1.CPP基本介绍

风中的微尘

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分类专栏：算法竞赛讲义文章标签：算法 c++

于 2023-07-26 12:44:38 首次发布

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本文介绍了C++的基本程序框架，包括头文件如<iostream>和<cstdio>的用途，以及命名空间std的使用。重点讲解了main()函数的作用和程序返回值。接着讨论了变量的概念，包括类型、名字和作用域，以及不同类型的变量如布尔、整型、浮点型和字符型的特性。还阐述了赋值操作和常量的定义。最后，对比了cin/cout与scanf/printf在输入输出上的应用和差异。

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一、程序框架

#include <iostream>
#include <cstdio>

using namespace std;
int main()
{
	cout<<"Hello world!"<<endl; 
	
	return 0;
}

1.头文件

include 是英文单词“包含”的意思，<iostream> 是一个用于输入输出流（input and output stream）的库，里面包含一系列可以用于输入、输出的方法。当我们写下这样一条语句就意味着我们可以使用 iostream 中提供的 std::cin、std::cout、std::endl 等对象了。

C++ 为了和 C 保持兼容，可以直接使用部分 C 语言中的头文件，例如 cstdio 就是 C 语言中的 stdio.h。cstdio 允许我们使用 C 语言的标准输入输出scanf和 printf 等等。

2.命名空间

using 是英文单词“使用”的意思，namespace std 表示我们要用到一个命名空间 std，表示标准输入输出流。这样我们将 std::cin 替换为 cin 简化代码。

3.`main()`

可以理解为程序运行时就会执行 main() 中的代码，这是整个程序的入口。

最后的 return 0; 表示程序运行成功。默认情况下，程序结束时返回 $0$ 表示一切正常，否则返回值表示错误代码如果不写 return 语句的话，程序正常结束默认返回值也是 $0$ 。在 C 或 C++ 中，程序的返回值不为 $0$ 会导致运行时错误（Runtime Error，简写为 RE）。

二、变量

1.概念

变量可以被看做一个盒子，每个盒子中可以存储一定的值。除了里面存储的值以外，还有三个重要的属性：

一个是变量类型，它规定了每个盒子的字节数和存储什么样的内容。
一个是变量名，它规定了我们可以如何称呼这个盒子，变量名必须以字母或者_开头。
一个是作用域，它规定了变量发挥作用的代码块（用一对大括号包裹的若干语句称为一个代码块）。
- 定义在花括号包裹的地方的变量是局部变量，定义时没有初始化值的全局变量会被初始化为 $0$ 。作用域自定义之处起，至文件结束为止。
- 定义在没有花括号包裹的地方的变量是全局变量。局部变量不会自动初始化，需要手动赋初始值，否则可能引起难以发现的 bug。作用域自定义之处起，至代码块结束为止。

定义变量的规则是：

变量类型 变量名;
int a;
double b;

2.变量类型

（1）布尔类型

一个 bool 类型的变量取值只可能为两种：true 和 false。

一般情况下，一个 bool 类型变量占有 $1$ 字节（一般情况下 $1$ 字节 = $8$ 位）的空间。

（2）整型变量

整型变量用来存储整数，最基础最常用的数据类型是 int。对于 int 关键字，可以使用如下修饰关键字进行修饰：

符号性，用来表示正负号：

signed：表示带符号整数（默认）；
unsigned：表示无符号整数。

大小，用来规定字节长度：

short：表示至少 $16$ 位整数；
long：表示至少 $32$ 位整数；
long long：表示至少 $64$ 位整数。

（3）浮点类型

用于存储实数，包括以下三种：

float：单精度浮点类型，最大值 $3.4\times10^{38}$ ，精度 $6\sim9$ 位。
double：双精度浮点类型，最大值 $1.8\times10^{308}$ ，精度 $15\sim17$ 位。
long double：扩展精度浮点类型，最大值 $1.2\times10^{4932}$ ，精度 $33\sim36$ 位。

（4）字符类型

char类型一般为 $8$ 位，底层存储的方式依然是整数，一般通过 ASCII 码值表实现字符与数字的一一对应。

3.位宽与表示范围

下表给出在一般情况下，各个整数类型的名称、位宽和表示范围大小：

类型名	位宽	表示范围
`bool`	$8$	`true`、`false`
`short`	$16$	$-2^{15}\sim2^{15}-1$
`unsigned short`	$16$	$0\sim2^{16}-1$
`int`、`long`	$32$	$-2^{31}\sim2^{31}-1$
`unsigned int`、`unsigned long`	$32$	$0\sim2^{32}-1$
`long long`	$64$	$-2^{63}\sim2^{63}-1$
`unsigned long long`	$64$	$0\sim2^{64}-1$
`float`	$32$
`double`	$64$
`long double`	$128$
`char`	$4$	$0\sim127$
`void`	$0$

4.赋值

= 在 CPP 语言中被我们称作赋值运算符，可以用 = 将右侧的一个值赋值给左侧的一个变量，让变量这个盒子存储这一个值。

变量名=值;
int a=1;
double b;
b=1.0;

5.常量

常量是固定值，在程序执行期间不会改变。常量的值在定义后不能被修改。定义时加一个 const 关键字即可。

const int a=3;

如果修改了常量的值，在编译环节就会报错。

三、输入输出

1.`cin` 与 `cout`

无论什么类型的变量都可以通过 cin 和 cout 来直接输入输出，当然输入要符合对应变量的规则。cin 会自动忽略变量之间的空格和回车。

输入输出多个变量的时候，需要用 >> 符号来连接。endl 用来表示回车。

int a,b;
double c;
cin>>a>>b>>c;
cout<<a<<" "<<b<<" "<<c<<endl;

2.`scanf` 和 `printf`

scanf 与 printf 其实是 C 语言提供的函数。大多数情况下，它们的速度比 cin 和 cout 更快，并且能够方便地控制输入输出格式。与之对应的，使用起来会更加复杂一些。它们的格式如下：

int a;
scanf("请读入一个整数：%d",&a);
printf("%d\n",a);

double b;
long long c;
scanf("%lf %lld",&b,&c);
print("这个浮点数是：%lf\n这个长整型数是：%lld\n",b,c);

char str[10];
scanf("%s",str);
printf("这个字符串是：%s\n",str);