C++和标准库速成(一)——HelloWorld和名称空间

1. 引言

C++20的标准库模块目前还没有正式得到编译器的支持，而MSVC中已经存在了对标准库模块的实验性支持。需要安装适用于v143生成工具的C++模块，并且将普通控制台应用项目属性C/C++下的所有选项中的启用实验性的C++标准库模块改为是。

vs18只需要安装完默认的“使用C++的桌面开发"就行了，然后在新建的控制台应用中点击项目，选择最后一个xxx和属性，点击C/C++的所有选项，将生成ISO C++23的标准库模块改为是。

1. 简单小程序"Hello World"

importstd.core;// vs18需要改为import std;intmain(){std::cout<<"Hello, World!"<<std::endl;return0;}

1.1 模块导入

C++20中最重要的新特性之一就是对模块的支持，用来替代之前的头文件机制。如果你想要使用某个模块中的功能，则需要导入这个模块，可以通过一条import声明做到。如import std.core;
如果你的编译器还不支持模块，只需要简单地将import声明替换为#include预处理指令。

1.2 预处理指令

1.2.1 简介

如果你的编译器还不支持C++20的模块，需要编写如下的预处理指令：#include <iostream>。
简单来说，生成一个C++程序共有3个步骤。首先，代码经过预处理器，预处理器会识别代码中的元信息。其次，代码被编译或转换为计算机可识别的目标文件。最后，独立的目标文件被连接在一起生成一个应用程序。
预处理指令以#字符开始，前面实例中的#include <iostream>就是一条预处理指令。在此例中，include指令告诉预处理器：提取<iostream>头文件中的所有内容并提供给当前文件。
头文件最常见的用途是声明在其他地方定义的函数，函数声明会通知编译器如何调用这个函数，并声明函数中参数的个数和类型，以及函数的返回类型；函数定义包含这个函数的实际代码。在C++20引入模块之前，声明通常放在扩展名为.h的文件中，称为头文件，其定义通常包含在扩展名为.cpp的文件中，称为源文件。有了模块，我们不再需要将声明与定义分离，但是之前的写法仍然可以使用。
注意:
1. 在C中，标准库头文件的名称通常以.h结尾，不使用名称空间。
2. 在C++中，标准库头文件的名称省略了.h后缀，所有文件都在std名称空间和std的子名称空间中定义。
3. C中的标准库头文件在C++中依然存在，但使用以下两个版本：
3.1 不使用.h后缀，改成前缀c，这是推荐使用的版本，这些头文件将内容放在std名称空间中。
3.2 使用.h后缀，这是旧版本，这些版本不适用名称空间。

1.2.2 常用的预处理指令

下面是使用预处理指令避免重复包含的一个实例：

#ifndefMYHEADER_H#defineMYHEADER_H// ... the contents of this header file#endif

如果编译器支持#pragma once指令，可采用以下方法重写上面的代码。

#pragmaonce// ... the contents of this header file

1.3 main()函数

main()函数是程序的入口。main函数返回一个int值以指示程序的最终执行状态。在main()函数中可以忽略显式的return语句，这种情况下会自动返回0.main()函数要么没有参数，要么具有两个参数，如下所示。
int main(int argc, char* argv[])
argc给出了传递给程序的实参数目，argv包含了这些实参。注意argv[0]可能是程序的名称，也可能是空字符串，所以不应使用它。应当使用特定于平台的功能检索程序名。最重要的是，实际参数从索引1开始。

1.4 输入输出流

1.4.1 输出流

基本的输入输出非常简单，可将输出流想象为针对数据的洗衣滑槽，放入其中的任何内容都可以被正确地输出。std::cout就是对应于用户控制台或标准输出的滑槽，此外还有其他滑槽，包括用于输出错误信息的std::cerr。<<运算符将数据放入滑槽，在前面的示例中，引号中的文本字符串被送到标准输出。输出流可在一行代码中连续输出多个不同类型的数据，如下面的代码所示。
std::cout << "There are " << 219 << " ways I love you." << std::endl;
从C++20开始，推荐的写法是使用std::format()，定义在中，用来格式化字符串。如std::cout << std::format("There are {} ways I love you.", 219) << std::endl;。std::endl代表序列的结尾。当输出流遇到std::endl时，就会将已送入滑槽的所有内容输出并转移到下一行。

1.4.2 转义字符

表明一行结尾的另一种方法是使用\n字符，\n字符是一个转义字符，这是一个换行符。转义字符可以在任何被引用的文本字符串中使用。

警告：请记住endl会在流中插入新的一行，并且将当前缓冲区中的所有内容刷出滑槽。不建议过度地使用endl，例如在循环中使用，这会影响程序的性能。另一方面，在流中插入\n也会插入新的一行，但不会自动刷新缓冲区。

1.4.3 输入流

流还可用于接收用户的输入，最简单的方式是在输入流中使用>>运算符。std::cin输入流接受用户的键盘输入。示例如下：

intvalue;std::cin>>value:

需要慎重对待用户输入，因为永远都不会知道用户会输入什么类型的数据。
如果你拥有C的背景知识但初次接触C++，你可能想了解过去使用的、可靠的printf()和scanf()现在究竟是什么情况。尽管C++中仍然可以使用这些函数，但强烈建议你改用format()和流库，主要原因是printf()和scanf()未提供类型安全。

2. 名称空间

2.1 定义名称空间

名称空间用来处理不同代码段之间的名称冲突问题。例如，你某天编写了一段代码，其中有一个名为foo()的函数。某天，你决定用第三库，其中也有一个foo()函数。编译器无法判断你的代码要使用哪个版本的foo()函数。库函数的名称无法改变，而改变自己的函数名称又会感觉到痛苦。
在此类情况下使用名称空间，从而指定定义名称的环境。为将某段代码加入名称空间，可用namespace块将其包含。示例如下：

namespacemycode{voidfoo(){std::cout<<"foo() called in the mycode namespace"<<std::endl;}}

将你编写的foo()版本放到名称空间mycode后，这个函数就与第三方库提供的foo()函数区分开来。为调用启用了名称空间的foo()版本，需要使用::在函数名称之前给出名称空间，::称为作用域解析运算符。
mycode::foo();

2.2 using指令

mycode名称空间中的任何代码都可调用该名称空间内的代码，而不需要显式说明该名称空间。隐式的名称空间可使代码清晰并易于阅读。可使用using指令避免预先指明名称空间。这个指令通知编译器，后面的代码将使用指定名称空间中的名称。示例如下：

usingnamespacemycode;intmain(){foo();// Implies mycode::foo();}

一个源文件中可包含多条using指令，这种方法虽然便捷，但注意不要过度使用。极端情况下，如果你使用了已知的所有名称空间，实际上就是完全取消了名称空间。如果使用了两个同名的名称空间，将再次出现名称冲突问题。另外，应该知道代码在哪个名称空间内运行，这样就不会无意中调用错误版本的函数。
可以使用using指令引用名称空间内的特定项。例如，想要只使用std名称空间中的cout，可以使用如下的using声明：
using std::cout;
后面的代码可以使用cout而不需要预先指明这个名称空间，但仍然需要显式说明std名称空间中的其他项。
警告：切勿在全局作用域的头文件中使用using指令或using声明，否则添加你的头文件的每个人都必须使用它。将其放在较小的作用域，例如名称空间或类作用域中，是可以的，甚至是在文件头部。将using指令或using声明放在模块接口文件中也是不错的选择，只要你不将它导出。

2.3 嵌套名称空间

嵌套的名称空间，即将一个名称空间放在另一个名称空间中。各个名称空间之间由双冒号隔开，示例如下：

namespaceMyLibraries::Networking::FTP{/*...*/}

这种紧凑写法是在C++17之后才得到支持的，在C++17之前，必须按如下方式使用嵌套的名称空间。

namespaceMyLibraries{namespaceNetworking{namespaceFTP{/*...*/}}}

2.4 名称空间别名

可使用名称空间别名，为另一个名称空间指定一个更简短的新名称。示例如下

namespaceMyFTP=MyLibraries::Networking::FTP;

参考

[比] 马克·格雷戈勒著 程序喵大人 惠惠 墨梵 译 C++20高级编程(第五版)