一、C++基础
1.第一个C++程序:
#include<iostream> using namespace std; int main() { cout <<" hello world!" <<endl; system("pause"); return 0; }
2. 单行注释:// 多行注释: /* */
3. 变量
作用:给一段指定的内存空间起名,方便操作这段内存;
语法:数据类型 变量名 = 变量初始值; (int a = 10;)
变量存在的意义:方便管理内存空间。
4. 常量
作用:用于记录程序中不可更改的数据。
C++中有两种定义常量的方式:
(1) #define 宏常量: #define 常量名 常量值 (#define Day 7)
通常在文件上方定义,表示一个常量;
(2)const 修饰的变量: const 数据类型 变量名 = 常量值 (const int month = 12;)
通常在变量定义前加关键字const,修饰该变量为常量,不可修改。
5. 关键字
作用:关键字是C++预先保留的单词。
在定义变量或常量时候,不要用关键字。
6. 标识符命名规则
作用:C++规定给标识符(变量、常量)命名时,有一套自己的规则。
(1)标识符不能是关键字;
(2)标识符只能由字母、数字、下划线组成;
(3)第一个字母必须为字母或下划线;
(4)标识符中字母区分大小写。
二. 数据类型
C++规定在创建一个变量或者常量时,必须要指定相应的数据类型,否则无法给变量分配内存。
数据类型存在的意义:给变量分配合适的内存空间。
2.1 整型
作用:整型变量表示的是整数类型的数据。
C++中能够表示整型的类型有以下几种方式,区别在于所占内存空间不同:
数据类型 |
占用空间 |
取值范围 |
short(短整型) |
2字节 |
(-2^15(-32768) ~ 2^15 - 1(32767) ) |
int(整型) |
4字节 |
(-2^31 ~ 2^31 - 1 ) |
long(长整型) |
Windows为4字节,Linux为4字节(32位),8字节(64位) |
(-2^31 ~ 2^31 - 1 ) |
long long(长长整型) |
8字节 |
(-2^63 ~ 2^63 - 1 ) |
2.2 sizeof关键字
作用:利用sizeof关键字可以统计数据类型所占内存大小。
语法:sizeof(数据类型 或 变量)
例: cout << "short类型所占内存空间为: " << sizeof(short) << endl;
整型大小比较: short < int <= long <= long long
2.3 实型(浮点型)
作用:用于表示小数。
浮点型变量分为两种:单精度float、双精度double
两者的区别在于表示的有效数字范围不同
数据类型 |
占用空间 |
有效数字范围 |
float |
4字节 |
7位有效数字 |
double |
8字节 |
15~16位有效数字 |
例: float f1 = 3.14f; (一般会在float类型后面多加一个f,来告诉编译器这是个float类型单精度的变量)
默认情况下输出一个小数会显示出6位有效数字。
2.4 字符型
作用:字符型变量用于显示单个字符。
语法:char ch = 'a';
注意:(1)在显示字符型变量时,用单引号将字符括起来,不要用双引号;
(2)单引号内只能有一个字符,不可以是字符串。
C和C++中字符型变量只占用1个字节。
字符型变量并不是把字符本身放到内存中存储,而是将对应的ASCII编码放入到存储单元。
字符型变量对应的ASCII编码:cout << (int)ch<<endl; (a---97, A --- 65)
2.5 转义字符
作用:用于表示一些不能显示出来的ASCII字符。
现阶段我们常用的转义字符有: (换行)、\()、 (8个位置,用于整齐输出数据)
2.6 字符串型
作用:用于表示一串字符。
两种风格:(1)C风格字符串: char 变量名[] = "字符串值”;(注:C风格的字符串要用双引号括起来)
例:char str[] = "hello world";
cout << str << endl;
(2)C++风格字符串:string 变量名 = “字符串值”;(注:头文件要添加 #include<string>)
例:string str2 = "hello world";
2.7 布尔类型bool
作用:布尔数据类型代表真或假的值。
bool类型只有两个值:true---真(本质是1);false---假(本质是0)。
bool类型占1个字节大小。
创建bool数据类型:
例:bool flag = true;
cout << flag << endl; (输出为1)
2.8 数据的输入
作用:用于从键盘获取数据。
关键字:cin
语法:cin >> 变量
三. 运算符
作用:用于执行代码的运算。
运算符类型 |
作用 |
算术运算符 |
用于处理四则运算 |
赋值运算符 |
用于将表达式的值赋给变量 |
比较运算符 |
用于表达式的比较,并返回一直真值或假值 |
逻辑运算符 |
用于根据表达式的值返回真值或假值 |
3.1 算术运算符
作用:用于处理四则运算。
/ 两个整数相除,结果仍然是整数,将小数部分去除。
% 取模(取余) (两个小数不能做取模运算)
递增递减: 前置递增 ++a (先让变量+1,然后进行表达式运算)
后置递增 a++ (先进行表达式运算,后让变量+1)
3.2 赋值运算符
作用:用于将表达式的值赋给变量。(=、+=、-=、/=、%=)
3.3 比较运算符
作用:用于表示式的比较,并返回一个真值或假值。(==、!=、<、>、<=、>=)
3.4 逻辑运算符
作用:用于根据表示的值返回真值或假值。
在C++中,除了0 都为真
逻辑运算符有以下符号:!(非)、&&(与)(同真为真,其余为假)、||(或)(同假为假,其余为真)
四、程序流程结构
C/C++支持最基本的三种程序运行结构:顺序结构、选择结构、循环结构。
顺序结构:程序按顺序执行,不发生跳转
选择结构:依据条件是否满足,有选择的执行相应功能。
循环结构:依据条件是否满足,循环多次执行某段代码。
4.1 选择结构
4.1.1 if语句
作用:执行满足条件的语句。
if语句的三种形式:单行格式if语句、多行格式if语句、多条件的if语句。
if (){} (注:if语句后面不要加分号)
4.1.2 三目运算符
作用:通过三目运算符实现简单的判断。
语法:表达式1?表达式2:表达式3
解释: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。
例:c = (a > b ? a : b);
在C++中,三目运算符返回的是变量,可以继续赋值。
例:(a > b ? a : b) = 100;
4.1.3 switch语句
作用:执行多条件分支语句
语法:
switch(表达式) { case 结果1: 执行语句; break; //退出当前分支 case 结果2: 执行语句; break; ... default: 执行语句;break; }
注:(1)switch语句中表达式类型只能是整型或者字符型
(2)case里如果没有break,那么程序会一直向下执行
(3)与if语句相比,对于多条件判断时,switch的结构清晰,执行效率高,缺点是switch不可以判断区间。
switch缺点:判断时候只能是整型或者字符型,不可以是一个区间。
switch优点:结构清晰,执行效率高。
4.2 循环结构
4.2.1 while循环语句
作用:满足循环条件,执行循环语句。
语法:while(循环条件){循环语句}
解释:只要循环条件的结果为真,就执行循环语句。
例:系统生成随机数 int num = rand()%100+1; // 生成1~100的随机数
可以用break来退出当前循环。
srand((unsigned int)time(NULL)); //添加随机数种子,作用:利用当前系统时间生成随机数,防止每次随机数都一样。还需添加头文件 #include<ctime>。
4.2.2 do...while循环语句
作用:满足循环条件,执行循环语句。
语法:do{ 循环语句 } while(循环条件);
注:与while的区别在于do...while会先执行一次循环语句,再判断循环条件。
4.2.3 for循环语句
作用:满足循环条件,执行循环语句
语法:for(起始表达式;条件表达式;末尾循环体){ 循环语句; }
例:for(int i = 0; i<10; i++)
4.2.4 嵌套循环
作用:在循环体中再嵌套一层循环,解决一些实际问题。
4.3 跳转语句
4.3.1 break语句
作用:用于跳出选择结构或者循环结构
break使用的时机:
(1)出现在switch条件语句中,作用是终止case并跳出switch;
(2)出现在循环语句中,作用是跳出当前的循环语句;
(3)出现在嵌套循环中,跳出最近的内层循环语句。
4.3.2 continue语句
作用:在循环语句中,跳过本次循环中余下尚未执行的语句,继续执行下一次循环。
注:continue并没有使整个循环终止,而break会跳出循环。
4.3.3 goto语句
作用:可以无条件跳转语句。
解释:如果标记的名称存在,执行到goto语句时,会跳转到标记的位置。
注:在程序中不建议使用goto语句,以免造成程序流程混乱。
五、数组
5.1 概述
所谓数组,就是一个集合,里面存放了相同类型的数据元素。
特点1:数组中的每个数据元素都是相同的数据类型;
特点2:数组是由连续的内存位置组成的。
5.2 数组
5.2.1 一维数组定义方式
一维数组定义的三种方式:
(1)数据类型 数组名[ 数组长度 ];
(2)数据类型 数组名[ 数组长度 ] = { 值1, 值2, ...};
(3)数据类型 数组名[ ] = { 值1, 值2, ...};
数组元素下标从0开始索引的;如果在初始化数据时候,没有全部填写完,会用0来填补剩余数据。
注:数组名的命名规范与变量名命名规范一致,不要和变量重名。
5.2.2 一维数组数组名
一维数组名称的用途:
(1)可以统计整个数组在内存中的长度; (sizeof(arr)、sizeof(arr[0]))
(2)可以获取数组在内存中的首地址。 (cout << arr << endl;)
数组中第一个元素地址为: cout << (int)&arr[0] << endl;
(3)数组名是常量,不可以进行赋值操作。
元素逆序代码:
#include<iostream> using namespace std; #define Day 10 int main() { //1.创建数组 int arr[5] = { 1,3,2,5,4 }; cout << "数组逆置前: " << endl; for (int i = 0; i < 5; i++) { cout << arr[i] << endl; } int start = 0; int end = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) - 1; while ( start < end) { int temp = arr[start]; arr[start] = arr[end]; arr[end] = temp; start++; end--; } cout << "数组元素逆置后:" << endl; for (int i = 0; i<5; i++) { cout << arr[i] << endl; } system("pause"); return 0; }
5.2.3 冒泡排序
#include<iostream> using namespace std; #define Day 10 int main() { // 利用冒泡排序实现升序排列 int arr[9] = { 4,2,8,0,5,7,1,3,9 }; cout << "排序前: " << endl; for (int i = 0; i < 9; i++) { cout << arr[i] << " "; } cout << endl; // 开始冒泡排序 // 总共排序轮数为 元素个数 - 1 for (int i = 0; i < 9-1; i++) { // 内层循环对比次数 = 元素个数 - 当前轮数 - 1 for (int j = 0; j < 9 - i - 1; j++) { // 如果第一个数组比第二个数字大,交换两个数字 if (arr[j] > arr[j + 1]) { int temp = arr[j]; arr[j] = arr[j+1]; arr[j+1] = temp; } } } cout << "数组元素逆置后:" << endl; for (int i = 0; i < 9; i++) { cout << arr[i] << " "; } system("pause"); return 0; }
5.3 二维数组
二维数组就是在一维数组上,多加一个维度。
5.3.1 二维数组定义方式
二维数组定义的四种方式:
(1)数据类型 数组名[ 行数 ][ 列数 ];
(2)数据类型 数组名[ 行数 ][ 列数 ] = { {数据1, 数据2}, {数据3, 数据4} };
例: 第1行:arr[0]
int arr2[2][3] = { {1,2,3}, {4,5,6} };
5.3.2 二维数组数组名
(1)查看二维数组所占内存空间 ;(2)获取二维数组首地址
查看元素的地址: &arr[0][0]
(3)数据类型 数组名[ 行数 ][ 列数 ] = { 数据1, 数据2, 数据3, 数据4 };
(4)数据类型 数组名[ ][ 列数 ] = { 数据1, 数据2, 数据3, 数据4 };
建议:以上4种定义方式,利用第二种更加直观,提高代码的可读性
六、 函数
6.1 概述
作用:将一段经常使用的代码封装起来,减少重复代码。
一个较大的程序,一般分为若干个程序块,每个模块实现特定的功能。
6.2 函数的定义
函数的定义一般有5个步骤:
(1)返回值类型;
(2)函数名;
(3)参数列表;
(4)函数体语句;
(5)return 表达式。
语法:
返回值类型 函数名 (参数列表) { 函数体语句 return 表达式 }
6.3 函数的调用
功能:使用定义好的函数
语法:函数名 (参数)
总结:函数定义里小括号内称为形参,函数调用时传入的参数称为实参。
6.4 值传递
值传递:函数调用时实参将数值传入形参;
值传递时,如果形参发生,并不会影响实参。
返回值不需要的时候,可以不写return.
6.5 函数的常见样式
常见的函数样式有4种:
(1)无参无返
(2)有参无返
(3)无参有返
(4)有参有返
6.6 函数的声明
作用:告诉编译器函数名称以及如何调用函数,函数的实际主体可以单独定义。
函数的声明可以多次,但是函数的定义只能有一次。
例:int max( int a, int b);
6.7 函数的分文件编写
作用:让代码结构更加清晰。
函数分文件编写一般有4个步骤:
(1)创建后缀名为.h的头文件;
(2)创建后缀名为.cpp的源文件;
(3)在头文件中写函数的声明;
(4)在源文件中写函数的定义。
在源文件中添加头文件的.h名,例:#include "swap.h "
七、指针
7.1 指针的基本概念
指针的作用:可以通过指针间接访问内存。
内存编号是从0开始记录的,一般用十六进制数字表示。
可以利用指针变量保存地址。
7.2 指针变量的定义和使用
指针变量定义语法: 数据类型 * 变量名;
#include<iostream> using namespace std; int main() { // 定义指针 int a = 10; // 定义指针的语法:数据类型 * 指针变量名; int *p; // 让指针记录变量a的地址 p = &a; cout << "a的地址为: " << &a << endl; cout << "指针p为: " << p << endl; // 使用指针 *p = 1000; cout << "a = " << a << endl; cout << "*p = " << *p << endl; system("pause"); return 0; }
7.3 指针所占的内存空间
#include<iostream> using namespace std; int main() { // 指针多占内存空间 int a = 10; // int * p; // p = &a; int *p = &a; // 在32位操作系统下,指针是占4个字节空间大小,不管是什么数据类型 // 在64位操作系统下,指针是占8个字节空间大小 cout << "sizeof(int *) = " << sizeof(int *) << endl; //4 cout << "sizeof(float *) = " << sizeof(float *) << endl; //4 cout << "sizeof(double *) = " << sizeof(double *) << endl; //4 cout << "sizeof(char *) = " << sizeof(char *) << endl; //4 system("pause"); return 0; }
7.4 空指针和野指针
空指针:指针变量指向内存中编号为0的空间。
用途:初始化指针变量。
注意:空指针指向的内存是不可以访问的。
#include<iostream> using namespace std; int main() { // 空指针 // 1. 空指针用于给指针变量进行初始化 int * p = NULL; // 2. 空指针是不可以进行访问的 // 0~255之间的内存编号是系统占用的,因此不可以访问 *p = 100; // 会报错 // 野指针 // 在程序中,尽量避免出现野指针 int * p2 = (int *)0x1100; cout << *p << endl; system("pause"); return 0; }
野指针:指针变量指向非法的内存空间。
总结:空指针和野指针都不是我们申请的空间,因此不要访问。
7.5 const修饰指针
const修饰指针有三种情况:
(1)const修饰指针 --- 常量指针 (指针的指向可以改,指针指向的值不可以改。) 例:const int * p = &a;
(2)const修饰常量 --- 指针常量 (指针的指向不可以改,指针指向的值可以改。) 例:int * const p = &a;
(3)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改。) 例:const int * const p = &a;
#include<iostream> using namespace std; int main() { // 1. const修饰指针 常量指针 int a = 10; int b = 10; const int * p = &a; // 指针指向的值不可以改,指针的指向可以改 // *p = 20; 错误 p = &b; //正确 // 2. const修饰常量 指针常量 // 指针的指向不可以改,指针指向的值可以改 int * const p2 = &a; *p2 = 100; //正确 // p2 = &b; 错误 // 3. const修饰指针和常量 // 指针的指向和指针指向的值都不可以改 const int * const p3 = &a; // p3 = &b; 错误 // *p3 = 100; 错误 system("pause"); return 0; }
注:看const右侧紧跟的是指针还是常量,是指针就是常量指针,是常量就是指针常量。
7.6 指针和数组
作用:利用指针访问数组中元素
#include<iostream> using namespace std; int main() { // 指针和数组 // 利用指针访问数组中的元素 int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 }; cout << "第一个元素为:" << arr[0] << endl; int * p = arr; // arr是数组首地址 cout << "利用指针访问第一个元素: " << *p << endl; p++; // 让指针向后偏移4个字节 cout << "利用指针访问第二个元素: " << *p << endl; int * p2 = arr; for (int i = 0; i<10; i++) { // 利用指针遍历数组 cout << *p << endl; p2++; } system("pause"); return 0; }
7.7 指针和函数
作用:利用指针作函数参数,可以修改实参的值。
using namespace std; // 实现两个数字进行交换 void swap01(int a, int b) { int temp = a; a = b; b = temp; cout << "swap01 a = " << a << endl; cout << "swap01 b = " << b << endl; } void swap02(int *p1, int *p2) { int temp = *p1; *p1 = *p2; *p2 = temp; } int main() { // 值传递 int a = 10; int b = 20; swap01(a, b); cout << "a = " << a << endl; // 10 cout << "b = " << b << endl; // 20 // 地址传递 // 如果是地址传递,可以修饰实参 swap02(&a, &b); cout << "a = " << a << endl; // 20 cout << "b = " << b << endl; // 10 system("pause"); return 0; }
总结:如果不想修改实参,就用值传递,如果想修改实参,就用地址传递。
7.8 指针、数组、函数
案例描述:封装一个函数,利用冒泡排序,实现对整型数组的升序排序;
例如数组:int arr[0] = {4,3,6,9,1,2,10, 8,7,5 };
#include<iostream> using namespace std; // 冒泡排序函数 参数1 数组的首地址 参数2 数组长度 void bubbleSort(int * arr, int len) { for(int i = 0; i < len - 1; i++) { for(int j = 0; j<len-1-i; j++) { if (arr[j] > arr[j +1]) { int temp = arr[j]; arr[j] = arr[j+1]; arr[j+1] = temp; } } } } //打印数组 void printArray(int * arr, int len) { for(int i = 0; i < len; i++) { cout << arr[i] << " "; } cout << endl; } int main() { // 1. 先创建数组 int arr[10] = {4,3,6,9,1,2,10, 8,7,5 }; // 数组长度 int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); // 2. 创建函数,实现冒泡排序 bubbleSort(arr, len); // 3. 打印排序后的数组 printArray(arr, len); system("pause"); return 0; }
八、结构体
8.1 结构体基本概念
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。
8.2 结构体定义和使用
语法: struct 结构体名 { 结构体成员列表 };
通过结构体创建变量的方式有三种:
(1)struct 结构体名 变量名
(2)struct 结构体名 变量名 = { 成员1值, 成员2值...}
(3)定义结构体时顺便创建变量
#include<iostream> #include<string> using namespace std; // 1. 创建学生数据类型: 学生包括(姓名、年龄、分数) // 自定义数据类型,一些类型集合组成的一个类型 // 语法 struct 类型名称 { 成员列表 } struct Student { // 成员列表 // 姓名 string name; // 年龄 int age; // 分数 int score; }s3; // 顺便创建结构体变量 int main() { // 2. 通过学生类型创建具体学生 // 2.1 struct Student s1 (结构体创建的时候struct关键字可以省略,但是在定义的时候不行) struct Student s1; // 给s1属性赋值,通过访问结构体变量中的属性 s1.name = "张三"; s1.age = 18; s1.score = 100; cout << "姓名: " << s1.name << " 年龄: " << s1.age << " 分数: " << s1.score << endl; // 2.2 struct Student s2 = {... } struct Student s2 = { "李四", 19, 80}; // 2.3 自定义结构体时顺便创建结构体变量 s3.name = "王五"; s3.age = 20; s3.score = 90; system("pause"); return 0; }
总结: (1)定义结构体时的关键字是struct,不可省略;
(2)创建结构体变量时,关键字struct可以省略;
(3)结构体变量利用操作符“.”访问成员。
8.3 结构体数组
作用:将自定义的结构体放入到数组中方便维护
语法: struct 结构体名 数组名{ 元素个数 } = { {}, {}, ...,{} };
#include<iostream> #include<string> using namespace std; struct Student { // 成员列表 string name; // 姓名 int age; // 年龄 int score; // 分数 }; int main() { // 创建结构体数组 struct Student stuArray[3] = { {"张三", 18, 90}, {"李四", 18, 59}, {"王五", 18, 100} }; // 给结构体数组中的元素赋值 stuArray[2].name = "赵六"; stuArray[2].age = 20; // 遍历结构体数组 for (int i = 0; i < 3; i++) { cout << "姓名: " << stuArray[i].name << " "; } system("pause"); return 0; }
8.4 结构体指针
作用:通过指针访问结构体中的成员
利用操作符 ->可以通过结构体指针访问结构体属性
#include<iostream> #include<string> using namespace std; struct Student { // 成员列表 string name; // 姓名 int age; // 年龄 int score; // 分数 }; int main() { // 创建学生结构体变量 struct Student s = {"张三", 18, 100}; // 通过指针指向结构体变量 Student * p = &s; // 通过指针访问结构体变量中的数据 // 通过结构体指针 访问结构体中的属性,需要利用'->' cout << "姓名:" << p -> name << endl; system("pause"); return 0; }
8.5 结构体嵌套结构体
作用:结构体中的成员可以是另一个结构体
#include<iostream> #include<string> using namespace std; // 定义学生结构体 struct Student { // 成员列表 string name; // 姓名 int age; // 年龄 int score; // 分数 }; // 定义老师结构体 struct Teacher { // 成员列表 int id; // 教师编号 string name; // 教师姓名 int age; // 年龄 struct Student stu; // 辅导的学生 }; int main() { // 结构体嵌套结构体 // 创建老师 Teacher t; t.id = 1000; t.name = "老王"; t.age = 50; t.stu.name = "小王"; t.stu.age = 20; t.stu.score = 60; system("pause"); return 0; }
总结:在结构体中可以定义另一个结构体作为成员。
8.6 结构体做函数参数
作用:将结构体作为参数向函数中传递。
传递方式有两种:值传递、地址传递。
#include<iostream> #include<string> using namespace std; struct student { // 成员列表 string name; // 姓名 int age; // 年龄 int score; // 分数 }; // 打印学生信息函数 //1、值传递 void printStudent1(struct student s) { cout << "子函数中 姓名: " << s.name << endl; } // 2、地址传递 void printStudent2(struct student *p) { cout << "子函数2中 姓名: " << p -> name << endl; } int main() { // 结构体做函数参数 // 将学生传入到一个参数中,打印学生身上的所有信息 struct student s; s.name = "小王"; s.age = 20; s.score = 60; printStudent1(s); printStudent2(&s); system("pause"); return 0; }
总结:如果不想修改主函数中的数据,用值传递,反之用地址传递。
8.7 结构体中const使用场景
作用:用const来防止误操作
#include<iostream> #include<string> using namespace std; struct student { // 成员列表 string name; // 姓名 int age; // 年龄 int score; // 分数 }; // 打印学生信息函数 // 将函数中的形参改为指针,可以减少内存空间,而且不会复制新的副本出来 void printStudents(const student *s) { //加入const之后,一旦有修改的操作就会报错,可以防止我们的误操作 cout << "子函数中 姓名: " << s->name << endl; } int main() { // const使用场景 // 创建结构体变量 struct student s = {"张三", 15, 70}; // 通过函数打印结构体变量信息 printStudents(&s); // 将学生传入到一个参数中,打印学生身上的所有信息 system("pause"); return 0; }