C++ 核心基础概念解析

3. 命名空间的嵌套

当同一个命名空间下仍有冲突时，可以使用嵌套命名空间。就像在父文件夹里再建子文件夹一样。

#include<stdio.h>
namespace code {
    namespace codeA {
        int a = 10;
    }
    namespace codeB {
        int a = 20;
    }
}

int main() {
    printf("%d\n", code::codeA::a); // 打印 10
    printf("%d\n", code::codeB::a); // 打印 20
}

4. 命名空间的使用技巧

除了显式指定，还有两种常用方式：

• 展开某个成员：只引入需要的部分。

  using name::a; // 只引入 a
  

• 展开整个命名空间：方便但可能带来污染。

  using namespace name; // 引入所有成员
  

注意：C++ 允许同一个命名空间分散在不同文件中，编译器会自动合并它们。标准库就存放在 std 命名空间中。

二、C++ 的输入输出

C++ 的标准 I/O 头文件是 <iostream>，它提供了 cin、cout 以及流操作符 <<、>>。

1. cin 和 cout

std::cin 用于控制台输入，std::cout 用于控制台输出。因为它们在 std 命名空间下，使用前通常需要 using namespace std; 或加上 std:: 前缀。

2. 流操作符

• << (流插入)：配合 cout 使用，可以连续输出多个内容。
• >> (流提取)：配合 cin 使用，可以一次读取多个值。

#include<iostream>
using namespace std;

int main() {
    cout << "hello world" << endl;
    cout << "我的刀盾喜欢奶龙" << endl << "咕咕嘎嘎" << endl;
    
    int a, b;
    cout << "请输入两个整数:";
    cin >> a >> b;
    cout << "两个数之和为:" << a + b << endl;
}

这里有个好处：C++ 能自动识别变量类型，不需要像 C 语言那样手动写占位符（如 %d）。endl 则表示换行并刷新缓冲区。

三、缺省参数

缺省参数允许我们在定义函数时给参数一个默认值。调用时如果不传该参数，就使用默认值；如果传了，则覆盖默认值。

1. 全缺省与半缺省

• 全缺省：所有参数都有默认值。
• 半缺省：只有部分参数有默认值。关键点：C++ 规定缺省值必须从右向左连续设置。调用时必须先传完没有缺省值的参数。

#include<iostream>
using namespace std;

// 正确：缺省值从右向左
void Print(int a, int b = 1, int c = 2) {
    cout << a << "," << b << "," << c << endl;
}

int main() {
    Print(0);      // 打印 0,1,2
    Print(6, 6);   // 打印 6,6,2
    Print(5, 5, 5);// 打印 5,5,5
    // Print();    // 错误：没传够非缺省参数
}

提示：函数声明和定义分离时，缺省参数只能出现在声明部分。

四、函数重载

C++ 允许在同一作用域内存在同名函数，只要它们的参数列表不同（个数、类型或顺序不同）。这提高了代码的可读性。

#include<iostream>
using namespace std;

// 参数个数不同
int Add(int a, int b, int c) { return a + b + c; }
int Add(int a, int b) { return a + b; }

// 参数类型不同
double Calc(int a, double b) { return a + b; }
double Calc(double a, int b) { return a - b; }

int main() {
    cout << Add(1, 1, 1) << endl; // 调用三参数版本
    cout << Add(1, 1) << endl;    // 调用两参数版本
    
    cout << Calc(2, 2.2) << endl; // 第一个是 int，第二个是 double
    cout << Calc(2.2, 2) << endl; // 第一个是 double，第二个是 int
}

五、引用（Reference）

引用是给已有变量起的一个别名，它直接操作原变量的内存地址，而不是拷贝一份数据。

1. 引用 vs 指针

以前我们用指针交换变量，现在用引用更简洁：

// 指针写法
void Swap(int* a, int* b) {
    int tmp = *a;
    *a = *b;
    *b = tmp;
}

// 引用写法
void Swap(int& a, int& b) {
    int tmp = a;
    a = b;
    b = tmp;
}

引用写法不需要解引用符号 *，代码更直观。

2. 引用的要求

• 初始化：引用定义时必须绑定对象，且终身绑定，不能重新赋值指向其他对象。
• 多引用：一个变量可以有多个引用，修改其中一个，原变量和其他引用都会变。
• 安全性：引用不存在空指针问题，比指针更安全。

六、const 引用

被 const 修饰的引用称为 const 引用。它常用于函数参数传递，既能避免拷贝提高效率，又能防止函数内部意外修改数据。

1. 权限控制

• 原变量可读可写，const 引用后变为只读。
• 原变量本身就是 const，const 引用保持只读。

int main() {
    int a = 3;
    const int& ra = a; // 安全，ra 只能读
    // ra = 3;        // 错误：超出权限
}

2. 修饰临时变量

普通引用不能绑定临时变量（如字面量），因为临时变量生命周期短且不可写。但 const 引用 可以延长临时变量的生命周期，直到引用销毁为止。

int main() {
    const double& ra = 20; // 安全
    // int& rra = 20;      // 错误：权限放大
}

七、宏与内联函数

1. 宏 (Macro)

宏是预处理阶段的文本替换，分为无参和有参宏。虽然简单，但缺乏类型检查，容易因优先级问题出错。

#define Add(a,b) ((a) + (b))

2. 内联函数 (Inline)

内联函数建议编译器将函数体直接展开到调用处，省去栈帧构建开销，效率接近宏，但有类型检查和调试支持。

八、nullptr

C++11 引入了 nullptr 关键字来表示空指针，替代了旧的 NULL。

为什么需要 nullptr？

在 C++ 中，NULL 通常定义为 0（整型）。在函数重载时，NULL 可能被误判为整型参数，导致调用错误的函数。

#include<iostream>
using namespace std;

void Print(int* x) { cout << "int*" << endl; }
void Print(int x) { cout << "int" << endl; }

int main() {
    Print(NULL);     // 实际调用 Print(int)，因为 NULL 是 0
    Print(nullptr);  // 正确调用 Print(int*)
}

使用 nullptr 能明确表达意图，避免歧义。