C++基础

1、C++初识

1.1、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 = 初始值;

注意：C++在创建变量时，必须给变量一个初始值，否则会报错

1.2 、常量

作用：用于记录程序中不可更改的数据

C++定义常量两种方式

1. #define 宏常量： #define 常量名 常量值

   • 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 常量名 = 常量值

   • 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

1.3、关键字

C++关键字如下：

asm	do	if	return	typedef
auto	double	inline	short	typeid
bool	dynamic_cast	int	signed	typename
break	else	long	sizeof	union
case	enum	mutable	static	unsigned
catch	explicit	namespace	static_cast	using
char	export	new	struct	virtual
class	extern	operator	switch	void
const	false	private	template	volatile
const_cast	float	protected	this	wchar_t
continue	for	public	throw	while
default	friend	register	true
delete	goto	reinterpret_cast	try

1.4、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

• 标识符不能是关键字
• 标识符只能由字母、数字、下划线组成
• 第一个字符必须为字母或下划线
• 标识符中字母区分大小写

建议：给标识符命名时，争取做到见名知意的效果，方便自己和他人的阅读

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2、数据类型

C++规定在创建一个变量或者常量时，必须要指定出相应的数据类型，否则无法给变量分配内存

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 ~ 2^15-1)
int(整型)	4字节	(-2^31 ~ 2^31-1)
long(长整形)	Windows为4字节，Linux为4字节(32位)，8字节(64位)	(-2^31 ~ 2^31-1)
long long(长长整形)	8字节	(-2^63 ~ 2^63-1)

2.1.1、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 / 变量)

示例：

int main() {
    
	//short 类型所占内存空间为： 2
	cout << "short 类型所占内存空间为： " << sizeof(short) << endl;
	//int 类型所占内存空间为： 4
	cout << "int 类型所占内存空间为： " << sizeof(int) << endl;
	//long 类型所占内存空间为： 4
	cout << "long 类型所占内存空间为： " << sizeof(long) << endl;
	//long long 类型所占内存空间为： 8
	cout << "long long 类型所占内存空间为： " << sizeof(long long) << endl;

	system("pause");
	return 0;
}

整型结论：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：

1. 单精度float
2. 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

示例：

int main() {

	float f1 = 3.14f;
	double d1 = 3.14;

	cout << f1 << endl;
	cout << d1<< endl;

    //float  sizeof = 4
	cout << "float  sizeof = " << sizeof(f1) << endl;
    //double sizeof = 8
	cout << "double sizeof = " << sizeof(d1) << endl;

	//科学计数法
	float f2 = 3e2; // 3 * 10 ^ 2 
	cout << "f2 = " << f2 << endl;

	float f3 = 3e-2;  // 3 * 0.1 ^ 2
	cout << "f3 = " << f3 << endl;

	system("pause");
	return 0;
}

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

注意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

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： \n \\ \t

转义字符	含义	ASCII码值（十进制）
\a	警报	007
\b	退格(BS) ，将当前位置移到前一列	008
\f	换页(FF)，将当前位置移到下页开头	012
\n	换行(LF) ，将当前位置移到下一行开头	010
\r	回车(CR) ，将当前位置移到本行开头	013
\t	水平制表(HT) （跳到下一个TAB位置）	009
\v	垂直制表(VT)	011
\\	代表一个反斜线字符""	092
’	代表一个单引号（撇号）字符	039
"	代表一个双引号字符	034
?	代表一个问号	063
\0	数字0	000
\ddd	8进制转义字符，d范围0~7	3位8进制
\xhh	16进制转义字符，h范围09，af，A~F	3位16进制

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"
   注意：C风格的字符串要用双引号括起来
2. C++风格字符串： string 变量名 = "字符串值"
   注意：C++风格字符串，需要加入头文件==#include<string>==

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

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3、数组

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

3.1、一维数组

3.1.1、 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 ...};

总结1：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

总结2：数组中下标是从0开始索引

3.1.2、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
2. 可以获取数组在内存中的首地址

int main() {

	//数组名用途
	//1、可以获取整个数组占用内存空间大小
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };

    //整个数组所占内存空间为： 40
	cout << "整个数组所占内存空间为： " << sizeof(arr) << endl;
    //每个元素所占内存空间为： 4
	cout << "每个元素所占内存空间为： " << sizeof(arr[0]) << endl;
    //数组的元素个数为： 10
	cout << "数组的元素个数为： " << sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) << endl;

	//2、可以通过数组名获取到数组首地址
    //数组首地址为： 0x3fb0dff6e0
	cout << "数组首地址为： " << arr << endl;
    //组中第一个元素地址为： 0x3fb0dff6e0
	cout << "数组中第一个元素地址为： " << &arr[0] << endl;
    //数组中第二个元素地址为： 0x3fb0dff6e4
	cout << "数组中第二个元素地址为： " << &arr[1] << endl;

	//arr = 100; 错误，数组名是常量，因此不可以赋值

	return 0;
}

注意：数组名是常量，不可以赋值

总结1：直接打印数组名，可以查看数组所占内存的首地址

总结2：对数组名进行sizeof，可以获取整个数组占内存空间的大小

3.2、二维数组

二维数组就是在一维数组上，多加一个维度。

3.2.1、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 } };
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

总结：在定义二维数组时，如果初始化了数据，可以省略行数

3.2.2、二维数组数组名

二维数组名称的用途：

• 查看二维数组所占内存空间
• 获取二维数组首地址

int main() {

	//二维数组数组名
	int arr[2][3] =
	{
		{1,2,3},
		{4,5,6}
	};

    //二维数组大小： 24
	cout << "二维数组大小： " << sizeof(arr) << endl;
    //二维数组一行大小： 12
	cout << "二维数组一行大小： " << sizeof(arr[0]) << endl;
    //二维数组元素大小： 4
	cout << "二维数组元素大小： " << sizeof(arr[0][0]) << endl;

    //二维数组行数： 2
	cout << "二维数组行数： " << sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) << endl;
    //二维数组列数： 3
	cout << "二维数组列数： " << sizeof(arr[0]) / sizeof(arr[0][0]) << endl;

	//地址
    //二维数组首地址：0xd231ff930
	cout << "二维数组首地址：" << arr << endl;
    //二维数组第一行地址：0xd231ff930
	cout << "二维数组第一行地址：" << arr[0] << endl;
    //二维数组第二行地址：0xd231ff93c
	cout << "二维数组第二行地址：" << arr[1] << endl;

    //二维数组第一个元素地址：0xd231ff930
	cout << "二维数组第一个元素地址：" << &arr[0][0] << endl;
    //二维数组第二个元素地址：0xd231ff934
	cout << "二维数组第二个元素地址：" << &arr[0][1] << endl;

	return 0;
}

总结1：二维数组名就是这个数组的首地址

总结2：对二维数组名进行sizeof时，可以获取整个二维数组占用的内存空间大小

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4、函数

4.1、函数的声明

作用： 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。

• 函数的声明可以多次，但是函数的定义只能有一次

//声明可以多次，定义只能一次
//声明
int max(int a, int b);
int max(int a, int b);
//定义
int max(int a, int b)
{
	return a > b ? a : b;
}

int main() {

	int a = 100;
	int b = 200;

	cout << max(a, b) << endl;

	return 0;
}

4.2、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

示例：

//swap.h文件
#include<iostream>
using namespace std;

//实现两个数字交换的函数声明
void swap(int a, int b);

//swap.cpp文件
#include "swap.h"

void swap(int a, int b)
{
	int temp = a;
	a = b;
	b = temp;

	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;
}

//main函数文件
#include "swap.h"
int main() {

	int a = 100;
	int b = 200;
	swap(a, b);

	system("pause");

	return 0;
}

5、指针

5.1、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

5.2、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；

int main() {

	//1、指针的定义
	int a = 10; //定义整型变量a
	
	//指针定义语法： 数据类型 * 变量名 ;
	int * p;

	//指针变量赋值
	p = &a; //指针指向变量a的地址
    //0xf9545ff9b4
	cout << &a << endl; //打印数据a的地址
    //0xf9545ff9b4
	cout << p << endl;  //打印指针变量p

	//2、指针的使用
	//通过*操作指针变量指向的内存
    //*p = 10
	cout << "*p = " << *p << endl;

	return 0;
}

指针变量和普通变量的区别

• 普通变量存放的是数据，指针变量存放的是地址
• 指针变量可以通过" * "操作符，操作指针变量指向的内存空间，这个过程称为解引用

总结1： 我们可以通过 & 符号获取变量的地址

总结2：利用指针可以记录地址

总结3：对指针变量解引用，可以操作指针指向的内存

5.3、指针所占内存空间

总结：所有指针类型在32位操作系统下是4个字节

5.4、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

示例1：空指针

int main() {

	//指针变量p指向内存地址编号为0的空间
	int * p = NULL;

	//访问空指针报错 
	//内存编号0 ~255为系统占用内存，不允许用户访问
	cout << *p << endl;

	return 0;
}

野指针：指针变量指向非法的内存空间

示例2：野指针

int main() {

	//指针变量p指向内存地址编号为0x1100的空间
	int * p = (int *)0x1100;

	//访问野指针报错 
	cout << *p << endl;

	return 0;
}

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。

5.5、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
2. const修饰常量 — 指针常量
3. const即修饰指针，又修饰常量

int main() {

	int a = 10;
	int b = 10;

	//const修饰的是指针，指针指向可以改，指针指向的值不可以更改
	const int * p1 = &a; 
	p1 = &b; //正确
	//*p1 = 100;  报错
	

	//const修饰的是常量，指针指向不可以改，指针指向的值可以更改
	int * const p2 = &a;
	//p2 = &b; //错误
	*p2 = 100; //正确

    //const既修饰指针又修饰常量
	const int * const p3 = &a;
	//p3 = &b; //错误
	//*p3 = 100; //错误

	return 0;
}

技巧：看const右侧紧跟着的是指针还是常量，是指针就是常量指针，是常量就是指针常量

5.6、指针和数组

**作用：**利用指针访问数组中元素

示例：

int main() {

	int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };

	int * p = arr;  //指向数组的指针

	cout << "第一个元素： " << arr[0] << endl;
	cout << "指针访问第一个元素： " << *p << endl;

	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		//利用指针遍历数组
		cout << *p << endl;
		p++;
	}

	return 0;
}

5.7、指针和函数

**作用：**利用指针作函数参数，可以修改实参的值

示例：

//值传递
void swap1(int a ,int b)
{
	int temp = a;
	a = b; 
	b = temp;
}
//地址传递
void swap2(int * p1, int *p2)
{
	int temp = *p1;
	*p1 = *p2;
	*p2 = temp;
}

int main() {

	int a = 10;
	int b = 20;
	swap1(a, b); // 值传递不会改变实参

	swap2(&a, &b); //地址传递会改变实参

	cout << "a = " << a << endl;

	cout << "b = " << b << endl;

	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

总结：当数组名传入到函数作为参数时，被退化为指向首元素的指针

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6、结构体

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

6.1、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：

• struct 结构体名 变量名
• struct 结构体名 变量名 = { 成员1值 ， 成员2值…}
• 定义结构体时顺便创建变量

//结构体定义
struct student
{
	//成员列表
	string name;  //姓名
	int age;      //年龄
	int score;    //分数
}stu3; //结构体变量创建方式3 


int main() {

	//结构体变量创建方式1
	struct student stu1; //struct 关键字可以省略

	stu1.name = "张三";
	stu1.age = 18;
	stu1.score = 100;
	
	cout << "姓名：" << stu1.name << " 年龄：" << stu1.age  << " 分数：" << stu1.score << endl;

	//结构体变量创建方式2
	struct student stu2 = { "李四",19,60 };

	cout << "姓名：" << stu2.name << " 年龄：" << stu2.age  << " 分数：" << stu2.score << endl;


	stu3.name = "王五";
	stu3.age = 18;
	stu3.score = 80;
	

	cout << "姓名：" << stu3.name << " 年龄：" << stu3.age  << " 分数：" << stu3.score << endl;

	return 0;
}

总结1：定义结构体时的关键字是struct，不可省略

总结2：创建结构体变量时，关键字struct可以省略

总结3：结构体变量利用操作符 ‘’.‘’ 访问成员

6.2、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] = { {} , {} , ... {} }

//结构体定义
struct student
{
	//成员列表
	string name;  //姓名
	int age;      //年龄
	int score;    //分数
}

int main() {
	
	//结构体数组
	struct student arr[3]=
	{
		{"张三",18,80 },
		{"李四",19,60 },
		{"王五",20,70 }
	};

	for (int i = 0; i < 3; i++)
	{
		cout << "姓名：" << arr[i].name << " 年龄：" << arr[i].age << " 分数：" << arr[i].score << endl;
	}

	return 0;
}

6.3、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

总结：结构体指针可以通过 -> 操作符 来访问结构体中的成员

//结构体定义
struct student
{
	//成员列表
	string name;  //姓名
	int age;      //年龄
	int score;    //分数
};


int main() {
	
	struct student stu = { "张三",18,100, };
	
	struct student * p = &stu;
	
	p->score = 80; //指针通过 -> 操作符可以访问成员

	cout << "姓名：" << p->name << " 年龄：" << p->age << " 分数：" << p->score << endl;

	return 0;
}

6.4、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

//学生结构体定义
struct student
{
	//成员列表
	string name;  //姓名
	int age;      //年龄
	int score;    //分数
};

//教师结构体定义
struct teacher
{
    //成员列表
	int id; //职工编号
	string name;  //教师姓名
	int age;   //教师年龄
	struct student stu; //子结构体 学生
};


int main() {

	struct teacher t1;
	t1.id = 10000;
	t1.name = "老王";
	t1.age = 40;

	t1.stu.name = "张三";
	t1.stu.age = 18;
	t1.stu.score = 100;

	cout << "教师 职工编号： " << t1.id << " 姓名： " << t1.name << " 年龄： " << t1.age << endl;
	
	cout << "辅导学员 姓名： " << t1.stu.name << " 年龄：" << t1.stu.age << " 考试分数： " << t1.stu.score << endl;

	return 0;
}

6.5、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

示例：

//学生结构体定义
struct student
{
	//成员列表
	string name;  //姓名
	int age;      //年龄
	int score;    //分数
};

//值传递
void printStudent(student stu )
{
	stu.age = 28;
	cout << "子函数中 姓名：" << stu.name << " 年龄： " << stu.age  << " 分数：" << stu.score << endl;
}

//地址传递
void printStudent2(student *stu)
{
	stu->age = 28;
	cout << "子函数中 姓名：" << stu->name << " 年龄： " << stu->age  << " 分数：" << stu->score << endl;
}

int main() {

	student stu = { "张三",18,100};
	//值传递
	printStudent(stu);
	cout << "主函数中 姓名：" << stu.name << " 年龄： " << stu.age << " 分数：" << stu.score << endl;

	cout << endl;

	//地址传递
	printStudent2(&stu);
	cout << "主函数中 姓名：" << stu.name << " 年龄： " << stu.age  << " 分数：" << stu.score << endl;

	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