第一章 - C++初识

1.1 C++介绍

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。

C++ 被认为是一种中级语言，它综合了高级语言和低级语言的特点。

C++ 是由 Bjarne Stroustrup 于 1979 年在新泽西州美利山贝尔实验室开始设计开发的。C++ 进一步扩充和完善了 C 语言，最初命名为带类的C，后来在 1983 年更名为 C++。

C++ 是 C 的一个超集，事实上，任何合法的 C 程序都是合法的 C++ 程序。

注意：使用静态类型的编程语言是在编译时执行类型检查，而不是在运行时执行类型检查。

1.1.1 面向对象程序设计

C++ 完全支持面向对象的程序设计，包括面向对象开发的四大特性：

封装（Encapsulation）：封装是将数据和方法组合在一起，对外部隐藏实现细节，只公开对外提供的接口。这样可以提高安全性、可靠性和灵活性。
继承（Inheritance）：继承是从已有类中派生出新类，新类具有已有类的属性和方法，并且可以扩展或修改这些属性和方法。这样可以提高代码的复用性和可扩展性。
多态（Polymorphism）：多态是指同一种操作作用于不同的对象，可以有不同的解释和实现。它可以通过接口或继承实现，可以提高代码的灵活性和可读性。
抽象（Abstraction）：抽象是从具体的实例中提取共同的特征，形成抽象类或接口，以便于代码的复用和扩展。抽象类和接口可以让程序员专注于高层次的设计和业务逻辑，而不必关注底层的实现细节。

1.1.2 标准库

标准的 C++ 由三个重要部分组成：

核心语言，提供了所有构件块，包括变量、数据类型和常量，等等。
C++ 标准库，提供了大量的函数，用于操作文件、字符串等。
标准模板库（STL），提供了大量的方法，用于操作数据结构等。

1.1.3 C++ 的使用

C++ 语言在许多行业和领域都有广泛应用，包括：

游戏开发：C++ 是游戏开发领域中最常用的编程语言之一，因为它具有高效的性能和直接控制硬件的能力。许多主要的游戏引擎，如 Unreal Engine 和 Unity，都使用 C++ 编写。
嵌入式系统开发：C++ 可以在嵌入式系统中发挥重要作用，如智能手机、汽车、机器人和家电等领域。由于嵌入式系统通常具有严格的资源限制和实时要求，因此 C++ 的高效性能和内存控制功能非常有用。
金融领域：C++ 在金融领域中被广泛应用，如高频交易、算法交易和风险管理等领域。由于这些应用程序需要高效的性能和对硬件的直接控制，C++ 语言是一个合适的选择。
图形图像处理：C++ 可以用于开发图形和图像处理应用程序，如计算机视觉、计算机图形学和人工智能领域。由于这些应用程序需要高效的计算能力和对硬件的控制，因此 C++ 是一个很好的选择。
科学计算和数值分析：C++ 可以用于开发科学计算和数值分析应用程序，如数值模拟和高性能计算等领域。由于这些应用程序需要高效的计算能力和对硬件的直接控制，C++ 语言是一个很好的选择。

1.2 C++ 基本语法

C++ 程序可以定义为对象的集合，这些对象通过调用彼此的方法进行交互。现在让我们简要地看一下什么是类、对象，方法、即时变量。

对象 - 对象具有状态和行为。例如：一只狗的状态 - 颜色、名称、品种，行为 - 摇动、叫唤、吃。对象是类的实例。
类 - 类可以定义为描述对象行为/状态的模板/蓝图。
方法 - 从基本上说，一个方法表示一种行为。一个类可以包含多个方法。可以在方法中写入逻辑、操作数据以及执行所有的动作。
即时变量 - 每个对象都有其独特的即时变量。对象的状态是由这些即时变量的值创建的。

1.2.1 C++ 程序结构

让我们看一段简单的代码，可以输出单词 Hello World。

#include <iostream>
using namespace std;
 
// main() 是程序开始执行的地方
 
int main()
{
   cout << "Hello World"; // 输出 Hello World
   return 0;
}

接下来我们讲解一下上面这段程序：

C++ 语言定义了一些头文件，这些头文件包含了程序中必需的或有用的信息。上面这段程序中，包含了头文件。中包含了文件的输入输出。
下一行 using namespace std; 告诉编译器使用 std 命名空间。表示要用到命名空间std中的内容；命名空间是 C++ 中一个相对新的概念。
下一行 // main() 是程序开始执行的地方 是一个单行注释。单行注释以 // 开头，在行末结束。
下一行 int main() 是主函数，程序从这里开始执行。一个程序中可以有多个函数，但是只能有一个主函数；在C语言规定 main() 函数必须为 int 类型，同样的这也对应了程序最后一句的返回值。但是C++中也可以将主函数设置为 void 空类型。这样就不用有返回值了。
下一行 cout << "Hello World"; 会在屏幕上显示消息 "Hello World"。cout是输出流对象；“<<” 是插入运算符；对应我们还有cin 是输入流对象。“>>”是提取运算符。
下一行 return 0; 终止 main( )函数，并向调用进程返回值 0。

1.2.2 编译 & 执行 C++ 程序

接下来让我们看看如何把源代码保存在一个文件中，以及如何编译并运行它。下面是简单的步骤：

打开一个文本编辑器，添加上述代码。
保存文件为 hello.cpp。
打开命令提示符，进入到保存文件所在的目录。
键入 'g++ hello.cpp '，输入回车，编译代码。如果代码中没有错误，命令提示符会跳到下一行，并生成 a.out 可执行文件。
现在，键入 ' a.out' 来运行程序。
您可以看到屏幕上显示 ' Hello World '。

$ g++ hello.cpp
$ ./a.out
Hello World

请确保您的路径中已包含 g++ 编译器，并确保在包含源文件 hello.cpp 的目录中运行它。

您也可以使用 makefile 来编译 C/C++ 程序。

1.2.3 C++ 中的分号 & 语句块

在 C++ 中，分号是语句结束符。也就是说，每个语句必须以分号结束。它表明一个逻辑实体的结束。

例如，下面是三个不同的语句：

x = y;
y = y+1;
add(x, y);

语句块是一组使用大括号括起来的按逻辑连接的语句。例如：

{
   cout << "Hello World"; // 输出 Hello World
   return 0;
}

C++ 不以行末作为结束符的标识，因此，您可以在一行上放置多个语句。例如：

x = y;
y = y+1;
add(x, y);

等同于

x = y; y = y+1; add(x, y);

1.2.4 C++ 标识符

C++ 标识符是用来标识变量、函数、类、模块，或任何其他用户自定义项目的名称。一个标识符以字母 A-Z 或 a-z 或下划线 _ 开始，后跟零个或多个字母、下划线和数字（0-9）。

C++ 标识符内不允许出现标点字符，比如 @、& 和 %。C++ 是区分大小写的编程语言。因此，在 C++ 中，Manpower 和 manpower 是两个不同的标识符。

1.2.5 C++ 关键字

下表列出了 C++ 中的保留字。这些保留字不能作为常量名、变量名或其他标识符名称。

asm	else	new	this
auto	enum	operator	throw
bool	explicit	private	true
break	export	protected	try
case	extern	public	typedef
catch	false	register	typeid
char	float	reinterpret_cast	typename
class	for	return	union
const	friend	short	unsigned
const_cast	goto	signed	using
continue	if	sizeof	virtual
default	inline	static	void
delete	int	static_cast	volatile
do	long	struct	wchar_t
double	mutable	switch	while
dynamic_cast	namespace	template

1.2.6 三字符组

三字符组就是用于表示另一个字符的三个字符序列，又称为三字符序列。三字符序列总是以两个问号开头。

三字符序列不太常见，但 C++ 标准允许把某些字符指定为三字符序列。以前为了表示键盘上没有的字符，这是必不可少的一种方法。

三字符序列可以出现在任何地方，包括字符串、字符序列、注释和预处理指令。

下面列出了最常用的三字符序列：

三字符组	替换
??=	#
??/	\
??'	^
??(	[
??)	]
??!	\|
??<	{
??>	}
??-	~

如果希望在源程序中有两个连续的问号，且不希望被预处理器替换，这种情况出现在字符常量、字符串字面值或者是程序注释中，可选办法是用字符串的自动连接："...?""?..."或者转义序列："...??..."。

从Microsoft Visual C++ 2010版开始，该编译器默认不再自动替换三字符组。如果需要使用三字符组替换（如为了兼容古老的软件代码），需要设置编译器命令行选项/Zc:trigraphs

g++仍默认支持三字符组，但会给出编译警告。

1.2.7 C++ 中的空格

只包含空格的行，被称为空白行，可能带有注释，C++ 编译器会完全忽略它。

在 C++ 中，空格用于描述空白符、制表符、换行符和注释。空格分隔语句的各个部分，让编译器能识别语句中的某个元素（比如 int）在哪里结束，下一个元素在哪里开始。因此，在下面的语句中：

int age;

在这里，int 和 age 之间必须至少有一个空格字符（通常是一个空白符），这样编译器才能够区分它们。另一方面，在下面的语句中：

fruit = apples + oranges;   // 获取水果的总数

fruit 和 =，或者 = 和 apples 之间的空格字符不是必需的，但是为了增强可读性，您可以根据需要适当增加一些空格。

1.3 C++ 注释

程序的注释是解释性语句，您可以在 C++ 代码中包含注释，这将提高源代码的可读性。所有的编程语言都允许某种形式的注释。

C++ 支持单行注释和多行注释。注释中的所有字符会被 C++ 编译器忽略。

C++ 注释一般有两种：

// - 一般用于单行注释。
/* ... */ - 一般用于多行注释。

注释以 // 开始，直到行末为止。例如：

#include <iostream>
using namespace std;
 
int main() {
  // 这是一个注释
  cout << "Hello World!";
  return 0;
}

也可以放在语句后面：

#include <iostream>
using namespace std;
 
int main()
{
   cout << "Hello World!"; // 输出 Hello World!
 
   return 0;
}

当上面的代码被编译时，编译器会忽略 // 这是一个注释 和 // 输出 Hello World!，最后会产生以下结果：

Hello World!

C++ 注释以 /* 开始，以 */ 终止。例如：

#include <iostream>
using namespace std;
 
int main() {
    /* 这是注释 */
 
    /* C++ 注释也可以
     * 跨行
     */ 
    cout << "Hello World!";
    return 0;
}

在 /* 和 / 注释内部，// 字符没有特殊的含义。在 // 注释内，/ 和 */ 字符也没有特殊的含义。因此，您可以在一种注释内嵌套另一种注释。例如：

/* 用于输出 Hello World 的注释
 
cout << "Hello World"; // 输出 Hello World
 
*/

1.4 练习：

1.4.1 计算两数之和。

#include <iostream>  //预处理指令
using namespace std; //使用命名空间
int main(){          //主函数
int a,b,sum;         //定义变量
cin>>a>>b;           //输入变量a，b的值
sum = a+b;           //赋值语句
cout<<"a+b="<<sum<<endl;  //输出语句
return 0;
}

1.4.2 给两个数x和y，求两数中的大者。

#include <iostream>
using namespace std;

int main(){
    int x,y,z;
    cout<<"请输入x的值：";
    cin>>x;
    cout<<"请输入y的值：";
    cin>>y;
    if(x>y){
	z = x;
    }else{
        z = y;
    }
    cout<<"最大值为："<<z<<endl;
}

posted @ 2023-05-27 17:52 WNAG_zw 阅读(65) 评论(0) 编辑收藏举报

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