cpp快速入门

一、背景介绍

C++ 是一种通用的，面向对象的编程语言，由Bjarne Stroustrup于1979年设计，是C语言的扩展，并提供了一些额外的功能，例如类，继承等。C/C++

C ++在现代起着不可或缺的作用，因为许多现代系统（例如操作系统，Web浏览器，数据库等）在其代码库的至少某些部分中都包含C ++代码。而且，由于C ++的运行速度，它在性能至关重要的领域中非常有用。

1. 学习C++的几大理由

1. C ++是世界上最受欢迎的语言之一，40年时间常年霸占TIOE 排行榜前列。
2. C++ 加入了面向对象特性的支持，并且程序的运行速度是其他语言无法比拟的。
3. 学习C++有助于我们理解上层编程语言许多背后的故事。（如：Java空指针异常，Python高阶函数）
4. 嵌入式、无人驾驶、游戏引擎首选。

二、环境准备

1. 安装编译环境

GNU 系列（mingw ,cygwin） 、Clang 、 MSVC... ： visual studio 2019

GNU 是 linux (unix) 系统里面的编译的标准， C/C++

• mingw GNU for windows 裁剪了很多GNU的特性，组件。
• cygwin 和mingw一样，都是裁剪出来给Windows用，比gnu要多，功能要更大，更强。

visual studio （MSVC）。。。

2. 安装开发工具

开发工具种类繁多，有VS | Dev-C++ | code lite | clion| Qt Creator

三、HelloWorld

1. 入门示例

• 示例代码如下:

#include<iostream>

int main (){
    std::cout << "hello world !" << std::endl;
    return 0 ;
}

理解：

#include ： 引入输入输出库

int main(){} ： 主函数入口

std:: .... 输出打印

return 0 : 函数返回值，一般0 表示正常执行返回。

2. 注释

每一种语言都有注释，以便程序员对其编写的代码进行解释说明。c++采用 // 和 /* */ 实现单行和多行注释。

#include <iostream>

int main (){

    // 我是c++的单行注释
    std::cout << "hello world" << std::endl;

    /*
        我是c++的多行注释
        我可以写多行
    */
    std::cout << "hello world" << std::endl;

    return 0 ;
}

四、数据类型和变量

1. 数据类型

与其他静态类型语言一样，C++也具备大多数语言的数据类型。除下表给出的数据类型之外，其实还有 short | long | long long 等 。 关于数据类型占用的字节长度其实不用刻意的去背，c++提供sizeof()函数来获取某种数据类型占用的空间大小。

静态类型语言： c++ / java 变量数据必须要声明类型

动态类型语言： python / javascript 不需要声明类型，由编译器|解释器推断。

数据类型	声明
整数类型	int
单精度浮点数	float
双精度浮点数	double 能表示的小数位 更多， 占用的空间更大 。
字符	char 单个字符，不是字符串
字符串	string c++里面的字符串 ，C语言字符串char[]
布尔	bool

#include <iostream>

int main(){

    std::cout <<"int类型占用空间：" << sizeof(int) << std::endl;
    std::cout <<"char类型占用空间：" << sizeof(char) << std::endl;
    std::cout <<"double类型占用空间：" << sizeof(double) << std::endl;
    std::cout <<"bool类型占用空间：" << sizeof(bool) << std::endl;

    retrn 0 ;
}

2、变量

1. 声明和初始化

任何编程语言都会涉及数据的存取，把数据存放在内存中，从内存中取出存放的数据，为了更快的操作这些数据，一般会给他们起一个名称，以便未来能够操作数据，这些名字在编程语言里面，被称之为变量 。

c++ 是 强|静态 类型语言，任何变量在使用前必须先声明，并且在声明的时候必须要指定该变量的数据类型，即该变量未来能够存储的数据类型。

int main(){

    //1. 先声明 ， 后赋值
    int age ;
    double price;

    age = 10 ;
    price = 20.3;

    //2. 声明并立即初始化赋值
    int age = 20 ;
    return 0 ;
}

• 变量声明以及初始化常用手法：

int main(){
    int age ; //未初始化

    int age = 21 ; // C 方式初始化

    int age (21); //构造方法初始化

    int age {21} ; //c++ 11标准开始的方式
    return 0 ;    
}

• 我们不仅能查看数据类型占用的空间大小，也能查看变量占用的空间大小。

#include <iostream>

int main(){

    int age = 18 ; 

    // 下面两句话打印出来的大小是一样的。
    std::cout <<"age占用空间：" << sizeof(age) << std::endl;
    std::cout <<"char类型占用空间：" << sizeof(char) << std::endl;

    retrn 0 ;
}

2. 变量命名规则

1. 可以包含字母 、 数字 和下划线
2. 必须以字母或者下划线开始

注意：在C++中，大写字母和小写字母被认为是两个不同的字符。因此，sum和SUM是两个不同的变量名。一般地，变量名用小写字母表示，与人们日常习惯一致，以增加可读性。应注意变量名不能与C++的关键字、系统函数名和类名相同

有效命名	无效命名
Age	2020_Age
age	Age+1
_age	$age
My_Age	My Age
Int	return

3. 常量

常量其实和变量没有多大区别， 有名字， 占据存储空间，可以是任何的基本类型，但只有一点不同，常量的值不允许变更。C++中的常量的声明需要使用 const 关键字，而python中的常量默认约定是全大写表示。

int main(){

    const double pi {3.1415926};
    const int months_in_year{12};

    pi = 2.5 ; //将会出现编译错误

    return 0 ;
}

五、输入和输出

任何编程语言都要输入和输出，python的输入输出是input 和 print , C语言的输入输出是 scanf 和 printf ， 而C++的相对要复杂些，它使用 std::cin 和 std::cout 来操作输入输出 。 C++的输入输出，需要导入iostream库 。

1. 输出

一般在输出的后面跟上 std::endl 来表示输出结束，它除了含有换行的功能之外，还具备了刷新数据打印缓冲区的功能。

#include <iostream>

int main (){

    //由于没有换行，两个单词会出于同一行。
     std::cout << "Hello";
     std::cout << " world";


    //兼备换行的输出
    std::cout << "Hello" << std::endl;
    std::cout << " world" << std::endl;


    //可以连续输出打印，这其实是一种叫做：链式调用的手法
     std::cout << "Hello " << " World" << " , I love C++!"<< std::endl;
    return 0 ;
}

2. 输入

输入旨在获取键盘的数据输入。 不过获取输入前的提示语句得使用 std:: cout来输出提示。

#include <iostream>

int main (){
    std::cout << "请输入您的年龄："<<std::endl;

    int age ;
    std::cin >> age;

    std::cout << "您的年龄是：" << age <<std::endl;

    return 0 ;
}

六、条件与循环

1. 条件判断

1. if语句

条件判断即是生活中的对某个事物进行判断，比如：父子间对此次考试成绩进行约定，如果超过90分，则可以自由活动一天，如果超过80分，可以休息半天，如果低于80分，则要乖乖去 写作业。

#include <iostream>

int main (){

    std::cout << "请输入此次考试的成绩：" << std::endl;

    int score ;
    std::cin >> score;

    if( score  >  90){
         std::cout << "可以休息一天" << std::endl;
    }else if(score > 80){
         std::cout << "可以休息半天" << std::endl;
    }else{
         std::cout << "乖乖去写作业" << std::endl;
    }
    return 0 ;
}

2. switch语句

许多语言中都包含switch，比如：java 、javascript 、php 等，而python是个例外，python没有switch。，实际上switch和 if 语句块很相似, 它是完全的等价条件判断，但是一旦满足某个case的条件，那么其他case 就不会再进行判断。

注意： switch判定的条件，只允许判定 char | int |枚举 类型

#include <iostream>

int main (){
    std::cout << "请输入此次考试的成绩评级" << std::endl;
    char level ;
    std::cin >> level;
    switch (level){
        case 'A':
            std::cout << "优秀" << std::endl;
            break;
        case 'B':
            std::cout << "良好" << std::endl;
            break;
        case 'C':
            std::cout << "及格" << std::endl;
            break;
        case 'D':
            std::cout << "仍需继续努力" << std::endl;
            break;
        default:
            std::cout << "输入错误。" << std::endl;
            break;
    }
    return 0 ;
}

2. 运算符操作

1. 关系运算符

表示大小、相等操作的运算符，python和c++表示方法是一样的。

Operator	Python	C++
equal	==	==
not equal	!=	!=
greater than	>	>
less than	<	<
greater than or equal	>=	>=
less than or equal	<=	<=

2. 逻辑运算符

有时候需要对多个条件进行一起判断，比如：前面的考试约定，不仅要考察语文的成绩还要考察数学的成绩，不仅仅是单科成绩了。

Operator	Python	C++
并且	and	&&
或者	or	||
非（取反）	not	!

#include <iostream>

int main (){
    int chinese_score ;
    int math_score ;

    std::cout << "请输入此次语文考试的成绩：" << std::endl;
    std::cin >> chinese_socre;

    std::cout << "请输入此次数学考试的成绩：" << std::endl;
    std::cin >> math_score;

    if( chinese_socre > 90 && math_score > 90){
         std::cout << "可以休息一天" << std::endl;
    }else if(score > 80 && math_score > 80){
         std::cout << "可以休息半天" << std::endl;
    }else{
         std::cout << "乖乖去写作业" << std::endl;
    }

    return 0 ;
}

3. 三元运算符

一般来说，非真即假的情况下，如果表达式比较简单，通常会采用三元运算符来实现。在相比之下，c++的三元运算符比python的要简单些。比如下面的例子：如果考试成绩大于90，评为A ，否则评为B，此时针对一个条件的判断，只有两种结果，那么使用三元表达式在简洁程度上要胜过 if 语句。

#include <iostream>

int main (){

    int score;
    std::cout << "请输入此次语文考试的成绩：" << std::endl;

    std::cin >> score;

    /*
        //python的三元表达式：

        result = 'A' if 100 > 90   'B'
        print(result)
    */

    //c++
    char result = score > 90 ? 'A' : 'B';
    std::cout << "您的语文成绩评级为：" << result <<std::endl;

    return 0 ;
}

3. 循环控制

如果需要让某件事重复执行多次，那么循环操作再合适不过了。在c++里面，循环操作有：while | do-while | for 三种实现方式 。 比如模拟路口信号灯闪烁场景

1. while

#include <iostream>
#include <synchapi.h>

int main (){

    int count = 0 ;
    while(count < 10){
        std::cout << "红灯还在亮着..." << std::endl;

        //单位是毫秒
        Sleep(1000);
        cout++;
    }
    return 0 ;
}

2. continue 和 break

有时候我们需要对循环的每一次操作，都做一次过滤检查，满足条件的让循环跳过当前，进行下一次循环，或者直接退出循环。在大部分编程语言里面， continue和 break正扮演着这样的角色。比如下面打印1 到 20 的偶数。 如果打印到了16，则直接退出整个循环。

#include <iostream>
#include <synchapi.h>

int main (){

    int number = 1 ;
    while(number <= 20){

        if(number == 16){
            break;
        }

        //满足条件，表示当前的number是奇数。
        if(number % 2 != 0  ){
            continue;
        }

        std::cout << "当前打印的数字是： " << number << std::endl;

        number++;
    }

     std::cout << "循环已结束! "<< std::endl;
    return 0 ;
}

3. do-while

do-while结构与while差不多，区别只在于前者是上来先执行操作后判断，后者是先判断再执行循环操作

#include <iostream>
#include <synchapi.h>

int main (){

    int count = 0 ;  
    do{
        std::cout << "红灯还在亮着..." << std::endl;
         //单位是毫秒
        Sleep(1000);
        cout++;
    }while(cout < 10);

    return 0 ;
}

4. for

在众多循环语句中，for 循环是使用频率最高的一种。

#include <iostream>
#include <synchapi.h>

int main (){    
    for(int cout  = 0 ; cout < 10 ; cout ++){
         std::cout << "红灯还在亮着..." << std::endl;
         //单位是毫秒
        Sleep(1000);
    }    
    return 0 ;
}

练习

编程计算图形的周长。程序可计算圆形、矩形的周长，根据用户选择的图形类型来计算。，然后根据不同图形输入不同参数的值，计算图形的周长

while(){
    1. 请输入您要计算的图形类型（1. 圆 , 2. 矩形 , 0 .退出程序）
    1

    请输入圆的半径 
        10
    圆的周长是 ：xxx

    2
    请输入矩形的长度

    请输入矩形的宽度

    矩形的周长是.: xxxx
}

七、命名空间

假设这样一种情况，当一个班上有两个名叫 张三的学生时，为了明确区分它们，我们在使用名字之外，不得不使用一些额外的信息，比如他们的家庭住址，或者某些特征等等。

同样的情况也出现在 C++ 应用程序中。例如，您可能会写一个名为 a 的变量，在另一个可用的库中也存在一个相同的变量 a。这样，编译器就无法判断您所使用的是哪一个。

因此，引入了命名空间这个概念，专门用于解决上面的问题，它可作为附加信息来区分不同库中相同名称的函数、类、变量等。使用了命名空间即定义了上下文。本质上，命名空间就是定义了一个范围。

1. 使用using指令

可以使用 using namespace 指令，这样在使用命名空间时就可以不用在前面加上命名空间的名称。这个指令会告诉编译器，后续的代码将使用指定的命名空间中的名称。

#include <iostream>
using namespace std;

int main(){
    count<<"hi c++" << endl;
    return 0 ;
}

八、数组

c++的数组实际上和python的 list 差不多，都是具有下标（索引） ， 稍有不同的是，python的list不区分类型，而c++的数组必须是同一类型。

1. 声明和初始化

数组是一系列相同类型的元素，放置在连续的内存位置，数组中的元素都可以通过索引来单独操作它们。 若查看某个变量存储地址可以使用 取地址符 &

• 声明

仅仅声明，而没有初始化的数组，内部的元素无法得到保证，系统会随机进行赋值。

#include <iostream>

int main (){

    int scores[5];

    //这里遍历打印出来，数组的元素是随机的。
    for(int s : scores){
        std::cout << "s=" <<s << std::endl;
    }
    return 0 ;
}

• 初始化

int main(){
    //数组类型 数组名称  [元素个数]{初始化列表}

    //1. 声明后再初始化
    int scores [5];
    scores[0] = 11;
    scores[1] = 22;
    scores[2] = 33;
    scores[3] = 44;
    scores[4] = 55;


    //2. 声明并初始化
    int scores [5]{100,89,95,70,80};

    int socres [10]{88,75}; //剩下的都会以0占位，只初始化了前两位

    int socres [10]{0}; // 表示10个长度的数组，每个元素都是0

    //3. 自动推算数组大小
    int socres[]{22,33,44,55,66}; //数组长度没有指定，根据后面初始化长度来推断。
    return 0 ;
}

2. 访问数组

• 获取数组中的某个元素

数组是具有下标（索引）的容器，可以使用下标 （索引）来获取 , 下标（索引）从 0 开始。型如： 数组名称[元素索引]

#include <iostream>

int main(){

    //声明并初始化数组
    int scores [5]{100,89,95,70,80};

    std::cout<<"数组的第一个元素是: "<< scores[0]<<std::endl;
    std::cout<<"数组的第二个元素是: "<< scores[1]<<std::endl;
    std::cout<<"数组的第三个元素是: "<< scores[2]<<std::endl;
    std::cout<<"数组的第四个元素是: "<< scores[3]<<std::endl;
    std::cout<<"数组的第五个元素是: "<< scores[4]<<std::endl;


    //越界，不会报错，但是输出内容不是我们想看到的
    std::cout<<"数组的第一个元素是: "<< scores[5]<<std::endl; 

    //修改指定位置的元素
    scores[0] = 66;

    return 0 ;
}

• 遍历数组

c++的数组，并没有提供获取长度的方法，所以不能直接遍历。一种是直接指定遍历的长度，一种是通过代码计算出数组的长度 ,一种是使用c++11提供的基于范围的for循环

#include <iostream>

int main(){
    //定义数组
    int  scores[]{100,95,97,88,85,80,75};

    //直接指定数组
    for(int i = 0; i < 7; i++){
        std::cout << scores[i] << std::endl;
    }

    //手动计算数组长度
    int length = sizeof(scores) / sizeof(int);
    for(int i = 0 ; i < length; i++){
         std::cout << scores[i] << std::endl;
    }


    //+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

    //c++11 提供的for循环 
    for(int score : scores){
          std::cout <<cores[i] << std::endl;
    }
    return 0 ;
}

数组是一种固定长度的容器，并且它存放的数据是采用一串连续的地址来存放的。