从0到1入门C++编程——01 C++基础知识-编程知识

文章目录

一、工具安装
二、新建项目
三、设置字体、注释、行号
四、C++基础知识
- 1.数据类型
- 2.输入输出
- 3.运算符
- 4.选择、循环结构
- 5.跳转语句
- 6.数组
- 7.函数
- 8.指针
- 9.结构体

一、工具安装

学习C++使用到的工具是Visual Studio，Visual Studio 2010旗舰版下载链接：点此跳转，提取码：m145。
Visual Studio的安装包是一个以.iso为后缀的镜像文件，下载完成后其安装过程可以参考文章VS2010详细安装步骤。

二、新建项目

打开软件后，先点击新建项目，如下图所示。
在这里插入图片描述
按照下图的顺序依次点击，新建一个Visual C++的空项目，名称自己设置，解决方案的名称和名称是同步变化的，给项目找一个存放的位置，点击确定即可。

项目就建立成功了，在源文件上右击，选择添加，新建项，弹出下图所示的窗口，选择C++文件，然后给文件命名，添加即可。
在这里插入图片描述
接下来在.cpp文件中写入如下C++代码。

#include <iostream>  //头文件不加.h
using namespace std;  //namespace是标识符的各种可见范围,std是C++标准程序库中定义所有标识符的namespace
int main()
{cout<<"Hello World!"<<endl;  //cout是输出，endl是结束行，即换行，中间的"Hello World!"就是要输出的内容system("pause");  //让程序执行框不退出return 0;
}

点击运行按钮后，只要代码没有错误就会输出"Hello World!"，如下图所示。
在这里插入图片描述

三、设置字体、注释、行号

可以看到上面代码的编辑窗口中，字体有点小，来把它设置的大一些。
在菜单栏点击工具，找到选项，弹出下面的设置窗口，然后在环境下找到字体和颜色，设置字体的大小即可。
在这里插入图片描述
设置好以后点击确定，编辑器中的字体大小就改变了！

同样在工具的选项中，找到键盘，显示的命令这里输入注释，选择编辑.注释选定的内容，然后将光标放到按快捷键框中，在键盘上按下你想自定义的快捷键即可，然后点击分配，确定即可。
在这里插入图片描述
同样的方法可以设置编辑.取消注释选定的内容。

这样设置之后，以后选择编辑器中的代码，按下"Ctrl+/"就会注释选定的内容，按下"Ctrl+Shift+/"就会取消注释。
要让代码显示行号，同样在工具——选项下设置，找到文本编辑器——所有语言——常规，勾选行号即可。
在这里插入图片描述

四、C++基础知识

1.数据类型

C++中很多基础知识和C语言一样。
注释和C语言一样，单行注释用双斜线//，多行注释用/**/。
main函数是程序的入口函数，一个程序有且仅能有一个main函数。
变量是给一段指定的内存空间起名，方便我们操作这段内存，定义变量时要指明变量类型，变量类型的存在意义就是规定分配内存的大小。
常量用于记录程序中不可更改的数据。常量可以通过#define来定义，也可以通过const关键字来修饰变量为常量，不可对其更改。
C++中标识符的命名规则：不能使用关键字；只能包含数字、字母或者下划线，且第一个字符不能是数字；标识符的字母区分大小写。标识符的命名一般要做到见名知意。
整型包括short(2字节)、int(4字节)、long(Windows、Linux32位系统是4字节，Linux64位系统是8字节)、long long(8字节)类型。
字符型即char类型，占一个字节，给字符变量赋值时要用单引号将字符括起来，且单引号内只能有一个字符。字符型变量并不是把字符本身放到内存空间中，而是将其对应的ASCII编码放到相应的存储单元中。
实型也称浮点型，有单精度的float类型和双精度的double类型，float类型占4字节，double类型占8字节。用float定义变量时一般在变量的后面加一个字母"f"，明确告诉编译器这个小数是单精度，否则编译器默认小数是双精度，然后在运行时多做一步从双精度到单精度的转换。科学计数法用e表示，e后必须为整数，e前为小数的有效位。
关键字是C++中预先保留的标识符，在定义变量或者常量的时候，变量或常量名不能为关键字。
sizeof关键字可以计算数据类型或者变量的字节数，sizeof()括号中写入数据类型或者变量都可。
在这里插入图片描述
转移字符一般用于表示一些不能显示出来的ASCII，常用的转移字符有：换行"\n"、水平制表符"\t"、斜杠"\“、问号”?“。换行符”\n"和"<<endl"的作用是一样的。
斜杠后面跟一个八进制数代表的是ASCII对应的值，例如\60就表示0，因为60对应十进制的48，是0的ASCII。
水平制表符"\t"主要作用是对齐，运行结果如下图所示。
在这里插入图片描述
字符串型在C语言中使用的是数组类型定义的，字符串用双引号括起来。

char str[] = "abcd";

C++中与C语言中定义字符串有所不同，采用string关键字直接定义字符串。

#include <string>  //C++中使用string定义的字符串要引入头文件
string str = "abcd";

上面的两种定义字符串的方式在C++中都是可以使用的。
在这里插入图片描述
布尔类型代表真或假的值，真是true，用1表示，假为false，用0表示。布尔类型占1个字节大小，给布尔类型变量赋非0值代表真，赋0值代表假。

2.输入输出

C语言中的输入输出采用的是scanf和printf，其在C++中仍然可用。
数据的输出前面已经提到了，使用的关键字是cout，语法为：cout<<变量。
数据的输入使用的关键字是cin，语法为：cin>>变量。
在这里插入图片描述

3.运算符

加减乘除、取余、赋值、比较、逻辑运算符等和C语言一样，注意除数不能为0。
小数不能做取模操作，取模的两数需为整数。
前置递增或递减，变量先执行递增或递减操作，然后执行表达式运算；后置递增或递减，先执行执行表达式运算，然后变量再执行递增或递减操作。
三目运算符的语法—— 表达式1？表达式2：表达式3
如果表达式1的值为真，执行表达式2并返回表达式2的结果；如果表达式1的值为假，执行表达式3并返回表达式3的结果。
三目运算符返回的是变量，可以继续赋值。

int a = 10;
int b = 20;
(a > b ? a : b) = 30;  //运行后b = 30

4.选择、循环结构

C/C++基本的三种程序结构：顺序结构、选择结构和循环结构。
顺序结构是指程序按照顺序执行，不发生跳转；选择结构依据条件是否满足有选择的执行相应的功能；循环结构依据条件是否满足，循环多次执行某段代码。
选择结构
如果在if语句后面加了分号，表示条件满足时没有要执行的语句，而跟在后面满足条件后才执行的语句也会被顺序执行。

if(x>10)cout<<"x大于10"<<endl;    //x>10时该语句执行if(x>10);       cout<<"x大于10"<<endl;   //这种情况下，条件满足与否该语句都执行

switch语句执行多条件分支语句，case代表的每个分支执行完以后要有break，代表结束该分支。如果分支后面没有break，该分支执行完后顺序执行下一个分支。
default语句在其他分支条件不满足时执行，相当于if-else if-else语句中的else语句。
switch语句判断的时候只能是整型或者字符型，不能是一个区间。
循环结构
do…while循环先执行一次循环，再进行条件判断。
for循环语句：for(起始表达式;条件表达式;循环体表达式)，for循环语句中的表达式可以根据条件全写或全不写，起始表达式只执行一次。
对于嵌套循环，外层执行一次，内层执行一周。
用while循环实现猜数字游戏。

#include <iostream>
#include <ctime>
using namespace std;int main()
{srand((unsigned int)time(NULL));  //随机数种子，根据时间生成随机数int num;num = rand()%100 +1;  //生成一个1-100之间的随机数int guess_num;while(1){cout << "请输入猜测的数字:";cin >>guess_num;if(guess_num > num){cout << "猜大了！" << endl;}else if(guess_num < num){cout << "猜小了！" << endl;}else{cout << "猜对了！" << endl;break;}}system("pause");return 0;
}

运行结果如下图所示。
在这里插入图片描述
3位的水仙花数：3位数的每个位上的数字的3次幂之和等于它本身。例如：153= $1^3$ + $5^3$ + $3^3$

#include <iostream>
using namespace std;int main()
{int num = 100;int a = 0;int b = 0;int c = 0;while(num < 1000){a = num/100;  //百位b = num/10%10;  //十位c = num%10;   //个位if(num == a*a*a + b*b*b +c*c*c)cout << num <<endl;num++;}system("pause");return 0;
}

程序的运行结果如下图所示。
在这里插入图片描述
C++中幂次的表示不能用^，表示的是异或，可以用函数pow(a,b)来表示a的b次幂，不过a的类型要定义为double。
敲桌子游戏：将1-100数字中，7的倍数或者含有7的数字进行输出。

#include <iostream>
using namespace std;int main()
{int i,j=0;for(i=1;i<=100;i++){if(i%7 == 0 || i%10 == 7 || i/10 ==7){cout << i << " ";j++;}if(j == 5){cout << endl;j = 0;}}system("pause");return 0;
}

程序的运行结果如下图所示。
在这里插入图片描述
乘法口诀表打印。

#include <iostream>
using namespace std;int main()
{int i,j;for(i=1;i<=9;i++){for(j=1;j<=i;j++)cout << j <<"*"<< i << "=" << j*i << "\t";cout << endl;}system("pause");return 0;
}

程序的运行结果如下图所示。
在这里插入图片描述

5.跳转语句

跳转语句有关键字break、continue、goto。
break语句用于跳出选择结构或者循环结构，在switch语句中用于终止case并跳出switch，在嵌套语句中的内层循环中使用用于结束内层循环。
continue在循环语句中的作用是跳出本次循环中尚未执行的语句，继续执行下一次循环。在循环体中，代码执行到continue语句后，后面的语句不再执行，但是不退出循环，而是继续执行下一次的循环。
continue语句的使用，打印1-10中的偶数。
在这里插入图片描述
goto可以无条件的跳转语句，它会跳过某些代码而不执行。
语法为：goto 标记
如果标记的名称存在，执行到goto语句时，就会跳到标记的位置。

6.数组

数组是一个集合，里面存放了相同类型的数据元素，其内存是连续的。数组元素的下标是从0开始索引的。
一维数组
一维数组定义的三种方式：
方式一：数据类型数组名[数组长度];
方式二：数据类型数组名[数组长度] = {value1,value2,…};
方式三：数据类型数组名[] = {value1,value2,…};
数组名是常量，不可以进行赋值操作。
一维数组名称的用途：可以统计整个数组在内存中的长度；获取数组在内存中的首地址。
在这里插入图片描述
在Debug模式下运行代码，两个int型的变量之间相差12个字节，这是因为在int变量的前后各增加了4个字节，用于存储调试信息，将Debug改为Release模式就正常了。

把一个数组的元素逆置。

#include <iostream>
using namespace std;int main()
{int a[] = {1,2,3,4,5};int temp = 0;int length = sizeof(a)/sizeof(a[0]);for(int i=0;i<length/2;i++){temp = a[i];a[i] = a[length-1-i];a[length-1-i] = temp;}for(int i=0;i<sizeof(a)/sizeof(a[0]);i++)cout << a[i] << " ";cout << endl;system("pause");return 0;
}

冒泡排序的实现。

#include <iostream>
using namespace std;int main()
{int a[] = {4,2,8,0,5,7,1,3,9};int i,j,temp = 0;int length = sizeof(a)/sizeof(a[0]);for(i=0;i<length-1;i++){for(j=0;j<length-i-1;j++){if(a[j] > a[j+1]){temp = a[j];a[j] = a[j+1];a[j+1] = temp;}}}for(i=0;i<length;i++)cout << a[i] << " ";cout << endl;system("pause");return 0;
}

二维数组
二维数组定义的四种方式：
方式一：数据类型数组名[行数][列数];
方式二：数据类型数组名[行数][列数] = {{value11,value12,…},{value21,value22,…},…};
方式三：数据类型数组名[行数][列数] = {value1,value2,value3,value4,…};
方式四：数据类型数组名[ ][列数] = {value1,value2,value3,value4,…};
二维数组在定义时必须指明列数，其中方式二比较直观，建议在代码中使用。
二维数组的数组名同样可以查看二维数组占用的内存空间，获取二维数组的首地址。
在这里插入图片描述

7.函数

函数的作用就是将一段经常使用的代码封装起来，在程序中需要使用的时候直接调用即可。
函数的定义一般要包括：返回值类型、函数名、参数列表、函数体语句和return表达式。

返回值类型 函数名(参数列表)
{函数体语句return表达式
}

函数常见的形式有：无参数无返回值、有参数无返回值、无参数有返回值、有参数有返回值。
函数声明的作用是告诉编译器函数的名称以及调用的样式，函数的主体可以单独定义。函数声明可以多次，但是函数的定义只能有一次。
函数在调用的时候，实参会传递给形参。值传递时，函数的形参发生变化，并不会影响到实参，因为实参内存和形参内存空间不同，交换发生在形参内存空间中，所以对实参没有影响。
在这里插入图片描述
要想真正的交换实参的两个值，就不能进行值传递，而要传入地址，交换的时候就通过地址交换了实参的值。
函数的分文件编写：创建.h头文件，在该头文件中进行函数的声明，并且引入必要的头文件；创建.cpp源文件，在里面定义函数，并且将创建的.h头文件以双引号的形式加以引用，将函数与头文件关联起来；最后在需要调用的程序文件中引入.h头文件，调用函数即可。

8.指针

可以通过指针来保存一个地址，然后间接的访问内存。
指针说到底就是一个地址，在指针变量前面加*号代表解引用，也就找到了指针地址里存放的数据。
指针变量和同类型变量之间建立关系通过取址符&实现。
空指针：指针变量指向内存中编号为0的地址空间。一般将指针变量初始化为空指针，但是空指针指向的内存是不可以访问的。0-255之间的内存空间是系统占用的，不可以访问。
野指针：指针变量指向非法的内存空间。未经申请就访问的地址空间，比如给指针直接指向一个0x1100的地址，然后访问就会出错。
const修饰指针——常量指针，归根结底是指针，指针的指向可以修改，但是指针指向的值不可以修改。最典型的就是指针指向字符串常量，指针可以指向不同地址的字符串常量，但是字符串的值不能被修改。

int a=10;
int b=20;
const int *p;
p = &a;
p = &b;  //可以
*p = 30;  //不可以

const修饰常量——指针常量，归根结底是一个地址常量，因此指针的指向不可以修改，但是指针指向的值可以修改。比较典型的是某些硬件，其地址是固定的，不能被修改，但是其存放的值是可以修改的。

int a=10;
int b=20;
int * const p = &a;
*p = 30;  //可以
p = &b;  //不可以

简单总结一下常量指针和指针常量的区别，const修饰啥，啥就不能修改。

const int *p;  //const修饰*p，*p不能改变
int * const p;  //const修饰p，p不能改变

const既修饰指针，又修饰常量，指针的指向和指针指向的值都不可以被修改。某些硬件地址里面的值被写死了，这种情况下就啥也不能修改了。
在32位操作系统下，任何类型的指针变量的大小都是4个字节，因为其存放的是地址。在64位操作系统下，指针变量的大小都是8个字节。
在这里插入图片描述
指针、数组、函数的综合应用例子，写一个函数对一个数组进行冒泡排序。

#include <iostream>
using namespace std;void BubbleSort(int *a,int len)
{int i,j,temp;for(i=0;i<len-1;i++){for(j=0;j<len-i-1;j++){if(a[j]>a[j+1]){temp = a[j];a[j] = a[j+1];a[j+1] = temp;}}}
}int main()
{int a[] = {4,2,8,6,0,5,7,1,3,9};int len = sizeof(a)/sizeof(a[0]);BubbleSort(a,len);for(int i=0;i<len;i++)cout << a[i] << " ";cout << endl;system("pause");return 0;
}

9.结构体

结构体属于用户自定义的数据类型，允许用户存储不同的数据类型，结构体就是不同数据类型的集合。
语法：struct 结构体名 {结构体成员列表};
定义结构体的时关键字struct不可省略；创建结构体变量的时候关键字struct可以省略；结构体变量利用操作符"."访问结构体成员。
结构体定义变量的三种方式。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;struct student
{string name;int age;int score;
}s3;    //方式三int main()
{//方式一 struct student s1;     //可以省略struct关键字，但是定义结构体的时候不可以省略s1.name = "aaa";s1.age = 20;s1.score = 90;//方式二 student s2 = {"bbb",21,96};   //可以省略struct关键字//方式三s3.name = "ccc";s3.age = 22;s3.score = 98;cout <<"姓名:"<<s1.name<<" 年龄:"<<s1.age<<" 分数:"<<s1.score<<endl;cout <<"姓名:"<<s2.name<<" 年龄:"<<s2.age<<" 分数:"<<s2.score<<endl;cout <<"姓名:"<<s3.name<<" 年龄:"<<s3.age<<" 分数:"<<s3.score<<endl;system("pause");return 0;
}

程序运行结果如下图所示。
在这里插入图片描述
结构体数组的语法：struct 结构体名数组名[元素个数] = {{},{},…};
将上面的例子表示成结构体数组的形式如下。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;struct student
{string name;int age;int score;
};int main()
{struct student arr[3]=    //可以省略struct关键字{{"aaa",20,90},{"bbb",21,96},{"ccc",22,98}};for(int i=0;i<3;i++){cout <<"姓名:"<<arr[i].name<<" 年龄:"<<arr[i].age<<" 分数:"<<arr[i].score<<endl;}system("pause");return 0;
}

结构体指针的作用是通过指针访问结构体中的成员，指针访问结构体成员需要通过"->"符号实现。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;struct student
{string name;int age;int score;
};int main()
{struct student arr[3]={{"aaa",20,90},{"bbb",21,96},{"ccc",22,98}};struct student *p;p = arr;for(int i=0;i<3;i++){cout <<"姓名:"<<p->name<<" 年龄:"<<p->age<<" 分数:"<<p->score<<endl;p++;}system("pause");return 0;
}

结构体嵌套结构体：结构体中成员变量可以是另外一个结构体。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;struct student
{string name;int age;int score;
};struct teacher
{string name;int age;struct student stu;
};int main()
{struct teacher t1;t1.name = "taaa";t1.age = 50;t1.stu.name = "aaa";t1.stu.age = 20;t1.stu.score = 90;struct teacher t2 = {"tbbb",53,{"bbb",22,96}};cout <<"老师姓名:"<<t1.name<<" 年龄:"<<t1.age<<" 学生姓名:"<<t1.stu.name<<" 学生年龄:"<<t1.stu.age<<" 学生成绩:"<<t1.stu.score<<endl;cout <<"老师姓名:"<<t2.name<<" 年龄:"<<t2.age<<" 学生姓名:"<<t2.stu.name<<" 学生年龄:"<<t2.stu.age<<" 学生成绩:"<<t2.stu.score<<endl;system("pause");return 0;
}

程序运行结果如下图所示。
在这里插入图片描述
结构体作为函数的参数应用。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;struct student
{string name;int age;int score;
};void print_info1(struct student stu)
{stu.score = 91;cout <<"1."<<"姓名:"<<stu.name<<" 年龄:"<<stu.age<<" 分数:"<<stu.score<<endl;
}void print_info2(struct student *stu)
{stu->score = 96;cout <<"3."<<"姓名:"<<stu->name<<" 年龄:"<<stu->age<<" 分数:"<<stu->score<<endl;
}int main()
{struct student stu={"aaa",20,90};print_info1(stu);  //值传递cout <<"2."<<"姓名:"<<stu.name<<" 年龄:"<<stu.age<<" 分数:"<<stu.score<<endl;print_info2(&stu); //地址传递cout <<"4."<<"姓名:"<<stu.name<<" 年龄:"<<stu.age<<" 分数:"<<stu.score<<endl;system("pause");return 0;
}

上述程序的运行结果如下图所示。
在这里插入图片描述
函数值传递不改变实参的值，函数中地址传递会改变实参的值。如果是值传递，形参中会拷贝一份实参中的值，这在数据量很大的时候不太可行，因此进行地址传递，但是要确保某些数据不被修改，需要加关键字const。
上面的例子中就在函数中对结构体成员的值进行了修改，为了让函数只读结构体而不改变结构体成员的值，在形参前面加const。

void print_info2(const struct student *stu)
{cout <<"3."<<"姓名:"<<stu->name<<" 年龄:"<<stu->age<<" 分数:"<<stu->score<<endl;
}

这样修改函数后，如果尝试修改结构体成员的值，会直接报错。
结构体的综合应用案例一：
设计学生和老师的结构体，老师的结构体中包含老师的姓名和一个存放5名学生的数组成员，学生的结构体中有姓名和成绩，创建数组存放3名老师，通过函数来给每个老师及所带的学生赋值，并打印老师数据以及老师所带学生的数据。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;struct student
{string sname;int score;
};struct teacher
{string tname;struct student stu[5];
};void get_value(struct teacher *t,int len)
{string nameseed = "ABCDE";for(int i=0;i<len;i++){t[i].tname = "Teacher_";t[i].tname += nameseed[i];  //拼接字符串cout << t[i].tname << "老师带的学生:" << endl;for(int j=0;j<5;j++){t[i].stu[j].sname = nameseed[i];t[i].stu[j].sname += "_Student_";t[i].stu[j].sname += nameseed[j];cout << "输入第"<<j+1<<"个学生的成绩:";cin >> t[i].stu[j].score;}}
}int main()
{struct teacher t[3];int len = sizeof(t)/sizeof(t[0]);get_value(t,len);for(int i=0;i<len;i++){cout <<t[i].tname<<"老师带的学生及成绩:"<<endl;cout <<"学生姓名 "<<"   成绩"<<endl;for(int j=0;j<5;j++)cout <<t[i].stu[j].sname<<"  "<<t[i].stu[j].score<<endl;}cout <<endl;system("pause");return 0;
}

上面程序的运行结果如下图所示。
在这里插入图片描述
结构体的综合应用案例二：
设计一个英雄结构体，结构体包括成员的姓名、年龄、性别，创建结构体数组，数组中存放5名英雄，通过冒泡排序的算法，将数组中存放的英雄按照年龄进行升序排列，并打印排序后的结果。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;struct hero
{string name;int age;string sex;
};void BubbleSort(struct hero *h,int len)
{struct hero temp;for(int i=0;i<len-1;i++){for(int j=0;j<len-i-1;j++){if(h[j].age > h[j+1].age){temp = h[j];h[j] = h[j+1];h[j+1] = temp;}}}
}void print_info(struct hero *h,int len)
{cout<< "姓名 "<<"年龄 "<<"性别"<<endl;for(int i=0;i<len;i++){cout<<h[i].name<<"  "<<h[i].age<<"    "<<h[i].sex<<endl;}
}int main()
{struct hero h[5]={{"刘备",23,"男"},{"关羽",22,"男"},{"张飞",20,"男"},{"赵云",21,"男"},{"貂蝉",19,"女"}};int len = sizeof(h)/sizeof(h[0]);cout<< "排序前:"<<endl;print_info(h,len);BubbleSort(h,len);cout<< "排序后:"<<endl;print_info(h,len);system("pause");return 0;
}