【C++】入門基礎【上】

一、C++的發展歷史

C++的起源可以追溯到1979年，當時Bjarne Stroustrup(本賈尼·斯特勞斯特盧普)在貝爾實驗室從事計算機科學和軟件工程的研究工作。面對項目中復雜的軟件開發任務，特別是模擬和操作系統的開發工作，他感受到了現有語言（如C語言）在表達能力、可維護性和可擴展性方面的不足。
1983年，Bjarne Stroustrup在C語言的基礎上添加了面向對象編程的特性，設計出了C++語言的雛形，此時的C++已經有了類、封裝、繼承等核心概念，為后來的面向對象編程奠定了基礎。這?年該語言被正式命名為C++。在隨后的幾年中，C++在學術界和工業界的應用逐漸增多。?些大學和研究所開始將C++作為教學和研究的首選語言，而?些公司也開始在產品開發中嘗試使用C++。這?時期，C++的標準庫和模板等特性也得到了進?步的完善和發展。
C++的標準化工作于1989年開始，并成立了?個ANSI和ISO（International Standards Organization）國際標準化組織的聯合標準化委員會。1994年標準化委員會提出了第一個標準化草案。在該草案中，委員會在保持斯特勞斯特盧普最初定義的所有特征的同時，還增加了部分新特征。
在完成C++標準化的第?個草案后不久，STL（Standard Template Library）是惠普實驗室開發的?系列軟件的統稱。它是由Alexander Stepanov、Meng Lee和David R Musser在惠普實驗室工作時所開發出來的。在通過了標準化第?個草案之后，聯合標準化委員會投票并通過了將STL包含C++標準中的提議。STL對C++的擴展超出C++的最初定義范圍。雖然在標準中增加STL是個很重要的決定，但也因此延緩了C++標準化的進程。
1997年11月14日，聯合標準化委員會通過了該標準的最終草案。1998年，C++的ANSI/IS0標準被投入使用。

Bjarne Stroustrup：

Bjarne Stroustrup
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上面這副圖片是C++的版本更新情況，字體越大代表更新的力度越大，目前C++26預計在2026年公布。

二、C++學習書籍推薦

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C++ Primer：主要講解語法，經典的語法書籍，前后中期都可以看。
STL源碼剖析：主要從底層實現的角度結合STL源碼，庖丁解牛式剖析STL的實現，是侯捷老師的經典之作。
Effctive C++：本書也是侯捷老師翻譯的，本書有?句評價：把C++程序員分為看過此書的和沒看過此書的。

三、C++的第一個程序

在學習C語言的時候我們打印的第一個程序就是hello world！，所以我們C++的第一個程序也從它開始，C++兼容C語言絕大多數的語法，所以C語言實現的hello world!依舊可以運行，這里我們就不用C語言實現了，我們來看看C++怎么寫，C++中需要把定義文件
代碼后綴改為.cpp。

C++：

#include <iostream>
using namespace std;int main()
{cout << "hello world!" << endl;return 0;
}

這就是C++版本的hello world！了。

運行結果：
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剛從C語言接觸到C++，這里的大部分東西，我們都看不懂，沒有關系，接下來我會一一講解。

1、命名空間`namespace`

在C/C++中，變量、函數和后面要學到的類都是大量存在的，這些變量、函數和類的名稱將都存在于全局作用域中，可能會導致很多沖突。使用命名空間的目的是對標識符的名稱進行本地化，以避免命名沖突或名字污染，namespace關鍵字的出現就是針對這種問題的。

C語言中的命名沖突：
我們知道在C語言中qsort是函數，假設我將它定義成int類型的全局變量，然后我不包含頭文件<stdlib.h>，我們執行下面的代碼：

#include <stdio.h>int qsort = 10;int main()
{printf("%d", qsort);return 0;
}

執行結果：
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之后我再加上頭文件<stdlib.h>，執行結果：

程序就會出現這樣的報錯，因為函數在全局變量中發現了兩個這樣的變量名稱，這就導致了命名沖突問題，而我們今天要講的命名空間就是專門解決這個問題的。

注：只有將qsort定義成全局變量時，才會出現這樣的錯誤，因為當它為局部變量時，打印的時候，程序會首先在局部域尋找變量，當它在局部域中找到后，就不會前往全局域尋找，就不會引發命名沖突了。

命名空間解決該問題的思路呢也很簡單，舉個生活中常見的例子，假設你家的大黃和鄰居家的大黃一摸一樣，而且都叫大黃，總是分不清誰是誰，解決這個問題只需要在狗的身上做個標記，比如讓它戴個牌子就可以分清楚了，命名空間解決命名沖突的問題和這個類似，就是定義一個空間然后把沖突的變量，放進這個空間就可以了。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>namespace qs
{int qsort = 10;
}int main()
{printf("%d",qs::qsort);return 0;
}

測試結果：
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這里由于我們定義了一個命名空間，而訪問這個空間需要一些小的操作，即用命名空間::成員名的方式訪問指定命名空間中的成員。::是作用域解析運算符。

當::變量名這樣使用時表示全局作用域，即可以訪問全局變量。
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如上圖，當我放開時，它就會訪問全局變量中的qsort函數。

注意：

定義命名空間，需要使用到namespace關鍵字，后面跟命名空間的名字，然后接?對{}即可，{}中即為命名空間的成員。命名空間中可以定義變量/函數/類型等
namespace本質是定義出?個域，這個域跟全局域各自獨立，不同的域可以定義同名變量，所以qsort不再沖突了
namespace只能定義在全局，當然它還可以嵌套定義。
項目工程中多文件中定義的同名namespace會認為是?個namespace，不會沖突。
C++標準庫都放在?個叫std(standard)的命名空間中。（也就是我們打印程序中用到的std）。

2、命名空間的使用

編譯查找?個變量的聲明/定義時，默認只會在局部或者全局查找，不會到命名空間里面去查找。

例如：

#include <stdio.h>namespace test
{int a = 100;int b = 200;
}int main()
{printf("%d", a);return 0;
}

以上代碼會出現一下錯誤：
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解決方案1：指定命名空間訪問

#include <stdio.h>namespace test
{int a = 100;int b = 200;
}int main()
{printf("%d", test::a);return 0;
}

在這里插入圖片描述

解決方案2：using將命名空間中某個成員展開，項目中經常訪問的不存在沖突的成員推薦這種方式

#include <stdio.h>namespace test
{int a = 100;int b = 200;
}using test::a;
int main()
{printf("%d",a);return 0;
}

在這里插入圖片描述

解決方案3：展開命名空間中全部成員，項目不推薦，沖突風險很大，日常小練習程序為了方便推薦使用。

#include <stdio.h>namespace test
{int a = 100;int b = 200;
}using namespace test;
int main()
{printf("%d",a);return 0;
}

在這里插入圖片描述
我們的打印程序就是使用的方案3，將C++標準庫全部展開了，即using namespace std;。

3、頭文件`<iostream>`是干什么的？

在C++編程語言中，<iostream>是一個標準庫頭文件，它的主要作用是實現基本的輸入輸出功能，包含了輸入輸出流相關的定義和聲明。

其中定義了std::cin(標準輸入流對象)相當于C語言中的scanf，定義了std::cout(標準輸出流對象)相當于C語言中的printf等等。

std::cin 是 istream 類的對象，它主要面向窄字符（narrow characters (of type char)）的標準輸入流。
std::cout 是 ostream 類的對象，它主要面向窄字符的標準輸出流。
std::endl 是?個函數，流插入輸出時，相當于插入?個換行字符加刷新緩沖區。

我們在實現第一個程序的時候發現其中有<<符號，這個操作符是流插入運算符，被用于向輸出流中去插入數據，相對的>>是流提取運算符，被用于從輸入流中提取數據。

我們還從程序中發現C++中打印時沒有使用%d、%f這些符號，這是因為cout在輸出時會自動識別數據類型，進行相應的轉換和輸出，不容易出現因格式化字符串與實際數據類型不匹配而導致的錯誤。而C語言使用%d時，如果不小心將其他類型的數據以 %d 格式輸出，可能會導致錯誤的結果或程序崩潰。