C++11教程：初学者必备指南

概述

本文提供了全面的C++11教程，涵盖语言简介、安装配置、基础语法、函数与指针、高级特性和标准库使用等内容。通过详细解释和代码示例，帮助初学者快速掌握C++11教程。文章还介绍了如何选择合适的编译器和配置开发环境，以确保顺利编写和调试C++11程序。

C++11教程：初学者必备指南 1. C++11简介

什么是C++11

C++11是C++标准委员会在2011年发布的C++新标准。它引入了许多新的特性，包括更简便的语法、更好的类型安全、改进的内存管理和更多的库功能。C++11的目标是提高语言的生产力和可读性，同时保持语言的核心特性不变。

C++11的主要特点

C++11引入了许多重要的新特性，如下所示：

• 自动类型推断（auto）：自动推断变量类型。
• 范围for循环：简化遍历容器。
• 初始化列表：使用花括号初始化对象。
• lambda表达式：匿名函数，可捕获变量。
• 右值引用：改善移动语义。
• 线程支持：内置线程库支持多线程。
• 智能指针：改进内存管理。
• nullptr：取代NULL，提供明确的空指针类型。
• constexpr：常量表达式。
• 类型别名：使用typedef或using声明类型别名。

C++11与旧版本的区别

• 语法简化：C++11引入了更简洁的语法，如auto关键字和范围for循环，使代码更易读。
• 内存管理改进：智能指针和右值引用改善了内存管理和资源管理。
• 并行计算支持：内置线程库支持多线程编程。
• 类型安全增强：使用constexpr和nullptr提高类型安全。
• 标准库更新：更新了许多标准库，增加了许多新的容器、算法和工具。

2. 安装与环境配置

选择合适的编译器

选择合适的编译器对于C++开发至关重要。以下是几种常用的编译器：

• GCC：GNU Compiler Collection，支持多种语言，包括C++。
• Clang：LLVM项目的一部分，提供出色的诊断信息。
• MSVC：Microsoft Visual C++，适用于Windows开发。
• MinGW：Minimalist GNU for Windows，Windows下的GCC变体。

安装GCC：

sudo apt-get install g++

安装Clang：

sudo apt-get install clang

配置开发环境

1. 安装开发工具：

   • Linux：

     sudo apt-get install build-essential

   • Windows：
     安装Visual Studio或其他集成开发环境（IDE）。
2. 编辑器/IDE：
   • Visual Studio Code：支持C++开发。
   • CLion：专业的C++ IDE。
   • Eclipse CDT：适用于C++开发的Eclipse插件。
   • Code::Blocks：轻量级的IDE。

编写第一个C++11程序

#include <iostream>

int main() {
    std::cout << "Hello, World!" << std::endl;
    return 0;
}

编译并运行：

g++ -std=c++11 hello.cpp -o hello
./hello

3. 基础语法

变量与数据类型

变量是程序中存储数据的基本单位。C++支持多种数据类型，包括整型、浮点型、字符型等。以下是一些基本示例：

int a = 5;       // 整型变量
float b = 3.14;  // 浮点型变量
char c = 'A';    // 字符型变量
bool d = true;   // 布尔型变量
double e = 2.718;  // 双精度浮点型变量

运算符

运算符用于在变量之间执行操作。常见的运算符包括算术运算符、逻辑运算符和位运算符。以下是一些示例：

int x = 10;
int y = 5;
int sum = x + y;  // 加法
int diff = x - y; // 减法
int prod = x * y; // 乘法
int quot = x / y; // 除法
int rem = x % y;  // 取模

控制流程语句

控制流程语句用于控制程序的执行流程。常见的控制流程语句包括if语句、switch语句和循环语句。以下是一些示例：

if语句

int num = 5;
if (num > 0) {
    std::cout << "num is positive" << std::endl;
}

switch语句

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

循环语句

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

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

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

4. 函数与指针

函数定义与调用

函数是可重复使用的代码块，用于执行特定任务。定义函数的基本语法如下：

return_type function_name(param_type param_name) {
    // 函数体
    return value;
}

示例：

int add(int x, int y) {
    return x + y;
}

int result = add(3, 4);
std::cout << "Result: " << result << std::endl;

参数传递

参数传递有两种方式：传值和传引用。

传值

void increment(int x) {
    x++;
}

int num = 5;
increment(num);  // num不变
std::cout << "num: " << num << std::endl;

传引用

void increment(int &x) {
    x++;
}

int num = 5;
increment(num);  // num变为6
std::cout << "num: " << num << std::endl;

指针与内存地址

指针是存储变量地址的变量。以下是一些基本示例：

int a = 10;
int *p = &a;  // p指向a的地址
*p = 20;      // 通过指针修改a的值
std::cout << "a: " << a << std::endl;

5. 高级特性

引用与智能指针

引用是别名，指向现有变量的地址。以下是一些基本示例：

int a = 5;
int &ref = a;  // ref是a的引用
ref = 10;      // 修改a的值
std::cout << "a: " << a << std::endl;

智能指针是用于自动管理内存的类。常见的智能指针有unique_ptr和shared_ptr。以下是一些示例：

#include <memory>

std::unique_ptr<int> ptr1 = std::make_unique<int>(5);
std::shared_ptr<int> ptr2 = std::make_shared<int>(10);

*ptr1 = 20;
*ptr2 = 30;

std::cout << "*ptr1: " << *ptr1 << std::endl;
std::cout << "*ptr2: " << *ptr2 << std::endl;

常量和限定符

常量和限定符用于限制变量和函数的行为。以下是一些示例：

const int num = 5;  // 常量整型
const int *ptr = #  // 指针指向常量
int * const ptr2 = #  // 指针是常量，但指向的地址可以改变
const int * const ptr3 = #  // 两个都是常量

int a = 10;
const int& ref = a;  // 常量引用

枚举与结构体

枚举是用于定义一组命名的整数常量的类型。以下是一些示例：

enum Color { Red, Green, Blue };
Color color = Red;
std::cout << "Color: " << color << std::endl;

结构体是用户定义的数据类型，包含一组相关变量的集合。以下是一些示例：

struct Point {
    int x;
    int y;
};

Point p;
p.x = 10;
p.y = 20;
std::cout << "Point: (" << p.x << ", " << p.y << ")" << std::endl;

6. 标准库与STL

常用标准库函数

C++标准库提供许多有用的函数，用于字符串处理、内存分配、输入输出等。以下是一些示例：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
    string str = "Hello, World!";
    cout << str << endl;

    str += ", C++11!";
    cout << str << endl;

    return 0;
}

容器介绍

C++标准模板库（STL）提供了多种容器，用于存储和管理数据。常见的容器有vector、list、map等。

vector

#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4};

    vec.push_back(5);
    std::cout << "Vector elements: ";
    for (int i : vec) {
        std::cout << i << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

list

#include <list>
#include <iostream>

int main() {
    std::list<int> lst = {1, 2, 3, 4};

    lst.push_back(5);
    std::cout << "List elements: ";
    for (int i : lst) {
        std::cout << i << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

map

#include <map>
#include <iostream>

int main() {
    std::map<int, std::string> m = {{1, "one"}, {2, "two"}, {3, "three"}};

    m[4] = "four";
    std::cout << "Map elements: ";
    for (const auto &kv : m) {
        std::cout << kv.first << ": " << kv.second << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

迭代器和算法

迭代器是用于遍历容器的指针。算法是用于处理容器的函数。

迭代器

#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    for (std::vector<int>::iterator it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

算法

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> vec = {5, 3, 8, 1, 6};

    std::sort(vec.begin(), vec.end());

    std::cout << "Sorted elements: ";
    for (int i : vec) {
        std::cout << i << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

通过以上内容，你可以了解C++11的主要特性和基础语法，以及如何配置开发环境和使用标准库。希望这篇指南能帮助你快速入门C++编程。更多详细内容，可以参考慕课网的相关课程。