c++简介
“c++”中的++来自于c语言中的递增运算符++，该运算符将变量加1。c++起初也叫”c with clsss”.通过名称表明，c++是对C的扩展，因此c++是c语言的超集，这意味着任何有效的c程序都是有效的c++程序。c++程序可以使用已有的c程序库。
| 为什么c++不叫++c呢？因为它虽然对c进行了改进、扩展，但是很多人还是把它当做c来使用。c++后置++,先对c进行扩展，但返回的还是c. ---笑话 |
| 库是编程模块的集合，可以在程序中调用它们。库对很多常见的编程问题提供了可靠的解决方法，因此可以节省程序员大量的时间和工作量。 |
c++语言在c语言的基础上添加了面向对象编程和泛型编程的支持。c++继承了c语言高效，简洁，快速和可移植的传统。
c++融合了3种不同的编程方式:
- c语言代表的过程性语言.
- c++在c语言基础上添加的类代表的面向对象语言.
- c++模板支持的泛型编程。
c语言和c++语言的关系:
| c++语言是在C语言的基础上，添加了面向对象、模板等现代程序设计语言的特性而发展起来的。两者无论是从语法规则上，还是从运算符的数量和使用上，都非常相似，所以我们常常将这两门语言统称为“C/C++”。 C语言和C++并不是对立的竞争关系： 1)C++是C语言的加强，是一种更好的C语言。 2)C++是以C语言为基础的，并且完全兼容C语言的特性。 c语言和C++语言的学习是可以相互促进。学好C语言，可以为我们将来进一步地学习C++语言打好基础，而C++语言的学习，也会促进我们对于C语言的理解，从而更好地运用C语言。 |
1.2 c++起源
与c语言一样，c++也是在贝尔实验室诞生的，Bjarne Stroustrup(本贾尼·斯特劳斯特卢普)在20世纪80年代在这里开发了这种语言。
Stroustrup关心的是让c++更有用，而不是实施特定的编程原理或风格。在确定语言特性方面，真正的编程比纯粹的原理更重要。Stroustrup之所以在c的基础上创建c++,是因为c语言简洁、适合系统编程、使用广泛且与UNIX操作系统联系紧密。
1.3 可移植性和标准
假设为运行windows 2000的老式奔腾pc编写了一个很好用的c++程序，而管理员决定使用不同操作系统(比如说Mac OS 或 Linux)和处理器的计算机替换它。该程序是否可在新平台运行呢？当然，但是必须使用为新平台设计的c++编译器重新编译。但是是否需要修改写好的代码？如果不需要修改代码的情况下，重新编译程序后，程序依然运行良好，该程序是可移植的。
程序是否可移植性有两个问题需要解决。第一是硬件，针对特定硬件编程的程序是不可移植的。第二，语言的实现，windows xp c++ 和 Redhat Linux 或 Mac OS X对c++的实现不一定相同。虽然我们希望c++版本与其他版本兼容，但是如果没有一个公开的标准，很难做到。因此，美国国家标准局(American National Standards Institute,ANSI)在1990年设立一个委员会专门负责制定c++标准(ANSI制定了c语言的标准)。国际标准化组织(International Organization for Standardization，ISO)很快通过自己的委员会加入到这个行列，创建了联合组织ANSI/ISO,制定c++标准。
经过多年的努力，制定出了一个国际标准ISO/IEC 14882:1998 ，并于1998年获得了ISO、IEC(International Electrotechnical Committee,国际电工技术委员会)和ANSI的批准。这个标准就是我们经常所说的c++98。它不仅描述了已有的c++特性，还对语言进行了扩展，添加了异常、运行阶段类型识别(RTTI)、模板和标准模板库(STL).
2003年，发布了c++标准第二版(IOS/IEC 14882:2003),这一版本对第一版修订了一些错误，但并没有改变语言特性，因此c++98表示c++98/c++2003.
c++不断发展。IOS标准委员会于2011年8月批准了新标准ISO/IEC 14882:2011,该标准被称为c++11,与c++98一样c++11也新增了许多特性。
ISO c++标准还吸收了ANSI c语言标准，c++尽量做到是c的超集。意味着在理想情况下，任何有效的c程序都应该是有效的c++程序。
ANSI不仅定义了c语言，还 定义了一个ANSI c必须实现的标准c库。c++也在使用这个库，另外ANSI/ISO c++标准还提供了一个c++标准类库。、
1.4 为什么C++会成功
c++最初的目的是将c语言转变为OOP语言，但是c++后来并没有这么做，而是立足于程序的实际。因为在c语言方面大量投入的程序员使其完全丢掉c语言那种编程的思考方式，转而去接受一种新的语言，新的思维，那么将会导致这些程序员中大部分人在短时间内可能毫无成果，使其生产率降低。但是如果让这些c程序员在已有知识的基础上，再去学习c++语言，理解运用OOP，那么也只是在其已有思维的基础上进行扩展而已，这样可以保持其更好的生产率。
简而言之，强迫程序员放弃c语言和c语言的思考方式，而去转到OOP上是需要代价的，但是从c语言转到c++所花费的代价就会小很多。所以也可以理解为c++的出现并不是去替代c,而是对c的扩展，所以在c++中既可以使用c++新特性，并且可以使用c的过程式思维来编写程序。
| 对于传统的结构化语言，我们向来没有太多的疑惑，函数调用那么自然而明显，只是从程序的某一个地点调到另一个地点去执行。但是对于面向对象(OO)语言，我们疑惑就会很多。其原因就是c++编译器为我们程序员做了太多隐藏的工作：构造函数，析构函数、虚函数、继承、多态....有时候它为我们合成出一些额外的函数,有时候它又偷偷在我们写的函数里，放进更多的操作。有时候也会给我们的对象里放进一些奇妙的东西，使得我们sizeof的时候结果可我们预期不一样。 |
2. C++初识
2.1 简单的c++程序
2.1.1 c++ hello world
请打开一下示例代码：
| #include<iostream> //using namespace std; int main(){ cout << "hello world" << endl; return EXIT_SUCCESS; } |
分析:
- #include<iostream>; 预编译指令，引入头文件iostream.
- using namespace std; 使用标准命名空间
- cout << “hello world”<< endl; 和printf功能一样，输出字符串”hello wrold”
问题1：c++头文件为什么没有.h？
在c语言中头文件使用扩展名.h,将其作为一种通过名称标识文件类型的简单方式。但是c++得用法改变了，c++头文件没有扩展名。但是有些c语言的头文件被转换为c++的头文件，这些文件被重新命名，丢掉了扩展名.h(使之成为c++风格头文件)，并在文件名称前面加上前缀c(表明来自c语言)。例如c++版本的math.h为cmath.
由于C使用不同的扩展名来表示不同文件类型，因此用一些特殊的扩展名(如hpp或hxx)表示c++的头文件也是可以的，ANSI/IOS标准委员会也认为是可以的，但是关键问题是用哪个比较好，最后一致同意不适用任何扩展名。
| 头文件类型 | 约定 | 示例 | 说明 |
| c++旧式风格 | 以.h结尾 | iostream.h | c++程序可用 |
| c旧式风格 | 以.h结尾 | math.h | c/c++程序可用 |
| c++新式风格 | 无扩展名 | iostream | c++程序可用，使用namespace std |
| 转换后的c | 加上前缀c,无扩展名 | cmath | c++程序可用，可使用非c特性，如namespace std |
问题2：using namespace std 是什么?
namespace是指标识符的各种可见范围。命名空间用关键字namespace 来定义。命名空间是C++的一种机制，用来把单个标识符下的大量有逻辑联系的程序实体组合到一起。此标识符作为此组群的名字。
问题3：cout 、endl 是什么？
cout是c++中的标准输出流，endl是输出换行并刷新缓冲区。
2.1.2 面向对象三大特性
- 封装
把客观事物封装成抽象的类，并且类可以把自己的数据和方法只让可信的类或者对象操作，对不可信的进行信息隐藏。
类将成员变量和成员函数封装在类的内部，根据需要设置访问权限，通过成员函数管理内部状态。
- 继承
继承所表达的是类之间相关的关系，这种关系使得对象可以继承另外一类对象的特征和能力。
继承的作用：避免公用代码的重复开发，减少代码和数据冗余。
- 多态
多态性可以简单地概括为“一个接口，多种方法”，字面意思为多种形态。程序在运行时才决定调用的函数，它是面向对象编程领域的核心概念。
3. C++对C的扩展
3.1 ::作用域运算符
通常情况下，如果有两个同名变量，一个是全局变量，另一个是局部变量，那么局部变量在其作用域内具有较高的优先权，它将屏蔽全局变量。
| //全局变量 int a = 10; void test(){ //局部变量 int a = 20; //全局a被隐藏 cout << "a:" << a << endl; } |
程序的输出结果是a:20。在test函数的输出语句中，使用的变量a是test函数内定义的局部变量，因此输出的结果为局部变量a的值。
作用域运算符可以用来解决局部变量与全局变量的重名问题
| //全局变量 int a = 10; //1. 局部变量和全局变量同名 void test(){ int a = 20; //打印局部变量a cout << "局部变量a:" << a << endl; //打印全局变量a cout << "全局变量a:" << ::a << endl; } |
这个例子可以看出，作用域运算符可以用来解决局部变量与全局变量的重名问题，即在局部变量的作用域内，可用::对被屏蔽的同名的全局变量进行访问。
3.2 名字控制
创建名字是程序设计过程中一项最基本的活动，当一个项目很大时，它会不可避免地包含大量名字。c++允许我们对名字的产生和名字的可见性进行控制。
我们之前在学习c语言可以通过static关键字来使得名字只得在本编译单元内可见，在c++中我们将通过一种通过命名空间来控制对名字的访问。
3.2.1 C++命名空间(namespace)
在c++中，名称（name）可以是符号常量、变量、函数、结构、枚举、类和对象等等。工程越大，名称互相冲突性的可能性越大。另外使用多个厂商的类库时，也可能导致名称冲突。为了避免，在大规模程序的设计中，以及在程序员使用各种各样的C++库时，这些标识符的命名发生冲突，标准C++引入关键字namespace（命名空间/名字空间/名称空间），可以更好地控制标识符的作用域。
3.2.2命名空间使用语法
- 创建一个命名空间:
| namespace A{ int a = 10; } namespace B{ int a = 20; } void test(){ cout << "A::a : " << A::a << endl; cout << "B::a : " << B::a << endl; } |
-
- 命名空间只能全局范围内定义（以下错误写法）
| void test(){ namespace A{ int a = 10; } namespace B{ int a = 20; } cout << "A::a : " << A::a << endl; cout << "B::a : " << B::a << endl; } |
- 命名空间可嵌套命名空间
| namespace A{ int a = 10; namespace B{ int a = 20; } } void test(){ cout << "A::a : " << A::a << endl; cout << "A::B::a : " << A::B::a << endl; } |
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- 命名空间是开放的，即可以随时把新的成员加入已有的命名空间中
| namespace A{ int a = 10; } namespace A{ void func(){ cout << "hello namespace!" << endl; } } void test(){ cout << "A::a : " << A::a << endl; A::func(); } |
- 声明和实现可分离
| #pragma once namespace MySpace{ void func1(); void func2(int param); } |
| void MySpace::func1(){ cout << "MySpace::func1" << endl; } void MySpace::func2(int param){ cout << "MySpace::func2 : " << param << endl; } |
- 无名命名空间，意味着命名空间中的标识符只能在本文件内访问，相当于给这个标识符加上了static，使得其可以作为内部连接
| namespace{ int a = 10; void func(){ cout << "hello namespace" << endl; } } void test(){ cout << "a : " << a << endl; func(); } |
- 命名空间别名
| namespace veryLongName{ int a = 10; void func(){ cout << "hello namespace" << endl; } } void test(){ namespace shortName = veryLongName; cout << "veryLongName::a : " << shortName::a << endl; veryLongName::func(); shortName::func(); } |
3.2.3 using声明
using声明可使得指定的标识符可用。
| namespace A{ int paramA = 20; int paramB = 30; void funcA(){ cout << "hello funcA" << endl; } void funcB(){ cout << "hello funcA" << endl; } } void test(){ //1. 通过命名空间域运算符 cout << A::paramA << endl; A::funcA(); //2. using声明 using A::paramA; using A::funcA; cout << paramA << endl; //cout << paramB << endl; //不可直接访问 funcA(); //3. 同名冲突 //int paramA = 20; //相同作用域注意同名冲突 } |
using声明碰到函数重载
| namespace A{ void func(){} void func(int x){} int func(int x,int y){} } void test(){ using A::func; func(); func(10); func(10, 20); } |
如果命名空间包含一组用相同名字重载的函数，using声明就声明了这个重载函数的所有集合。
3.2.4 using编译指令
using编译指令使整个命名空间标识符可用.
| namespace A{ int paramA = 20; int paramB = 30; void funcA(){ cout << "hello funcA" << endl; } void funcB(){ cout << "hello funcB" << endl; } } void test01(){ using namespace A; cout << paramA << endl; cout << paramB << endl; funcA(); funcB(); //不会产生二义性 int paramA = 30; cout << paramA << endl; } namespace B{ int paramA = 20; int paramB = 30; void funcA(){ cout << "hello funcA" << endl; } void funcB(){ cout << "hello funcB" << endl; } } void test02(){ using namespace A; using namespace B; //二义性产生，不知道调用A还是B的paramA //cout << paramA << endl; } |
| 注意：使用using声明或using编译指令会增加命名冲突的可能性。也就是说，如果有名称空间，并在代码中使用作用域解析运算符，则不会出现二义性。 |
3.2.5 命名空间使用
我们刚讲的一些东西一开始会觉得难一些，这些东西以后还是挺常用，只要理解了它们的工作机理，使用它们非常简单。
需要记住的关键问题是当引入一个全局的using编译指令时，就为该文件打开了该命名空间，它不会影响任何其他的文件，所以可以在每一个实现文件中调整对命名空间的控制。比如，如果发现某一个实现文件中有太多的using指令而产生的命名冲突，就要对该文件做个简单的改变，通过明确的限定或者using声明来消除名字冲突，这样不需要修改其他的实现文件。
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