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C++11语法入门：新手必读教程

标签：
C++
概述

本文全面介绍了C++11的新特性和语法改进，涵盖了数据类型、变量、常量、枚举、运算符以及控制结构等内容。文章详细讲解了C++11中诸如智能指针和lambda表达式等高级语法特性，并提供了丰富的示例代码来帮助理解。通过本文的学习，读者可以快速掌握C++11语法入门知识，为更深入地使用C++11打下坚实的基础。

C++11简介

C++11新特性概述

C++11是C++语言的一个重要版本，它引入了许多新的特性和改进。这些新特性主要集中在提高代码的可读性和简洁性，同时增强了语言的灵活性和表达能力。例如，C++11引入了新的语法结构（如lambda表达式和range-based for循环）、新的类型（如std::unique_ptr和std::shared_ptr）以及改进的库（如新的容器和算法）。

C++11与旧版本的区别

C++11在语法、库功能和内存管理方面与旧版本（如C++98和C++03）有许多不同之处。以下是一些主要的区别：

  • 语法改进：C++11引入了更简洁的语法，例如自动类型推断（auto关键字）、初始化列表和lambda表达式。
  • 库的增强：C++11的库更加丰富，包括新的STL容器（例如std::array、std::unordered_map）和算法。
  • 内存管理改进：智能指针（std::unique_ptr、std::shared_ptr）的引入使得管理动态分配的内存更加安全和方便。

C++11的优势和应用场景

C++11的优势在于它在保留C++强大性能的同时，提供了更现代和方便的编程方式。C++11的智能指针和范围for循环等功能，使得程序更加安全和易于维护。C++11适用于各种场景，如高性能计算、游戏开发、操作系统内核和网页浏览器内核等。

基本语法入门

数据类型和变量

在C++中，数据类型定义了变量存储的数据类型。C++支持多种基本数据类型，包括整型、浮点型、字符型等。以下是几种常见的基本数据类型：

  • int：整型，通常占4个字节。
  • float：单精度浮点型，通常占4个字节。
  • double：双精度浮点型，通常占8个字节。
  • char：字符型，通常占1个字节。

变量定义时需要指定数据类型，并给变量命名。例如：

int age = 25;
float height = 1.75;
double weight = 68.5;
char grade = 'A';

常量和枚举

常量是不可修改的变量，通常用于定义程序中的固定值。在C++中，可以使用const关键字定义常量：

const int MAX_VALUE = 100;
const float PI = 3.14159;

枚举（enum）是一种用户自定义的数据类型，用于定义一组命名的常量：

enum Color { RED, GREEN, BLUE };
Color myColor = RED;

运算符及其优先级

C++支持多种运算符，包括算术运算符（如+、-、*、/）、逻辑运算符（如&&、||）、关系运算符（如==、!=、<、>）等。运算符的优先级决定了表达式中的计算顺序。例如：

int result = 2 + 3 * 4; // 优先计算3 * 4，结果为14
result = (2 + 3) * 4; // 结果为20

控制结构

条件语句（if, switch）

条件语句用于根据不同的条件执行不同的代码块。if语句是最基本的条件结构：

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

switch语句用于比较多个值：

int choice = 2;
switch (choice) {
case 1:
    std::cout << "Choice is 1\n";
    break;
case 2:
    std::cout << "Choice is 2\n";
    break;
default:
    std::cout << "Default choice\n";
}

循环语句（for, while, do-while）

循环语句用于重复执行一段代码直到满足某个条件为止。for循环是最常用的形式：

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    std::cout << i << " ";
}
// 输出: 0 1 2 3 4

while循环在条件为真时重复执行：

int i = 0;
while (i < 5) {
    std::cout << i << " ";
    i++;
}
// 输出: 0 1 2 3 4

do-while循环在条件为真时至少执行一次：

int j = 0;
do {
    std::cout << j << " ";
    j++;
} while (j < 5);
// 输出: 0 1 2 3 4

跳转语句（break, continue）

跳转语句用于控制循环的执行流程。break语句用于立即退出循环：

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    if (i == 5) {
        break;
    }
    std::cout << i << " ";
}
// 输出: 0 1 2 3 4

continue语句用于跳过当前循环的剩余部分，并继续下一次循环：

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    if (i % 2 == 0) {
        continue;
    }
    std::cout << i << " ";
}
// 输出: 1 3 5 7 9
函数和对象

函数定义和调用

函数是一段可以重复使用并可执行特定任务的代码块。定义函数时需要指定返回类型和函数名。以下是一个简单的函数示例：

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}
int result = add(3, 4);
std::cout << "Result: " << result << "\n";

函数重载

函数重载是指使用相同的函数名定义多个函数，这些函数的参数类型或数量不同。例如：

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

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

int result1 = add(3, 4);  // 调用int版本的add
double result2 = add(3.5, 4.5);  // 调用double版本的add

类的定义和对象的创建

类是C++中用于定义对象的数据结构。类中可以包含成员变量和成员函数。以下是一个简单的类定义：

class Rectangle {
public:
    int width;
    int height;
    void setDimensions(int w, int h) {
        width = w;
        height = h;
    }
};

Rectangle myRect;
myRect.setDimensions(5, 10);

成员函数和构造函数

成员函数是属于类的方法，用于操作对象的数据。构造函数是一种特殊的成员函数，用于初始化对象。以下是一个类的完整定义，包含构造函数：

class Rectangle {
public:
    int width;
    int height;
    Rectangle(int w, int h) {
        width = w;
        height = h;
    }
    void setDimensions(int w, int h) {
        width = w;
        height = h;
    }
};

Rectangle myRect(5, 10);
高级语法特性

智能指针（unique_ptr, shared_ptr）

智能指针是C++11引入的一种自动内存管理机制。std::unique_ptr和std::shared_ptr是最常用的两种智能指针。以下给出了一个实际的使用案例：

#include <memory>
#include <iostream>

int main() {
    std::unique_ptr<int> p1 = std::make_unique<int>(10);
    std::shared_ptr<int> p2 = std::make_shared<int>(20);

    std::cout << "Unique pointer value: " << *p1 << "\n";
    std::cout << "Shared pointer value: " << *p2 << "\n";

    return 0;
}

Lambda表达式

Lambda表达式是一种匿名函数，可以用于定义简单的函数。例如：

#include <iostream>

int main() {
    auto add = [](int a, int b) {
        return a + b;
    };
    int result = add(3, 4);
    std::cout << "Result: " << result << "\n";
}

Range-based for循环

Range-based for循环是一种简化循环结构的方式，用于遍历容器中的元素：

#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
    for (int num : numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    // 输出: 1 2 3 4 5
}
C++11标准库简介

基础数据结构（vector, list, map）

C++11提供了丰富的标准库容器，如std::vector、std::list和std::map。std::vector是一个动态数组：

#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
    for (int num : numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    // 输出: 1 2 3 4 5
}

std::list是一个双向链表：

#include <list>
#include <iostream>

int main() {
    std::list<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
    for (int num : numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    // 输出: 1 2 3 4 5
}

std::map是一个键值对的关联容器：

#include <map>
#include <iostream>

int main() {
    std::map<int, std::string> ages = {{1, "Alice"}, {2, "Bob"}, {3, "Charlie"}};
    for (const auto& pair : ages) {
        std::cout << pair.first << ": " << pair.second << "\n";
    }
    // 输出:
    // 1: Alice
    // 2: Bob
    // 3: Charlie
}

常用算法（find, sort, transform）

C++11标准库提供了许多内置算法，如std::find、std::sort和std::transform。std::find用于查找元素：

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

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
    auto it = std::find(numbers.begin(), numbers.end(), 3);
    if (it != numbers.end()) {
        std::cout << "Found: " << *it << "\n";
    }
    // 输出: Found: 3
}

std::sort用于对容器进行排序：

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

int main() {
    std::vector<int> numbers = {5, 2, 8, 3, 1};
    std::sort(numbers.begin(), numbers.end());
    for (int num : numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    // 输出: 1 2 3 5 8
}

std::transform用于转换容器中的元素：

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

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::vector<int> squares(numbers.size());
    std::transform(numbers.begin(), numbers.end(), squares.begin(), [](int n) {
        return n * n;
    });
    for (int num : squares) {
        std::cout << num << " ";
    }
    // 输出: 1 4 9 16 25
}

其他实用功能

C++11还提供了许多其他实用的功能，如std::tuple、std::function和std::optional等。std::tuple是一种可以存储多种类型数据的容器：

#include <tuple>
#include <iostream>

int main() {
    std::tuple<int, std::string, double> t(1, "Alice", 3.14);
    std::cout << std::get<0>(t) << "\n";  // 输出: 1
    std::cout << std::get<1>(t) << "\n";  // 输出: Alice
    std::cout << std::get<2>(t) << "\n";  // 输出: 3.14
}

std::function是一种通用函数指针类型，可以存储可调用的对象：

#include <functional>
#include <iostream>

int main() {
    std::function<int(int)> add = [](int n) {
        return n + 1;
    };
    std::cout << add(5) << "\n";  // 输出: 6
}

std::optional提供了一种表示可选值的方式：

#include <optional>
#include <iostream>

int main() {
    std::optional<int> optValue = 10;
    if (optValue) {
        std::cout << *optValue << "\n";  // 输出: 10
    }
}
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发表于 2024.12.13 19:09， 共 21 人浏览

本文原创发布于慕课网 ，转载请注明出处，谢谢合作

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