【C++】命名空间、输入输出、缺省参数和函数重载详解

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前言

提示：这里可以添加本文要记录的大概内容：

C++ 是一门强大而灵活的编程语言，具有许多高级的特性，其中包括命名空间、缺省参数和函数重载。这些特性为开发者提供了更好的代码组织结构、更灵活的函数调用方式以及更强大的函数多态性。在本博客中，我们将深入探讨这些特性，揭示它们的用途和优势，帮助读者更好地利用 C++ 的强大功能进行编程。

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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

命名空间

在C++中，命名空间是一种用于组织和管理代码的机制，旨在解决命名冲突和提供更好的代码结构。通过命名空间，程序员可以将全局作用域内的代码划分为不同的逻辑单元，使其更具可读性和可维护性。

命名空间的定义

基本形式

namespace NamespaceName {
    // 声明或定义代码元素
    // 如变量、函数、类等
}

普通的命名空间

namespace N1//N1是命名空间的名称
{
	//命名空间中的内容，既可以定义变量，也可以定义函数
	int b;
	int add(int num1, int num2)
	{
		return num1 + num2;
	}
}

命名空间的嵌套

namespace N2
{
	int a;
	int b;
	int add(int num1, int num2)
	{
		return num1 + num2;
	}

	namespace N3
	{
		int c;
		int f;
		int sub(int num1, int num2)
		{
			return num1 - num2;
		}
	}
}

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

//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
namespace N2
{
	int mul(int num1, int num2)
	{
		return num1 * num2;
	}
}

注意：一个命名空间就定义了一个新的作用域，命名空间中所有的内容都局限于该命名空间中

命名空间的使用

先看一段代码

#include <iostream>
using namespace std;
namespace N2
{
	int a;
	int b;
	int add(int num1, int num2)
	{
		return num1 + num2;
	}

	namespace N3
	{
		int c;
		int f;
		int sub(int num1, int num2)
		{
			return num1 - num2;
		}
	}
}
int main()
{
	cout <<a << endl;//编译错误，a是未定义的标识符
}

在这段代码中，直接利用变量a并不可行，那么如何引入命名空间N2中的a呢？

命名空间的使用有三种方式：

• 加命名空间名称及作用域标识符

int main()
{
	cout<<N2::a<<endl;
	cout << N2::N3::f << endl;
	return 0;
}

• 使用using关键字将命名空间中成员引入

using N2::a;
using N2::N3::f;
int main()
{
	cout<<a<<endl;
	cout << f << endl;
	return 0;
}

• 使用using namespace关键字将命名空间名称引入

using namespace N2;
int main()
{
	cout<<a<<endl;
	cout << N3::f << endl;
	return 0;
}

C++输入输出

C++ 的输入输出是通过标准库的 <iostream> 头文件提供的。主要使用 cin 进行输入，cout 进行输出。

输入（cin）：

1. 基本输入：

   int num;
   std::cin >> num;  // 从标准输入读取整数
   

2. 字符输入：

   char ch;
   std::cin >> ch;  // 从标准输入读取字符
   

3. 字符串输入：

   std::string str;
   std::cin >> str;  // 从标准输入读取字符串，以空白字符为分隔符
   

输出（cout）：

1. 基本输出：

   int num = 42;
   std::cout << num;  // 将整数输出到标准输出
   

2. 字符输出：

   char ch = 'A';
   std::cout << ch;  // 将字符输出到标准输出
   

3. 字符串输出：

   std::string str = "Hello, World!";
   std::cout << str;  // 将字符串输出到标准输出
   

文件输入输出：

1. 文件输入：

   std::ifstream inputFile("input.txt");
   int num;
   inputFile >> num;  // 从文件读取整数
   

2. 文件输出：

   std::ofstream outputFile("output.txt");
   int result = 42;
   outputFile << result;  // 将整数写入文件
   

注意事项：

• 输入输出流操作需要包含 <iostream> 头文件和std标准命名空间。
• 避免使用未初始化的变量进行输出。
• 使用文件输入输出时，确保文件是否存在、可读写。
• 早期的编译器还支持<iosteam.h>的写法，但后续编译器都不支持，因此推荐使用<iosteam>+std的写法。
• 使用C++输入输出更方便，不需要增加数据格式控制，比如：整型-%d等。

以上是C++中输入输出的基本概念，这些简单而强大的机制可以满足日常编程中的大多数需求。

缺省参数

缺省参数定义

在C++中，缺省参数（默认参数）是一种函数参数的设置方式，允许在调用函数时不提供该参数的值，而使用函数定义时指定的默认值。这样的设计提高了函数的灵活性和可用性，使得函数的调用更为简便。
示例：

#include <iostream>
using namespace std;
void test(int a = 10)
{
	cout << a << endl;
}
int main()
{
	test();//没有传参时，使用默认参数
	test(20);//传参时使用指定参数
	return  0;
}

运行结果

从结果上，证明了缺省参数就是默认参数的事实！！！

缺省参数分类

• 全缺省

#include <iostream>
using namespace std;
void test(int a = 10,int b = 20,int c = 30)
{
	cout << a << endl;
	cout << b << endl;
	cout << c << endl;
}
int main()
{
	test();
	test(1);
	test(1,2);
	test(1,2,3);
	return  0;
}

• 半缺省

#include <iostream>
using namespace std;
void test(int a ,int b ,int c = 30)
{
	cout << a << endl;
	cout << b << endl;
	cout << c << endl;
}
int main()
{
	test(1,2);
	test(1,2,3);
	return  0;
}

注意事项：！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！

• 半缺省参数必须从右往左依次来给出，不能间隔着给
• 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现（编译器报错重定义默认参数）

void test1(int x = 10);
void test1(int x = 20)
{
	cout << x << endl;
}

• 缺省值必须是常量或者全局变量
• C语言不支持（编译器不支持）

函数重载

函数重载的概念

函数重载是指在同一个作用域内定义多个同名函数，但它们的参数列表或参数类型不同（参数个数或类型或顺序必须其中有一个不同）。C++允许在程序中使用相同的函数名，通过函数参数的不同组合来区分它们。
示例：

#include <iostream>
using namespace std;
int add(int num1, int num2)
{
	return num1 + num2;
}
double add(double num1, double num2)
{
	return num1 + num2;
}

int main()
{
	cout << add(10, 20) << endl;
	cout << add(10.1, 20.1) << endl;
	return 0;
}

注意：函数重载和返回值类型没有关系！！！

函数名修饰规则

为什么C++支持函数重载，但是C语言不支持？
谈到这个问题，我们需要知道程序的运行，需要经过几个步骤：

• 预处理：宏替换、去注释、头文件的展开

• 编译：语法分析等、检查语法错误

• 汇编：将源代码转换成二进制代码，生成目标文件和符号表

• 链接：链接目标文件，符号表的合并与重定位，生成可执行程序

• 实际我们的项目通常是由多个头文件和多个源文件构成，而通过我们C语言阶段学习的编译链接，我们可以知道，当a.cpp中调用了b.cpp中定义的Add函数时，编译后链接前，a.o的目标文件中没有Add的函数地址，因为Add是在b.cpp中定义的，所以Add的地址在b.o中。那么怎么办呢？

• 所以链接阶段就是专门处理这种问题，链接器看到a.o调用Add，但是没有Add的地址，就会到b.o的符号表中找Add的地址，然后链接到一起。

• 那么链接时，面对Add函数，链接器会使用哪个名字去找呢？这里每个编译器都有自己的函数名修饰规则。

• 由于Windows下vs的修饰规则过于复杂，而Linux下gcc的修饰规则简单易懂，下面我们使用了gcc演示了这个修饰后的名字。

• 通过下面我们可以看出gcc的函数修饰后名字不变。而g++的函数修饰后变成_Z+函数长度+函数名+类型首字母。

关键来咯！！！！

• 采用C语言编译器，编译后结果
  
  结论：linux、gcc下，可以看到在汇编代码中，函数名和源代码中函数名是一样的，这也说明C语言函数名修饰规则基本就是采用原来的函数名
• 采用C++编译器，编译后结果

结论：在linux下，采用g++编译完成后，函数名字的修饰发生改变，编译器将函数参数类型信息
添加到修改后的名字中。

extern "C"的使用

有时候在C++工程中可能需要将某些函数按照C的风格来编译，在函数前加extern “C”，意思是告诉编译器，
将该函数按照C语言规则来编译。比如：tcmalloc是google用C++实现的一个项目，他提供tcmallc()和tcfree
两个接口来使用，但如果是C项目就没办法使用，那么他就使用extern “C”来解决。

extern "C" int Add(int left, int right);
int main()
{
 	Add(1,2);
 	return 0;
}

总结

通过本博客的阅读，我们希望读者能够更深入地理解 C++ 中命名空间的作用，掌握如何使用缺省参数使函数调用更简洁、灵活，以及如何通过函数重载实现更多样化的函数功能。这些特性不仅提高了代码的可读性和可维护性，也为开发者提供了更多的选择，使得 C++ 成为处理各种编程任务的理想选择。愿这些知识点的掌握能够让你在 C++ 编程的旅途中更加得心应手。