C++对C的加强

一、命名空间

1、为什么要引入命名空间

一个中大型软件往往由多名程序员共同开发，会使用大量的变量和函数，不可避免地会出现变量或函数的命名冲突。当所有人的代码都测试通过，没有问题时，将它们结合到一起就有可能会出现命名冲突。

 
例如小李和小韩都参与了一个文件管理系统的开发，它们都定义了一个全局变量 fp，用来指明当前打开的文件，将他们的代码整合在一起编译时，很明显编译器会提示 fp 重复定义（Redefinition）错误。
 
为了解决合作开发时的命名冲突问题，C++ 引入了命名空间（Namespace）的概念。
 
1）命名空间将全局作用域分成不同的部分
2）不同命名空间中的标识符可以同名而不会发生冲突
3）命名空间可以相互嵌套

4）全局作用域也叫默认命名空间

2、命名空间的定义

namespace 是C++中的关键字，用来定义一个命名空间，语法格式为：

namespace name{       变量    函数    类}

name是命名空间的名字，它里面可以包含变量、函数、类、typedef、#define 等，最后由{ }包围 

// 定义一个命名空间，名字叫NameSpaceA

namespace NameSpaceA{    int a = 0;} // 命名空间的定义可以嵌套namespace NameSpaceB{    int a = 1;     namespace NameSpaceC    {        struct Teacher       {            char name[10];            int age;        };    }}

3、命名空间的使用：1）域解析符：： ；2、使用using

// ::是一个新符号，称为域解析操作符，在C++中用来指明要使用的命名空间。NameSpaceA::a = 10;   // 使用命名空间 NameSpaceA中的变量aNameSpaceB::a = 20;   // 使用命名空间 NameSpaceB中的变量a printf ("%d, %d\n", NameSpaceA::a, NameSpaceB::a); // 使用命名空间B中的命名空间C中的结构体 TeacherNameSpaceB::NameSpaceC::Teacher t2 = {"xiaoming", 20};

// 在这里用using声明了 NameSpaceA::a， 它的意思是在声明以后的程序中如果出现// 未指明命名空间的a，就使用NameSpaceA命名空间里的a// 如果要使用NameSpaceB命名空间中的a，则仍需要使用这样的方式 NameSpaceB::a;using NameSpaceA::a;a = 20;                // 使用命名空间NameSpaceA中的aNameSpaceB::a = 30;    // 使用命名空间NameSpaceB中的a// using 声明不仅可以针对命名空间中的变量或者函数，还可以对整个命名空间进行声明// 这样的方式声明命名空间以后，在后面使用未指定具体命名空间的变量或者函数产生命名冲突的时候// 默认使用 NameSpaceB中的变量和函数using namespace NameSpaceB;a = 10; printf ("%d\n", NameSpaceB::a);

4、C++标准库和std命名空间

C++ 是在C语言的基础上开发的，早期的 C++ 还不完善，不支持命名空间，没有自己的编译器，而是将 C++ 代码翻译成C代码，再通过C编译器完成编译。这个时候的 C++ 仍然在使用C语言的库，stdio.h、stdlib.h、string.h 等头文件依然有效；此外 C++ 也开发了一些新的库，增加了自己的头文件，例如：
iostream.h：用于控制台输入输出头文件。
fstream.h：用于文件操作的头文件。
complex.h：用于复数计算的头文件。
 
和C语言一样，C++ 头文件仍然以.h为后缀，它们所包含的类、函数、宏等都是全局范围的。
 
后来 C++ 引入了命名空间的概念，计划重新编写库，将类、函数、宏等都统一纳入一个命名空间，这个命名空间的名字就是std。std 是 standard 的缩写，意思是“标准命名空间”。
 
但是这时已经有很多用老式 C++ 开发的程序了，它们的代码中并没有使用命名空间，直接修改原来的库会带来一个很严重的后果：程序员会因为不愿花费大量时间修改老式代码而极力反抗，拒绝使用新标准的 C++ 代码。
 
C++ 开发人员想了一个好办法，保留原来的库和头文件，它们在 C++ 中可以继续使用，然后再把原来的库复制一份，在此基础上稍加修改，把类、函数、宏等纳入命名空间 std 下，就成了新版 C++ 标准库。这样共存在了两份功能相似的库，使用了老式 C++ 的程序可以继续使用原来的库，新开发的程序可以使用新版的 C++ 库。
 
  为了避免头文件重名，新版 C++ 库也对头文件的命名做了调整，去掉了后缀.h，所以老式 C++ 的iostream.h变成了iostream，fstream.h变成了fstream。而对于原来C语言的头文件，也采用同样的方法，但在每个名字前还要添加一个c字母，所以C语言的stdio.h变成了cstdio，stdlib.h变成了cstdlib。
 
需要注意的是，旧的 C++ 头文件是官方所反对使用的，已明确提出不再支持，但旧的C头文件仍然可以使用，以保持对C的兼容性。实际上，编译器开发商不会停止对客户现有软件提供支持，可以预计，旧的 C++ 头文件在未来数年内还是会被支持。
 
下面是总结的 C++ 头文件的现状：
1) 旧的 C++ 头文件，如 iostream.h、fstream.h 等将会继续被支持，尽管它们不在官方标准中。这些头文件的内容不在命名空间 std 中。
 
2) 新的 C++ 头文件，如 iostream、fstream 等包含的基本功能和对应的旧版头文件相似，但头文件的内容在命名空间 std 中。
注意：在标准化的过程中，库中有些部分的细节被修改了，所以旧的头文件和新的头文件不一定完全对应。
3) 标准C头文件如 stdio.h、stdlib.h 等继续被支持。头文件的内容不在 std 中。
 
4) 具有C库功能的新C++头文件具有如 cstdio、cstdlib 这样的名字。它们提供的内容和相应的旧的C头文件相同，只是内容在 std 中。
 
可以发现，对于不带.h的头文件，所有的符号都位于命名空间 std 中，使用时需要声明命名空间 std；对于带.h的头文件，没有使用任何命名空间，所有符号都位于全局作用域。这也是 C++ 标准所规定的。
 
 
 二、实用性的加强（一个简单的c++程序）

// 包含C++的头文件#include <iostream> // 使用名为std的命名空间using namespace std; int main(){    // printf ("hello world\n");    // cout 标准输出  往屏幕打印内容  相当于C语言的 printf    // << 左移操作符，在这里它的功能被改造，代表数据流向    // << 代表数据从右端移到左端 右端是 "hello world"字符串，左端是 cout 标准输出    // 所以 cout << "hello world" 代表将内容打印到标准输出    // endl 代表换行，相当于 C语言的 '\n'    // << 操作符可以连着使用    cout << "Hello World!" << endl;     return 0;}

#include <iostream> int main(){    // C语言中的变量都必须在作用域开始的位置定义！！    // C++中更强调语言的“实用性”，所有的变量都可以在需要使用时再定义。    for (int i = 0; i < 10; i++)    {        std::cout << i << std::endl;    }     return 0;}

三、register的加强

register关键字请求“编译器”将局部变量存储于寄存器中
        C语言中无法取得register变量地址
  
在C++中依然支持register关键字
             1、C++编译器有自己的优化方式，不使用register也可能做优化
             2、C++中可以取得register变量的地址
        C++编译器发现程序中需要取register变量的地址时，register对变量的声明变得无效。
 
 
早期C语言编译器不会对代码进行优化，因此register变量是一个很好的补充。

四、变量检测得加强

#include <stdio.h> // 在C语言中重复定义多个全局变量是合法的// 这些同名的全局变量最终都会被链接全局数据区的同一个地址空间上int g_a;int g_a = 1; int main(){    printf ("%d\n", g_a);    printf ("%p\n", &g_a);     return 0;}

 在C语言中只有一个全局作用域，C语言中所有的全局标识符共享同一个作用域，标识符之间可能发生冲突 。 
而在C++中不允许定义多个同名的全局变量。

五、struct类型的加强

C语言的struct定义了一组变量的集合，C编译器并不认为这是一种新的类型；而在C++中的struct是一个新类型的定义声明。

#include <stdio.h> struct Student{    char name[20];    int age;}; int main(){    // C语言中 struct 定义了一组数据的集合，而不是一种新的数据类型    // 所以在定义变量的时候需要在前面加上 struct 关键字进行修饰    // C++中 struct 定义了一种新的数据类型，可以直接用来定义变量    Student stu1 = {"xiaoming", 10};     return 0;}

六、C++中所有变量和函数都必须要有类型

C语言中函数的一些不好用法

#include <stdio.h>// 1 函数可以没有返回参数类型f(){    printf ("hello world\n");} // 2 函数参数可以没有数据类型g(i){    return i;} int main(){    // 3 没有参数的函数可以接收任意个参数    f(1,2,3,4,5);     g(12,15);     return 0;} 

c++对函数的加强：

在C语言中
      int f(    )；表示返回值为int，接受任意参数的函数
        int f(void)；表示返回值为int的无参函数
 
在C++中
      int f(  );和int f(void)具有相同的意义，都表示返回值为int的无参函数
 
C++更加强调类型，任意的程序元素都必须显示指明类型

七、新增bool关键字

C++中的布尔类型
      C++在C语言的基本类型系统之上增加了bool，C++中的bool可取的值只有true和false；

      理论上bool只占用一个字节，如果多个bool变量定义在一起，可能会各占一个bit，这取决于编译器的实现

 
      true代表真值，编译器内部用1来表示
      false代表非真值，编译器内部用0来表示
 
      bool类型只有true（非0）和false（0）两个值
      C++编译器会在赋值时将非0值转换为true，0值转换为false

#include <stdio.h> int main(){    bool b = true;    printf ("%d, %d\n", b, sizeof(b));     int a = 10;    b = 3;    a = b;    printf ("a = %d, b = %d\n", a, b);     b = -5;    a = b;    printf ("a = %d, b = %d\n", a, b);     b = 0;    a = b;    printf ("a = %d, b = %d\n", a, b);     b++;    printf ("a = %d, b = %d\n", a, b);     b += 1;    printf ("a = %d, b = %d\n", a, b);    return 0;}

八、三目运算符的加强

1）C语言返回变量的值 C++语言是返回变量本身

    C语言中的三目运算符返回的是变量值，不能作为左值使用
    C++中的三目运算符可直接返回变量本身，因此可以出现在程序的任何地方
 
2）注意：三目运算符可能返回的值中如果有一个是常量值，则不能作为左值使用
    (a < b ? 1 : b )= 30;
 
3）C语言如何支持类似C++的特性呢？
====>当左值的条件：要有内存空间；C++编译器帮助程序员取了一个地址而已

#include <stdio.h> // C语言中表达式的结果 放在什么地方？ ==> 寄存器// 1// 表达式返回的是一个值，是一个数// 在C++中，表达式返回的是变量本身 // 2 如何做到的// 让表达式返回一个内存空间..内存的首地址 指针// 在C语言中如何实现C++的效果 // 3 本质// C++编译器自己做了取地址的操作int main(){    int a = 10;    int b = 20;     // C++中三目运算符返回的是变量本身，所以可以作为左值使用    (a > b ? a : b) = 90;     // 在C语言中让三目运算符可以当左值使用，可以通过返回变量地址实现    *(a > b ? &a : &b) = 90;    printf ("%d, %d\n", a, b);     return 0;}