C++学习：命名空间、头文件和函数

staticzh
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作为一个Android程序员，如果只会java、kotlin应用开发，前几年还能混得开，这几年有点吃力了。

JNI开发越来越成为一个高级Android程序员的必备技能，所以我换工作以后第一件事就是把C++的学习纳入计划。

更重要的是，现在AI大模型太火了，有一些开源大模型是通过C++来做的，如果想要在客户端集成大模型，那么C++不说精通，至少要懂。

这个系列主要记录我学习C++的过程，算是一个笔记也是一个复盘的过程。

我学习C++主要是通过看书和视频，书是C++ Primer Plus，视频是B站上的黑马程序员视频。

今天第一篇主要是C++入门，涉及到C++ Primer Plus的第二章内容。

main函数

int main(int argc, char const *argv[])
{
    return 0;
}

和java一样，C++的入口函数也是main函数，函数的定义和Java没什么区别。

头文件

#include<iostream> // 头文件
int main(int argc, char const *argv[])
{
    //std是命名空间
    std::cout << "hello C++" << std::endl;
    return 0;
}

如上代码，和Java中不同的是，C++中没有导包的概念，取而代之的是头文件。

使用#include关键字来导入。

头文件的意思就是在当前代码中导入某个文件，比如上面的代码，就是在当前代码中导入了iostream这个文件中的所有编写的代码。

在开发工具中，可以直接点进iostream中查看。

和Java不同的是，Java中import导包，是把一个类导入到当前代码，C++中的头文件指的是一个文件，在这个文件中也许会包含多个类的对象。

命名空间

命名空间这个概念在Java中用的比较少，但是在C++中使用非常普遍，比如上面的这行代码：

 std::cout << "hello C++" << std::endl;

std：就是头文件iostream中的一个命名空间； cout：是头文件iostream中定义的一个对象 <<：是一个一个插入运算符。 endl：代表换行

上面代码的意思是，通过std命名空间调用cout对象，使用<<运算符把后面的字符串出入到输出流中，显示出来。

命名空间调用对象有点类似Java中对象调用函数，或者是类调用静态函数，只不过使用的是::来完成调用。

C++中命名空间的概念比Java中类的概念更大，导入头文件以后，一般头文件中的对象都在命名空间中定义，所以调用的时候需要使用std::来调用

命名空间省略写法

#include<iostream> //头文件
int main(int argc, char const *argv[])
{
    //命名空间单独提出来，下面调用对象的时候就可以省略std了
    using namespace std;
    //直接调用
    cout << "hello C++" << endl;
    return 0;
}

如上代码，如果使用using namespace std;单独提出来，下面使用cout对象就可以省略std了。但是尽量少用这种引入命名空间的方式，因为使用std::的方式进行调用，一眼就能看出这个对象或者函数是系统定义的，避免和个人定义的函数混淆。

C++标准库的组织方式

和Java一样，C++也提供了很多标准库供开发者调用，类似Android中提供的SDK。

C++中几乎所有的标准库都在std命名空间中，也就是说导入的所有标准库头文件，如果你要使用头文件中的对象或者函数，都需要使用std::来调用。

为什么这么设计？

一方面是为了统一命名空间，明确来源，一眼就能看出来某个对象或者函数来自标准款；一方面是防止和用户代码冲突。

具体那些对象和函数位于哪个头文件中，这就需要自己记忆，类似Java中一个类中有哪些函数，熟能生巧的过程。

函数

C++中函数定义和调用和Java中区别不大，唯一的区别是如上所述，C++中一般使用命名空间的方式进行调用系统定义的标准库函数，如下：

//sqrt是求平方根的函数
double b = std::sqrt(9.5);

其他的返回值、参数等都和Java类似，void代表没有返回值

函数的声明和定义分离

和Java中不同的是，C++的main函数如果要调用自己定义的函数，自定义函数不能再main函数的下方，如下这种方式会运行报错：

#include<iostream> //头文件
int main(int argc, char const *argv[])
{
    using namespace std;

    cout << "hello C++" << endl;
    //调用函数,因为test函数再main函数下面定义，这里会报错，找不到test函数
    test();
    return 0;
}

void test(){
    std::cout << "this is Test function" << std::endl;
}

因为C++的编译方式的单遍编译，编译器从上到下编译代码，只编译一遍，所以main函数中调用的所有自定义的函数都需要再main函数之前定义或者声明。

而Java是多遍编译，Java编译器会先扫描整个类，收集所有函数信息，然后再编译方法体，所以函数定义的顺序就无所谓。

出现这种差异的主要原因是，C++出现比较早，那个时期的计算机内存比较少，单遍编译比较节省内存，而Java出现以后，计算机内存已经比较大，所以为了简化程序员的工作，采用这种变异方面。

基于上面的要求，C++中会出现函数的声明和定义分离的情况，即，在main函数之前声明函数，在main函数后面定义函数，如下：

#include<iostream> //头文件

void test(int); //先声明

int main(int argc, char const *argv[])
{
    using namespace std;

    cout << "hello C++" << endl;
    //调用函数
    test(1);
    return 0;
}
//再定义
void test(int a){
    std::cout << "this is Test function" << std::endl;
}

结语

目前来看，C++和Java的主要区别是，命名空间和函数声明定义分离。

头文件引入以后，需要命名空间来调用对象和函数，因为C++的单遍编译，所以函数的声明和定义出现了分离的情况。

其他的函数的定义、变量的声明等，都和Java中一样。

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