C++入门：命名空间与输入输出

我们在初学C++时，经常会在代码开头看到这样的一行代码：

using namespace std;

这行代码到底什么意思呢？我们学完命名空间就可以理解了。

1.命名空间

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。

什么意思呢，我们来看下面代码：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>//rand()函数在里面

//命名冲突
int rand = 0;

int main()
{
	printf("%d\n", rand);

	return 0;
}
//编译后会报错：error C2365: “rand”: 重定义；以前的定义是“函数”

因为在 stdlib.h 头文件中包含随机数函数rand()，这里rand有两个，一个是你定义的全局变量rand，还有一个是函数指针rand，会发生rand重定义，命名冲突，报错。C语言没有办法解决类似这样的命名冲突问题，所以C++提出了namespace来解决，只需给自己定义的rand加上一个命名空间即可。

1.1 命名空间的定义

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，自己定义，然后接一对{}即可，{}中即为命名空间的成员。

1.正常的命名空间的定义

namespace xlh
{
	//命名空间可以定义变量，函数，类型
	int rand = 0;
	
	int Add(int left, int right)
	{
		return left + right;
	}

	struct Node
	{
		struct Node* next;
		int val;
	};

}

2.命名空间可以嵌套

namespace xlh
{
	int a = 0;
    int b = 0;
	
	int Add(int left, int right)
	{
		return left + right;
	}

    //嵌套定义命名空间xxx
	namespace xxx
	{
		int rand = 1;
	}
}

3. 同一个工程中允许存在多个相同名称的命名空间,编译器最后会合成到同一个命名空间中。

namespace xlh
{
	//命名空间可以定义变量，函数，类型
	int a = 0;
	
	int Add(int left, int right)
	{
		return left + right;
	}
}

namespace xlh
{
    int b = 0;	
}

注意：一个命名空间就定义了一个新的作用域，命名空间中的所有内容都局限于该命名空间中。

1.2 命名空间的使用

命名空间的成员该如何使用呢？

namespace xlh
{
    // 命名空间中可以定义变量/函数/类型
    int a = 0;
    int b = 1;
    int Add(int left, int right)
    {
        return left + right;
    }
    struct Node
    {
        struct Node* next;
        int val;
    };
}
   
int main()
{
    // 编译报错：error C2065: “a”: 未声明的标识符
    printf("%d\n", a);
    return 0;
}

命名空间使用的三种方式：

1. 加命名空间名称和作用域限定符::

int main()
{
    printf("%d\n", xlh::a);
    return 0;
}

加命名空间与不加命名空间的区别：

不加命名空间默认情况下只会在全局查找不会在命名空间里面查找
加命名空间只会在命名空间里面查找

namespace s
{
	//命名空间可以定义变量，函数，类型
	int rand = 0;
	
	int Add(int left, int right)
	{
		return left + right;
	}

	struct Node
	{
		struct Node* next;
		int val;
	};

	namespace xxx
	{
		int rand = 1;
	}
}

int Add(int left, int right)
{
	return (left + right) * 10;
}

int main()
{
	printf("%p\n", rand);//全局rand()是函数指针
	printf("%d\n", s::rand);
	//不加命名空间  默认情况下只会在全局查找 不会在命名空间里面查找
	printf("%d\n", Add(1, 2));
	//加命名空间只会在命名空间里面查找
	printf("%d\n", s::Add(1, 2));

	//结构体类型 命名空间放在结构体名字前面
	struct s::Node node;
	return 0;
}

2.使用using将命名空间中的成员引入

//部分展开(授权） 也不能重命名 不用每次调用都写命名空间
using xlh::b;
int main()
{
    printf("%d\n", xlh::a);
    printf("%d\n", b);//b不需要写命名空间
    return 0;
}

3.使用using namespace 命名空间名称引入

//展开命名空间(全部展开（授权）） 相当于命名空间失效，用起来方便，不需要加命名空间
using namespce xlh;
int main()
{
    printf("%d\n", xlh::a);//命名空间可写可不写
    printf("%d\n", a);
    printf("%d\n", b);
    Add(10, 20);
    return 0;
}

1.3 标准命名空间 std

在C++中，每个头文件中都会使用了命名空间，名字为std，头文件的内容在命名空间std内，因为命名空间相同会合并，引用多个头文件时不会冲突。

std是C++标准库的命名空间，C++标准库的定义和实现都会放到这个命名空间里面去，然后会合并，避免使用者定义的东西与C++库里的定义的名称发生冲突。

如果我们要使用标准命名空间内的东西，可以加命名空间std::，或者自是简单的练习C++，可以全部展开：

using namespace std;

std命名空间的使用惯例：

std是C++标准库的命名空间，如何展开std使用更合理呢？

在日常练习中，建议直接using namespace std即可，这样就很方便。
using namespace std展开，标准库就全部暴露出来了，如果我们定义跟库重名的类型/对象/函数，就存在冲突问题。该问题在日常练习中很少出现，但是项目开发中代码较多、规模大，就很容易出现。所以建议在项目开发中使用，像std::cout这样使用时指定命名空间或using std::cout；展开常用的库对象/类型等方式。

2.C++输入输出

新生婴儿会以自己独特的方式向这个崭新的世界打招呼，C++刚出来后，也算是一个新事物，那C++是否也应该向这个美好的世界来声问候呢？我们来看下C++是如何来实现问候的。

#include<iostream>
// std是C++标准库的命名空间名，C++将标准库的定义实现都放到这个命名空间中
using namespace std;
int main()
{
    cout << "Hello world!!!" << endl;
    return 0;
}

说明：

使用cout标准输出对象(控制台)和cin标准输入对象(键盘)时，必须包含< iostream >头文件以及按命名空间使用方法使用std。
cout和cin是全局的流对象，endl是特殊的C++符号，表示换行输出，他们都包含在包含<iostream >头文件中。
<<是流插入运算符，>>是流提取运算符。
使用C++输入输出更方便，不需要像printf/scanf输入输出时那样，需要手动控制格式。C++的输入输出可以自动识别变量类型。
实际上cout和cin分别是ostream和istream类型的对象，>>和<<也涉及运算符重载等知识，这些知识我们我们后续才会学习，所以我们这里只是简单学习他们的使用。后面我们还有有一个章节更深入的学习IO流用法及原理。

注意：早期标准库将所有功能在全局域中实现，声明在.h后缀的头文件中，使用时只需包含对应
头文件即可，后来将其实现在std命名空间下，为了和C头文件区分，也为了正确使用命名空间，
规定C++头文件不带.h；旧编译器(vc 6.0)中还支持<iostream.h>格式，后续编译器已不支持，因
此推荐使用<iostream>+std的方式。

示例：

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int a;
    double b;
    char c;
    // 可以自动识别变量的类型
    cin>>a;
    cin>>b>>c;
    cout<<a<<endl;
    cout<<b<<" "<<c<<endl;
    return 0;
}

关于cout和cin还有很多更复杂的用法，比如控制浮点数输出精度，控制整形输出进制格式等
等。因为C++兼容C语言的用法，使用C语言写法就可以，这些又用得不是很多，我们这里就不展开学习了。

本篇结束。