C++基础学习笔记

Posted 2021-06-13 A_Chao

一、简介

C++ 是一种静态类型的、编译式的、通用的、大小写敏感的、不规则的编程语言，支持过程化编程、面向对象编程和泛型编程。

二、基本语法

1、注释

#include <iostream>
using namespace std;
 
int main() {
    /* 这是注释 */
 
    /* C++ 注释也可以
     * 跨行
     */ 
    
    //单行注释
    cout << "Hello World!"; // 输出 Hello World!
    
    //此外，可以使用条件编译来实现注释，且可以实现嵌套
#if 0
    cout << "我怎么如此之帅!";
#endif 
    return 0;
}

2、数据类型

2.1、基本的内置类型

进行编程时，需要用到各种变量来存储各种信息。变量保留的是它所存储的值的内存位置。操作系统会根据变量的数据类型，来分配内存和决定在保留内存中存储什么。

类型	关键字
布尔型	bool
字符型	char
整型	int
浮点型	float
双浮点型	double
无类型	void
宽字符型	wchar_t

修饰符(一些基本类型可以使用一个或多个类型修饰符进行修饰)

• signed
• unsigned
• short
• long

修饰符 signed、unsigned、long 和 short 可应用于整型，signed 和 unsigned 可应用于字符型，long 可应用于双精度型。

类型限定符

限定符	含义
const	const 类型的对象在程序执行期间不能被修改改变。
volatile	修饰符 volatile 告诉编译器不需要优化volatile声明的变量，让程序可以直接从内存中读取变量。对于一般的变量编译器会对变量进行优化，将内存中的变量值放在寄存器中以加快读写效率。
restrict	由 restrict 修饰的指针是唯一一种访问它所指向的对象的方式。只有 C99 增加了新的类型限定符 restrict。

类型	位	范围
char	1 个字节	-128 到 127 或者 0 到 255
unsigned char	1 个字节	0 到 255
signed char	1 个字节	-128 到 127
int	4 个字节	-2147483648 到 2147483647
unsigned int	4 个字节	0 到 4294967295
signed int	4 个字节	-2147483648 到 2147483647
short int	2 个字节	-32768 到 32767
unsigned short int	2 个字节	0 到 65,535
signed short int	2 个字节	-32768 到 32767
long int	8 个字节	-9,223,372,036,854,775,808 到 9,223,372,036,854,775,807
signed long int	8 个字节	-9,223,372,036,854,775,808 到 9,223,372,036,854,775,807
unsigned long int	8 个字节	0 到 18,446,744,073,709,551,615
float	4 个字节	精度型占4个字节（32位）内存空间，+/- 3.4e +/- 38 (~7 个数字)
double	8 个字节	双精度型占8 个字节（64位）内存空间，+/- 1.7e +/- 308 (~15 个数字)
long double	16 个字节	长双精度型 16 个字节（128位）内存空间，可提供18-19位有效数字。
wchar_t	2 或 4 个字节	1 个宽字符

2.2、typedef 声明

//使用 typedef 为一个已有的类型取一个新的名字
typedef type newname; 

//例如
typedef int feet;
//用feet创建了一个整型变量 distance
feet distance;

2.3、枚举类型

enum 枚举名{ 
     标识符[=整型常数], 
     标识符[=整型常数], 
... 
    标识符[=整型常数]
} 枚举变量;
    
//例如
enum color { red, green, blue } c;
c = blue;

//默认情况下，第一个名称的值为 0，第二个名称的值为 1，第三个名称的值为 2，
//以此类推。但是，您也可以给名称赋予一个特殊的值，

//比如
enum color { red, green=5, blue };

3、变量的定义

变量定义就是告诉编译器在何处创建变量的存储，以及如何创建变量的存储。

• 变量的名称可以由字母、数字和下划线字符组成。
• 必须以字母或下划线开头。
• 大小写敏感：大写字母和小写字母是不同的

int    i, j, k;
char   c, ch;
float  f, salary;
double d;

extern int d = 3, f = 5;    // d 和 f 的声明 
int d = 3, f = 5;           // 定义并初始化 d 和 f
byte z = 22;                // 定义并初始化 z
char x = \'x\';               // 变量 x 的值为 \'x\'

//不带初始化的定义：带有静态存储持续时间的变量会被隐式初始化为 NULL（所有字节的值都是 0）
//其他所有变量的初始值是未定义的

//正确地初始化变量是一个良好的编程习惯，否则有时候程序可能会产生意想不到的结果

左值与右值

C++ 中有两种类型的表达式：

• 左值（lvalue）：指向内存位置的表达式被称为左值（lvalue）表达式。左值可以出现在赋值号的左边或右边。
• 右值（rvalue）：术语右值（rvalue）指的是存储在内存中某些地址的数值。右值是不能对其进行赋值的表达式，也就是说，右值可以出现在赋值号的右边，但不能出现在赋值号的左边。

4、变量作用域

作用域是程序的一个区域，一般来说有三个地方可以定义变量：

• 在函数或一个代码块内部声明的变量，称为局部变量。
• 在函数参数的定义中声明的变量，称为形式参数。
• 在所有函数外部声明的变量，称为全局变量。

5、常量

/*
常量是固定值，在程序执行期间不会改变。这些固定的值，又叫做字面量。
常量可以是任何的基本数据类型，可分为整型数字、浮点数字、字符、字符串和布尔值。
常量就像是常规的变量，只不过常量的值在定义后不能进行修改。
*/

//例如
212         // 合法的
215u        // 合法的
0xFeeL      // 合法的
078         // 非法的：8 不是八进制的数字
032UU       // 非法的：不能重复后缀
3.14159       // 合法的 
314159E-5L    // 合法的 
510E          // 非法的：不完整的指数
210f          // 非法的：没有小数或指数
.e55          // 非法的：缺少整数或分数

定义常量

• 使用 #define 预处理器。
• 使用 const 关键字。

#define LENGTH 10   
#define WIDTH  5
#define NEWLINE \'\\n\'

const int  LENGTH = 10;
const int  WIDTH  = 5;
const char NEWLINE = \'\\n\';

6、存储类

存储类定义 C++ 程序中变量/函数的范围（可见性）和生命周期

auto 关键字用于两种情况：声明变量时根据初始化表达式自动推断该变量的类型、声明函数时函数返回值的占位符。

register 存储类用于定义存储在寄存器中而不是 RAM 中的局部变量。这意味着变量的最大尺寸等于寄存器的大小（通常是一个词），且不能对它应用一元的 \'&\' 运算符（因为它没有内存位置）。

static 存储类指示编译器在程序的生命周期内保持局部变量的存在，而不需要在每次它进入和离开作用域时进行创建和销毁。因此，使用 static 修饰局部变量可以在函数调用之间保持局部变量的值。static 修饰符也可以应用于全局变量。当 static 修饰全局变量时，会使变量的作用域限制在声明它的文件内。

extern 存储类用于提供一个全局变量的引用，全局变量对所有的程序文件都是可见的。当您使用 \'extern\' 时，对于无法初始化的变量，会把变量名指向一个之前定义过的存储位置。

thread_local 说明符声明的变量仅可在它在其上创建的线程上访问。 变量在创建线程时创建，并在销毁线程时销毁。 每个线程都有其自己的变量副本。

7、运算符

• 算术运算符（+、-、*、/...........）
• 关系运算符（ > 、< 、==、!=.................）
• 逻辑运算符（&&、||、!）
• 位运算符(&、|、^、~、>>、<<)
• 赋值运算符
• 杂项运算符（sizeof、条件运算符、成员运算符、指针运算符）

8、循环

点击链接查看每个类型的细节。

循环类型	描述
while 循环	当给定条件为真时，重复语句或语句组。它会在执行循环主体之前测试条件。
for 循环	多次执行一个语句序列，简化管理循环变量的代码。
do...while 循环	除了它是在循环主体结尾测试条件外，其他与 while 语句类似。
嵌套循环	您可以在 while、for 或 do..while 循环内使用一个或多个循环。

9、循环控制语句

点击链接查看每个类型的细节。

控制语句	描述
break 语句	终止 loop 或 switch 语句，程序流将继续执行紧接着 loop 或 switch 的下一条语句。
continue 语句	引起循环跳过主体的剩余部分，立即重新开始测试条件。
goto 语句	将控制转移到被标记的语句。但是不建议在程序中使用 goto 语句。

10、条件判断语句

点击链接查看每个类型的细节。

语句	描述
if 语句	一个 if 语句 由一个布尔表达式后跟一个或多个语句组成。
if...else 语句	一个 if 语句 后可跟一个可选的 else 语句，else 语句在布尔表达式为假时执行。
嵌套 if 语句	您可以在一个 if 或 else if 语句内使用另一个 if 或 else if 语句。
switch 语句	一个 switch 语句允许测试一个变量等于多个值时的情况。
嵌套 switch 语句	您可以在一个 switch 语句内使用另一个 switch 语句。

11、定义函数

// 函数返回两个数中较大的那个数
int max(int num1, int num2) ; //函数声明
 
//函数声明会告诉编译器函数名称及如何调用函数。函数的实际主体可以单独定义。

int max(int num1, int num2) //函数定义
{
   // 局部变量声明
   int result;
 
   if (num1 > num2)
      result = num1;
   else
      result = num2;
 
   return result; 
}

12、函数传参

有三种向函数传递参数的方式

调用类型	描述
传值调用	该方法把参数的实际值赋值给函数的形式参数。在这种情况下，修改函数内的形式参数对实际参数没有影响。
指针调用	该方法把参数的地址赋值给形式参数。在函数内，该地址用于访问调用中要用到的实际参数。这意味着，修改形式参数会影响实际参数。
引用调用	该方法把参数的引用赋值给形式参数。在函数内，该引用用于访问调用中要用到的实际参数。这意味着，修改形式参数会影响实际参数。

13、参数默认值

#include <iostream>
using namespace std;
 
int sum(int a, int b=20)
{
  int result;
 
  result = a + b;
  
  return (result);
}
 
int main ()
{
   // 局部变量声明
   int a = 100;
   int b = 200;
   int result;
 
   // 调用函数来添加值
   result = sum(a, b);
   cout << "Total value is :" << result << endl;
 
   // 再次调用函数
   result = sum(a);
   cout << "Total value is :" << result << endl;
 
   return 0;
}

14、Lambda 函数与表达式

//例如
[](int x, int y){ return x < y ; }


[](int x, int y) -> int { int z = x + y; return z + x; }


[]      // 沒有定义任何变量。使用未定义变量会引发错误。
[x, &y] // x以传值方式传入（默认），y以引用方式传入。
[&]     // 任何被使用到的外部变量都隐式地以引用方式加以引用。
[=]     // 任何被使用到的外部变量都隐式地以传值方式加以引用。
[&, x]  // x显式地以传值方式加以引用。其余变量以引用方式加以引用。
[=, &z] // z显式地以引用方式加以引用。其余变量以传值方式加以引用。

15、数组

多维数组	C++ 支持多维数组。多维数组最简单的形式是二维数组。
指向数组的指针	您可以通过指定不带索引的数组名称来生成一个指向数组中第一个元素的指针。
传递数组给函数	您可以通过指定不带索引的数组名称来给函数传递一个指向数组的指针。
从函数返回数组	C++ 允许从函数返回数组。

16、字符串

//C 风格字符串
//C++ 引入的 string 类类型


//C 风格的字符串起源于 C 语言，并在 C++ 中继续得到支持。
//字符串实际上是使用 null 字符 \\0 终止的一维字符数组。
char site[7] = {\'R\', \'U\', \'N\', \'O\', \'O\', \'B\', \'\\0\'};
char site[] = "RUNOOB";


string str1 = "runoob";
string str2 = "google";

17、指针

指针是一个变量，其值为另一个变量的地址，即内存位置的直接地址。就像其他变量或常量一样，必须在使用指针存储其他变量地址之前，对其进行声明。

概念	描述
C++ Null 指针	C++ 支持空指针。NULL 指针是一个定义在标准库中的值为零的常量。
C++ 指针的算术运算	可以对指针进行四种算术运算：++、--、+、-
C++ 指针 vs 数组	指针和数组之间有着密切的关系。
C++ 指针数组	可以定义用来存储指针的数组。
C++ 指向指针的指针	C++ 允许指向指针的指针。
C++ 传递指针给函数	通过引用或地址传递参数，使传递的参数在调用函数中被改变。
C++ 从函数返回指针	C++ 允许函数返回指针到局部变量、静态变量和动态内存分配。

18、引用

引用变量是一个别名，也就是说，它是某个已存在变量的另一个名字。一旦把引用初始化为某个变量，就可以使用该引用名称或变量名称来指向变量。

引用很容易与指针混淆，它们之间有三个主要的不同：

• 不存在空引用。引用必须连接到一块合法的内存。
• 一旦引用被初始化为一个对象，就不能被指向到另一个对象。指针可以在任何时候指向到另一个对象。
• 引用必须在创建时被初始化。指针可以在任何时间被初始化。

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
int main ()
{
   // 声明简单的变量
   int    i;
   double d;
 
   // 声明引用变量
   int&    r = i;
   double& s = d;
   
   i = 5;
   cout << "Value of i : " << i << endl;
   cout << "Value of i reference : " << r  << endl;
 
   d = 11.7;
   cout << "Value of d : " << d << endl;
   cout << "Value of d reference : " << s  << endl;
   
   return 0;
}


/**
Value of i : 5
Value of i reference : 5
Value of d : 11.7
Value of d reference : 11.7
*/

概念	描述
把引用作为参数	C++ 支持把引用作为参数传给函数，这比传一般的参数更安全。
把引用作为返回值	可以从 C++ 函数中返回引用，就像返回其他数据类型一样。

19、数据结构

#include <iostream>
#include <cstring>
 
using namespace std;
 
// 声明一个结构体类型 Books 
struct Books
{
   char  title[50];
   char  author[50];
   char  subject[100];
   int   book_id;
};
 
int main( )
{
   Books Book1;        // 定义结构体类型 Books 的变量 Book1
 
   // Book1 详述
   strcpy( Book1.title, "C++ 教程");
   strcpy( Book1.author, "Runoob"); 
   strcpy( Book1.subject, "编程语言");
   Book1.book_id = 12345;
   // 输出 Book1 信息
   cout << "第一本书标题 : " << Book1.title <<endl;
   cout << "第一本书作者 : " << Book1.author <<endl;
   cout << "第一本书类目 : " << Book1.subject <<endl;
   cout << "第一本书 ID : " << Book1.book_id <<endl; 
   return 0;
}

//----------------------------------------------------
//typedef 关键字为创建的类型取一个"别名"
typedef struct Books
{
   char  title[50];
   char  author[50];
   char  subject[100];
   int   book_id;
}Books;

Books Book1, Book2;