C++基础语法资料：入门级教程与指南

本文详细介绍了C++基础语法资料，包括数据类型、变量、运算符、控制结构、函数、数组与字符串等内容。通过丰富的示例代码，帮助读者深入理解C++编程语言的关键特性。文章还涵盖了条件语句、循环结构、分支与跳转语句，并详细讲解了函数的定义与调用、作用域与生命周期。

C++语言简介

编程语言概述

编程语言是用于编写计算机程序的语言，它使程序员能够向计算机发出指令，以完成特定的任务。编程语言可以分为低级语言和高级语言。低级语言，如汇编语言，直接与计算机硬件相关联，而高级语言，如C++，更接近自然语言，易于理解和编写。

C++语言的特点与优势

C++是一种静态类型、编译型、通用、大小写敏感的编程语言，它具有面向对象、泛型编程和过程式编程的特点。

1. 面向对象编程（OOP）：C++支持类和对象，封装、继承和多态等面向对象特性，使得代码更加模块化、可维护和可重用。
2. 泛型编程：模板是一种实现泛型编程的技术，它允许编写通用的代码，适用于多种数据类型。
3. 性能：C++编译后的代码通常比其他高级语言更快，因为它允许对硬件进行直接操控。
4. 兼容性：C++代码可以与C语言代码无缝集成，这意味着它能够访问和使用广泛的C库。
5. 跨平台：C++可以在多种操作系统上运行，包括Windows、Linux和Mac OS。

C++与其他编程语言的比较

• C++ vs. Java：Java是一种解释型语言，而C++是编译型语言，因此C++代码通常运行速度更快。此外，Java提供了自动内存管理的特性，而C++没有。
• C++ vs. Python：Python是一种解释型语言，易于学习且语法清晰，而C++更为底层，需要更多的手动内存管理。
• C++ vs. C#：C#是由Microsoft开发的一种面向对象的编程语言，语法上类似于C++，但C#在.NET框架下运行，而C++可以运行在多种平台上。
• C++ vs. C：C++增加了面向对象编程、异常处理、命名空间和模板等特性，而C语言则相对原始，不支持面向对象编程。

C++基础语法

数据类型与变量

在C++中，变量是用来存储数据的容器，每种变量都有自己的数据类型。C++支持多种基本数据类型，包括整型、浮点型、字符型和布尔型。

整型：整型变量用于存储整数值。常见的整型有int（整数），short（短整数），long（长整数）。

int num1 = 10; // int类型
short num2 = 5; // short类型
long num3 = 2000000000; // long类型

浮点型：浮点型变量用于存储小数值。常见的浮点型有float（单精度浮点数），double（双精度浮点数）。

float num4 = 3.14f; // float类型
double num5 = 2.71828; // double类型

字符型：字符型变量用于存储单个字符。常用字符类型有char。

char letter = 'A'; // char类型

布尔型：布尔型变量用于存储真（true）或假（false）值。布尔类型为bool。

bool isTrue = true; // bool类型

常量与符号常量

在C++中，常量用于表示固定不变的值。C++提供了两种常量：字面常量和符号常量。字面常量直接在代码中指定，而符号常量使用const关键字声明。

字面常量：

int num = 100; // 字面常量
float pi = 3.14159;
char letter = 'A';
bool isTrue = true;

符号常量：

const int MAX_SIZE = 100; // 符号常量
const float PI = 3.14159;
const char LETTER = 'A';
const bool IS_TRUE = true;

运算符与表达式

C++中的运算符用于执行特定的操作。常见的运算符有算术运算符、关系运算符、逻辑运算符等。

算术运算符：

int a = 10, b = 5;
int sum = a + b; // 加法
int diff = a - b; // 减法
int prod = a * b; // 乘法
int quot = a / b; // 除法
int rem = a % b; // 求余

关系运算符：

int x = 10, y = 5;
bool result1 = x > y; // 大于
bool result2 = x < y; // 小于
bool result3 = x >= y; // 大于等于
bool result4 = x <= y; // 小于等于
bool result5 = x == y; // 等于
bool result6 = x != y; // 不等于

逻辑运算符：

bool flag1 = true;
bool flag2 = false;
bool result1 = flag1 && flag2; // 逻辑与
bool result2 = flag1 || flag2; // 逻辑或
bool result3 = !flag1; // 逻辑非

控制结构

条件语句（if语句）

条件语句根据给定的条件执行不同的代码块。

单分支if语句：

int age = 18;
if (age >= 18) {
    std::cout << "成年人";
}

多分支if-else语句：

int score = 85;
if (score >= 90) {
    std::cout << "优秀";
} else if (score >= 70) {
    std::cout << "良好";
} else {
    std::cout << "及格";
}

条件运算符：

int a = 10, b = 20;
int result = (a > b) ? a : b; // 结果为20

循环结构（for、while、do-while）

for循环：for循环用于重复执行一段代码，直到条件满足为止。

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    std::cout << "第 " << i << " 次循环" << std::endl;
}

while循环：while循环会一直重复执行代码块，直到条件为假。

int counter = 0;
while (counter < 5) {
    std::cout << "第 " << counter << " 次循环" << std::endl;
    counter++;
}

do-while循环：do-while循环先执行一次循环体，然后检查条件是否满足，如果满足则继续执行循环。

int counter = 0;
do {
    std::cout << "第 " << counter << " 次循环" << std::endl;
    counter++;
} while (counter < 5);

分支与跳转语句（switch、break、continue）

switch语句：用于根据不同的条件执行不同的代码块。

int option = 1;
switch (option) {
    case 1:
        std::cout << "选项1" << std::endl;
        break;
    case 2:
        std::cout << "选项2" << std::endl;
        break;
    default:
        std::cout << "默认选项" << std::endl;
}

break语句：用于跳出循环或switch语句。

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    if (i == 3) {
        break;
    }
    std::cout << "第 " << i << " 次循环" << std::endl;
}

continue语句：用于跳过当前循环的剩余部分，继续执行下一次循环。

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    if (i == 3) {
        continue;
    }
    std::cout << "第 " << i << " 次循环" << std::endl;
}

函数与作用域

函数的定义与调用

函数是一种封装了某些操作的代码块，可以重复使用。函数定义包含返回类型、函数名、参数列表和函数体。

无参数无返回值

void displayMessage() {
    std::cout << "这是一个函数" << std::endl;
}

int main() {
    displayMessage(); // 调用函数
    return 0;
}

带参数无返回值

void sayHello(const std::string& name) {
    std::cout << "你好，" << name << std::endl;
}

int main() {
    sayHello("张三");
    return 0;
}

带参数有返回值

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

int main() {
    int result = calculateSum(5, 10);
    std::cout << "结果为：" << result << std::endl;
    return 0;
}

局部变量与全局变量

局部变量：在函数内部声明的变量，只在该函数的作用域内有效。

void printNumber() {
    int num = 10; // 局部变量
    std::cout << "局部变量：" << num << std::endl;
}

int main() {
    printNumber();
    // std::cout << "局部变量：" << num << std::endl; // 错误：num未在main中定义
    return 0;
}

全局变量：在所有函数外部声明的变量，可以在任何函数中访问。

int globalNum = 100; // 全局变量

void printNumber() {
    std::cout << "全局变量：" << globalNum << std::endl;
}

int main() {
    std::cout << "全局变量：" << globalNum << std::endl;
    printNumber();
    return 0;
}

作用域与生命周期

作用域：变量的作用域决定了变量可以被访问的范围。局部变量的作用域仅限于声明它的函数或代码块，而全局变量的作用域是整个程序。

生命周期：变量的生命周期是从变量的声明开始到变量的作用域结束。

int main() {
    int localNum = 200; // 局部变量
    {
        int localNum = 300; // 新的局部变量，与上一个同名但不同作用域
        std::cout << "内部作用域：" << localNum << std::endl;
    }
    std::cout << "外部作用域：" << localNum << std::endl; // 输出200
    return 0;
}

数组与字符串

一维数组与多维数组

一维数组

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; // 初始化数组
int arr2[5]; // 未初始化

arr2[0] = 10;
arr2[1] = 20;
arr2[2] = 30;
arr2[3] = 40;
arr2[4] = 50;

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    std::cout << "arr[" << i << "] = " << arr[i] << std::endl;
    std::cout << "arr2[" << i << "] = " << arr2[i] << std::endl;
}

多维数组

int matrix[3][3] = {
    {1, 2, 3},
    {4, 5, 6},
    {7, 8, 9}
};

for (int i = 0; i < 3; i++) {
    for (int j = 0; j < 3; j++) {
        std::cout << "matrix[" << i << "][" << j << "] = " << matrix[i][j] << std::endl;
    }
}

字符串的处理与操作

在C++中，字符串可以使用std::string类来处理，也可以使用C风格字符串（char*）。

std::string类

#include <string>

int main() {
    std::string str1 = "Hello";
    std::string str2 = "World";
    std::string result = str1 + " " + str2; // 字符串连接
    std::cout << result << std::endl;

    std::string str = "abcdef";
    std::cout << str[0] << std::endl; // 输出'a'
    std::cout << str.find("bc") << std::endl; // 输出1
    std::cout << str.substr(2, 3) << std::endl; // 输出"cde"
    return 0;
}

C风格字符串

#include <cstring>

int main() {
    char str1[10] = "Hello";
    char str2[10] = "World";
    char result[20];
    strcpy(result, str1);
    strcat(result, " ");
    strcat(result, str2); // 字符串连接
    std::cout << result << std::endl;

    char str[10] = "abcdef";
    std::cout << str[0] << std::endl; // 输出'a'
    char* pos = strstr(str, "bc");
    std::cout << pos - str << std::endl; // 输出1
    char subStr[4];
    strncpy(subStr, &str[2], 3);
    subStr[3] = '\0';
    std::cout << subStr << std::endl; // 输出"cde"
    return 0;
}

常用字符串函数介绍

std::string类提供了许多常用的字符串处理函数，如append、find、replace等。

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string str = "Hello World";

    // 追加字符串
    str.append(" from C++");
    std::cout << str << std::endl; // 输出"Hello World from C++"

    // 查找子字符串
    size_t pos = str.find("World");
    if (pos != std::string::npos) {
        std::cout << "找到World的位置：" << pos << std::endl;
    }

    // 替换子串
    str.replace(pos, 5, "Universe");
    std::cout << str << std::endl; // 输出"Hello Universe from C++"

    // 插入字符
    str.insert(pos + 8, " Beautiful");
    std::cout << str << std::endl; // 输出"Hello Universe Beautiful from C++"

    // 删除字符
    str.erase(pos + 26, 5);
    std::cout << str << std::endl; // 输出"Hello Universe Beautiful"
    return 0;
}
``

以上是C++基础语法的详细讲解，涵盖了变量与类型、常量与符号常量、运算符与表达式、控制结构、函数与作用域、数组与字符串等方面。希望这些内容能帮助你更好地理解和掌握C++编程语言。