01.C++入门基础（上）

Ronin305

发布于 2025-12-22 12:48:06

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1.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。

2.C++的第一个程序

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。

// test.cpp
// C
#include<stdio.h>
int main()
{
    printf("hello world\n");
    return 0;
}

// C++
// 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;
}

3.命名空间

3.1 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。

c语言项目类似下面程序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

如下：

在C语言中编译会报错，但是在C++中就有办法可以解决，就是使用命名空间

3.2namespace的定义

• 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，所以有了域隔离，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。

这里family是命名空间的名字，在命名空间中我们可以定义变量、函数、类型，在main方法中，第一个打印访问的是rand函数指针，第二个则是指定family命名空间中的rand变量。这样就可以解决上面的问题。

注意：访问命名空间、类等作用域中的某个成员时，需要使用作用域解析符：：

命名空间还可以嵌套定义。

另外，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。

并且C++标准库都放在一个叫std(standard)的命名空间中。这里就不做代码展示了。

3.3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。

这里直接访问a，编译器会报错

具体使用如下：

namespace family
{
	int a = 1;
	int b = 2;
}

int main()
{
	//编译报错：error,C2065 "a":未声明的标识符
	//printf("%d\n", a);

	//指定命名空间访问
	printf("%d\n", family::a);
	return 0;
}

//using展开命名空间中某个成员变量
using family::a;
int main()
{
    printf("%d\n", a);
    printf("%d\n", family::b);
    return 0;
}

//展开命名空间全部成员
using namespace family;
int main()
{
    printf("%d\n", a);
    printf("%d\n", b);
    return 0;
}

4.C++输入&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，需要手动指定格式，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，这个后面会讲到)，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。

这里直接将std命名空间直接展开，不然要使用作用域解析符：：访问

C语言的输入输出在C++中也支持，但C++的输入输出显然更好，可以自动识别变量的类型

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	// 在io需求比较高的地方，如部分大量输⼊的竞赛题中，加上以下3行代码
	// 可以提高C++IO效率
	ios_base::sync_with_stdio(false);
	cin.tie(nullptr);
	cout.tie(nullptr);
	return 0;
}

在 C++中，当 I/O 需求较高时，刷新操作有时可以提高 I/O 效率，主要涉及到 C++的输入输出流（iostream）的一些特性。 C++为了兼容 C 语言，保证在代码中同时出现 std::cout / std::cin 和 printf / scanf 等方法时不发生混乱，使用了一个缓冲区来同步 C 的标准 I/O 流。但这种同步可能会带来一些额外的开销。通过使用 std::ios::sync_with_stdio(false) 可以关闭这种同步，使得 cout 和 cin 不再经过缓冲区，直接进行输出和输入，从而节省部分时间，提高输出操作的效率。另外， std::cin 默认与 std::cout 绑定，这意味着每次进行输入操作（也就是调用 >> ）时，都会刷新（调用 flush ）输出缓冲区，增加了 I/O 的负担。使用 std::cin.tie(nullptr) 可以解除 std::cin 和 std::cout 之间的绑定，降低 I/O 的负担，进一步提升输入操作的效率。需要注意的是，执行 std::ios::sync_with_stdio(false) 后，就不能再混合使用 C 的库函数（如 scanf 、 getchar 、 gets 、 fgets 、 fscanf 等），并且 C++的流操作也不再是线程安全的。同时，使用 tie(nullptr) 解除绑定后，在使用 std::ostream 输出数据后并在使用 std::istream 输入数据前，要注意主动刷新缓冲区的内容，以免出现错误。除了上述方法外，还可以采用其他方式来优化 C++的 I/O 效率，例如使用缓冲技术、批量操作、合并请求等减少 I/O 操作的次数，或者使用内存映射文件等方式来提高数据传输效率等。具体的优化方法需要根据实际的应用场景和需求来选择

5.缺省参数

• 缺省参数是声明或定义函数时为函数的参数指定一个缺省值。在调用该函数时，如果没有指定实参则采用该形参的缺省值，否则使用指定的实参，缺省参数分为全缺省和半缺省参数。（有些地方把缺省参数也叫默认参数） • 全缺省就是全部形参给缺省值，半缺省就是部分形参给缺省值。C++规定半缺省参数必须从右往左依次连续缺省，不能间隔跳跃给缺省值。 • 带缺省参数的函数调用，C++规定必须从左到右依次给实参，不能跳跃给实参。 • 函数声明和定义分离时，缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现，规定必须函数声明给缺省值。

当不传参时，就输出缺省值，传参时，就使用指定的实参