C++学习——基础语法

• C++ 运算符
• • 算术运算符
  • 关系运算符
  • 逻辑运算符
  • 位运算符
  • 赋值运算符
  • 杂项运算符
  • C++ 中的运算符优先级
• C++ 循环
• • 循环类型
  • 循环控制语句
  • 无限循环
• C++ 判断
• • 判断语句
  • ? : 运算符
• C++ 函数
• • 定义函数
  • 函数声明
  • 调用函数
  • 函数参数
  • 参数的默认值
  • Lambda 函数与表达式
• C++ 数字
• • C++ 定义数字
  • C++ 数学运算
• C++ 随机数
• C++ 数组
• • 声明数组
  • 初始化数组
  • 访问数组元素
• C++ 中数组详解
• C++ 字符串
• • C 风格字符串
  • C++ 中的 String 类
• C++ 指针
• • 什么是指针？
  • C++ 中使用指针
  • C++ 指针详解
• C++ 引用
• • C++ 引用 vs 指针
  • C++ 中创建引用
• C++ 日期 & 时间
• C++ 基本的输入输出

C++ 运算符

C++ 内置了丰富的运算符，并提供了以下类型的运算符：

• 算术运算符
• 关系运算符
• 逻辑运算符
• 位运算符
• 赋值运算符
• 杂项运算符

算术运算符

C++ 支持的算术运算符。

假设变量 A 的值为 10，变量 B 的值为 20，则：

关系运算符

C++ 支持的关系运算符。

假设变量 A 的值为 10，变量 B 的值为 20，则：

逻辑运算符

C++ 支持的关系逻辑运算符。

假设变量 A 的值为 1，变量 B 的值为 0，则：

位运算符

位运算符作用于位，并逐位执行操作。&、 | 和 ^ 的真值表如下所示：

假设如果 A = 60，且 B = 13，现在以二进制格式表示，它们如下所示：

A = 0011 1100

B = 0000 1101

A&B = 0000 1100

A|B = 0011 1101

A^B = 0011 0001

~A = 1100 0011

C++ 支持的位运算符。
假设变量 A 的值为 60，变量 B 的值为 13，则：

赋值运算符

C++ 支持的赋值运算符：

杂项运算符

C++ 支持的其他一些重要的运算符。

C++ 中的运算符优先级

C++ 循环

循环语句允许我们多次执行一个语句或语句组。

循环类型

循环控制语句

循环控制语句更改执行的正常序列。当执行离开一个范围时，所有在该范围中创建的自动对象都会被销毁。

无限循环

如果条件永远不为假，则循环将变成无限循环。

for 循环在传统意义上可用于实现无限循环。
由于构成循环的三个表达式中任何一个都不是必需的，可以将某些条件表达式留空来构成一个无限循环。

#include <iostream>
using namespace std;

int main ()
{

   for( ; ; )
   {
      printf("This loop will run forever.\n");
   }

   return 0;
}

一般情况下，C++ 程序员偏向于使用 for( ; ; ) 结构来表示一个无限循环。

注意：可以按 Ctrl + C 键终止一个无限循环。

C++ 判断

判断结构要求程序员指定一个或多个要评估或测试的条件，以及条件为真时要执行的语句（必需的）和条件为假时要执行的语句（可选的）。

判断语句

? : 运算符

条件运算符 ? :，可以用来替代 if…else 语句。
它的一般形式如下：

Exp1 ? Exp2 : Exp3;

其中，Exp1、Exp2 和 Exp3 是表达式。请注意，冒号的使用和位置。

? 表达式的值是由 Exp1 决定的。如果 Exp1 为真，则计算 Exp2 的值，结果即为整个 ? 表达式的值。如果 Exp1 为假，则计算 Exp3 的值，结果即为整个 ? 表达式的值。

C++ 函数

函数是一组一起执行一个任务的语句。

每个 C++ 程序都至少有一个函数，即主函数 main() ，所有简单的程序都可以定义其他额外的函数。

函数声明告诉编译器函数的名称、返回类型和参数。函数定义提供了函数的实际主体。

C++ 标准库提供了大量的程序可以调用的内置函数。

定义函数

C++ 中的函数定义的一般形式如下：

return_type function_name( parameter list )
{
   body of the function
}

在 C++ 中，函数由一个函数头和一个函数主体组成。

下面列出一个函数的所有组成部分：

• 返回类型：一个函数可以返回一个值。return_type 是函数返回的值的数据类型。有些函数执行所需的操作而不返回值，在这种情况下，return_type 是关键字 void。
• 函数名称：这是函数的实际名称。函数名和参数列表一起构成了函数签名。
• 参数：参数就像是占位符。当函数被调用时，向参数传递一个值，这个值被称为实际参数。参数列表包括函数参数的类型、顺序、数量。参数是可选的，也就是说，函数可能不包含参数。
• 函数主体：函数主体包含一组定义函数执行任务的语句。

函数声明

函数声明会告诉编译器函数名称及如何调用函数。函数的实际主体可以单独定义。

函数声明包括以下几个部分：

return_type function_name( parameter list );

针对上面定义的函数 max()，以下是函数声明：

int max(int num1, int num2);

在函数声明中，参数的名称并不重要，只有参数的类型是必需的，因此下面也是有效的声明：

int max(int, int);

当在一个源文件中定义函数且在另一个文件中调用函数时，函数声明是必需的。
在这种情况下，应该在调用函数的文件顶部声明函数。

调用函数

创建 C++ 函数时，会定义函数做什么，然后通过调用函数来完成已定义的任务。

当程序调用函数时，程序控制权会转移给被调用的函数。被调用的函数执行已定义的任务，当函数的返回语句被执行时，或到达函数的结束括号时，会把程序控制权交还给主程序。

调用函数时，传递所需参数，如果函数返回一个值，则可以存储返回值。

#include <iostream>
using namespace std;

// 函数声明
int max(int num1, int num2);

int main ()
{
   // 局部变量声明
   int a = 100;
   int b = 200;
   int ret;

   // 调用函数来获取最大值
   ret = max(a, b);

   cout << "Max value is : " << ret << endl;

   return 0;
}

// 函数返回两个数中较大的那个数
int max(int num1, int num2) 
{
   // 局部变量声明
   int result;

   if (num1 > num2)
      result = num1;
   else
      result = num2;

   return result; 
}

函数参数

如果函数要使用参数，则必须声明接受参数值的变量。这些变量称为函数的 形式参数。

形式参数就像函数内的其他局部变量，在进入函数时被创建，退出函数时被销毁。

当调用函数时，有两种向函数传递参数的方式：

默认情况下，C++ 使用传值调用来传递参数。

参数的默认值

当定义一个函数，可以为参数列表中后边的每一个参数指定默认值。
当调用函数时，如果实际参数的值留空，则使用这个默认值。

这是通过在函数定义中使用赋值运算符来为参数赋值的。
调用函数时，如果未传递参数的值，则会使用默认值，如果指定了值，则会忽略默认值，使用传递的值。

Lambda 函数与表达式

Lambda 表达式把函数看作对象。
Lambda 表达式可以像对象一样使用，比如可以将它们赋给变量和作为参数传递，还可以像函数一样对其求值。

Lambda 表达式具体形式如下:

[capture](parameters)->return-type{body}

例如：

[](int x, int y){ return x < y ; }

如果没有返回值可以表示为：

[capture](parameters){body}

例如：

[]{ ++global_x; } 

[]      // 沒有定义任何变量。使用未定义变量会引发错误。
[x, &y] // x以传值方式传入（默认），y以引用方式传入。
[&]     // 任何被使用到的外部变量都隐式地以引用方式加以引用。
[=]     // 任何被使用到的外部变量都隐式地以传值方式加以引用。
[&, x]  // x显式地以传值方式加以引用。其余变量以引用方式加以引用。
[=, &z] // z显式地以引用方式加以引用。其余变量以传值方式加以引用。

对于[=]或[&]的形式，lambda 表达式可以直接使用 this 指针。但是，对于[]的形式，如果要使用 this 指针，必须显式传入：

[this]() { this->someFunc(); }();

C++ 数字

C++ 定义数字

下面是一个 C++ 中定义各种类型数字的综合实例：

#include <iostream>
using namespace std;

int main ()
{
   // 数字定义
   short  s;
   int    i;
   long   l;
   float  f;
   double d;

   // 数字赋值
   s = 10;      
   i = 1000;    
   l = 1000000; 
   f = 230.47;  
   d = 30949.374;

   // 数字输出
   cout << "short  s :" << s << endl;
   cout << "int    i :" << i << endl;
   cout << "long   l :" << l << endl;
   cout << "float  f :" << f << endl;
   cout << "double d :" << d << endl;

   return 0;
}

C++ 数学运算

在 C++ 中，除了可以创建各种函数，还包含了各种有用的函数供您使用。这些函数写在标准 C 和 C++ 库中，叫做内置函数。可以在程序中引用这些函数。

下表列出了 C++ 中一些有用的内置的数学函数。

C++ 随机数

关于随机数生成器，有两个相关的函数。
一个是 rand()，该函数只返回一个伪随机数。生成随机数之前必须先调用 srand() 函数。

下面实例中使用了 time() 函数来获取系统时间的秒数，通过调用 rand() 函数来生成随机数：

#include <iostream>
#include <ctime>
#include <cstdlib>

using namespace std;

int main ()
{
   int i,j;

   // 设置种子
   srand( (unsigned)time( NULL ) );

   /* 生成 10 个随机数 */
   for( i = 0; i < 10; i++ )
   {
      // 生成实际的随机数
      j= rand();
      cout <<"随机数： " << j << endl;
   }

   return 0;
}

C++ 数组

C++ 支持数组数据结构，它可以存储一个固定大小的相同类型元素的顺序集合。数组是用来存储一系列数据，但它往往被认为是一系列相同类型的变量。

声明数组

在 C++ 中要声明一个数组，需要指定元素的类型和元素的数量，如下所示：

type arrayName [ arraySize ];

arraySize 必须是一个大于零的整数常量，type 可以是任意有效的 C++ 数据类型。
例：

double balance[10];

初始化数组

在 C++ 中，您可以逐个初始化数组，也可以使用一个初始化语句，如下所示：

double balance[5] = {1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0};

访问数组元素

数组元素可以通过数组名称加索引进行访问。元素的索引是放在方括号内，跟在数组名称的后边。

例如：

double salary = balance[9];

C++ 中数组详解

C++ 字符串

C++ 提供了以下两种类型的字符串表示形式：

• C 风格字符串
• C++ 引入的 string 类类型

C 风格字符串

字符串实际上是使用 null 字符 ‘\0’ 终止的一维字符数组。因此，一个以 null 结尾的字符串，包含了组成字符串的字符。

C++ 中的 String 类

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main ()
{
   string str1 = "Hello";
   string str2 = "World";
   string str3;
   int  len ;

   // 复制 str1 到 str3
   str3 = str1;
   cout << "str3 : " << str3 << endl;

   // 连接 str1 和 str2
   str3 = str1 + str2;
   cout << "str1 + str2 : " << str3 << endl;

   // 连接后，str3 的总长度
   len = str3.size();
   cout << "str3.size() :  " << len << endl;

   return 0;
}

C++ 指针

通过指针，可以简化一些 C++ 编程任务的执行，还有一些任务，如动态内存分配，没有指针是无法执行的。

每一个变量都有一个内存位置，每一个内存位置都定义了可使用连字号（&）运算符访问的地址，它表示了在内存中的一个地址。

#include <iostream>

using namespace std;

int main ()
{
   int  var1;
   char var2[10];

   cout << "var1 变量的地址： ";
   cout << &var1 << endl;

   cout << "var2 变量的地址： ";
   cout << &var2 << endl;

   return 0;
}

什么是指针？

指针是一个变量，其值为另一个变量的地址，即，内存位置的直接地址。

指针变量声明的一般形式为：

type *var-name;

在这里，type 是指针的基类型，它必须是一个有效的 C++ 数据类型，var-name 是指针变量的名称。
星号是用来指定一个变量是指针。以下是有效的指针声明：

int    *ip;    /* 一个整型的指针 */
double *dp;    /* 一个 double 型的指针 */
float  *fp;    /* 一个浮点型的指针 */
char   *ch;    /* 一个字符型的指针 */

所有指针的值的实际数据类型，不管是整型、浮点型、字符型，还是其他的数据类型，都是一样的，都是一个代表内存地址的长的十六进制数。

不同数据类型的指针之间唯一的不同是，指针所指向的变量或常量的数据类型不同。

C++ 中使用指针

使用指针时会频繁进行以下几个操作：定义一个指针变量、把变量地址赋值给指针、访问指针变量中可用地址的值。

#include <iostream>

using namespace std;

int main ()
{
   int  var = 20;   // 实际变量的声明
   int  *ip;        // 指针变量的声明

   ip = &var;       // 在指针变量中存储 var 的地址

   cout << "Value of var variable: ";
   cout << var << endl;

   // 输出在指针变量中存储的地址
   cout << "Address stored in ip variable: ";
   cout << ip << endl;

   // 访问指针中地址的值
   cout << "Value of *ip variable: ";
   cout << *ip << endl;

   return 0;
}

C++ 指针详解

C++ 引用

引用变量是一个别名，也就是说，它是某个已存在变量的另一个名字。
一旦把引用初始化为某个变量，就可以使用该引用名称或变量名称来指向变量。

C++ 引用 vs 指针

引用很容易与指针混淆，它们之间有三个主要的不同：

• 不存在空引用。引用必须连接到一块合法的内存。
• 一旦引用被初始化为一个对象，就不能被指向到另一个对象。指针可以在任何时候指向到另一个对象。
• 引用必须在创建时被初始化。指针可以在任何时间被初始化。

C++ 中创建引用

可以通过原始变量名称或引用来访问变量的内容。

例如：

int i = 17;

可以为 i 声明引用变量，如下所示：

int&  r = i;
double& s = d;

在这些声明中，& 读作引用。
第一个声明可以读作 “r 是一个初始化为 i 的整型引用”，第二个声明可以读作 “s 是一个初始化为 d 的 double 型引用”。

引用通常用于函数参数列表和函数返回值。

C++ 日期 & 时间

为了使用日期和时间相关的函数和结构，需要在 C++ 程序中引用 <ctime> 头文件。

有四个与时间相关的类型：clock_t、time_t、size_t 和 tm。

C++ 基本的输入输出

C++ 的 I/O 发生在流中，流是字节序列。如果字节流是从设备（如键盘、磁盘驱动器、网络连接等）流向内存，这叫做输入操作。
如果字节流是从内存流向设备（如显示屏、打印机、磁盘驱动器、网络连接等），这叫做输出操作。

参考资料：

https://www.nowcoder.com/tutorial/10003/8d2fd237dc484ec4b05fff22c26fd63b