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【C++】入门基础【上】

news 来源：原创 2025/4/19 7:19:24

一、C++的发展历史

C++的起源可以追溯到1979年，当时Bjarne Stroustrup(本贾尼·斯特劳斯特卢普)在贝尔实验室从事计算机科学和软件工程的研究工作。面对项目中复杂的软件开发任务，特别是模拟和操作系统的开发工作，他感受到了现有语言（如C语言）在表达能力、可维护性和可扩展性方面的不足。
1983年，Bjarne Stroustrup在C语言的基础上添加了面向对象编程的特性，设计出了C++语言的雏形，此时的C++已经有了类、封装、继承等核心概念，为后来的面向对象编程奠定了基础。这⼀年该语言被正式命名为C++。在随后的几年中，C++在学术界和工业界的应用逐渐增多。⼀些大学和研究所开始将C++作为教学和研究的首选语言，而⼀些公司也开始在产品开发中尝试使用C++。这⼀时期，C++的标准库和模板等特性也得到了进⼀步的完善和发展。
C++的标准化工作于1989年开始，并成立了⼀个ANSI和ISO（International Standards Organization）国际标准化组织的联合标准化委员会。1994年标准化委员会提出了第一个标准化草案。在该草案中，委员会在保持斯特劳斯特卢普最初定义的所有特征的同时，还增加了部分新特征。
在完成C++标准化的第⼀个草案后不久，STL（Standard Template Library）是惠普实验室开发的⼀系列软件的统称。它是由Alexander Stepanov、Meng Lee和David R Musser在惠普实验室工作时所开发出来的。在通过了标准化第⼀个草案之后，联合标准化委员会投票并通过了将STL包含C++标准中的提议。STL对C++的扩展超出C++的最初定义范围。虽然在标准中增加STL是个很重要的决定，但也因此延缓了C++标准化的进程。
1997年11月14日，联合标准化委员会通过了该标准的最终草案。1998年，C++的ANSI/IS0标准被投入使用。

Bjarne Stroustrup：

Bjarne Stroustrup
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上面这副图片是C++的版本更新情况，字体越大代表更新的力度越大，目前C++26预计在2026年公布。

二、C++学习书籍推荐

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C++ Primer：主要讲解语法，经典的语法书籍，前后中期都可以看。
STL源码剖析：主要从底层实现的角度结合STL源码，庖丁解牛式剖析STL的实现，是侯捷老师的经典之作。
Effctive C++：本书也是侯捷老师翻译的，本书有⼀句评价：把C++程序员分为看过此书的和没看过此书的。

三、C++的第一个程序

在学习C语言的时候我们打印的第一个程序就是hello world！，所以我们C++的第一个程序也从它开始，C++兼容C语言绝大多数的语法，所以C语言实现的hello world!依旧可以运行，这里我们就不用C语言实现了，我们来看看C++怎么写，C++中需要把定义文件
代码后缀改为.cpp。

C++：

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

这就是C++版本的hello world！了。

运行结果：
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刚从C语言接触到C++，这里的大部分东西，我们都看不懂，没有关系，接下来我会一一讲解。

1、命名空间`namespace`

在C/C++中，变量、函数和后面要学到的类都是大量存在的，这些变量、函数和类的名称将都存在于全局作用域中，可能会导致很多冲突。使用命名空间的目的是对标识符的名称进行本地化，以避免命名冲突或名字污染，namespace关键字的出现就是针对这种问题的。

C语言中的命名冲突：
我们知道在C语言中qsort是函数，假设我将它定义成int类型的全局变量，然后我不包含头文件<stdlib.h>，我们执行下面的代码：

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

执行结果：
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之后我再加上头文件<stdlib.h>，执行结果：

程序就会出现这样的报错，因为函数在全局变量中发现了两个这样的变量名称，这就导致了命名冲突问题，而我们今天要讲的命名空间就是专门解决这个问题的。

注：只有将qsort定义成全局变量时，才会出现这样的错误，因为当它为局部变量时，打印的时候，程序会首先在局部域寻找变量，当它在局部域中找到后，就不会前往全局域寻找，就不会引发命名冲突了。

命名空间解决该问题的思路呢也很简单，举个生活中常见的例子，假设你家的大黄和邻居家的大黄一摸一样，而且都叫大黄，总是分不清谁是谁，解决这个问题只需要在狗的身上做个标记，比如让它戴个牌子就可以分清楚了，命名空间解决命名冲突的问题和这个类似，就是定义一个空间然后把冲突的变量，放进这个空间就可以了。

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

测试结果：
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这里由于我们定义了一个命名空间，而访问这个空间需要一些小的操作，即用命名空间::成员名的方式访问指定命名空间中的成员。::是作用域解析运算符。

当::变量名这样使用时表示全局作用域，即可以访问全局变量。
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如上图，当我放开时，它就会访问全局变量中的qsort函数。

注意：

定义命名空间，需要使用到namespace关键字，后面跟命名空间的名字，然后接⼀对{}即可，{}中即为命名空间的成员。命名空间中可以定义变量/函数/类型等
namespace本质是定义出⼀个域，这个域跟全局域各自独立，不同的域可以定义同名变量，所以qsort不再冲突了
namespace只能定义在全局，当然它还可以嵌套定义。
项目工程中多文件中定义的同名namespace会认为是⼀个namespace，不会冲突。
C++标准库都放在⼀个叫std(standard)的命名空间中。（也就是我们打印程序中用到的std）。

2、命名空间的使用

编译查找⼀个变量的声明/定义时，默认只会在局部或者全局查找，不会到命名空间里面去查找。

例如：

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

以上代码会出现一下错误：
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解决方案1：指定命名空间访问

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

在这里插入图片描述

解决方案2：using将命名空间中某个成员展开，项目中经常访问的不存在冲突的成员推荐这种方式

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

在这里插入图片描述

解决方案3：展开命名空间中全部成员，项目不推荐，冲突风险很大，日常小练习程序为了方便推荐使用。

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

在这里插入图片描述
我们的打印程序就是使用的方案3，将C++标准库全部展开了，即using namespace std;。

3、头文件`<iostream>`是干什么的？

在C++编程语言中，<iostream>是一个标准库头文件，它的主要作用是实现基本的输入输出功能，包含了输入输出流相关的定义和声明。

其中定义了std::cin(标准输入流对象)相当于C语言中的scanf，定义了std::cout(标准输出流对象)相当于C语言中的printf等等。

std::cin 是 istream 类的对象，它主要面向窄字符（narrow characters (of type char)）的标准输入流。
std::cout 是 ostream 类的对象，它主要面向窄字符的标准输出流。
std::endl 是⼀个函数，流插入输出时，相当于插入⼀个换行字符加刷新缓冲区。

我们在实现第一个程序的时候发现其中有<<符号，这个操作符是流插入运算符，被用于向输出流中去插入数据，相对的>>是流提取运算符，被用于从输入流中提取数据。

我们还从程序中发现C++中打印时没有使用%d、%f这些符号，这是因为cout在输出时会自动识别数据类型，进行相应的转换和输出，不容易出现因格式化字符串与实际数据类型不匹配而导致的错误。而C语言使用%d时，如果不小心将其他类型的数据以 %d 格式输出，可能会导致错误的结果或程序崩溃。