C++基础语法——基本知识、数据类型、运算符及程序流程结构

本专栏记录C++学习过程包括C++基础以及数据结构和算法，其中第一部分计划时间一个月，主要跟着黑马视频教程，学习路线如下，不定时更新，欢迎关注。
当前章节处于：
====>第1阶段-C++基础入门
---------第2阶段实战-通讯录管理系统，
---------第3阶段-C++核心编程，
---------第4阶段实战-基于多态的企业职工系统
---------第5阶段-C++提高编程
---------第6阶段实战-基于STL泛化编程的演讲比赛
---------第7阶段-C++实战项目机房预约管理系统

1.C++初识

编写一个C++程序的4个步骤

• 创建项目 （使用Visual C++进行创建）
• 创建文件 （在源文件中进行添加）
• 编写代码（最核心最耗时的部分）
• 运行程序（F5运行代码）

所有代码使用Visual C++进行编写，在编写时，需要先创建项目，再在源文件中添加cpp文件，在cpp文件中进行编写代码。

1.1 第一个C++程序

学习一门语言第一步是配置环境，第二步该是HelloWorld的，使用C++输出HelloWorld的代码如下：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    
    
	cout << "HelloWorld" << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

1.2 C++注释

• 单行注释： //
• 多行注释: /* */

1.3 变量

给一段指定的内存空间起名，方便操作这段内存。
定义语法：

数据类型 变量名=变量初始值
int a =0;

1.4 常量

用于记录程序中不可改变的数据
两种定义的方式：

1. #define 宏常量 注意不能在后面添加分号
   定义格式： #define 变量名 变量值
2. const 修饰的变量
   定义格式: const 变量名=变量值;

#include <iostream>
using namespace std;
// 定义一个宏常量
#define Day 7
int main() {
    
    
	//Day = 8;会报错，宏常量不能更改
	cout << "Day值为："<< Day <<endl;
	system("pause");
	return 0;
}

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    
    
	const int a = 7;  // 注意需要添加分号
	//a = 8; // 会报错，const常量不能更改
	cout << "a值为：" << a << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

1.5 关键字(标识符）

起变量名时，不可以关键字作为变量名。

1.6 标识符起名规则

作用：给C++规定的标识符（变量、常量）命名时，有一套自己的规则。给标识符命名时，争取左到见名知意的效果，方便自己和其他人阅读。

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• 标识符不能是关键字（见1.5）
• 标识符只能由字母、数字、下划线组成
• 第一个字符必须是字母或者下划线
• 标识符中字母区别大小写

2. 数据类型

给变量分配一个合适的内存空间,

2.1 整型

int 变量名=变量值

长长整型long long中间有空格,短整型short取值范围为（-32768~32767）,最常用的为int

2.2 sizeof

可以统计数据类型所占内存大小
sizeof(数据类型/变量名)

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    
    
	short a = 1;
	int b = 2;
	long c = 3;
	long long d = 4;

	cout << "size of short      " << sizeof(short) << endl;
	cout << "size of short      " << sizeof(a) << endl;
	cout << "size of int        " << sizeof(int) << endl;
	cout << "size of int        " << sizeof(b) << endl;
	cout << "size of long       " << sizeof(c) << endl;
	cout << "size of long       " << sizeof(c) << endl;
	cout << "size of long long  " << sizeof(d) << endl;
	cout << "size of long long  " << sizeof(d) << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

short<int<=long<=long long (long在linux32位为4字节，在linux64位为8字节）

2.3 浮点型

根据可以表示的数字范围不同可以分为单精度和双精度

1. 单精度 float
2. 双精度 double
   
   定义格式
   float 变量名=变量值f f是因为编译器默认数字为double类型，如果不加f，会多做一步转换
   double 变量名=变量值
   默认情况，输出一个小数，会输出6位有效数字，不是小数点后6位，而是六位有效数字，示例代码如下

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    
    
	float a = 3.1415926f;
	cout << a*100 << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

科学计数法：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    
    
	//float a = 3.1415926f;
	float a = 1e-3;
	cout << a << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

如果位数过高那么会以e的形式打印：

2.4 字符型

占用一个字符
char 变量名=字符值 ‘a’

• 注意1 ：要用单引号括起来，不能用多引号
• 注意2 ：单引号里只能有一个字符，不可以是字符串
• 注意3：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编码存到存储单元中去，用强制转换可以查看字符串对应的ASCII码

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    
    
	char a = 'a';
	cout << a << endl;
	/*
	a:97
	A:65
	*/
	cout <<"a对应的ASCII码为：" << (int)a << endl; // 强制转换
	system("pause");
	return 0;
}

a
a对应的ASCII码为：97
请按任意键继续. . .

2.5 转义字符

用于表示一些不能显示出来的ASCII字符

水平制表位可以让输出更加整齐，有八个空格，下面演示水平制表符的效果：

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    
    
	cout << "aa\tHello World" << endl;
	cout << "aaa\tHello World" << endl;
	cout << "aaaa\tHello World" << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

aa      Hello World
aaa     Hello World
aaaa    Hello World
请按任意键继续. . .

2.6 字符串型

字符串在C++中有两种风格，一种是沿用C风格、一种是C++风格：

1. C风格：char 变量名[ ] = “字符串值”
2. C++风格：string 变量名=“字符串值”

C风格的字符串和C++风格的字符串演示如下：

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    
    
	/*
	// C语言风格定义字符串
	char a[] = "Hello World";
	cout << a << endl;
	system("pause");
	return 0;
	*/
	// C++风格定义字符串
	string b = "Hello World";
	cout << b << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

输出都为Hello World。visual studio2022中不需要再引入#include <string>,但是还是建议引入。

2.7 布尔类型

占用1个字节，取值为0和1，0代表假（false），1代表真（true）。

2.8 数据输入

之前写的代码只包括输出，为cout，通过键盘输入数据为cin,通过cin可以接收不同数据类型的值，实例代码如下：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
    
    
	//1.整型
	int a; // 不定义初始值
	cout << "请输入一个整数：" << endl;
	cin >> a;
	//2.浮点型
	float b;
	cout << "请输入一个浮点数：" << endl;
	cin >> b;
	//3.字符型
	char c;
	cout << "请输入一个字符：" << endl;
	cin >> c;
	//4.字符串
	string d;
	cout << "请输入一个字符串：" << endl;
	cin >> d;
	//5.布尔型
	bool e;
	cout << "请输入一个布尔值：" << endl;
	cin >> e;
	cout << "整数a的值为：" << a << endl;
	cout << "浮点数b的值为：" << b << endl;
	cout << "字符c的值为：" << c << endl;
	cout << "字符串d的值为：" << d << endl;
	cout << "布尔e的值为：" << e << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

请输入一个整数：
1
请输入一个浮点数：
1.1
请输入一个字符：
a
请输入一个字符串：
about
请输入一个布尔值：
1
整数a的值为：1
浮点数b的值为：1.1
字符c的值为：a
字符串d的值为：about
布尔e的值为：1

ctrl+K+C是整段注释

3. 运算符

3.1 算术运算符

1. 两个整数相除，结果仍然是整数，除数不能为0
   10/20=0
10/0报错
2. 两个小数不能做取模运算

递增和递减都分为前置和后置，区别在于是先加还是先运算。举例前置和后置递增代码如下：

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    
    
	int a = 2;
	int b;
	//前置++
	//b = ++a;	// 结果为a=3,b=3

	// 后置++
	b = a++;   // 结果为a=3,b=2
	cout << "a: " << a << "     b: " << b<<endl;
	system("pause");
	return 0;
}

前置++是先+再运算，后置++是先运算再+

3.2 赋值运算符

3.3 比较运算符

比较运算符返回结果为bool值，0或1，相等是两个=,不等于是 !=

3.4 逻辑运算符

4. 程序流程结构

流程结构分为三种：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 语句判断

if-else

#include <iostream>
using namespace std;


int main() {
    
    
	// 定义一个分数
	int score = 0;
	cout << "请输入你的分数：";
	cin >> score;
	cout << "你输入的分数为：" << score << endl;
	if (score > 600) {
    
    
		cout << "恭喜你，你已被录取！" << endl;
	}
	else
	{
    
    
		cout << "很遗憾，你没有被录取" << endl;
	}
	system("pause");
	return 0;
}

if=else if -else

#include <iostream>
using namespace std;


int main() {
    
    
	// 定义钱数
	int money = 0;
	cout << "请输入你的钱数:";
	cin >> money;
	cout << "你的钱数为：" <<money<< endl;
	// 语句判断
	if (money >= 1000) {
    
    
		cout << "坐飞机回家！" << endl;
	}
	else if (money >= 500) {
    
    
		cout << "坐高铁回家！" << endl;
	}
	else {
    
    
		cout << "坐火车回家!" << endl;
	}
	system("pause");
	return 0;
}

嵌套if语句
目的是更精准的判断

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    
    
	// 定义钱数
	int money = 0;
	cout << "请输入你的钱数:";
	cin >> money;
	cout << "你的钱数为：" << money << endl;
	// 语句判断
	if (money >= 1000) {
    
    
		if (money >= 2000) {
    
    
			cout << "坐飞机商务舱回家！" << endl;
		}
		else {
    
    
			cout << "坐飞机经济舱回家！" << endl;
		}
		
	}
	else if (money >= 500) {
    
    
		cout << "坐高铁回家！" << endl;
	}
	else {
    
    
		cout << "坐火车回家!" << endl;
	}
	system("pause");
	return 0;
}

三只小猪比体重：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    
    
	// 初始化体重
	int weightA = 0;
	int weightB = 0;
	int weightC = 0;
	// 接收体重
	cout << "请输入小猪A的体重：";
	cin >> weightA;
	cout << "请输入小猪B的体重：";
	cin >> weightB;
	cout << "请输入小猪C的体重：";
	cin >> weightC;
	// 打印体重
	cout << "小猪A的体重为：" << weightA << endl;
	cout << "小猪B的体重为：" << weightB << endl;
	cout << "小猪C的体重为：" << weightC << endl;
	// 进行比较

	if ((weightA > weightB) && (weightA > weightC)) {
    
    
		cout<<"三只小猪中体重最重的为小猪A，体重为："<<weightA<<endl;
	}
	else if ((weightB > weightA) && (weightB > weightC)) {
    
    
		cout << "三只小猪中体重最重的为小猪B，体重为：" << weightB << endl;
	}
	else
	{
    
    
		cout << "三只小猪中体重最重的为小猪C，体重为" << weightC << endl;
	}
	system("pause");
	return 0;
}

请输入小猪A的体重：100
请输入小猪B的体重：200
请输入小猪C的体重：300
小猪A的体重为：100
小猪B的体重为：200
小猪C的体重为：300
三只小猪中体重最重的为小猪C，体重为300
请按任意键继续. . .

4.1.2 三目运算符

语法：表达式1？表达式2：表达式3

• 如果表达式1为真，执行表达式2，并返回表达式2的结果；
• 如果表达式1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 =10 ;
(a>b? a:b) =100 ======>   b==100

4.1.3 switch语句

if判断适合有区间判断的情况，switch语句适用于选择项比较明确的情况，下面进行代码举例，特别说明，需要在每一个case后加上break，否则代码将从第一个符合条件的case一直往下执行。最后加上default捕获没有case列举的情况：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    
    
	int day = 0;
	cout << "请输入星期：";
	cin >> day;
	switch (day)
	{
    
    
	case 1:
		cout << "星期一" << endl;
		break;
	case 2:
		cout << "星期二" << endl;
		break;
	case 3:
		cout << "星期三" << endl;
		break;
	case 4:
		cout << "星期四" << endl;
		break;
	case 5:
		cout << "星期五" << endl;
		break;
	default:
		cout << "星期放假！" << endl;
		break;
	}
	system("pause");
	return 0;
}

4.2 循环结构

满足循环条件，执行循环语句

4.2.1 while循环

while (循环条件){循环语句}
需要注意的是，需要明确while语句退出的条件，否则会陷入循环
代码举例：

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    
    
	int num = 10;
	int count = 0;
	while (count < num) {
    
    
		cout << count << endl;
		count++;
	}
	system("pause");
	return 0;
}

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

猜数字实战
案例描述: 系统随机生成一个1到100之间的数字，玩家进行猜测，如果猜错，提示玩家数字过大或过小，如果猜对恭喜玩家胜利,并且退出游戏。

#include <iostream>

using namespace std;
#include <ctime>
int main() {
    
    
	// 添加随机数种子，防止每一次目标数字都一样
	srand((unsigned int)time(NULL));
	int target =  rand()%100 +1; // 目标数字
	int num = 0;
	while (true)
	{
    
    
		// 键盘接受数字
		cout << "请输入一个数字:";
		cin >> num;
		if (num == target) {
    
    
			cout << "猜中了！" << endl;
			break;
		}
		else if (num > target) {
    
    
			cout << "大了！" << endl;
		}
		else
		{
    
    
			cout << "小了！" << endl;
		}
	}
	system("pause");
	return 0;
}

请输入一个数字:45
大了！
请输入一个数字:34
小了！
请输入一个数字:42
猜中了！
请按任意键继续. . .

4.2.2 do-while循环

与while的区别是do-while会先执行一次循环语句，再判断循环条件，同样以输出0-9数字为例

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    
    
	int num = 0;
	do {
    
    
		cout << num << endl;
		num++;
	} while (num < 10);
	system("pause");
	return 0;
}

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
请按任意键继续. . .

4.2.3 for循环

语法：for（起始表达式;条件表达式;末尾循环体){循环语句}
同样，以打印数字0-9为例：

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    
    
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
    
    
		cout << i << endl;
	}
	system("pause");
	return 0;
}

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
请按任意键继续. . .

可以看到，for循环比while结构性更强，可读性也更好，while和for在大多数情况下可以互换，while和for最大区别就是for知道循环次数，while不知道循环次数。

4.2.4 嵌套循环

在循环体中再嵌套一层循环，解决一些实际问题，以9*9乘法表为例：

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    
    
	for (int i = 1; i < 10; i++) {
    
    
		for (int j = 1; j <= i; j++) {
    
    
			cout << j << "x" << i <<"=" << i * j<<" ";
		}
		cout << endl;
	}
	system("pause");
	return 0;
}

1x1=1
1x2=2 2x2=4
1x3=3 2x3=6 3x3=9
1x4=4 2x4=8 3x4=12 4x4=16
1x5=5 2x5=10 3x5=15 4x5=20 5x5=25
1x6=6 2x6=12 3x6=18 4x6=24 5x6=30 6x6=36
1x7=7 2x7=14 3x7=21 4x7=28 5x7=35 6x7=42 7x7=49
1x8=8 2x8=16 3x8=24 4x8=32 5x8=40 6x8=48 7x8=56 8x8=64
1x9=9 2x9=18 3x9=27 4x9=36 5x9=45 6x9=54 7x9=63 8x9=72 9x9=81
请按任意键继续. . .

4.3 跳转语句

4.3.1 break

break用于跳出选择结构或者循环结构，使用情况如下：

• switch语句中，case后使用
• 循环语句中，跳出循环
• 嵌套循环，跳出当前最近的内层循环

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    
    
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
    
    
		cout << i << endl;
		if (i == 5) {
    
    
			break;
		}
	}
	system("pause");
	return 0;
}

0
1
2
3
4
5
请按任意键继续. . .

4.3.2 continue语句

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，同样以上面的代码为例：

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    
    

	for (int i = 0; i < 10; i++) {
    
    
		if (i == 5) {
    
    
			continue;
		}
		cout << i << endl;
	}
	system("pause");
	return 0;
}

0
1
2
3
4
6
7
8
9
请按任意键继续. . .

可以看到，跳过了5，并且继续向后执行后面的循环。

4.3.3 goto语句

无条件跳转语句，跳转到标记的位置
注意第二个FLAG之后是一个冒号，说明是一个标记，不建议使用

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    
    
	
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
    
    
		if (i == 5) {
    
    
			goto FLAG;
		}
		cout << i << endl;
	}
	FLAG:
	cout << "跳转成功!" << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

0
1
2
3
4
跳转成功!
请按任意键继续. . .