0版本、几点几版本，一样的道理。中间其实C++的委员会还有一个从“五年计划” 到“三年计划”这样的有趣的小插曲，大家感兴趣可以去了解了解。

如下图就是C++发展历程，包含了各个版本主要的特性：

我们学的时候C++98、C+11这两个就够用了：

C++23和C++26，23是虽然有编译器支持也都支持的不太好，26则是还没有发布。

二、C++的认识

（一）C++的生态

1、C++23的小趣闻

有一件C++23的趣事：

C++一直以来被诟病的一个地方就是一直没出网络库(networking)，networking之前是在委员会的C++23的计划中的，现在C++23虽然早就已经发布了，但是依然没有networking，由此引发了IT领域一众吃瓜群众的吃瓜和吐槽，非常有趣。看看大家的群情激奋：

这个是关于C++23的网络库的一些投票：C++23网络库投票

翻译的网页内容并不准确，大家看看就行：

大家也可以去看看知乎上这位大佬的文章：C++23的目标

2、和Java相比，C++的生态

在IT领域，大家经常会听到生态这个词，生态到底是啥意思？

Java的生态很好，这个生态说的就是它的框架、库搞得好，更新快。因为Java是公司搞出来的，盈利性的，而C++是个人搞的，C++的委员会纯纯为爱发电，比较偏公益性，没有啥利益。

C++没有网络库这一点一直都是被诟病的点（口罩也是一大原因）。

（二）C++的重要性以及在工作领域的应用

1、C++的重要性

大致成这个趋势：

观察TIOBE发布的编程语言排行榜这两年的变动，其实C++的变化不大。

这是去年6月TIOBE发布的编程语言排行榜：

这是今年6月TIOBE发布的编程语言排行榜：

C++虽然变化不大，但随着AI的爆火，Python在一年内涨幅就超过了10%，因为AI的上层很多都是用Python写的，简直可以说是暴发户了。 Python是门解释性的语言，它没有编译的过程，只能在运行时报错，所以很慢。C++是指令性的，因而胜在性能。

2、在工作领域的应用

虽说如此，C++作为一辆1979年诞生、1998年标准化的老牌性能跑车，连以前曾经如日中天的PHP（一种用于Web开发的服务器端脚本语言）语言都衰落了，C++这辆老牌跑车竟然还能“老当益壮”，甚至历久弥新，由此可见C++的重要性。

C++的应用领域服务器端、游戏（引擎）、机器学习引擎、音视频处理、嵌入式软件、电信设备、金融应用、基础库、操作系统、编译器、基础架构、基础工具、硬件交互等很多方面都有。比如下面这些：

后端开发就是用C++、Java。

前端通常指的是用户直接交互的部分，包括网页、移动应用或桌面应用的用户界面，前端是网络申请数据，所以网一断，就全都丸辣，后端也称服务端，也就是服务器，或者说后台，是负责处理数据存储、业务逻辑和与前端交互的部分，而且后端是在后台工作的，控制着前端的内容，主要负责程序设计架构思想，管理数据库等。

后端性能要求会比前端高。

像客户端，分PC端、APP，APP又分安卓（Android）和苹果的IOS端，安卓是用Java写的。其中，PC端（PC即Personal Computer）的开发用到了C++的QT框架。

C++的特点就是一个字：快（比Java快）。

因为C++是直接编译指令，而Java做不到：

三、C++入门基础

（一）写第一个程序

C++我们还是用VS来编译，VS是按后缀识别文件的，我们创建文件时只需要从原来的.c变回默认的.cpp就可以了，可能需要适应一段时间。 现在C++还是在VS这样的IDE（集成开发环境）的界面，等到我们学到Linux（指令去编译）的时候就是在一个终端，或者说控制台——一个黑框框——里面去书写指令了——

我们在初学C语言的时候写过这个代码：

//C版本的hello world一样可以跑
#include<stdio.h>

int main()
{
	printf("%s", "hello world!");
	return 0;
}

这个在C++依然是可以跑的，因为Bjarne博士是在C语言的基础上搞出来的，只是对一些小语法修修改改，祖宗之法还是不变的，一些变了的，博主会单独说明。

注意：C++兼容C语言绝大多数的语法，所以C语言实现的hello world依旧可以运行，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，linux下要用g++编译，不再是gcc。

C++有一套自己的输入输出，严格来讲C++版本的"hello world"应该是这样写的：

//C++第一个程序
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
	cout << "hello world" << endl;

	return 0;
}

这个<iostream>就是Input Output Stream的简称，即“输入输出流”，我们在C语言部分介绍过：

【掌握文件操作】（上）：二进制文件和文本文件、文件的打开和关闭、文件的顺序读写

这里的几个新面孔像“<<” “cout”“endl”我们一会儿也会和其它新面孔一块儿介绍。

<<：在C语言里面它还作为位运算符，“流向”，在 C++ 的标准输入输出库中，<<被重载为输出操作符，用于将数据发送到输出流，就比如在std::cout << "Hello World";中，<<将字符串"Hello World"输出到控制台。这种用法是 C++ I/O 流的核心特性之一，允许将多种数据类型（如整数、浮点数、字符串等）以统一的方式输出到流中； cout：cin、cout分别是istream、cstream的变量； endl：即end line，前面要std::，std::endl，换行。

（二）命名空间

1、命名冲突

我们写这样一段代码：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int rand = 10;

int main()
{
	printf("%d\n", rand);

	return 0;
}

这个其实红色波浪线跳出的提示放在这里是不严谨的：

因为这里是博主没有把前面代码的头文件注释掉，但和博主想表达的意思殊途同归了： 没错，这里的rand不明确。

现在我把前面的头文件都注释掉：

如果运行，会报这样一个错误：

我们在C++文档检索<stdlib.h>可以看到这样一条：

这就是命名冲突了，编译器不知道你指的是哪个rand，<stdlib.h>里面也有一个rand。

我们把#include<stdlib.h>注释掉，代码就顺利运行了：

这个命名冲突的问题怎么解决呢？Bjarne博士发明了命名空间（namespace）。

这也是C++中我们遇到的第一个关键字。

像上面这样的命名冲突是普遍存在的问题，C++引入namespace就是为了更好的解决这样的问题。

2、namespace

比如说我们写这样一个命名空间的代码：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

namespace ATM
{
	//命名空间里面可以定义变量/函数/类型
	int rand = 10;

	int Add(int left, int right)
	{
		return left + right;
	}

	struct Node
	{
		struct Node* next;
		int val;
	};
}

int a = 10;

int main()
{
	int a = 0;
	printf("%d\n", a);

	return 0;
}

这里还有一个要注意的点就是从代码可以看出，结构体后面是有“;”的，命名空间后面没有。

我们以前在C语言介绍过局部优先原则。

像这里这个顺序是什么呢？我们先在局部找，找到了就不会去全局找了。

这里一运行，结果输出的是局部的a的值0：

如果没找到，我再去全局找，这里全局有a，找到了：

输出全局的a的值：

如果全局也没有找到，它就会报错，“未声明的标识” ：

3、域作用限定符::

功能：指定访问作用域。

如果我们要访问全局的a怎么做呢？这时候就要用到域作用限定符:: 。

第二个输出的就是全局的a的值了：

我们再来打印这个rand：

编译器没有报错，但是给我们报了一个警告：

因为这个<stdlib.h>里面的rand是个函数名，也就是个指针，我们就不能用%d这个占位符，打印指针我们之前专门介绍过，要用“%p”来打印，所以这里用%d会打印一个随机值：

我们改成用“%p”来打印（当然博主这里是x64环境）：

换成x86环境就是：

那如果我想访问命名空间里面的rand怎么办？我们前面知道了可以用域作用限定符::

但是注意，我们刚才命名空间是取了名字的，叫ATM，这可不是多此一举！

注意： 域作用操作符::前面要加上命名空间的名字，否则就默认是全局，默认不会到命名空间搜索。 找不到就是未声明的标识符。

因此如果我们不加这个名字，就算用了::，结果也还是指针：

我们把名字加上，记得把%p改成%d，命名空间里面rand不是函数名：

强调一下，如果没有什么指定域，它的搜索逻辑就很简单：先局部，再全局。

注：C++有局部域、全局域、命名空间域、类域。 其中，局部域、全局域会影响生命周期，命名空间域、类域不会影响生命周期。 定义的变量还是全局变量，main函数结束才会结束。

我们也可以指定一下：

前一个Add是函数名，用%p打印，后一个Add是运算的结果，值用%d打印。

4、同一个文件用命名空间隔离相同命名不会冲突

全局域用命名空间隔离，相同命名不会冲突。

就像一个公司做项目，分成各种组，为了防止命名冲突，我们用命名空间隔离。

同一文件，如果命名空间名字相同，为了防止命名冲突，就只能改名字了。

公司里面同一个组不同的人也有可能用命名冲突，那怎么办？命名空间可以嵌套。

5、命名空间可以嵌套

#include<stdio.h>

namespace ATM
{
	//张三
	namespace zs
	{
		int rand = 1;
		int Add(int left, int right)
		{
			return left + right;
		}
	}
	//李四
	namespace ls
	{
		int rand = 2;
		int Add(int left, int right)
		{
			return left + right;
		}
	}
}

int main()
{
	printf("%d\n", ATM::zs::rand);
	printf("%d\n", ATM::ls::rand);
	return 0;
}

有了指定，编译器它就不会去走默认规则(局部优先原则)。

命名空间是可以嵌套很多很多的，但是从实践的角度我们还是不要嵌套很多，嵌套很多你用起来也会很不爽。

问：能不能用文件夹隔离？

文件夹是为了更好的项目管理。

我们刚才这些都是定义在同一个文件里面，但是稍微大一点的项目都会写到不同的文件，方便进行管理，定义到多个文件里面，不可能写到同一个文件里面。

6、多文件里面是什么样子的

<Queue.h> 和<Queue.c>虽然定义在不同的文件里面，但是会把它们合成一个。

因此，不同的文件我们是可以定义同一个命名空间，无论几个，都会进行一个合并， 可以认为就像同一个文件一样。

多文件里面命名空间是可以随便定义的。

7、C++头文件通常都不带.h

C++发展的早期是带.h的，后来有了命名空间，为了跟没有命名空间的时候做区分，就不带了。

现在我们如果头文件包.h是包不通过的：

因为历史的一些原因，标准库std里面已经把.h给取消了。

注意：头文件也不是一定要包.h，只是说包了预处理会把它展开。

不要思维定势，脑袋固化啦。

微软在二十多年前开发的vc6.0里面，还是可以包.h的。

8、std库

std就是stardard标准库（里面有各种函数），这个sort是快排。

后面我们还会介绍这个std，这个sort怎么用我们后面会介绍，因为涉及到容器、迭代器等。

C++怕冲突，把标准库包在命名空间中：

9、流插入

比如说把i这个类型的对象转换成字符串插入到cout里面去，然后输出：

简单点我们也可以叫它输出运算符。

10、自动识别类型

大家可以看到，这里冒红色波浪线，编译能不能通过？通不过。

头文件<iostream>明明包了为什么还是通不过呢？

因为cout是头文件定义的一个全局对象，什么对象呢？

更具体一点有什么我们后面会介绍。

C++标准库的东西为了防止命名冲突，都是：

所以我们在这里得指定std：

这个就是我们对应的输出。

它的最大特点：自动识别类型。

比如这个就是一个空格的字符串。

11、换行

两种换行的方式：

endl也是换行，即end line（结束一行）。

它是<iostream>定义的，也在std的命名空间，所以要指定。

大家经常看见的写法应该是这个：

现阶段我们可以认为这两个是一样的，我们介绍IO流的时候会介绍它们不一样的一些细节。

区别：会不会刷新缓冲区

频繁地刷新缓冲区会导致一定的效率上的问题。 这种不会频繁刷新缓冲区：

这个会频繁刷新缓冲区：

缓冲区的概念博主在C语言专栏的文件操作相关的博客中介绍过：

【掌握文件操作】（下）：文件的顺序读写、文件的随机读写、文件读取结束的判定、文件缓冲区

下面是这篇博客【文件缓冲区】部分的截图：

它会先到一个缓存里面去，累积到一个程度之后再出去。

因为这个IO输出的东西不会先到终端去，而是会先到一段缓存里面去，等累积多输入一些东西之后，再写到我们的终端可能效率会更高一些。

12、类型转换

因为本质上输入的都是字符串，cin是将其转换成对应的类型，当然这个类型得匹配上：

这个>>就是指定转换的类型，它叫流提取运算符：

匹配不上它肯定就会报错，比如我们要转换成整型，但里面却包含字符串，那肯定匹配不上匹配不上它肯定就会报错，比如我们要转换成整型，但里面却包含字符串，那肯定匹配不上 。

像下面这样：

它识别到x之前的12，就输出12。

本质上就是报错了，没有读到正确的数值。

流出错这个是个比较复杂的问题，我们留到IO流再去详细介绍一下。

13、打印小数点后位数

具体我们等到类和对象中IO流的部分再介绍，但是C语言还是支持的：

14、只要是C++标准库的，都要指定std

我们现在学过的就是C语言的库和C++的库，C语言的改不了，但只要是C++库里面的都要指定std。C语言库的不需要，因为C++要兼容以前的用法，就比如这个：

因而C++不敢用命名空间封起来。

15、指定命名空间访问

每次都要加这个std，实在是太麻烦了：

可不可以不加这个？可以。

这是展开库里面的命名空间，那我们就不需要指定了。

某种程度上我们可以这样认为：

这样是把命名空间里面的东西暴露到全局去了，虽然它叫“展开命名空间”，但是这个展开的意思其实就是把标准库里面的比如说头文件（这个<iostream>就是拿namespace std包起来的），也就是说，这句话的意思就相当于暴露到全局了：

本质的意思是：

先在局部查找，再在全局查找，都没找到的话，它还会到std——展开的命名空间里面去查找。从底层实现的角度其实就是多了这样一个步骤。

弊端：

我们命名空间std展开，如果我们定义和库里面冲突的东西就会报错了。

总结：在大型的项目是不能这么干的，只能说在日常练习中使用比较方便。

折中的方式：

现在要不就是每个都要去指定，要不就是一次性全展开全冲突了，有没有折中的方式呢？

部分展开之后能不能定义和部分展开同名的东西？

是不是不行呀。

因此，我们可以得出一个结论：

全部展开就是全部不能冲突，部分展开就是部分不能冲突，至少不跟它展开的冲突。 比如说using std :: endl——简而言之就是暴露到全局了： 相当于我们改变了查找规则。

这个还是可以做到的。那我们定义一个和部分展开不同名的会不会有问题？

不会有问题。

std里面有sort，全局里面也有sort，但是这里访问sort是指定的，不存在冲突。

全部展开就是全部不能冲突，部分展开就是部分不能冲突，否则就会有认不清的问题。

16、C++的这些内容是要解决什么问题

总结一下，本质上是要解决什么问题？ 是要解决C语言不足的问题。 1、命名空间是要解决名字冲突的问题； 2、IO流是要解决复杂类型的输入输出问题，printf、scanf只能支持简单类型的输入输出。

因此Bjarne博士不是说他感觉这个语法不爽那个语法不爽就改了，而是因为之前C语言的那些东西确实存在缺陷，所以他才来定义这些东西。

结尾

本文是C++的入门，大家不能马虎，要为接下来的【类和对象】打好基础。

本文作为本专栏的“长子”，暂时没有【往期回顾】这个环节。 结语：本文内容到这里就全部结束了， 本文我们简单了解了一下C++历史的，整理了命名空间、流插入、命名空间的指定访问、展开问题等概念，在我们学习到模版初阶之前，都是些晦涩的概念，还用不起来，到后面我们就能像之前那样，结合起来介绍。