C++入门指南：从零开始学C++

为何选择C++作为编程语言

C++ 是一种功能强大的、面向对象的编程语言，它融合了C语言的高效性与面向对象编程的特点。选择 C++ 的原因有很多，但最重要的是它能够帮助你深入理解计算机底层机制。C++ 的灵活性和性能使其在操作系统开发、系统编程、游戏开发以及硬件驱动程序等领域大放异彩。通过学习 C++，你不仅能够掌握一个强大的编程工具，还能提升解决问题的能力，为后续技术栈的学习打下坚实的基础。

初级程序员需要掌握的关键概念

对于初学者而言，以下几点是学习 C++ 时必不可少的关键概念：

• 变量与数据类型：理解变量的作用域、类型（整型、浮点型、字符型等），以及如何定义和使用它们。
• 控制结构：掌握条件语句（if-else）、循环（for、while）等，控制程序流程。
• 函数与参数传递：学习如何定义、调用函数，以及如何通过参数进行数据传递，理解函数重载和返回值。
• 字符串与输入输出操作：了解如何处理字符串，以及如何使用输入输出流来与用户交互。
• 面向对象编程：理解类与对象的概念，学会使用封装、继承和多态来组织代码，提高代码的复用性和可维护性。
• 异常处理：学习如何优雅地处理错误，确保程序的健壮性。

变量与数据类型

在 C++ 中，变量用于存储数据，数据类型定义了存储的数据的类型和大小：

int main() {
    int age = 25; // 定义整型变量
    float height = 1.75; // 定义浮点型变量
    char grade = 'A'; // 定义字符型变量
    std::string name = "John Doe"; // 定义字符串变量

    return 0;
}

控制结构

条件语句

if (age > 18) {
    std::cout << "You are an adult." << std::endl;
} else {
    std::cout << "You are not an adult." << std::endl;
}

循环

int i = 0;
while (i < 5) {
    std::cout << "Iteration: " << i << std::endl;
    i++;
}

函数与参数传递

函数是执行特定任务的代码块，可以接收输入参数并返回结果：

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    int result = add(3, 4);
    std::cout << "The sum is: " << result << std::endl;
    return 0;
}

字符串与输入输出操作

使用 std::cout 进行输出，std::cin 进行输入：

int main() {
    std::string name;
    std::cout << "Please enter your name: ";
    std::cin >> name;
    std::cout << "Hello, " << name << std::endl;
    return 0;
}

类与对象的基本概念

class Car {
public:
    void start() {
        std::cout << "Car engine starts." << std::endl;
    }
};

int main() {
    Car myCar;
    myCar.start();
    return 0;
}

封装、继承与多态

class Animal {
public:
    virtual void makeSound() { // 虚函数用于多态
        std::cout << "Generic animal sound." << std::endl;
    }
};

class Dog : public Animal {
public:
    void makeSound() override {
        std::cout << "Woof woof!" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Animal* animal = new Dog();
    animal->makeSound(); // 多态的体现
    delete animal;
    return 0;
}

基本数组操作

int main() {
    int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        std::cout << arr[i] << std::endl;
    }
    return 0;
}

标准模板库（STL）：容器与算法简介

容器

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
    for (int val : v) {
        std::cout << val << std::endl;
    }
    return 0;
}

算法

#include <iostream>
#include <algorithm>

int main() {
    std::vector<int> v = {3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6};
    std::sort(v.begin(), v.end());
    for (int val : v) {
        std::cout << val << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

异常与异常处理机制

#include <iostream>
#include <stdexcept>

int main() {
    try {
        int x = 0;
        int y = 10 / x; // 可能触发除以零错误
    } catch (const std::runtime_error& e) {
        std::cout << "Caught an error: " << e.what() << std::endl;
    } catch (...) {
        std::cout << "Unknown error" << std::endl;
    }
    return 0;
}

自定义异常类

#include <iostream>

class CustomError : public std::runtime_error {
public:
    CustomError(const std::string& message) : std::runtime_error(message) {}
};

int main() {
    try {
        throw CustomError("Something went wrong!");
    } catch (const CustomError& e) {
        std::cout << "Custom error caught: " << e.what() << std::endl;
    } catch (...) {
        std::cout << "Unknown error" << std::endl;
    }
    return 0;
}

小型项目实践：文本编辑器或计算器

计算器示例

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string input;
    std::cout << "Enter an arithmetic expression: ";
    std::cin >> input;
    double result = 0;
    try {
        result = std::stod(input);
    } catch (const std::invalid_argument& e) {
        std::cout << "Invalid input." << std::endl;
        return 1;
    } catch (const std::out_of_range& e) {
        std::cout << "Number out of range." << std::endl;
        return 1;
    }
    std::cout << "Result: " << result << std::endl;
    return 0;
}

在学习过程中，不断实践和编写代码是提升C++编程技能的关键。通过上述示例和指南，你将逐步构建起C++的基础知识框架，并为进一步深入学习和实际项目开发打下坚实的基础。记住，编程是需要时间和经验积累的过程，保持耐心和持续练习是关键。如果你遇到困难，不要犹豫，去查阅资料、寻求帮助或参加在线课程，比如慕课网，那里有丰富的C++学习资源。