C++基础语法
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。
#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;
}
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
下一行 using namespace std; 告诉编译器使用 std 命名空间。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。
下一行 cout << "Hello World"; 会在屏幕上显示消息 "Hello World"。
下一行 return 0; 终止 main( )函数,并向调用进程返回值 0。
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。
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。
C++关键字:
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 |
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
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:"...??..."。
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。
基本的内置类型
C++ 为程序员提供了种类丰富的内置数据类型和用户自定义的数据类型。下表列出了七种基本的 C++ 数据类型:
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 |
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 long | 8 个字节 | 双精度型占8 个字节(64位)内存空间,表示 -9,223,372,036,854,775,807 到 9,223,372,036,854,775,807 的范围 |
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 |
typedef 声明
可以使用 typedef 为一个已有的类型取一个新的名字。下面是使用 typedef 定义一个新类型的语法:
typedef type newname;
例如,下面的语句会告诉编译器,feet 是 int 的另一个名称:
typedef int feet;
枚举类型
枚举类型(enumeration)是C++中的一种派生数据类型,它是由用户定义的若干枚举常量的集合。
如果一个变量只有几种可能的值,可以定义为枚举(enumeration)类型。所谓"枚举"是指将变量的值一一列举出来,变量的值只能在列举出来的值的范围内。
创建枚举,需要使用关键字 enum。枚举类型的一般形式为:
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;
如果枚举没有初始化, 即省掉"=整型常数"时, 则从第一个标识符开始。
例如,下面的代码定义了一个颜色枚举,变量 c 的类型为 color。最后,c 被赋值为 "blue"。
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,只需要添加一个初始值即可。例如,在下面的枚举中,green 的值为 5。
enum color { red, green=5, blue };
在这里,blue 的值为 6,因为默认情况下,每个名称都会比它前面一个名称大 1,但 red 的值依然为 0。
类型转换
类型转换是将一个数据类型的值转换为另一种数据类型的值。
C++ 中有四种类型转换:静态转换、动态转换、常量转换和重新解释转换。
静态转换(Static Cast)
静态转换是将一种数据类型的值强制转换为另一种数据类型的值。
静态转换通常用于比较类型相似的对象之间的转换,例如将 int 类型转换为 float 类型。
静态转换不进行任何运行时类型检查,因此可能会导致运行时错误。
实例
int i = 10;
float f = static_cast<float>(i); // 静态将int类型转换为float类型
动态转换(Dynamic Cast)
动态转换通常用于将一个基类指针或引用转换为派生类指针或引用。动态转换在运行时进行类型检查,如果不能进行转换则返回空指针或引发异常。
实例
class Base {};
class Derived : public Base {};
Base* ptr_base = new Derived;
Derived* ptr_derived = dynamic_cast<Derived*>(ptr_base); // 将基类指针转换为派生类指针
常量转换(Const Cast)
常量转换用于将 const 类型的对象转换为非 const 类型的对象。
常量转换只能用于转换掉 const 属性,不能改变对象的类型。
实例
const int i = 10;
int& r = const_cast<int&>(i); // 常量转换,将const int转换为int
重新解释转换(Reinterpret Cast)
重新解释转换将一个数据类型的值重新解释为另一个数据类型的值,通常用于在不同的数据类型之间进行转换。
重新解释转换不进行任何类型检查,因此可能会导致未定义的行为。
实例
int i = 10;
float f = reinterpret_cast<float&>(i); // 重新解释将int类型转换为float类型
C++ 也允许定义各种其他类型的变量,比如枚举、指针、数组、引用、数据结构、类等等,这将会在后续的章节中进行讲解。
-
整数类型(Integer Types):
int:用于表示整数,通常占用4个字节。
short:用于表示短整数,通常占用2个字节。
long:用于表示长整数,通常占用4个字节。
long long:用于表示更长的整数,通常占用8个字节。 -
浮点类型(Floating-Point Types):
float:用于表示单精度浮点数,通常占用4个字节。
double:用于表示双精度浮点数,通常占用8个字节。
long double:用于表示更高精度的浮点数,占用字节数可以根据实现而变化。 -
字符类型(Character Types):
char:用于表示字符,通常占用1个字节。
wchar_t:用于表示宽字符,通常占用2或4个字节。
char16_t:用于表示16位Unicode字符,占用2个字节。
char32_t:用于表示32位Unicode字符,占用4个字节。 -
布尔类型(Boolean Type):
bool:用于表示布尔值,只能取true或false。 -
枚举类型(Enumeration Types):
enum:用于定义一组命名的整数常量。 -
指针类型(Pointer Types):
type*:用于表示指向类型为type的对象的指针。 -
数组类型(Array Types):
type[]或type[size]:用于表示具有相同类型的元素组成的数组。 -
结构体类型(Structure Types):
struct:用于定义包含多个不同类型成员的结构。 -
类类型(Class Types):
class:用于定义具有属性和方法的自定义类型。 -
共用体类型(Union Types):
union:用于定义一种特殊的数据类型,它可以在相同的内存位置存储不同的数据类型。
C++ 中的左值(Lvalues)和右值(Rvalues)
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。
变量是左值,因此可以出现在赋值号的左边。数值型的字面值是右值,因此不能被赋值,不能出现在赋值号的左边。下面是一个有效的语句:
int g = 20; //g是左值,20是右值
初始化局部变量和全局变量
当局部变量被定义时,系统不会对其初始化,您必须自行对其初始化。定义全局变量时,系统会自动初始化为下列值:
数据类型 | 初始化默认值 |
---|---|
int | 0 |
char | '\0' |
float | 0 |
double | 0 |
pointer | NULL |
C++ 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。
整数常量可以是十进制、八进制或十六进制的常量。前缀指定基数:0x 或 0X 表示十六进制,0 表示八进制,不带前缀则默认表示十进制。
整数常量也可以带一个后缀,后缀是 U 和 L 的组合,U 表示无符号整数(unsigned),L 表示长整数(long)。后缀可以是大写,也可以是小写,U 和 L 的顺序任意。
在 C++ 中,有一些特定的字符,当它们前面有反斜杠时,它们就具有特殊的含义,被用来表示如换行符(\n)或制表符(\t)等。下表列出了一些这样的转义序列码:
转义序列 | 含义 |
---|---|
\ | \ 字符 |
' | ' 字符 |
" | " 字符 |
? | ? 字符 |
\a | 警报铃声 |
\b | 退格键 |
\f | 换页符 |
\n | 换行符 |
\r | 回车 |
\t | 水平制表符 |
\v | 垂直制表符 |
\ooo | 一到三位的八进制数 |
\xhh . . . | 一个或多个数字的十六进制数 |
字符串常量 | |
字符串字面值或常量是括在双引号 "" 中的。一个字符串包含类似于字符常量的字符:普通的字符、转义序列和通用的字符。 |
您可以使用 \ 做分隔符,把一个很长的字符串常量进行分行。
下面的实例显示了一些字符串常量:
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
string greeting = "hello, runoob";
cout << greeting;
cout << "\n"; // 换行符
string greeting2 = "hello, \
runoob";
cout << greeting2;
return 0;
}
定义常量
在 C++ 中,有两种简单的定义常量的方式:
使用 #define 预处理器。
使用 const 关键字。
define 预处理器
下面是使用 #define 预处理器定义常量的形式:
#include <iostream>
using namespace std;
#define LENGTH 10
#define WIDTH 5
#define NEWLINE '\n'
int main()
{
int area;
area = LENGTH * WIDTH;
cout << area;
cout << NEWLINE;
return 0;
}
const 关键字
您可以使用 const 前缀声明指定类型的常量,如下所示:
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
const int LENGTH = 10;
const int WIDTH = 5;
const char NEWLINE = '\n';
int area;
area = LENGTH * WIDTH;
cout << area;
cout << NEWLINE;
return 0;
}
C++ 中的类型限定符
类型限定符提供了变量的额外信息,用于在定义变量或函数时改变它们的默认行为的关键字。
限定符 | 含义 |
---|---|
const | const 定义常量,表示该变量的值不能被修改。 |
volatile | 修饰符 volatile 告诉该变量的值可能会被程序以外的因素改变,如硬件或其他线程。。 |
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。 |
mutable | 表示类中的成员变量可以在 const 成员函数中被修改。 |
static | 用于定义静态变量,表示该变量的作用域仅限于当前文件或当前函数内,不会被其他文件或函数访问。 |
register | 用于定义寄存器变量,表示该变量被频繁使用,可以存储在CPU的寄存器中,以提高程序的运行效率。 |
const 实例 |
const int NUM = 10; // 定义常量 NUM,其值不可修改
const int* ptr = &NUM; // 定义指向常量的指针,指针所指的值不可修改
int const* ptr2 = &NUM; // 和上面一行等价
volatile 实例
volatile int num = 20; // 定义变量 num,其值可能会在未知的时间被改变
mutable 实例
class Example {
public:
int get_value() const {
return value_; // const 关键字表示该成员函数不会修改对象中的数据成员
}
void set_value(int value) const {
value_ = value; // mutable 关键字允许在 const 成员函数中修改成员变量
}
private:
mutable int value_;
};
static 实例
void example_function() {
static int count = 0; // static 关键字使变量 count 存储在程序生命周期内都存在
count++;
}
register 实例
void example_function(register int num) {
// register 关键字建议编译器将变量 num 存储在寄存器中
// 以提高程序执行速度
// 但是实际上是否会存储在寄存器中由编译器决定
}
C++ 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。这些说明符放置在它们所修饰的类型之前。下面列出 C++ 程序中可用的存储类:
C++储存类 |
---|
auto:这是默认的存储类说明符,通常可以省略不写。auto 指定的变量具有自动存储期,即它们的生命周期仅限于定义它们的块(block)。auto 变量通常在栈上分配。 |
register:用于建议编译器将变量存储在CPU寄存器中以提高访问速度。在 C++11 及以后的版本中,register 已经是一个废弃的特性,不再具有实际作用。 |
static:用于定义具有静态存储期的变量或函数,它们的生命周期贯穿整个程序的运行期。在函数内部,static变量的值在函数调用之间保持不变。在文件内部或全局作用域,static变量具有内部链接,只能在定义它们的文件中访问。 |
extern:用于声明具有外部链接的变量或函数,它们可以在多个文件之间共享。默认情况下,全局变量和函数具有 extern 存储类。在一个文件中使用extern声明另一个文件中定义的全局变量或函数,可以实现跨文件共享。 |
mutable (C++11):用于修饰类中的成员变量,允许在const成员函数中修改这些变量的值。通常用于缓存或计数器等需要在const上下文中修改的数据。 |
thread_local (C++11):用于定义具有线程局部存储期的变量,每个线程都有自己的独立副本。线程局部变量的生命周期与线程的生命周期相同。 |
从 C++ 17 开始,auto 关键字不再是 C++ 存储类说明符,且 register 关键字被弃用。
#include <iostream>
// 全局变量,具有外部链接,默认存储类为extern
int globalVar;
void function() {
// 局部变量,具有自动存储期,默认存储类为auto
auto int localVar = 10;
// 静态变量,具有静态存储期,生命周期贯穿整个程序
static int staticVar = 20;
const int constVar = 30; // const变量默认具有static存储期
// 尝试修改const变量,编译错误
// constVar = 40;
// mutable成员变量,可以在const成员函数中修改
class MyClass {
public:
mutable int mutableVar;
void constMemberFunc() const {
mutableVar = 50; // 允许修改mutable成员变量
}
};
// 线程局部变量,每个线程有自己的独立副本
thread_local int threadVar = 60;
}
int main() {
extern int externalVar; // 声明具有外部链接的变量
function();
return 0;
}
【推荐】编程新体验,更懂你的AI,立即体验豆包MarsCode编程助手
【推荐】凌霞软件回馈社区,博客园 & 1Panel & Halo 联合会员上线
【推荐】抖音旗下AI助手豆包,你的智能百科全书,全免费不限次数
【推荐】博客园社区专享云产品让利特惠,阿里云新客6.5折上折
【推荐】轻量又高性能的 SSH 工具 IShell:AI 加持,快人一步
· 【.NET】调用本地 Deepseek 模型
· CSnakes vs Python.NET:高效嵌入与灵活互通的跨语言方案对比
· DeepSeek “源神”启动!「GitHub 热点速览」
· 我与微信审核的“相爱相杀”看个人小程序副业
· Plotly.NET 一个为 .NET 打造的强大开源交互式图表库