C++语法学习：从基础到实践

概述

本文全面介绍了C++语法学习的关键概念，从变量与类型出发，深入数据类型与运算符、控制结构、函数与参数，直至类与对象的高级编程结构。通过基础到实践的案例分析，旨在为C++学员构建扎实的编程基础与应用场景理解。

基础概念介绍

变量与类型

在C++中，变量是程序中用于存储数据的容器。定义变量需要指定类型，类型决定了变量可以存储的数据类型和范围。C++支持多种类型，包括但不限于：

// 整型变量
int num;

// 浮点型变量
float score;

// 字符型变量
char letter;

常量与关键字

常量是在程序运行过程中值不能改变的量。关键字则是具有特殊语义的标识符，它们在程序中起到特定的作用。例如：

const int MAX_SIZE = 100; // 常量

// 关键字
if, while, for, switch, return, break, continue, enum

数据类型与运算符

数据类型

C++的数据类型主要包括整型、浮点型、字符型、指针等。

• 整型（int, short, long, long long）
• 浮点型（float, double）
• 字符型（char, wchar_t）
• 指针（指针类型如 int, double）

运算符

C++支持多种运算符，包括算术（+、-、*、/、%）、比较（==、!=、<、>、<=、>=）和逻辑（&&、||、!）运算符。

int a = 5, b = 3;
cout << "a + b = " << a + b << endl;
cout << "a * b = " << a * b << endl;
cout << "a % b = " << a % b << endl;
cout << "a > b = " << (a > b) << endl;
cout << "a == b = " << (a == b) << endl;

控制结构

控制结构是程序流程控制的关键部分，包括条件语句（if）、循环（while、for）和switch语句。

条件语句

// 基本的if语句
int x = 10;
if (x > 5) {
    cout << "x is greater than 5." << endl;
}

// if-else语句
int y = 3;
if (y > 10) {
    cout << "y is greater than 10." << endl;
} else {
    cout << "y is not greater than 10." << endl;
}

循环

循环用于重复执行一组操作直到满足特定条件。

• while循环:

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

• for循环:

  for (int i = 0; i < 5; i++) {
    cout << "i is " << i << endl;
  }

• do-while循环:

  int count = 0;
  do {
    cout << "Count: " << count << endl;
    count++;
  } while (count < 5);

switch语句

用于根据变量的值执行不同的代码块，类似于多路分支。

int day = 1;
switch (day) {
    case 1:
        cout << "Monday" << endl;
        break;
    case 2:
        cout << "Tuesday" << endl;
        break;
    default:
        cout << "Other day" << endl;
}

函数与参数

函数是可重用的代码块，可以接受参数并返回值。

// 函数定义
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

// 函数调用
int result = add(3, 5);
cout << "Result: " << result << endl;

参数传递

在调用函数时，可以使用值传递和引用传递。

• 值传递:

  void increment(int num) {
    num++;
  }
  
  int main() {
    int x = 10;
    increment(x);
    cout << "x after increment: " << x << endl; // x 不会改变，因为值传递只复制了地址的一个副本
  }

• 引用传递:

  void increment(int& num) {
    num++;
  }
  
  int main() {
    int x = 10;
    increment(x);
    cout << "x after increment: " << x << endl; // x 的值会增加，因为引用传递修改的是实际的变量值
  }

类与对象

类是创建对象的蓝图，包含数据成员和成员函数。

class Rectangle {
public:
    int width, height;

    Rectangle(int w, int h) : width(w), height(h) {} // 构造函数

    void printArea() { // 成员函数
        cout << "Area: " << width * height << endl;
    }
};

int main() {
    Rectangle rect(10, 20);
    rect.printArea(); // 使用成员函数
    return 0;
}

实际案例分析

案例：计算器程序

下面是一个简单的计算器程序，实现了基本的加、减、乘、除功能。

#include <iostream>

class Calculator {
public:
    double add(double a, double b) {
        return a + b;
    }

    double subtract(double a, double b) {
        return a - b;
    }

    double multiply(double a, double b) {
        return a * b;
    }

    double divide(double a, double b) {
        if (b == 0) {
            std::cerr << "Error: Division by zero." << std::endl;
            return 0;
        }
        return a / b;
    }
};

int main() {
    Calculator calc;
    double num1 = 10.5, num2 = 2.5;

    std::cout << "Addition: " << calc.add(num1, num2) << std::endl;
    std::cout << "Subtraction: " << calc.subtract(num1, num2) << std::endl;
    std::cout << "Multiplication: " << calc.multiply(num1, num2) << std::endl;
    std::cout << "Division: " << calc.divide(num1, num2) << std::endl;

    return 0;
}

案例：学生信息管理

下面是一个简单的学生信息管理系统，使用类来管理和存储学生数据。

#include <iostream>
#include <string>

class Student {
private:
    std::string name;
    int age;
    float gpa;

public:
    Student(std::string n, int a, float g) : name(n), age(a), gpa(g) {}

    void printInfo() {
        std::cout << "Name: " << name << ", Age: " << age << ", GPA: " << gpa << std::endl;
    }
};

int main() {
    Student student1("Alice", 20, 3.5);
    Student student2("Bob", 21, 3.2);

    student1.printInfo();
    student2.printInfo();

    return 0;
}

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