C++ 入门：C 语言没有的基础知识总结

前言

从 C 语言到 C++ 的转变涉及编程范式的巨大跨越。如果只关注'封装、继承、多态'而忽略基础语法差异，后续学习容易困惑。

本文旨在总结 C++ 常用但 C 语言没有的基础知识，帮助初学者理清 C 与 C++ 之间的差异。

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一、namespace 是什么？

1. 情景引入

在 C 语言中，变量和函数存储于全局作用域，同名会导致冲突。例如：

#include<iostream>
using namespace std;
int test(int a) {
    return a;
}
int main() {
    int test = 1;
    cout << test(test);
    return 0;
}

上述代码编译错误，因为 test 既指函数又指变量，造成命名冲突。C++ 通过 namespace 关键字解决了这一问题。

2. 命名空间定义

使用 namespace 关键字自定义命名空间（作用域），其中可定义变量、函数或类型。

namespace a1 {
    int hello = 6;
    int test(int a) {
        return a;
    }
}

3. 命名空间的使用

有三种方式：

1. 加作用限定符：使用前加空间名称和 ::。

   int main() {
       cout << a1::hello;
       return 0;
   }
   

2. 引入特定成员：使用 using 将某个成员引入全局作用域。

   using a1::hello;
   int main() {
       cout << hello;
       return 0;
   }
   

3. 引入整个空间：使用 using namespace 将整个空间引入（需谨慎防止冲突）。

   using namespace a1;
   int main() {
       cout << hello;
       return 0;
   }
   

标准库中的 std 命名空间包含 <iostream>、<vector> 等头文件的声明，目的是避免名称冲突。未包含的头文件不会向 std 添加声明。

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二、缺省参数

1. 概念

在声明或定义函数时，为形参预备一个值。调用时若未传实参则采用缺省值，否则使用指定实参。

#include<iostream>
using namespace std;
void fun(int a = 100) {
    cout << a;
}
int main() {
    fun();      // 输出 100
    fun(10);    // 输出 10
    return 0;
}

2. 细节

• 全缺省/半缺省：所有参数有缺省值为全缺省；部分有则为半缺省。
• 位置限制：若某参数是缺省参数，其后的参数必须也是缺省参数。
• 定义限制：缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现。
• 值限制：缺省值必须是常量或全局变量。 C 语言不支持缺省参数。

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三、函数重载

1. 概念

C++ 允许在同一作用域中声明几个功能类似的同名函数，只要形参列表（个数、类型或顺序）不同即可。注意：返回值类型不参与区分。

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}
double add(double a, double b) {
    return a + b;
}
int main() {
    cout << add(1, 2) << endl;
    cout << add(3.1, 4.2) << endl;
    return 0;
}

2. 原理：名字修饰规则

C++ 编译器会对函数名进行修饰（Name Mangling），以便区分重载函数。以 Linux G++ 为例：

• 前缀 _Z 表示 C++ 名称。
• 长度 + 函数名：如 3add。
• 参数类型编码：i 代表 int，d 代表 double。

因此 add(int,int) 变为 _Z3addii，add(double,double) 变为 _Z3adddd。C 语言无此规则，故无法实现重载。

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四、引用

引用是 C++ 特有的特性，C 语言中没有。

1. 概念

引用并非新变量，而是已有变量的别名，指向同一地址空间。

int main() {
    int a = 1;
    int& A = a;
    cout << a << endl;  // 输出 1
    cout << A << endl;  // 输出 1
}

2. 特性

1. 必须初始化：定义时必须绑定实体。
2. 不可更改指向：一旦引用某实体，不能再引用其他实体。
3. 权限匹配：常变量只能被常引用引用；普通变量可被常引用引用（权限下降）。

3. 使用场景

1）引用传参

相比指针，引用更简洁地实现交换操作：

void swap(int& left, int& right) {
    int temp = left;
    left = right;
    right = temp;
}

2）引用做返回值

返回局部变量的引用会导致悬空引用问题。

int& add(int a, int b) {
    int c = a + b;
    return c;  // 危险：c 是局部变量
}

当函数结束，局部变量 c 的栈帧被销毁，返回的引用指向无效内存，属于未定义行为，访问会导致崩溃或错误结果。