C++编程基础

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C++编程基础

具备基础

• 曾经学习过某种procedural language，C语言为佳。
• 变量variables、类型types、作用于scope、循环loops、流程控制...
• 编译、链接、执行

目标

正规大气的编程习惯

• 基于对象 object based 良好的方式编写C++类 不带指针的类 complex: class without pointer members 带指针的类 string: class with pointer members
• 面向对象 object oriented 学习类之间的关系：继承、复合、委托

起源

1969 B语言 1972 C语言 1983 C++语言，New C => C with Class => C++ 面向对象语言 Java、C#

• 贝尔实验室20实际80年代初

从C到C++

• C语言是结构化和模块化的语言，面向过程。未完成事项解决软件设计危机的目标。
• C++暴露了C一样原有的所有优点，增加了面向对象的机制。

C++提供了各种各样的基本类型，他们都直接对应于一些硬件功能。

• bool //布尔类型，值为true和false
• char //字符类型，如'a'...
• int //整数类型
• double //双精度浮点数类型

头文件命名约定

C++演化

• C++ 98 (1.0)
• C++ 03 (TR1, Technical Report 1)
• C++ 11 (2.0)
• C++ 14

C++

C与C++，关于数据和函数

数据和函数 快速入门

cpp 文件基本结构

#include <iostream> // 将iostream头文件内容添加到程序中 // iostream中包含了有关输入输出语句的函数 // 旧式风格 stdio.h #include <stdio.h> // 新式风格 c+stdio #include <cstdio> // 命名空间 using namespace std; // 入口函数 main是一个无参且返回值为int的函数 int main() { //变量声明 int variable; //要求用户在键盘上输入后并将其存入变量中 cout << "Please Input: "; cin >> variable; cout << "variable is " << variable << endl; // 标志着程序运行的终止 return 0; }

return 0表示程序正常结束，非0表示异常结束。操作系统支持其它进程来获取别的进程的退出代码。

头文件

C++头文件不必是.h结尾，C语言中标准库文件如math.h、stdio.h，在C++则被命名为cmath、cstdio。

例如：在C++语言中使用C语言中的标准库

#include <iostream> #include <climits> #include <cstdio> #define _USE_MATH_DEFINES #include <cmath> using namespace std; int main() { cout << INT_MAX << endl;//2147483647 printf("%lf\\n%lf", M_PI, M_E);//3.141593 return 0; }

命名空间

命名空间的作用是为了防止名称冲突，即出现同名的情况。C++引入了命名空间namespace，通过::运算符限定某个名字属于哪个命名空间。

命名空间使用方式

//引入整个命名空间 using namespace NS; //使用命名空间单个名字 using NS::name; //程序中添加名字空间前缀`NS::` NS::name;

输入输出

C++使用头文件iostream使用新的输入输出流库，它将输入输出看成一个流，，并用输出运算符<<和输入运算符>>对数据（变量和常量进行输入输出），其中有cout和cin分别代表标准输出流对象（屏幕窗口）和标准输入流对象（键盘），标准库的名字都属于标准名称空间std。

// 引入标准输入输出头文件 #include <iostream> // 引入数学计算头文件 #include <cmath> // 使用命名空间std using namespace std; int main() { double input; //通过名字限定 std::cin cout << "Enter input value $"; //cin表示输入流对象键盘，>> 表示等待键盘输入一个数据。 cin >> input; //求sin值 input = sin(input); //cout 表示输出流对象屏幕窗口 cout << "result is " << input <<endl;//endl 表示换行并强制输出 //返回值 0表示正常退出 return 0; }

编码规范

• 每条语句独占一行
• 函数有一个开始和结束花括号，花括号独占一行。
• 函数中的语句相对于花括号进行缩放
• 标准注释

编译和执行

• 编译：预处理=>编译=>目标文件 形成目标代码/文件，目标代码是编译器的输出结果，扩展名为.o或.obj。
• 连接 将目标代码跟C++函数库相连接，并将源程序所用的库代码与目标代码，形成最终可执行的二进制机器代码，即可执行程序。
• 执行 在特定的机器环境下于运行C++应用程序

编译执行 变量

变量“即用即定义”，且可用表达式对其初始化。

• 变量是计算机中一块特定的内存空间
• 变量由一个或多个连续的字节组成
• 通过变量名可以简单快速地找到内存中存储的数据

变量

内存如何存放数据

• 计算机使用内存来记忆和存储计算时所使用的数据
• 计算机执行程序时，组成程序的指令和程序所操作的数据都必须存放在某个地方，即内存。
• 内存也叫主存(Main Memory)或随机访问存储区（Random Access Memory, RAM）

变量命名规则

• 变量名即标识符只能由字母、数字、下划线三种字符构成
• 变量名第一个字符必须为字母或下划线，不能是数字。
• 变量名不能包含除_之外的任何特殊字符，如%、#...
• 变量名不能使用保留字

以下划线开头的标识符是合法的但不推荐，由于这种形式约定的是系统或标准函数库的标识符。

C++区分大小写，作为约定变量的首字母要求小写。

变量声明

所有变量在使用前都必须先加以声明

DataTypeName VariableName; 数据类型 变量名称; int count;

变量初始化

可以在声明变量的同时对变量进行初始化

DataTypeName VariableName = ExpressionForValue int count = 0 DataTypeName VariableName(ExpressionForValue) int count(0)

数据类型

数据类型 数据类型 数据类型

赋值语句

修改变量值的最直接方法就是使用赋值语句，赋值语句执行时，首先计算等号右边表达式的值，然后将该表达式的值赋给等号左边的变量。

VariableName = Expression; // eg distance = rate * time;

string类

C++没有表示字符串的基本类型，但提供了string类，用于对字符串进行各种操作和处理。

程序块{}内部作用于可定义域外部作用域同名的变量，在该块里就隐藏了外部变量。

for循环语句可以定义局部变量

访问和内部作用于变量同名的全局变量时要使用全局作用域限定::。

// 引入标准输入输出头文件 #include <iostream> // 引入数学计算头文件 #include <cmath> // 使用命名空间std using namespace std; // 全局变量 double result = 1; int main() { double result; //通过名字限定 std::cin cout << "Enter input value $"; //cin表示输入流对象键盘，>> 表示等待键盘输入一个数据。 cin >> result; //求sin值 result = sin(result); //cout 表示输出流对象屏幕窗口 cout << "result is " << result <<endl;//endl 表示换行并强制输出 cout << "global result is " << ::result <<endl;// ::是全局作用域限定 //返回值 0表示正常退出 return 0; }

[塞缪尔 约翰逊] 语言是科学唯一的工具。

//引入程序用到的控制台输入输出库 #include <iostream> using namespace std; //无参和返回值为整形的主函数 int main() { std::cout << "Hello, World!" << std::endl; //声明整形变量 int num; //输出文本到屏幕 cout << "How many programming language have you used?"; //接收键盘输入并将其存入变量 cin >> num; if(num<1){ cout << "read the preface,you may prefer!\\n"; }else{ cout << "enjoy it!\\n"; } //终止程序运行 return 0; }

[艾兹格 迪科斯彻] 《结构化编程注解》 一个人一旦理解了编程中变量的使用方式，那么他也就掌握了编程的精髓。

#include <iostream> using namespace std; int main() { //const修饰符修饰的变量被称为修饰常量，惯例将声明的常量全部大写。 const double RATE = 6.9; double deposit; cout << "Enter the amount of your deposit $"; cin >> deposit; double balance; balance = deposit + deposit * (RATE/100); cout << "In one year, that deposit will grew to \\n" << "$" << balance << " an amount worth waiting for.\\n"; return 0; }

进来是垃圾，出去也是垃圾。

#include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { string dogName; int actualAge; int humanAge; cout << "How many years old is your dog?" << endl; cin >> actualAge; //cin将变量设为从键盘输入的值 humanAge = actualAge * 7; cout << "What is your dog's name?" << endl; cin >> dogName; cout << dogName << "'s age is approximately " << "equivalent to a " << humanAge << " year old human" << endl; return 0; }

在非常重要的事情上，最要紧的并非真诚，而是格调。 奥斯卡 王尔德 《不可儿戏》

• C++区分大小写
• 使用有意义的变量名
• 变量使用前必须声明
• 变量声明可在程序的任意位置
• 确保变量在使用前已被初始化
• 可将整数类型的值赋给浮点类型的变量，反之不然。
• 数字常量应赋予有意义的名字，名字常量使用const修饰符实现。
• 算术表达式中使用括号明确规定算术运算顺序
• 控制台输出采用cout对象
• 字符串结尾的\\n或endl都可以在控制台输出一个新行
• cerr对象用来输出错误信
• cin对象用来从控制台输入
• C++注释分为单行注释和多行注释
• 不要注释过量

流程控制

“您能告诉我，从现在开始我该往那个方向走吗？” “这很大程度上取决于你想得到怎样的结果”。猫说 --- 刘易斯 卡罗尔 《爱丽丝漫游仙境》

布尔表达式

想要区分真伪，首先必须知道什么是真，什么是伪。 --- 贝尼迪 斯宾洛沙 《伦理学》

分支机制

如果你碰到一个好的机遇，就请牢牢抓住。 --- 尤吉 贝拉

循环

有些任务与其说是家务劳动，不如说是科林斯王的折磨，其无休止地重复：一遍又一遍，一天又一天。 --- 西蒙娜 德 波伏娃

#include <iostream> using namespace std; int main() { int count; cout << "How many greetings do you want? "; cin >> count; while(count > 0) { cout << "Hello "; count = count - 1; } cout << endl; cout << "That's all!\\n"; return 0; } #include <iostream> using namespace std; int main() { int count; cout << "How many greetings do you want? "; // 0 cin >> count; do{ cout << "Hello "; count = count - 1; } while(count > 0); cout << endl; cout << "That's all!\\n"; return 0; }

表达式中的自增运算符

#include <iostream> using namespace std; int main() { int items,count,total,number; cout << "How many items did you eat today?"; cin >> items; total = 0; count = 1; cout << "Enter the number of calories in each of the \\n " << items << " items eaten:\\n"; while(count++ <= items){ cin >> number; total = total + number; } cout << "Total calories eaten today = " << total << endl; return 0; }

循环中的break语句

#include <iostream> using namespace std; int main() { int number, sum=0, count=0; cout << "Enter 4 negative numbers:\\n"; while(++count <= 4){ cin >> number; if(number >= 0){ cout << "ERROR: positive number or zero was entered as the "<< count << "th number!\\n" << "Input ends with the " << count << "th number.\\n" << count << "th number was not added in.\\n"; break; } sum = sum + number; } cout << sum << " is the sum of the first "<<(count-1)<<" numbers.\\n"; return 0; }

文件输入

你会在美丽的四开纸上看到那些文字，整齐的文字宛如那小溪蜿蜒穿过草地的边缘。 --- 理查德 布林斯莱i谢立丹 《造谣学校》

读取文件/bug

$ vim player.txt 100510 Gordon Freeman $ vim main.cpp #include <iostream> #include <fstream> #include <string> using namespace std; int main() { int score; string firstName, lastName; fstream inputStream; inputStream.open("player.txt"); inputStream >> score; inputStream >> firstName >> lastName; cout << "Name: " << firstName << " " << lastName << endl; cout << "Score: " << score << endl; inputStream.close(); return 0; }

循环读取文本内容/bug

#include <iostream> #include <fstream> #include <string> using namespace std; int main() { string text; fstream inputStream; inputStream.open("player.txt"); while(inputStream >> text) { cout << text << endl; } inputStream.close(); return 0; }

小结

• 布尔表达式的求值方法与算术表达式类似
• C++分支语句包含if-else语句和switch语句
• switch语句是一个多路分支语句，可通过嵌套的if-else语句来实现多路分支语句。
• switch语句特别适合实现用户程序中的菜单
• C++循环语句包括while、do-while、for循环
• do-while循环至少执行一次循环语句，while和for的循环体都有可能执行0次。
• for循环可用来实现“重复循环体n次”的效果
• 循环可被break语句提前结束，循环的每次迭代可通过continue提前结束。最好谨慎使用break语句。对于continue语句则应尽量避免它的使用，尽管一些程序员的确在极少的情况下会使用continue语句。
• 输入流的使用和标准库中的cin类似，只不过输入流是从文件中读取内容，而cin是从键盘读取用户的输入。

函数基础

幸福来自点滴的积累

预定义函数

不要重复发明轮子

带有返回值的预定义函数

# 根据用户预算计算购买犬舍的尺寸大小 #include <iostream> #include <cmath> using namespace std; int main() { const double COST_PER_SQ_FT = 10.50; double budget; cout << "Enter the amount budgeted for your doghourse $"; cin >> budget; double area; area = budget / COST_PER_SQ_FT; double length; length = sqrt(area); cout.setf(ios::fixed); cout.setf(ios::showpoint); cout.precision(2); cout << "For a price of $" << budget << endl << "I can build you a luxurious square doghouse\\n" << "that is " << length << " feet on each side.\\n"; return 0; }

预定义void函数的调用

#include <iostream> #include <cstdlib> using namespace std; int main() { cout << "Hello Out There!\\n"; exit(1); cout << "This statement is pointless, because it will never be executed.\\n" << "This is just a toy program to illustrate exit.\\n"; return 0; }

使用随机数生成器

#include <iostream> #include <cstdlib> using namespace std; int main() { int month, day; cout << "Welcome to your friendly weather program.\\n" << "Enter today's date as two integers for the month and the day:\\n"; cin >> month; cin >> day; srand(month * day); int prediction; char ans; cout << "Weather for today:\\n"; do{ prediction = rand() % 3; switch(prediction){ case 0: cout << "The day will be sunny!!\\n"; break; case 1: cout << "The day will be cloudy.\\n"; break; case 2: cout << "The day will be stormy!\\n"; break; default : cout << "Weather program is not functioning properly.\\n"; break; } cout << "Want the weather for the next day?(y/n):"; cin >> ans; } while(ans=='y' || ans=='Y'); cout << "That's it from your 24-hour weather program.\\n"; return 0; }

变量

变量是计算机中一块特定的内存空间，由一个或多个连续的字节组成。

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