C++基础语法学习笔记

C++ Tutorial

1.基础语法

C++ 应用：操作系统、图形用户界面和嵌入式系统
C和C++区别：C++支持类和对象

C++语法

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

Line1：#include <iostream>是一个头文件库，可让我们使用输入和输出对象，例如 cout，头文件向 C++ 程序添加函数
Line2：using namespace std;意味着可以使用标准库中的对象和变量的名称
Line3：空行，C++中空行不影响
Line4：int main()总是会出现在C++程序中，称为function，大括号 {} 内的任何代码都将被执行
Line5：cout是与运算符 (<<) 一起使用来输出文本的对象。注意：每个C++语句都以分号;结束
Line6：return 0结束主函数

#include <iostream>int main(){std::cout << "hello world!";return 0;
}

using namespace std;也可以用std::代替

C++输出

cout对象，与运算符 (<<) 一起使用来输出文本或值
可以一次性输出多行，但是C++不会自动分行

#include <iostream>
using namespace std;int main(){cout << "hello world!";cout << "learning everyday";return 0;
}

hello world!learning everyday

如果要分行，有两种方式：

  • 插入转义序列\n：相当于回车
  • 使用 endl 操纵器
cout << "hello world!\n";
cout << "hello world!" << endl;

hello world!
learning everyday

C++注释

单行注释：//
多行注释：/*和*/

#include <iostream>
using namespace std;int main(){// single linecout << "hello world!" << endl;/* multipleline */cout << "learning everyday";return 0;
}

C++变量

  • int：整型
  • double：浮点型
  • char：字符
  • string：字符串
  • bool：布尔

创建变量

type variableName = value;int x = 5;
int y = 7;
int myAge = x + y;
string text = " years";
cout << "I am " << myAge << text << " old";

可以一行创建多个变量

int x = 5, y = 4, z = 6;

可以一行赋值多个变量相同的值

int x, y, z;
x = y = z = 5;

固定变量的值使用const

const int x = 5;

C++输入

cin与运算符>>一起用来读取输入

cin >> x;

C++数据类型

在这里插入图片描述
float和double的区别：float小数点后面最多6-7个数字，而double可以有15个数字，使用double计算更安全
浮点数可以用科学计数法，使用e表示

float f1 = 35e3;

bool类型只能赋值false和true

bool learning = true;

单一字符可以用ASCII码表示

char a = 65;
cout << a;

A

创建string时头文件要导入#include <string>

C++运算符

算术运算符
在这里插入图片描述
分配运算符
在这里插入图片描述
比较运算符
在这里插入图片描述
逻辑运算符
在这里插入图片描述

C++ 字符串

  • 字符串连接：+或者append()
string firstName = "Zoey ";
string lastName = "Doe";
string fullName = firstName.append(lastName);
string fullName = firstName + " " + lastName;
  • 字符串长度：length()或者size()
string text = "learning everyday";
cout << text.length();

17
  • 字符串读取：[]
string text = "learning";
cout << text[2];

a
  • 特殊字符串：字符串有双引号，因此文本中有一些特殊字符无法识别，需要专义字符

在这里插入图片描述

string text = "living like a \"tree\"";
cout << text;

living like a "tree"
  • 输入字符串

cin输入字符串文本时默认以空格为结束符，因此只会读取第一个单词

string text;
cin >> text;
cout << text;

living like a tree
living

如果要读取一行，使用getline()

string text;
getline(cin, text);
cout << text;

living like a tree
living like a tree

C++数学

头文件#include "cmath"，常见max，min，abs

C++条件语句

  • if else语句
int main(){int time = 22;if (time < 10){cout << "morning";}else if (time < 20){cout << "day";}else{cout << "evening";}
}

用一句话描述if else语句

variable = (condition) ? expressionTrue : expressionFalse;

result = (time < 18) ? "Good day" : "Good evening";
  • switch语句

expression和x的值比较，如果匹配就执行后面的代码，如果所有情况都不匹配，就执行default

switch(expression) {case x:// code blockbreak;case y:// code blockbreak;default:// code block
}

int main(){int day = 2;switch (day) {case 1:cout << "Monday";break;case 2:cout << "Tuesday";break;default:cout << "Weekend";break;}
}
  • while循环

包括while和do while

while (condition) {// code
}

do {// code
}
while (condition);

int main(){int index = 0;do{cout << index;index++;}while (index < 4);
}
  • for循环
for (statement 1; statement 2; statement 3) {// code
}- statement 1：初始值- statement 2：执行条件- statement 3：执行语句
  • break和continue

break结束当前循环，continue结束当前轮次

int main(){for (int index=0; index < 10; index++){if (index % 2 == 0){continue;}cout << index;}
}

C++数组

  • 数组初始化：指定类型，数组名，[]为数组长度，可以不指定，赋值用{}，可以后面再赋值
string cars[4] = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Mazda"};
  • 数组循环：使用for循环

C++中还有一个for-each循环，可以更方便的遍历数组

string cars[5] = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Mazda", "Tesla"};
for (int i = 0; i < 5; i++) {cout << i << " = " << cars[i] << "\n";
}string numbers[4] = {"a", "b", "c", "d"};for (string i: numbers){cout << i << endl;}
  • 数组长度

sizeof()输出数组字节长度，因此是4*4=16，要得到长度还需要除int型的字节数

int numbers[4] = {20, 30, 40, 50};
cout << sizeof(numbers) / sizeof(int);
  • 多维数组
string letters[2][4] = {{ "A", "B", "C", "D" },{ "E", "F", "G", "H" }
};

C++结构体

将多个相关的变量放在一起组成结构体

struct StructureName{   // 声明结构体，结构体命名可以省略int myNum;         // 结构体成员string myString;   // 结构体成员
}myStruct1, myStruct2, myStruct3;       // 结构体变量

创建结构体变量可以通过结构体命名，也可以直接在后面创建

int main(){struct car{string brand;int price;}myCar1;car myCar2;myCar2.brand = "Ford";myCar1.price = 1000;cout << myCar1.price << endl;
}

1000

C++指针

  • 引用变量reference variable：用来指向某个变量，创建时使用&运算符
int main(){string food = "Pizza";string &meal = food;cout << food << endl;cout << meal << endl;meal = "Coco";cout << food << endl;
}output：
Pizza
Pizza
Coco

创建引用变量meal是使用&meal，代表引用于food变量，因此输出是相同的。如果修改了meal的值，food的值也会变化

&运算符也可以用来获取变量物理地址

int main(){string food = "Pizza";cout << &food << endl;
}output：
0x16fdff118
  • 指针变量pointer variable：将物理地址存储为值，使用*运算符
int main(){string food = "Pizza";string* ptr = &food;cout << food << endl;cout << &food << endl;cout << ptr << endl;cout << *ptr << endl;
}output:
Pizza
0x16fdff118
0x16fdff118
Pizza

ptr指针变量存储food的物理地址，此处的&是取址符，food物理地址是0x16fdff118，因此&food和ptr都是0x16fdff118，*ptr是用来dereference，输出ptr指针指向的变量取值，也就是food的值。*运算符有两个作用

  • 声明一个指针变量
  • dereference操作符

如果修改了指针变量的值，原始变量的值也会变化

*ptr = "Hamburger";
cout << *ptr << endl;
cout << food << endl;output:
Hamburger
Hamburger

2.函数

创建函数

void myFunction() { // 声明// code to be executed (定义)
}- void：函数返回类型- myFunction()：函数名

自定义函数创建时可以只声明不定义，但是声明一定要在main函数前

void myFunction();int main(){myFunction();
}void myFunction(){cout << "hello";
}

函数参数

函数传入参数时要定义类型，可以一次性传入多个参数，可以设置默认值，也可以传入数组

#include "iostream"
using namespace std;void myFunction(string name, int age, int cars[3]){cout << name << " is " << age << " years old" << endl;for (int i = 0; i < 3; i++){cout << cars[i] << endl;}
}int main(){int age = 10;int cars[3] = {20, 30, 40};string name = "zoey";myFunction(name, age, cars);return 0;
}

zoey is 10 years old
20
30
40

函数参数也可以传入引用变量，需要修改变量值时比较有用，下面例子用来交换first和second的值，swap函数传入的是引用变量，first=&x，因此x的值变成y之后，first的值也变成了sceond，如果传入的不是&x而是x，函数内部的变化是不会影响到参数的。

void swap(int &x, int &y){int z = x;x = y;y = z;
}int main(){int first = 2;int second  = 3;swap(first, second);cout << first << endl;cout << second << endl;
}
  • 函数重载：只要参数的数量和/或类型不同，多个函数就可以具有相同的名称
int plusFunc(int x, int y) {return x + y;
}double plusFunc(double x, double y) {return x + y;
}
  • 函数回溯：递归，函数中再调用自身
int sum(int k) {if (k > 0) {return k + sum(k - 1);} else {return 0;}
}int main() {int result = sum(10);cout << result;return 0;
}

3.面向对象编程

创建类和对象

类class是自定义的一种数据类型，比如汽车，对象object是类的某个实例，比如丰田，每个类都有属性attributes和方法methods

class MyClass {       // The classpublic:             // Access specifierint myNum;        // Attribute (int variable)string myString;  // Attribute (string variable)
};- class用来创建一个类，命名为MyClass- public是一个访问说明符access specifier，它指定可以从类外部访问该类的成员（属性和方法）- 类属性有两个：整型变量myNum和字符变量myString

创建对象直接使用类名，然后通过.引用属性为其赋值

class MyClass{
public:int age;string name;
};int main(){MyClass obj;obj.age = 12;obj.name = "zoey";cout << obj.name << endl;
}output:
zoey

类方法

方法就是属于这个类的函数，有两种定义方式

  • 类内部定义
class MyClass{
public:void myMethod(){cout << "hello";}
};
  • 类外部定义：使用::操作符
class MyClass{
public:void myMethod();
};void MyClass::myMethod(){cout << "hello";
}

构造函数Constructor

C++中的构造函数是一种特殊的方法，在创建类的对象时会自动调用它。创建构造函数，要使用与类相同的名称，后跟括号 ()。构造函数主要作用是在对象创建时执行必要的初始化操作。构造函数中传入参数可以用来为属性赋初始值。

class Car{
public:string brand;  //属性int year;  //属性Car(string x, int y){  // 构造函数声明brand = x;year = y;}
};int main(){Car obj("Ford", 20);  //创建对象时可以直接传入参数cout << obj.brand << endl;cout << obj.year << endl;
}

构造函数也可以在类外部定义，和方法定义一样

class Car{
public:string brand;int year;Car(string x, int y);
};Car::Car(string x, int y){brand = x;year = y;
}

访问说明符Access Specifiers

C++中有三种访问说明符：

  • public：可以从类外部访问成员，能赋值或者修改值
  • private：无法从类外部访问（或查看）成员
  • protected：不能从类外部访问成员，但是可以在继承类中访问它们
class Car{
public:int year;
private:int age;
};int main(){Car obj;obj.year = 12;obj.age = 20;
}output：
'age' is a private member of 'Car'

默认情况下，如果不指定访问说明符，类的所有成员都是私有的

封装Encapsulation

封装是为了确保“敏感”数据对用户隐藏。 为此须将类变量/属性声明为私有（无法从类外部访问）。 如果希望其他人读取或修改私有成员的值，可以提供公共的 get 和 set 方法

#include "iostream"
using namespace std;class Employee{
private:int salary;  // 私有属性
public:void setSalary(int s){salary = s;}int getSalary(){return salary;};
};int main(){Employee obj;obj.setSalary(2000);cout << obj.getSalary() << endl;
}output:
2000

salary是私有属性，但是可以通过公有方法setSalary和getSalary设置和获取salary的值。这种方式能更好的控制代码，只需要修改一部分，增加数据的安全性。

继承Inheritance

C++中可以将属性和方法从一个类继承到另一个类，继承有两个概念：

  • 派生类：从另一个类继承的类
  • 基类：继承自的类

从一个类继承需要使用:符号

  • 继承可以多层
class Myclass{  //基类
public:void fucntion(){cout << "day" << endl;}
};class Mychild: public Myclass{ //继承类
};class MyGrandchild: public Mychild{  //继承类
};int main(){MyGrandchild obj;obj.fucntion();
}
  • 可以继承自多个类
class Class1{
public:void fucntion1(){cout << "day" << endl;}
};class Class2{
public:void function2(){cout << "hello" << endl;}
};class ClassChild: public Class1, public Class2{
};int main(){ClassChild obj;obj.fucntion1();obj.function2();
}
  • 访问说明符proteced：继承类可以访问
class Employee{
protected:int salary;
};class Programmer: public Employee{
public:int bonus;int get(){return salary;}void set(int s){salary = s;}
};int main(){Programmer obj;obj.set(1000);obj.bonus = 1200;cout << obj.get() << endl;
}

多态Polymorphism

多态意味着“多种形式”，当我们有许多通过继承相互关联的类时，就会发生这种情况。例如，考虑一个名为 Animal 的基类，它有一个名为 AnimalSound() 的方法。 动物的派生类可以是猪、猫等，而且它们也有自己的动物声音方法

#include "iostream"
using namespace std;class Animal{
public:void animalSound(){cout << "the animal make a sound \n";}
};class Pig: public Animal{
public:void animalSound(){cout << "the pig says:wee" << endl;}
};class Dog: public Animal{
public:void animalSound(){cout << "the dog says:wow " << endl;}
};int main(){Animal a;Pig b;Dog c;a.animalSound();b.animalSound();c.animalSound();
}

the animal make a sound 
the pig says:wee
the dog says:wow

C++文件

#include <fstream>

fstream库用于处理文件，有三个类

  • ofstream：创建和写文件
  • ifstream：读取文件
  • fstream：创建，写，读取文件
#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;int main() {//创建空白文件ofstream MyFile("filename.txt");// 写文件MyFile << "Files can be tricky, but it is fun enough!";// 关闭文件MyFile.close();
}

异常处理

C++ 中的异常处理由三个关键字组成：try、throw 和 catch

try {// 尝试的代码块throw exception; // 错误发生时显示异常
}
catch () {// 处理错误的代码块
}

int main(){try{int age = 15;if (age > 18){cout << "Access granted" << endl;}else{throw (age);}}catch (int number){cout << "Access denied" << endl;cout << "you are " << number << endl;}
}

Access denied
you are 15

由于age<18，因此报错，错误类型定义为age，输入到catch作为参数传入，如果不知道错误类型，可以直接使用catch (...)

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