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C++ Programming Language —— 第1章：核心语法

news 来源：原创 2025/6/12 20:19:39

目录

一、第一个C++程序

1.框架

2.代码

二、注释

1.作用

2.两种格式

3.提示

三、变量

1.变量的定义

2.变量的作用

3.变量的语法结构

① 基本声明语法

② 初始化方式

4.变量声明与定义

 5.变量类型

6.变量作用域

7.变量存储类别

8.常量与只读变量

 9.变量初始化

10.类型推导（C++11 起）

 11.变量的内存对齐（C++11 起）

12.右值引用与移动语义（C++11 起）

 13.原子变量（C++11 起）

14.结构化绑定（C++17 起）

 15.概念与约束（C++20 起）

16.变量模板（C++14 起）

 17.线程局部存储（C++11 起）

四、常量

1. 常量的定义

2. 常量的作用

3. 常量的语法结构

（1）使用const关键字

 （2）使用constexpr（C++11 及以后）

 （3）define 宏常量

（4）常量指针与指针常量

常量指针（指向常量的指针）

 指针常量（指针本身是常量）

 指向常量的常量指针

 （5）常量引用

 （6）类中的常量

常量成员变量

常量成员函数

 常量对象

4. 与宏定义的对比 

5. 注意事项

五、关键字

①作用

②基本使用的关键字

③常用关键字

1.int

2.float / double

 3.char

4.bool

 ④控制流关键字

1.if-else

 2.switch

 3.for

 4.while / do-while

 ⑤函数与类关键字

1.void

2.return

 3.class

 4.public / private / protected

⑥内存管理关键字

1.new / delete

2.static

⑦其他关键字

1.const

2.friend

3.this

六、标识符命名规则

一、第一个C++程序

1.框架

#include<iostream>
using namespace std;
int main() {system("pause");return 0;
}

2.代码

#include<iostream>
using namespace std;
/*这行代码声明使用标准命名空间（std）。命名空间是 C++ 中避免命名冲突的机制，标准库中的所有标识符都定义在 std 命名空间中。通过这行代码，我们可以直接使用cout和endl，而不必写成std::cout和std::endl。*/
int main() {
/*这行代码定义了程序的入口点 ——main函数。int表示该函数返回一个整数值（通常用于表示程序的退出状态）。括号()表示该函数不接受任何参数。大括号{标志着函数体的开始。*/cout << "Hello world" << endl;
/*这行代码是程序的核心功能。cout是标准输出流对象，<<是流插入运算符，用于向输出流中插入数据。这行代码将字符串字面量"Hello world"输出到控制台。endl是一个操纵符，用于插入换行符并刷新输出缓冲区。*/system("pause");
/*这行代码调用系统命令pause（在 Windows 系统中），作用是暂停程序执行，等待用户按下任意键继续。这通常用于调试环境，防止控制台窗口在程序执行完毕后立即关闭，以便用户能看到输出结果。*/return 0;
}

main是程序入口，只能有一个！！！ 

二、注释

1.作用

在代码中加一些说明和解释，方便自己或其他程序员程序员阅读代码。

2.两种格式

① 单行注释：// 描述信息——通常放在一行代码的上方，或者一条语句的末尾，==对该行代码说明==

②多行注释： /* 描述信息 */——通常放在一段代码的上方，==对该段代码做整体说明==

3.提示

编译器在编译代码时，会忽略注释的内容。

三、变量

1.变量的定义

定义：变量是程序中用于存储数据的内存单元，每个变量具有特定的类型、名称和作用域，通过名称可以访问和操作其存储的值。

2.变量的作用

  1. 数据存储与传递：

    • 存储程序运行时需要处理的输入数据、中间结果或最终结果（如计算过程中的数值、用户输入的字符串等）。
    • 在函数、模块之间传递数据（如通过参数传递变量值）。

  2. 控制程序逻辑：

    • 作为条件判断的依据（如 if (count > 10) 中的 count 变量）。
    • 用于循环计数（如 for (int i = 0; i < n; i++) 中的 i）。

  3. 抽象与复用：

    • 通过命名变量简化复杂数据的表示（如用 pi 表示圆周率，提升代码可读性）。
    • 允许同一变量在不同场景中重复使用（如循环中反复更新计数器）。

3.变量的语法结构

① 基本声明语法

[存储类别] [类型说明符] [变量名] [初始化表达式];

  • 存储类别（可选）：auto、static、extern、register、thread_local 等（如 static int count;）。
  • 类型说明符（必须）：基本类型（int、double、char 等）或复合类型（数组、指针、引用等）。
  • 变量名（必须）：符合标识符规则（字母、数字、下划线，不能以数字开头，不与关键字冲突）。
  • 初始化表达式（可选）：如 = 值 或 {值}（如 int x = 10; 或 double y{3.14};）。

② 初始化方式

4.变量声明与定义

变量声明告知编译器变量的类型和名称，而定义则会为变量分配内存空间。

int a;          // 声明并定义变量 a
extern int b;   // 仅声明变量 b，告诉编译器 b 在其他地方定义

例如：

#include<iostream>
using namespace std;
int main() {//变量的定义//语法：数据类型  变量名 = 初始值int a = 10;cout << "a = " << a << endl;//a = 10system("pause");return 0;
}

 5.变量类型

C++ 提供了多种基本数据类型，也支持用户自定义类型。

// 基本数据类型
int num = 42;           // 整数
double pi = 3.14;       // 双精度浮点数
char letter = 'A';      // 字符
bool isTrue = true;     // 布尔值
std::string name = "Doubao";  // 字符串（需包含 <string> 头文件）// 复合类型
int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};  // 数组
int* ptr = &num;               // 指针
int& ref = num;                // 引用

6.变量作用域

变量的作用域决定了它的可见性和生命周期。

void func() {int x = 10;  // 局部变量，仅在函数内部可见if (true) {int y = 20;  // 块作用域变量，仅在 if 语句块内可见}
}  // x 和 y 的生命周期在此结束int global = 100;  // 全局变量，整个程序都可见

7.变量存储类别

变量的存储类别决定了其内存分配方式和生命周期。

// 自动变量（默认）
{int autoVar = 5;  // 等价于 auto int autoVar = 5;
}  // 离开作用域时自动销毁// 静态变量
void staticDemo() {static int count = 0;  // 静态局部变量，函数调用间保持值count++;
}// 外部变量（使用 extern）
extern int externalVar;  // 声明外部定义的变量// 寄存器变量
register int regVar = 10;  // 建议编译器将变量存储在寄存器中

8.常量与只读变量

使用 const 和 constexpr 定义不可修改的变量。

const double gravity = 9.8;  // 常量，定义后不可修改
constexpr int maxValue = 100;  // 编译时常量，必须在编译时确定值int num = 5;
const int& constRef = num;  // 对常量的引用，不能通过引用修改 num

 9.变量初始化

C++ 提供多种初始化方式。

int a = 10;       // 拷贝初始化
int b(20);        // 直接初始化
int c{30};        // 列表初始化（C++11），防止缩窄转换
int d = {40};     // 拷贝列表初始化// 动态初始化
int e = func();   // 使用函数返回值初始化

10.类型推导（C++11 起）

使用 auto 和 decltype 自动推导变量类型。

auto x = 10;          // x 为 int 类型
auto y = 3.14;        // y 为 double 类型
decltype(x) z = 20;   // z 为 int 类型，与 x 类型相同

 11.变量的内存对齐（C++11 起）

使用 alignas 控制变量的对齐方式。

alignas(16) char buffer[64];  // 缓冲区按 16 字节对齐

12.右值引用与移动语义（C++11 起）

使用右值引用 && 绑定临时对象，实现移动语义。

int&& rref = 10 + 20;  // 右值引用绑定到临时表达式

 13.原子变量（C++11 起）

使用 std::atomic 定义原子操作的变量，用于多线程编程。

#include <atomic>
std::atomic<int> counter(0);  // 原子计数器，多线程安全

14.结构化绑定（C++17 起）

从聚合类型中解包变量。

std::pair<int, double> p = {1, 2.3};
auto [a, b] = p;  // a 为 int 类型，b 为 double 类型

 15.概念与约束（C++20 起）

使用概念约束变量类型。

#include <concepts>
template <std::integral T>
T add(T a, T b) {return a + b;
}

16.变量模板（C++14 起）

定义模板化的变量。

template <typename T>
constexpr T pi = T(3.1415926535897932385);

 17.线程局部存储（C++11 起）

使用 thread_local 定义线程局部变量。

thread_local int threadID = 0;  // 每个线程拥有自己的副本

四、常量

1. 常量的定义

是程序运行期间其值不可被修改的量。在 C++ 中，常量一旦被初始化，就不能再被赋值。通过使用常量，可以提高代码的安全性和可维护性。

2. 常量的作用

  • 防止意外修改：确保变量值在初始化后不会被改变。
  • 提高代码可读性：用有意义的名称代替字面量（如PI代替3.14159）。
  • 便于维护：修改常量定义时，所有引用处会自动更新。
  • 编译期优化：constexpr常量在编译时求值，提升运行效率。

3. 常量的语法结构

（1）使用const关键字

const 数据类型 常量名 = 初始值;

示例：

const int MAX_SIZE = 100;
const double PI = 3.14;

 （2）使用constexpr（C++11 及以后）

constexpr 数据类型 常量名 = 常量表达式;

 示例：

constexpr int SQUARE(int x) { return x * x; }
constexpr int RESULT = SQUARE(5); // 编译时计算为25

 （3）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.示例：

#define day 7
int main() {cout << "一周里总共有 " << day << " 天" << endl;//day = 8;  //报错，宏常量不可以修改//2、const修饰变量const int month = 12;cout << "一年里总共有 " << month << " 个月份" << endl;//month = 24; //报错，常量是不可以修改的system("pause");return 0;
}

（4）常量指针与指针常量

  • 常量指针（指向常量的指针）

 const 数据类型* 指针名; // 或 数据类型 const* 指针名;

const int* p;
int a = 10;
p = &a; // 合法
// *p = 20; // 非法：不能通过指针修改值
  •  指针常量（指针本身是常量）

数据类型* const 指针名 = &初始值;

int a = 10, b = 20;
int* const p = &a;
*p = 20; // 合法：可以修改指向的值
// p = &b; // 非法：不能修改指针本身
  •  指向常量的常量指针

const 数据类型* const 指针名 = &初始值;

const int* const p = &a;
// *p = 20; // 非法：不能修改指向的值
// p = &b;  // 非法：不能修改指针本身

 （5）常量引用

const 数据类型& 引用名 = 被引用对象;

const int& ref = a;
// ref = 20; // 非法：不能通过引用修改值

 （6）类中的常量

  • 常量成员变量

在构造函数初始化列表中初始化。

class MyClass {
public:const int value;MyClass(int val) : value(val) {} // 必须在初始化列表中赋值
};
  • 常量成员函数

返回类型 函数名(参数列表) const; 

示例：

class MyClass {
public:int getData() const { return data; } // 常量成员函数
private:int data;
};
  •  常量对象

const 类名 对象名(参数);

const MyClass obj(10);
obj.getData(); // 只能调用常量成员函数

4. 与宏定义的对比 

5. 注意事项

  • const变量必须初始化：定义时必须赋值，否则会编译错误。
  • constexpr要求：用于编译期常量，函数体必须足够简单（如纯计算）。
  • 类中的静态常量：静态常量成员需在类外初始化（除非使用inline或constexpr）。

五、关键字

①作用

关键字是C++中预先保留的单词（标识符）

②基本使用的关键字

③常用关键字

1.int

  • 定义：用于声明整数类型的变量。
  • 作用：存储整数值，范围与具体实现相关。
  • 语法表达：int 变量名;
  • 示例：
int age = 25;
int sum = 10 + 20;

2.float / double

  • 定义：用于声明浮点类型的变量，float为单精度，double为双精度。
  • 作用：存储带有小数部分的数值。
  • 语法表达：float 变量名; 或 double 变量名;
  • 示例：
float price = 9.99f;
double pi = 3.1415926;

 3.char

  • 定义：用于声明字符类型的变量。
  • 作用：存储单个字符，实际存储的是字符的 ASCII 码值。
  • 语法表达：char 变量名;
  • 示例：
char grade = 'A';
char initial = 'J';

4.bool

  • 定义：用于声明布尔类型的变量。
  • 作用：存储逻辑值，只有 true 和 false 两个值。
  • 语法表达：bool 变量名;
  • 示例：
bool isStudent = true;
bool hasLicense = false;

 ④控制流关键字

1.if-else

  • 定义：用于基于条件执行不同的代码块。
  • 作用：实现分支逻辑。
  • 语法表达：
if (条件表达式) {// 条件为真时执行的代码
} else {// 条件为假时执行的代码
}
  • 示例：
int score = 85;
if (score >= 60) {cout << "及格" << endl;
} else {cout << "不及格" << endl;
}

 2.switch

  • 定义：基于一个表达式的值，选择执行多个代码块中的一个。
  • 作用：替代多个 if-else 语句，使代码更清晰。
  • 语法表达：
switch (表达式) {case 值1:// 表达式等于值1时执行的代码break;case 值2:// 表达式等于值2时执行的代码break;default:// 表达式不等于任何 case 时执行的代码
}
  • 示例：
int day = 3;
switch (day) {case 1:cout << "星期一" << endl;break;case 2:cout << "星期二" << endl;break;default:cout << "其他" << endl;
}

 3.for

  • 定义：用于实现循环结构，在条件满足时重复执行代码块。
  • 作用：简化需要重复执行的代码。
  • 语法表达：
for (初始化表达式; 条件表达式; 递增/递减表达式) {// 循环体
}
  • 示例：
for (int i = 0; i < 5; i++) {cout << i << endl;
}

 4.while / do-while

  • 定义：while 在循环开始时检查条件，do-while 在循环结束时检查条件。
  • 作用：实现循环逻辑。
  • 语法表达：
while (条件表达式) {// 循环体
}do {// 循环体
} while (条件表达式);
  • 示例：
int i = 0;
while (i < 5) {cout << i << endl;i++;
}int j = 0;
do {cout << j << endl;j++;
} while (j < 5);

 ⑤函数与类关键字

1.void

  • 定义：表示无返回值或无参数类型。
  • 作用：用于函数返回类型或参数列表中。
  • 语法表达：void 函数名(); 或 返回类型 函数名(void);
  • 示例：
void printHello() {cout << "Hello" << endl;
}

2.return

  • 定义：用于从函数中返回值并终止函数执行。
  • 作用：将结果返回给函数调用者。
  • 语法表达：return 表达式; 或 return;（用于 void 函数）
  • 示例：
int add(int a, int b) {return a + b;
}

 3.class

  • 定义：用于定义类，类是面向对象编程的基本单元。
  • 作用：封装数据和方法，实现数据隐藏和继承。
  • 语法表达：
class 类名 {访问修饰符:成员变量;成员函数;
};
  • 示例：
class Rectangle {
private:int width, height;
public:int getArea() { return width * height; }
};

 4.public / private / protected

  • 定义：访问修饰符，用于控制类成员的访问权限。
  • 作用：实现封装，保护数据不被随意访问。
  • 语法表达：在类定义中使用。
  • 示例：
class Person {
private:string name;
protected:int age;
public:void setName(string n) { name = n; }
};

⑥内存管理关键字

1.new / delete

  • 定义：用于动态分配和释放内存。
  • 作用：在运行时创建和销毁对象。
  • 语法表达：
类型* 指针名 = new 类型;
delete 指针名;
  •  示例：
int* ptr = new int;
*ptr = 100;
delete ptr;

2.static

  • 定义：用于声明静态变量或函数。
  • 作用：静态变量在程序的整个生命周期内存在，静态函数属于类而不是对象。
  • 语法表达：static 类型 变量名; 或 static 返回类型 函数名();
  • 示例：
class Counter {
public:static int count;static int getCount() { return count; }
};
int Counter::count = 0;

⑦其他关键字

1.const

  • 定义：用于声明常量，保证变量值不被修改。
  • 作用：提高程序的安全性和可读性。
  • 语法表达：const 类型 变量名 = 值; 或 类型 const 变量名 = 值;
  • 示例：
const int MAX_SIZE = 100;

2.friend

  • 定义：用于声明友元函数或友元类。
  • 作用：允许非成员函数或其他类访问当前类的私有和保护成员。
  • 语法表达：friend 返回类型 函数名(参数列表); 或 friend class 类名;
  • 示例：
class Point {
private:int x, y;friend void printCoordinates(Point p);
};
void printCoordinates(Point p) {cout << "(" << p.x << ", " << p.y << ")" << endl;
}

3.this

  • 定义：指向当前对象的指针。
  • 作用：在类的成员函数中访问当前对象的成员。
  • 语法表达：this->成员名
  • 示例：
class Circle {
private:double radius;
public:Circle(double r) { this->radius = r; }
};

六、标识符命名规则

①作用：C++规定给标识符（变量、常量）命名时，有一套自己的规则。

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

②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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