你好，我是悦创。


前排提示：阅读本篇文章需要至少学过类和对象以及重载运算符的概念。


接触这么久 C++ 了，我想尝试写一个自己的 cout 了。在实现之前，先扯扯几个概念：

一、cout 是谁？

不就是输出语句嘛？！这个答案太浅显。

正确答案： cout 是类 ostream 的一个对象，而这个对象有一个成员重载运算符函数：​​operator <<​​。顺便一说，类 ostream 又属于 iostream 库中，iostream 是标准的 C++ 头文件。既然如此，那么这个头文件里应该是这样写的：

//iostream
class ostream
{
  public:
    ostream operator << (int n){输出n}
    ostream operator << (double n){输出n}
    ...
}
ostream cout;

这个 ​​ostream::operator <<​​​ 有多个重载版本，所以形参什么类型都有，包括 int，double，char 等等。当我们写 ​​cout<<a​​​ 时，其实也可以写成 ​​cout.operator<<(a)​​ 。

cout 的语句格式是：​​cout<<表达式1<<表达式2<<……<<表达式n;​​​ ，那么如果按照以上的写法，我们只能写诸如 ​​cout<<a;​​​ 的语句，而不能写成 ​​cout<<a<<b<<c;​​ 这样连起来的形式，可是 C++ 里面却能实现这样的写法，这是为什么呢？

原来在 ​​ostream::operator <<​​​ 里还有一句 ​​return *this​​​ 。当执行语句 ​​cout<<a<<b<<c;​​​ 时，先执行 ​​cout.operator<<(a)​​​ ，然后这个函数会返回 cout，其实就是返回自己本身，然后再去执行 ​​cout.operator<<(b)​​ ，然后又会去执行下一个函数，以此类推。

因此可以这样实现：

ostream &operator << (int n)
{
  输出n;
  return *this;
}

二、什么是namespace？

我们经常在程序开头写 ​​using namespace std;​​ ，但有没有想过是干什么用的？

顾名思义，namespace 的意思是 命名空间，它是用来组织和重用代码的。那这个到底有什么用呢？

好，我们在脑中想这么一种情况：你写了一个库文件，里面有个名字叫 fun 的函数，很不幸你另外一个人写的库文件也有个名字叫 fun 的函数，这样就冲突了。

//你的库文件里：
void fun();

//别人的库文件里：
void fun();

//有人想用fun()
fun(); //究竟该用哪个？冲突了！

这时，我们就想了一个办法：


  • 把你写的 fun 函数放到一个你命名的空间里，把另外一个人写的 fun 函数放到另一个命名空间里。
  • 只要有人说要用你的空间，那么他用的 fun 函数肯定是你写的 fun 函数，不会是另外一个人的。
  • 如果那个人说要用另一个人的空间，那么他用的 fun 函数肯定是另一个人写的 fun 函数，不会是你的。

//你的库文件里：
namespace you{void fun();}

//别人的库文件里：
namespace other{void fun();}

//当有人用你的函数时：
you::fun();

//当有人用另外一个人的函数时：
other::fun();

//如果有人说要用你的空间，像这样：
using namespace you;
fun();//这个其实是you::fun();，不会是other::fun();


如果，你直接使用 cout 而不使用 namespace ，那系统不知道你在用的是谁的 cout （没准有多个 cout 呢？）


扯了这么多，其实这里面表达的意思是：为了解决名字冲突问题，引入了名字空间这个概念，通过使用 ​​namespace xxx；​​ 你所使用的库函数或变量就是在该名字空间中定义的，这样一来就不会引起不必要的冲突了。

那我们为什么要写 ​​using namespace std;​​​ ？早期的 C 将标准库功能定义在全局空间里，声明在带 ​​.h​​ 后缀的头文件里。


  • C++ 标准为了和 C 区别开，也为了正确使用命名空间，规定头文件不使用后缀 ​​.h​​ 。因此，当使用 ​​<iostream.h>​​ 时，相当于在 C 中调用库函数，使用的是全局命名空间，这也是早期的 C++ 实现；
  • 当使用 ​​<iostream>​​ 的时候，该头文件没有定义全局命名空间，必须使用 ​​namespace std；​​ 这样才能正确使用 cout。

假如不写 ​​using namespace std;​​​，那就要写成 ​​std::cout<<​​ 了。每一句都这么写很烦，于是干脆在程序开头直接来一句 ​​using namespace std;​​。

好了，其实这个 iostream 库大概是这么写的：

//iostream
namespace std{
class ostream
{
  public:
    ostream operator << (int n){输出n}
    ostream operator << (double n){输出n}
    ...
}
}
std::ostream cout;

三、自己实现 cout

以上两个已经讲得很清楚了，下面上实现 cout 的代码：

#include<stdio.h>

namespace Mystd{ //命名空间
class MyOstream{
  public:
    const MyOstream& operator<<(const int integer) const
    {
      printf("%d", integer);
      return *this;
    }
    const MyOstream& operator<<(const char *s) const
    {
      printf("%s", s);
      return *this;
    }
};
}

void Print()
{
  Mystd::MyOstream MyAnothercout;
  MyAnothercout<<"Print";
}

int main()
{
  Mystd::MyOstream Mycout;
  int a = 30, b = 20;
  Mycout<<"number:"<<a<<" "<<b<<"\n";
  Print();
  return 0;
}

本代码已经通过编译，并且能正确输出。对于C++的这些特性，当我们学得深入了以后，就很有必要弄懂了。


C++ 自己实现cout和为什么使用 using namespace std；_c++