C++ 入门：命名空间、引用与函数重载详解

1. 指定命名空间访问（推荐）：项目中使用最稳妥的方式。
2. using 展开单个成员：适合经常访问且无冲突的成员。
3. using 展开整个命名空间：风险大，日常小练习方便可用，项目中不推荐。

#include <stdio.h>

namespace bit {
    int a = 0;
    int b = 1;
}

// 直接访问会报错
// int main() { printf("%d\n", a); return 0; }

// 1. 指定命名空间访问
int main() {
    printf("%d\n", bit::a);
    return 0;
}

// 2. using 展开某个成员
using bit::b;
int main() {
    printf("%d\n", bit::a);
    printf("%d\n", b);
    return 0;
}

// 3. 展开全部成员（不推荐）
using namespace bit;
int main() {
    printf("%d\n", a);
    printf("%d\n", b);
    return 0;
}

二、C++ 输入 & 输出

C++ 提供了更便捷的输入输出流，相比 C 语言的 printf/scanf，它支持自动识别变量类型，无需手动指定格式。

• std::cin：istream 类的对象，面向窄字符的标准输入流。
• std::cout：ostream 类的对象，面向窄字符的标准输出流。
• std::endl：插入换行符并刷新缓冲区。
• << / >>：分别是流插入运算符和流提取运算符。

注意：虽然包含 <iostream> 后通常也能用 printf/scanf（部分编译器间接包含），但为了规范，建议混用时明确头文件。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a = 0;
    double b = 0.1;
    char c = 'x';
    
    // C++ 风格
    cout << a << " " << b << " " << c << endl;
    std::cout << a << " " << b << " " << c << std::endl;
    
    // C 风格
    scanf("%d%lf", &a, &b);
    printf("%d %lf\n", a, b);
    
    // 自动识别类型
    cin >> a;
    cin >> b >> c;
    cout << a << endl;
    cout << b << " " << c << endl;
    
    return 0;
}

三、缺省参数

缺省参数允许函数调用时不传参，使用预设值。分为全缺省（所有形参都有默认值）和半缺省（部分有默认值）。

规则：

1. 半缺省必须从右往左连续缺省，不能跳跃。
2. 声明和定义分离时，只能在声明处给缺省值，避免歧义。

#include <iostream>
#include <assert.h>
using namespace std;

void Func(int a = 0) {
    cout << a << endl;
}

int main() {
    Func();      // 使用默认值 0
    Func(10);    // 使用实参 10
    return 0;
}

// 全缺省示例
void Func1(int a = 10, int b = 20, int c = 30) {
    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "b = " << b << endl;
    cout << "c = " << c << endl << endl;
}

// 半缺省示例
void Func2(int a, int b = 10, int c = 20) {
    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "b = " << b << endl;
    cout << "c = " << c << endl << endl;
}

int main() {
    Func1();
    Func1(1);
    Func1(1, 2);
    Func1(1, 2, 3);
    Func2(100);
    Func2(100, 200);
    Func2(100, 200, 300);
    return 0;
}

四、函数重载

C++ 支持同一作用域内出现同名函数，前提是形参不同（个数或类型不同）。这体现了多态行为，使调用更灵活。C 语言不支持此特性。

注意： 返回值不同不能作为重载条件，因为调用时无法区分。

#include <iostream>
using namespace std;

// 1. 参数类型不同
int Add(int left, int right) {
    cout << "int Add(int left, int right)" << endl;
    return left + right;
}

double Add(double left, double right) {
    cout << "double Add(double left, double right)" << endl;
    return left + right;
}

// 2. 参数个数不同
void f() {
    cout << "f()" << endl;
}

void f(int a) {
    cout << "f(int a)" << endl;
}

// 3. 参数类型顺序不同
void f(int a, char b) {
    cout << "f(int a, char b)" << endl;
}

void f(char b, int a) {
    cout << "f(char b, int a)" << endl;
}

// 4. 返回值不同不构成重载（会导致歧义）
// void f();
// void f(int a=10); // 调用 f() 时会产生歧义

五、引用

引用不是新定义变量，而是给已存在变量取别名。编译器不为引用开辟内存，它与原变量共用同一块空间。可以理解为一级指针的语法糖。

语法： 类型& 引用别名 = 引用对象;

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a = 0;
    // b 和 c 都是 a 的别名
    int& b = a;
    int& c = a;
    
    // 别名还可以再取别名，d 还是 a 的别名
    int& d = b;
    ++d;
    
    // 地址相同
    cout << &a << endl;
    cout << &b << endl;
    cout << &c << endl;
    cout << &d << endl;
    
    return 0;
}

引用特性：

• 定义时必须初始化。
• 一个变量可以有多个引用。
• 引用一旦绑定实体，不能再指向其他实体。

void Swap(int& rx, int& ry) {
    int tmp = rx;
    rx = ry;
    ry = tmp;
}

int main() {
    int x = 0, y = 1;
    cout << x << " " << y << endl;
    Swap(x, y);
    cout << x << " " << y << endl;
    return 0;
}

六、const 引用

• 可以引用 const 对象，但必须用 const 引用。常引用也可以引用普通对象（权限缩小），反之不行（权限放大）。
• 临时对象具有常性。例如 int& rb = a * 3;，表达式结果保存在临时对象中，必须用 const 引用 才能绑定。

int main() {
    const int a = 10;
    // int& ra = a; // 错误：权限放大
    const int& ra = a; // 正确
    
    int b = 20;
    const int& rb = b; // 正确：权限缩小
    // ra++; // 错误：不能给常量赋值
    // rb++; // 错误
    
    return 0;
}

七、inline 内联函数

• 用 inline 修饰的函数叫内联函数。编译时编译器会在调用处展开代码，省去建立栈帧的开销，提高效率。
• inline 对编译器只是建议。是否展开取决于编译器优化策略，标准未强制规定。
• 适用于频繁调用的短小函数。递归函数或代码量大的函数加 inline 通常被忽略。
• C 语言宏函数易出错且不便于调试，inline 旨在替代宏。
• 不建议将 inline 函数的声明和定义分离到两个文件，否则可能导致链接错误（因为展开后无函数地址）。

#include <iostream>
using namespace std;

inline int Add(int x, int y) {
    int ret = x + y;
    ret += 1;
    ret += 1;
    ret += 1;
    return ret;
}

int main() {
    // 可以通过汇编观察程序是否展开
    // 有 call Add 语句就是没有展开，没有就是展开了
    int ret = Add(1, 2);
    cout << Add(1, 2) * 5 << endl;
    return 0;
}

八、nullptr

NULL 传统上是宏，在 C 头文件中可能定义为字面常量 0 或 (void*)0。在 C++ 中使用 NULL 容易引发类型转换问题，例如本想调用指针版本的函数，却因 NULL 被当作 0 而调用了整型版本。

C++11 引入 nullptr，它是一个特殊的关键字，类型为 nullptr_t。它可以隐式转换为任意指针类型，但不能转换为整数类型。使用 nullptr 能避免类型歧义，是现代 C++ 的空指针标准写法。

总结：在 C++ 中，请优先使用 nullptr 代替 NULL。