C++编程语言：从高效系统开发到现代编程范式的演进之路
目录
- 前言
- 一、c++简介
- 1.1 起源
- 1.2 c++的特点
- 二、开发环境搭建
- 2.1. 安装 Qt 开发工具
- 2.2 修改编码环境
- 2.3创建第一个 Qt 项目
- 2.4 c++的编译过程
- 2.5 代码示例
- 2.6 qt疑难杂症
- 2.6.1 遇到无法删除代码，一点击光标就变成小黑块
- 2.6.2 遇到运行不弹出终端
- 编辑
- 2.6.3 遇到终端有乱码
- 三、词法符号
- 3.1 关键字
- 3.1.1 ANSI C 32个关键字
- 3.1.2 C++ 补充的29个关键字
- 3.2 标识符
- 3.3 运算符
- 3.3.1 算术运算符
- 3.3.2 关系运算符
- 3.3.3 赋值运算符
- 3.3.4 逻辑运算符
- 3.3.5 位运算符
- 3.3.6运算符优先级（从高到低）
- 3.4 分隔符
- 3.5 标点符号
- 四、变量
- 4.1 格式
- 4.1.1 数据类型
- 4.2 变量赋值
- 4.3 局部变量与全局变量
- 4.4 内存分配
- 五、常量
- 5.1 整型常量
- 5.2 浮点常量
- 5.3 字符常量
- 5.4字符串常量
- 六、输入输出
- 6.1 基础准备
- 6.2 输出语句 cout
- 6.3 输入语句 cin
- 6.4 综合示例
- 6.5 注意事项
- 6.6 输入输出流程图示
- 七、控制语句
- 7.1 分支语句 - if/else
- 7.1.1 特性
- 7.1.2 完整示例：成绩分级
- 7.2. 分支语句 - switch/case
- 7.2.1. 格式
- 7.2.2. 特性
- 7.2.3 示例说明
- 7.3 循环语句-for
- 7.3.1 基本语法结构
- 7.3.2执行顺序
- 7.3.3 示例代码分析
- 7.3.4 关键特性
- 7.3.5 常见用法
- 7.3.6 练习：用for实现1-10求和
- 7.4 循环语句-while
- 7.4.1基本语法
- 7.4.2 示例
- 7.5 循环语句-do/while
- 7.5.1语法结构
- 执行顺序
- 7.5.2 与 while 循环的关键区别
- 7.5.3 示例代码分析
- 输出结果
- 7.6 练习题
- 七、数组
- 8.1 定义
- 8.2 特点
- 8.3 声明格式
- 8.4 初始化
- 8.5 字符数组
- 初始化方式：
- 关键区别：
- 8.6 练习：斐波那契数列逆序输出
- 九、指针
- 9.1 概念
- 9.2 定义格式
- 9.3 核心运算符
- 9.4 指针运算
- 9.4.1 赋值运算
- 9.4.2 算术运算
- 9.4.3 关系运算
- 9.5 练习
- 总结
前言
C++ 是一种通用的、高效的编程语言，由 Bjarne Stroustrup 于 1980 年代在贝尔实验室开发，最初作为 C 语言的扩展（最初称为“C with Classes”）。它结合了 低级内存操作（如 C 语言）和 高级抽象特性（如面向对象编程），广泛应用于系统开发、游戏引擎、嵌入式系统和高性能计算等领域。
一、c++简介
1.1 起源
C++ 的起源可以追溯到 20 世纪 80 年代初，由丹麦计算机科学家 Bjarne Stroustrup（本贾尼·斯特劳斯特卢普）在 贝尔实验室（Bell Labs）开发。其设计初衷是结合 C 语言的高效性与 面向对象编程（OOP） 的特性，同时解决当时其他语言在系统编程中的局限性。
-
C with Classes（1979–1983）
- Stroustrup 最初将新语言称为 “C with Classes”，目的是在保留 C 语言底层控制能力的同时，引入 类（class）、继承 和 多态 等面向对象特性。
- 他受到 Simula（面向对象鼻祖）和 ALGOL 等语言的影响，但认为这些语言在性能和灵活性上无法满足系统编程需求。
-
正式命名为 C++（1983）
- 1983 年，语言更名为 C++，名称中的
++是 C 语言中的自增运算符，象征对 C 的改进和扩展。 - 新增特性包括 虚函数、运算符重载、引用 和 常量（
const） 等。
- 1983 年，语言更名为 C++，名称中的
-
首个商业版本（1985）
- 1985 年，C++ 的第一个商业编译器 Cfront 发布，同时 Stroustrup 出版了经典著作《The C++ Programming Language》，成为语言的重要参考。
-
标准化进程（1998–至今）
- 1998 年：首个国际标准 ISO/IEC 14882:1998（C++98）发布，确立了语言的核心规范。
- C++11（2011）：里程碑式更新，引入 自动类型推导（
auto）、Lambda 表达式、右值引用 等现代特性。 - 后续版本：C++14、C++17、C++20 持续增强功能，如 模块化（Modules）、协程（Coroutines） 和 概念（Concepts）。
1.2 c++的特点
1. 多范式支持
- 面向对象编程（OOP）：支持类、封装、继承、多态（包括虚函数和抽象类）等特性。
- 泛型编程：通过模板（Template）实现，支持类型无关的代码复用（如STL容器和算法）。
- 过程化编程：保留C语言的特性，支持函数和模块化设计。
2. 高性能与底层控制
- 直接内存操作：支持指针、手动内存管理，适合系统级开发。
- 编译型语言：代码直接编译为机器码，运行效率接近底层硬件。
- 资源敏感优化：支持内联汇编、寄存器变量等，适用于游戏引擎、高频交易等领域。
3. 标准模板库（STL）
- 丰富的数据结构与算法：如
vector、map、sort等，提供高效实现。 - 迭代器模式：统一访问容器元素的接口，增强代码通用性。
- 函数对象与Lambda：支持函数式编程风格（C++11起）。
4. 内存管理
- RAII（资源获取即初始化）：通过对象生命周期自动管理资源（如文件句柄、内存），避免泄漏。
- 智能指针：如
unique_ptr、shared_ptr（C++11引入），减少手动内存管理错误。
5. 现代语言特性（C++11及后续标准）
-
自动类型推导：
auto关键字简化代码。 -
移动语义与右值引用：避免不必要的拷贝，提升性能（如
std::move）。 -
Lambda表达式：支持匿名函数，便于编写回调和高阶函数。
-
并发支持：
std::thread、原子操作等标准库工具。
6. 灵活性与复杂性
-
运算符重载：自定义类型支持运算符（如
+、<<），增强可读性。 -
多重继承与虚基类：允许复杂对象关系，但需谨慎使用。
-
模板元编程：编译时计算与类型推导，用于高性能库开发（如Boost）。
7. 兼容性与可移植性
-
与C语言兼容：可直接调用C库，复用现有代码。
-
跨平台支持：主流操作系统和硬件均有编译器（如GCC、Clang、MSVC）。
8. 静态类型系统
-
编译时类型检查：提前发现类型错误，增强安全性。
-
强类型约束：减少隐式类型转换的风险。
9. 异常处理
-
try/catch机制：支持错误处理，但部分场景推荐使用返回值或错误码。
10. 持续演进
-
标准更新：每三年发布新标准（如C++20引入模块、概念约束），逐步简化语法并增强功能。
二、开发环境搭建
2.1. 安装 Qt 开发工具
Windows 平台
-
下载 Qt 安装程序：
- 访问 Qt 官网
- 选择 "Download the Qt Online Installer"
-
运行安装程序：
- 选择组件（至少选择 Qt 版本和 Qt Creator）
- 推荐安装 MinGW 工具链（如果使用 MSVC 则需要安装 Visual Studio）
-
安装完成后，Qt Creator 将自动安装
2.2 修改编码环境
修改默认编码
2.3创建第一个 Qt 项目
- 选择 "文件" > "新建文件或项目"
- 设置项目名称和路径
- 选择构建套件
- 完成向导后，点击 "运行" 按钮编译并执行程序
2.4 c++的编译过程
C++是一种典型的编译型语言，其代码执行需要经过完整的编译和链接过程。首先，程序员编写的源代码（.cpp/.h文件）会被编译器（如GCC、Clang或MSVC）进行词法分析、语法分析和语义检查，通过后生成与平台相关的目标文件（.o或.obj文件），该文件包含机器码和符号表但尚未解决外部依赖。接着，链接器将多个目标文件与库文件进行整合，解析函数和变量的引用关系，完成地址重定位，最终生成可执行文件（如Windows的.exe或Linux的.out）
2.5 代码示例
// 引入输入输出流库，提供基本的输入输出功能
// iostream 包含标准输入输出对象如 cin, cout, cerr, clog 等
#include <iostream>// 使用标准命名空间 std
// 这样可以直接使用 std 中的成员（如 cout, endl）而无需前缀 std::
using namespace std;// 主函数，程序执行的入口点
// 每个C++程序必须有且仅有一个 main 函数
// int 表示该函数返回一个整数值
int main()
{// cout 是标准输出流对象，用于向控制台输出数据// << 是流插入运算符，用于将右侧的内容插入到左侧的流中// "Hello World!" 是要输出的字符串常量// endl 是特殊操作符，表示换行并刷新输出缓冲区// 这行代码会在控制台输出 "Hello World!" 并换行cout << "Hello World!" << endl;// return 语句结束 main 函数的执行// 返回 0 表示程序正常退出（非0值通常表示错误）// 在大多数操作系统中，0 表示成功，非0表示各种错误代码return 0;
}
2.6 qt疑难杂症
2.6.1 遇到无法删除代码，一点击光标就变成小黑块
千万不要选这个！！！
取消勾选！！！
2.6.2 遇到运行不弹出终端
改成启用
取消勾选！
2.6.3 遇到终端有乱码
辣鸡qt，该问题暂未解决，留待未来更新文章
三、词法符号
3.1 关键字
3.1.1 ANSI C 32个关键字
1. 存储类型
-
auto：自动变量（默认属性，通常省略）
-
extern：声明外部全局变量或函数
-
static：静态变量（作用域限制或持久化存储）
-
register：建议编译器将变量存储在寄存器中（现代编译器自动优化）
2. 数据类型
-
基本类型：
char,int,float,double -
修饰符：
-
长度：
short,long -
符号性：
signed,unsigned
-
-
空类型：
void（用于函数返回值、指针、参数占位）
3. 控制语句
-
条件分支：
if,else,switch,case,default -
循环控制：
for,while,do,break,continue -
跳转：
goto,return
4. 构造数据类型
-
struct：结构体（组合不同类型的数据）
-
union：共用体（共享内存空间的不同数据类型）
-
enum：枚举（定义命名常量集合）
5. 其他关键字
-
const：常量（值不可修改）
-
sizeof：计算变量或类型的内存大小
-
typedef：为类型定义别名
-
volatile：禁止编译器优化（用于硬件寄存器等场景）
3.1.2 C++ 补充的29个关键字
1. 数据类型增强
-
bool：布尔类型（值为
true/false） -
wchar_t：宽字符类型（Unicode支持）
2. 面向对象
-
class：定义类
-
private/protected/public：访问权限控制
-
friend：友元（允许非成员访问私有成员）
-
virtual：虚函数（实现多态）
-
this：指向当前对象的指针
3. 动态内存管理
-
new：动态分配内存
-
delete：释放动态内存
4. 模板与泛型编程
-
template：定义模板
-
typename：声明模板中的类型参数
5. 异常处理
-
try：异常检测代码块
-
catch：捕获并处理异常
-
throw：抛出异常
6. 运算符与函数特性
-
operator：运算符重载
-
inline：内联函数（减少函数调用开销）
7. 命名空间与别名
-
namespace：定义命名空间（避免命名冲突）
-
using：引入命名空间或定义类型别名
8. 其他
-
mutable：允许在const成员函数中修改成员变量
-
explicit：禁止隐式类型转换（构造函数）
3.2 标识符
-
组成字符
标识符只能由字母（A-Z, a-z）、数字（0-9）和下划线（_）组成，不允许其他特殊字符（如$、@、空格等）。 -
首字符限制
第一个字符必须是字母或下划线，不能是数字。 -
关键字冲突
标识符不能与C语言的关键字（如int、if、return等）或保留标识符（如_Bool、_Alignas等）相同。不同C标准（C89/C99/C11）的关键字可能不同，需注意兼容性。 -
区分大小写
C语言严格区分大小写，例如var、Var和VAR是三个不同的标识符。 -
保留标识符
- 以双下划线（
__）开头或单下划线后跟大写字母（如_A）的标识符保留给编译器或标准库使用（如__LINE__、_STDC__）。 - 标准库函数名（如
printf、malloc）和类型名（如size_t、FILE）也应避免使用。
- 以双下划线（
3.3 运算符
3.3.1 算术运算符
| 运算符 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
+ | 加法 | 数值相加或字符串拼接 |
- | 减法 | 数值相减 |
* | 乘法 | 数值相乘 |
/ | 除法 | 整数除法截断小数（非向下取整），浮点数除法保留小数。如：5/2=2，5.0/2=2.5 |
% | 取模 | 取余数（结果符号与被除数一致）。如：7%3=1，-7%3=-1 |
++ | 自增 | ++a（先自增后使用），a++（先使用后自增） |
-- | 自减 | 同自增逻辑 |
3.3.2 关系运算符
| 运算符 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
> | 大于 | 比较数值大小 |
>= | 大于等于 | |
< | 小于 | |
<= | 小于等于 | |
== | 等于 | 基本类型比较值，对象比较引用地址 |
!= | 不等于 |
3.3.3 赋值运算符
| 运算符 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
= | 赋值 | 右侧值赋给左侧变量 |
+= | 加后赋值 | a += 5等价于a = a + 5 |
-= | 减后赋值 | |
*= | 乘后赋值 | |
/= | 除后赋值 | |
%= | 取模后赋值 |
3.3.4 逻辑运算符
| 运算符 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
&& | 逻辑与 | 短路特性：左假则跳过右操作 |
| ` | ` | |
! | 逻辑非 | 取反布尔值 |
& | 非短路与 | 两侧均执行 |
| ` | ` | 非短路或 |
3.3.5 位运算符
| 运算符 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
& | 按位与 | 两操作数位同为1时结果为1 |
| ` | ` | 按位或 |
^ | 按位异或 | 两操作数位不同时结果为1 |
~ | 按位取反 | 单目运算符，0变1，1变0 |
<< | 左移 | 高位丢弃，低位补0（等价乘2） |
>> | 带符号右移 | 正数补0，负数补1（等价除2，向下取整） |
>>> | 无符号右移 | 高位补0（负数会变正） |
3.3.6运算符优先级（从高到低）
()、[]、.++、--、!、~*、/、%+、-<<、>>、>>>>、>=、<、<===、!=&、^、|&&、||?:（三元运算符）=、+=、-=等赋值运算符
3.4 分隔符
空白字符包括：空格符（ ）、制表符（\t）、换行符（\n）。
它们在代码中的作用是 分隔语法单元，但不同语言对空白符的敏感度不同。
| 空白字符类型 | 作用场景 | 示例 |
|---|---|---|
| 空格符 | 分隔变量名、运算符、关键字等 | int a = 5; |
| 制表符 | 缩进代码块（Python强制要求） | Python中：if x:\n\tprint(x) |
| 换行符 | 表示语句结束或代码块分隔（如C/Java的分号） | JavaScript中自动分号插入规则 |
3.5 标点符号
1. 逗号 ,
-
变量声明分隔：
int a = 1, b = 2; -
函数参数分隔：
void func(int x, float y); -
表达式分隔（逗号运算符）：
int c = (a++, b++);（按顺序执行） -
初始化列表：
std::vector<int> v = {1, 2, 3};
2. 分号 ;
-
语句结束符：
int a;、a = 10; -
控制结构结束：
if (cond) { ... };（注意：if后的代码块不需要分号） -
类/结构体定义结束：
class MyClass {};（必须加分号） -
do-while循环结束：do { ... } while (cond);
3. 冒号 :
-
类继承：
class Derived : public Base {}; -
成员初始化列表：
MyClass() : m_value(0) {} -
标签语句：
label: ... goto label; -
三目运算符：
condition ? a : b -
作用域限定符（C++11）：
enum class Color : int { Red, Green };
4. 花括号 {}
-
代码块作用域：
if (cond) { ... } -
类/结构体/枚举定义：
struct Point { int x; int y; }; -
初始化列表：
int arr[] = {1, 2, 3};或std::vector<int> v{1, 2, 3}; -
Lambda 表达式（C++11）：
auto f = []() { ... };
5. 圆括号 ()
-
函数调用/声明：
func();、void func(int param); -
表达式优先级：
int c = (a + b) * 2; -
类型转换：
float f = (float)3.14;（C 风格）或static_cast<float>(3.14); -
条件/循环结构：
if (cond) { ... }、while (cond) { ... }
6. 中括号 []
-
数组声明/访问：
int arr[5];、arr[0] = 10; -
Lambda 捕获列表（C++11）：
[&]() { ... }（捕获外部变量） -
下标运算符重载：
T& operator[](int index); -
属性说明符（C++11）：
[[nodiscard]] int func();
补充标点符号
7. 尖括号 <>
-
模板参数：
std::vector<int> v; -
头文件包含：
#include <iostream>
8. 双冒号 ::
-
作用域解析：
std::cout、MyClass::staticMethod() -
全局命名空间：
::globalVar
9. 点 . 和箭头 ->
-
成员访问：
obj.member、ptr->member
10. 双引号 "" 和单引号 ''
-
字符串字面量：
"Hello" -
字符字面量：
'A'
11. 反斜杠 \
-
转义字符：
\n（换行）、\"（双引号）
12. 波浪号 ~
-
析构函数：
~MyClass() {}
13. 问号 ?
-
三目运算符：
condition ? true_expr : false_expr
四、变量
4.1 格式
[存储类型] 数据类型 变量名;- 存储类型：决定变量的存储位置和生命周期（如
auto,static,register,extern） - 数据类型：决定变量占用的内存大小和值域范围
- 变量名：需符合标识符规则（字母/下划线开头，不含空格，区分大小写）
4.1.1 数据类型
| 类型名称 | 字节大小 | 值域范围 | 说明 |
|---|---|---|---|
char | 1 | -128 ~ 127 | ASCII字符 |
unsigned char | 1 | 0 ~ 255 | |
short | 2 | -32,768 ~ 32,767 | |
unsigned short | 2 | 0 ~ 65,535 | |
int | 4 | -231 ~ 231-1 | 默认整数类型 |
unsigned int | 4 | 0 ~ 4,294,967,295 | |
long | 4/8 | -231 ~ 231-1 或 -263 ~ 263-1 | 依赖系统架构 |
unsigned long | 4/8 | 0 ~ 232-1 或 264-1 | |
float | 4 | 约6-7位有效数字 | 单精度浮点数 |
double | 8 | 约15-16位有效数字 | 双精度浮点数 |
bool | 1 | false(0)/true(1) | C++新增，需包含头文件 |
std::string | 24-40* | 动态字符串 | C++类类型，需#include <string> |
4.2 变量赋值
初始化方式：
- 传统赋值
int a = 100; char ch = 'A'; // 单引号表示字符 - 构造函数式
float ft(3.14f); - C++11统一初始化
double dbl{3.1415926}; // 禁止窄化转换 std::string s{"Hello"};
4.3 局部变量与全局变量
| 特性 | 局部变量 | 全局变量 |
|---|---|---|
| 定义位置 | 函数或代码块内部 | 所有函数外部 |
| 存储区域 | 栈区（自动分配/释放） | 全局区（程序启动到结束存在） |
| 作用域 | 当前代码块 | 整个程序 |
| 生命周期 | 代码块执行期间 | 程序运行期间 |
| 默认值 | 未初始化时为随机值 | 自动初始化为零 |
4.4 内存分配
-
栈区
- 自动管理，存放局部变量、函数参数。
- 大小有限（默认约1-8MB），快速分配。
-
堆区
- 手动管理（
new/delete），存放动态对象。
int* ptr = new int(100); // 分配堆内存 delete ptr; // 释放内存 - 手动管理（
-
全局/静态区
- 存放全局变量、静态变量（
static）、常量。
- 存放全局变量、静态变量（
-
常量区
- 存放字符串常量和
const常量。
- 存放字符串常量和
五、常量
5.1 整型常量
-
表示方式：
- 十进制：普通数字，如
123、-45。 - 八进制：以
0开头，如0123（十进制83）。 - 十六进制：以
0x或0X开头，如0x1A（十进制26）。 - 二进制：以
0b或0B开头（C++14起支持），如0b1010（十进制10）。
- 十进制：普通数字，如
-
类型与后缀：
- 默认类型为
int，具体大小由编译器决定。 - 后缀：
u或U：无符号类型（如123U为unsigned int）。l或L：long类型（如123L）。ll或LL：long long类型（如123LL）。- 可组合使用，如
0x1AULL（unsigned long long）。
- 默认类型为
5.2 浮点常量
-
表示方式：
- 小数形式：必须包含小数点或指数部分，如
3.14、0.5、100.0。 - 科学计数法：用
e或E表示指数，如1.2e3（1200）、5E-2（0.05）。
- 小数形式：必须包含小数点或指数部分，如
-
类型与后缀：
- 默认类型为
double。 - 后缀：
f或F：float类型，如3.14f。l或L：long double类型，如3.14L。
- 默认类型为
5.3 字符常量
-
表示方式：
- 用单引号
''包裹，如'A'、'5'、'#'。 - 转义字符：用于特殊符号，常见转义序列：
\n：换行，\t：制表符，\\：反斜杠。\'：单引号，\"：双引号，\0：空字符。
- 用单引号
-
宽字符：
- 前缀
L表示宽字符（wchar_t类型），如L'中'。
- 前缀
-
注意事项：
- 字符常量只能包含单个字符，多字符（如
'ab'）可能导致编译器警告或未定义值。
- 字符常量只能包含单个字符，多字符（如
5.4字符串常量
-
表示方式：
- 用双引号
""包裹，如"Hello"、"C++"。 - 隐式以
\0（空字符）结尾，例如"a"存储为'a'和'\0'。
- 用双引号
-
存储方式：
- C风格字符串：
const char[]类型，如const char* str = "Hello";。 - C++ string类：
std::string类型，需包含<string>头文件。
- C风格字符串：
-
特性：
- 拼接：相邻字符串自动连接，如
"Hello" " World"等价于"Hello World"。 - 原始字符串（C++11）：用
R"(...)"避免转义，如R"(Path: C:\Users\)"。
- 拼接：相邻字符串自动连接，如
-
注意事项：
- 不可修改字符串字面量，如
char* s = "abc"; s[0] = 'x';会导致未定义行为。 - 使用
char[]初始化时可自动添加\0，如char arr[] = "abc";（长度为4）。
- 不可修改字符串字面量，如
#include <iostream> // 包含输入输出流库，用于使用cout和endl
using namespace std; // 使用标准命名空间，避免重复写std::int main() // 主函数，程序入口
{// 用char类型存储单个字符，使用单引号包裹char st = 'a'; // 声明并初始化一个字符变量st，值为'a'// 字符串可以用字符数组或string类型存储// 字符数组：需预留空间存放结尾的'\0'空字符char arr[5] = "abc"; // 声明大小为5的字符数组，初始化为"abc"（实际占用4个元素：a,b,c,\0）// 数组剩余位置自动填充为'\0'string str = "hello"; // 使用string类存储字符串，无需手动管理内存和大小cout << arr << endl; // 输出字符数组arr，遇到'\0'停止cout << str << endl; // 输出string字符串，自动处理内存和长度return 0; // 返回0表示程序正常退出
}
六、输入输出
6.1 基础准备
#include <iostream> // 必须包含的头文件
using namespace std; // 使用 std 命名空间（或显式写 std::cout）6.2 输出语句 cout
- 作用：向标准输出设备（如屏幕）发送数据。
- 运算符：
<<（插入运算符），可连续拼接多个数据。 - 换行控制：使用
endl或"\n"。
示例代码：
int age = 25;
cout << "Hello, World!" << endl; // 输出字符串后换行
cout << "Age: " << age << "\n"; // 拼接变量和字符串，用 \n 换行6.3 输入语句 cin
- 作用：从标准输入设备（如键盘）读取数据。
- 运算符：
>>（提取运算符），按顺序提取数据到变量。 - 特性：自动跳过空白符（空格、制表符、换行）。
示例代码：
int num;
double score;
cout << "Enter a number and a score: ";
cin >> num >> score; // 连续输入多个值，用空格分隔6.4 综合示例
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {string name;int age;cout << "Enter your name: ";cin >> name; // 输入字符串（遇到空格停止）cout << "Enter your age: ";cin >> age; // 输入整数cout << "Name: " << name << "\nAge: " << age << endl;return 0;
}6.5 注意事项
- 命名空间：若未写
using namespace std;，需显式使用std::cout和std::cin。 - 数据类型匹配：输入时必须确保变量类型与数据一致，否则会导致错误状态。
int x; cin >> x; // 若用户输入非数字，x 将保留随机值，cin 进入错误状态 - 读取含空格的字符串：
cin >> name遇到空格会停止，需用getline读取整行：string fullName; cout << "Enter full name: "; cin.ignore(); // 清除之前输入残留的换行符 getline(cin, fullName); // 读取整行（包括空格）
6.6 输入输出流程图示
键盘输入 -> [cin] >> 变量 // 提取数据到变量
变量 -> [cout] << 屏幕显示 // 插入数据到输出流掌握 cin 和 cout 是 C++ 交互的基础，后续可结合格式控制（如 <iomanip> 中的 setw、setprecision）进行更复杂的操作。
七、控制语句
7.1 分支语句 - if/else
基本语法：
if (表达式) {语句块1;
} else {语句块2;
}7.1.1 特性
-
if-else关系
if可以单独存在，但else必须对应一个if。else必须紧跟最近的未匹配的if，中间不能插入其他代码。
-
代码块与作用域
- 若省略大括号
{}，if/else仅控制紧随其后的一条语句。
示例：
if (num > 0)cout << "正数"; // 仅此句属于if elsecout << "非正数"; // 仅此句属于else - 若省略大括号
7.1.2 完整示例：成绩分级
练习：从终端输入一个学生的成绩，判断学生成绩并打印成绩级别（使用if语句）
【90 - 100】 A
【80 - 89】 B
【70 - 79】 C
【60 - 69】 D
< 60 sorry you lost
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {int score;cout << "请输入成绩（0-100）: ";cin >> score;// 输入验证if (score < 0 || score > 100) {cout << "错误：成绩超出有效范围！" << endl;return 1;}// 分级判断if (score >= 90) {cout << "A" << endl;} else if (score >= 80) {cout << "B" << endl;} else if (score >= 70) {cout << "C" << endl;} else if (score >= 60) {cout << "D" << endl;} else {cout << "Sorry, you lost." << endl;}return 0;
}7.2. 分支语句 - switch/case
7.2.1. 格式
switch(表达式)
{case 常量1:语句块1;break;case 常量2:语句块2;break;// 更多 case...default:语句块n;break;
}7.2.2. 特性
-
表达式类型限制
- 表达式必须为 整型（如
int、char）或 枚举类型，不能为浮点类型（如float、double）或字符串（如char*、字符串字面量）。
- 表达式必须为 整型（如
-
case 标签规则
case后的常量必须是 整型常量表达式，且值唯一，不可重复。- 不允许使用变量或运行时计算的表达式。
-
break 的作用
- 每个
case后通常需添加break，否则程序会继续执行下一个case的语句块（称为 穿透效应）。 - 利用穿透效应可合并多个
case执行同一逻辑，但需明确注释以避免误解。
- 每个
-
default 分支
default分支可选，用于处理未匹配的所有情况。default后的break可省略（若位于末尾），但若其后有其他case，需谨慎处理穿透问题。default可置于任何位置，但通常放在末尾以提高可读性。
-
执行流程
- 从匹配的
case处开始执行，直至遇到break或switch结束。 - 若无匹配
case且存在default，则执行default分支。
- 从匹配的
7.2.3 示例说明
int x = 2;
switch(x) {case 1:printf("One");break;case 2:printf("Two"); // 匹配后输出 "Two"// 无 break，继续穿透至 case 3case 3:printf("Three"); // 输出 "Three"break;default:printf("Unknown");
}
// 最终输出 "TwoThree"
7.3 循环语句-for
7.3.1 基本语法结构
for(表达式1; 表达式2; 表达式3) {// 循环体
}
- 表达式1：初始化语句（通常用于定义循环变量，仅在循环开始时执行一次）。
- 表达式2：循环条件（布尔表达式，决定是否继续循环）。
- 表达式3：更新语句（通常用于修改循环变量，在每次循环体执行后执行）。
7.3.2执行顺序
- 初始化：执行表达式1（为循环变量赋初值）。
- 条件检查：判断表达式2是否为
true：- 若为
true，执行循环体。 - 若为
false，退出循环。
- 若为
- 更新循环变量：执行表达式3。
- 重复步骤2和3，直到条件为
false。
7.3.3 示例代码分析
#include <iostream>
using namespace std;int main() {for(int i = 0; i < 5; i++) {cout << i << endl;}return 0;
}
输出：
0
1
2
3
4执行流程：
i初始化为0。- 检查
i < 5（0 < 5为true），执行循环体输出0。 - 执行
i++，i变为1。 - 重复条件检查，直到
i = 5时条件不满足，循环终止。
7.3.4 关键特性
-
变量作用域：
- 循环变量可在表达式1中直接定义（如
for(int i = 0; ...)），此时i的作用域仅限于循环体内。 - 若在外部定义（如
int i; for(i = 0; ...)），变量可在循环外访问。
- 循环变量可在表达式1中直接定义（如
-
灵活的表达式：
- 表达式1、表达式3可以为空或包含多个语句（用逗号分隔）：
for(int i = 0, j = 10; i < 5; i++, j--) {// 循环体 }
- 表达式1、表达式3可以为空或包含多个语句（用逗号分隔）：
-
无限循环：
for(;;) {// 需要内部通过 break 退出 }
7.3.5 常见用法
-
遍历数组：
int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5}; for(int i = 0; i < 5; i++) {cout << arr[i] << " "; } // 输出：1 2 3 4 5 -
反向循环：
for(int i = 4; i >= 0; i--) {cout << i << " "; } // 输出：4 3 2 1 0 -
嵌套循环：
for(int i = 0; i < 3; i++) {for(int j = 0; j < 3; j++) {cout << "(" << i << "," << j << ") ";} } // 输出：(0,0) (0,1) (0,2) (1,0) ... (2,2)
7.3.6 练习：用for实现1-10求和
#include <iostream>
using namespace std;int main() {int sum = 0; // 初始化累加器为0// for循环：i从1到10，每次递增1for (int i = 1; i <= 10; i++) {sum += i; // 将当前i的值累加到sum}cout << "1到10的和为：" << sum << endl; // 输出结果return 0;
}
前置递增 vs 后置递增：
i++与++i在循环中效果相同，但前置递增（++i）性能略优（对非内置类型更明显）。
7.4 循环语句-while
7.4.1基本语法
while (表达式) {// 语句块
}
- 执行顺序：先判断表达式是否为
true，若为真则执行循环体，重复此过程直到表达式为false。 - 特点：若初始条件为
false，循环体一次都不执行。
7.4.2 示例
int i = 0;
while (i < 10) {i++;if (i == 5) continue; // 跳过 i=5 的输出if (i == 8) break; // 当 i=8 时终止循环cout << i << " ";
}
// 输出：1 2 3 4 6 7
7.5 循环语句-do/while
7.5.1语法结构
do {语句块;
} while (表达式); // 注意：末尾必须有分号
执行顺序
- 先执行一次语句块，再判断表达式是否为真。
- 若表达式为
true，继续循环；若为false，退出循环。
7.5.2 与 while 循环的关键区别
| 特性 | while 循环 | do/while 循环 |
|---|---|---|
| 执行顺序 | 先判断条件，再执行循环体 | 先执行循环体，再判断条件 |
| 最少执行次数 | 0 次（条件初始为 false 时） | 1 次（无论条件是否满足） |
7.5.3 示例代码分析
#include <iostream>
using namespace std;int main() {int i = 0;// while 循环（被注释的原始代码）// while (i < 5) {// cout << i << endl;// i++;// }// do/while 循环do {cout << i << endl;i++;} while (i < 5);return 0;
}
输出结果
两种循环均输出：
0
1
2
3
4原因：
i初始值为0，满足i < 5的条件。- 两种循环均执行 5 次，直到
i递增到 5 时退出。
7.6 练习题
编写一个程序，该程序读取整数，直到输入0，输入终止后，程序
应该报告输入的偶数（不包括0）总个数，偶数的平均值，输入的奇数总个数以及
奇数的平均值。
#include <iostream> // 输入输出流库
#include <iomanip> // 输入输出格式控制库using namespace std; // 使用标准命名空间int main() {// 变量声明int num; // 存储用户输入的临时变量int evenCount = 0; // 偶数计数器int evenSum = 0; // 偶数和int oddCount = 0; // 奇数计数器int oddSum = 0; // 奇数和// 用户输入提示cout << "Enter integers (0 to stop):\n";// 持续读取输入直到遇到0或非整数输入while (cin >> num && num != 0) {if (num % 2 == 0) { // 判断是否为偶数evenCount++; // 偶数计数增加evenSum += num; // 累加偶数和} else { // 奇数情况oddCount++; // 奇数计数增加oddSum += num; // 累加奇数和}}// 计算平均值（处理除零情况）// 使用 static_cast 确保浮点数除法double evenAvg = evenCount > 0 ? static_cast<double>(evenSum) / evenCount : 0.0;double oddAvg = oddCount > 0 ? static_cast<double>(oddSum) / oddCount : 0.0;// 设置固定小数点格式，保留两位小数cout << fixed << setprecision(2);// 输出统计结果cout << "Even numbers: " << evenCount << ", average: " << evenAvg << endl;cout << "Odd numbers: " << oddCount << ", average: " << oddAvg << endl;return 0; // 程序正常退出
}
七、数组
8.1 定义
数组是具有相同数据类型且内存连续的若干个变量的集合，组成数组的变量称为元素。
8.2 特点
- 数据类型相同
- 内存空间连续
- 支持随机访问（通过下标直接访问）
8.3 声明格式
[存储类型] 数据类型 数组名[元素个数];
- 存储类型：
auto（默认）、static、extern等 - 元素个数：必须是常量表达式（C89标准）
8.4 初始化
- 全部初始化：可省略元素个数
int arr[] = {1, 2, 3}; // 自动推断为 arr[3] - 部分初始化：未初始化的元素自动补0
int arr[5] = {1, 2}; // [1, 2, 0, 0, 0] - 未初始化：元素值为随机值（静态数组自动初始化为0）
8.5 字符数组
初始化方式：
- 逐个字符初始化（需手动添加结尾符）
char st[32] = {'a', 'b', 'c', '\0'}; // 显式添加结束符 - 字符串字面量初始化（自动补
\0）char st[32] = "hello"; // 实际占用6字节（含\0） char buf[] = "world"; // 自动推断为 buf[6]
关键区别：
char s[] = {'a','b','c'};→ 长度为3，无结束符char s[] = "abc";→ 长度为4，包含\0
8.6 练习：斐波那契数列逆序输出
#include <iostream>
using namespace std;int main() {int arr[10] = {1, 1}; // 初始化前两项// 生成数列（从第3项开始）for (int i = 2; i < 10; i++) {arr[i] = arr[i-1] + arr[i-2];}// 逆序输出for (int i = 9; i >= 0; i--) {cout << arr[i] << " ";}return 0;
}
九、指针
9.1 概念
- 地址：内存最小存储单元是字节，每个存储单元都有唯一编号（地址）
- 指针变量：专门存储内存地址的变量（大小固定：32位系统4字节/64位系统8字节）
- 指针本质：地址值的代称，指针变量是地址的容器
9.2 定义格式
[存储类型] 数据类型 *变量名;
// 示例
int *p1; // 指向int类型的指针
char *p2; // 指向char类型的指针
double *p3 = nullptr; // 初始化为空指针
9.3 核心运算符
| 运算符 | 作用 | 示例 |
|---|---|---|
& | 取变量地址 | &num → 获取num的地址 |
* | 解引用（访问地址内容） | *p → 获取指针指向的值 |
9.4 指针运算
9.4.1 赋值运算
int num = 10;
int *p = # // 指向变量
int arr[3] = {1,2,3};
p = arr; // 指向数组首地址
int *p2 = p; // 指针间赋值
9.4.2 算术运算
- 特点：以数据类型大小为步长
int arr[5] = {10,20,30,40,50};
int *p = arr;
p++; // 移动sizeof(int)字节 → 指向arr[1]
p += 2; // 指向arr[3]
int diff = p - arr; // 结果3（间隔元素个数）
9.4.3 关系运算
- 规则：比较内存地址高低（需指向同一连续内存区域）
int *p1 = &arr[0];
int *p2 = &arr[2];
cout << (p1 < p2); // 输出1（true）
9.5 练习
练习：使用指针实现将字符串转换成整数。
如："234" -->234
#include <iostream>
using namespace std;int string_to_int(const char* str) {int result = 0;// 遍历字符串直到结束符while (*str != '\0') {// 将当前字符转换为数字并累加到结果中result = result * 10 + (*str - '0');str++; // 移动指针到下一个字符}return result;
}int main() {const char* str = "234";int num = string_to_int(str);cout << num << endl; // 输出: 234return 0;
}
总结
C++作为Bjarne Stroustrup在1980年代开发的通用高效编程语言，融合了C语言的底层控制能力和面向对象、泛型编程等高级特性，成为系统开发、游戏引擎和高性能计算领域的核心工具。其演进历程从“C with Classes”到C++11/20的现代化改进，持续引入自动类型推导、智能指针、协程等特性，平衡性能与开发效率。文章系统解析了C++的起源、多范式支持、内存管理机制、开发环境搭建（如Qt工具链）、语法结构（词法符号、控制语句）、数据存储（变量、数组、指针）及输入输出操作，同时探讨了其灵活性与复杂性的双重特征，为开发者提供了从基础到实践的全面指南。