C++零基础资料：轻松入门编程语言

本文介绍了C++零基础资料，包括语言概述、开发环境搭建、基础语法入门、流程控制结构、数组与函数、指针与内存管理以及结构化编程基础等内容，帮助读者全面了解和掌握C++编程。

C++简介与环境搭建

C++语言概述

C++是一种静态类型、编译式、通用、程序化的、大小写敏感的编程语言。它是由Bjarne Stroustrup在20世纪80年代早期于贝尔实验室发明的。C++是一种多范式语言，支持过程化编程、面向对象编程、泛型编程和事件驱动编程。其语法和C语言非常相似，但C++还引入了面向对象编程的特性，如类、继承、多态等。

C++的核心特性包括：

• 面向对象编程（OOP）：支持类和对象的概念，允许继承和多态。
• 泛型编程：提供模板，用于编写可重用的代码。
• 内联函数：可以加快程序执行速度。
• 内存管理：允许对内存的直接控制。
• 预处理器指令：用于宏定义和条件编译等。

C++广泛应用于系统软件、浏览器、游戏开发、嵌入式系统、高性能计算等领域。

开发环境安装与配置

为了编写和运行C++程序，您需要安装一个编译器和一个集成开发环境（IDE）。以下是安装和配置Windows系统的教程。

1. 安装编译器：

   • MinGW：它是GNU工具集的Windows版本，包括gcc和g++编译器。
     • 下载地址：https://sourceforge.net/projects/mingw/
     • 安装完成后，将MinGW的bin目录添加到环境变量PATH中。
   • Visual Studio：它包含C++编译器和IDE。
     • 下载地址：https://visualstudio.microsoft.com/
     • 安装时选择“使用C++进行游戏开发”工作负载，以包含C++编译器。
2. 安装IDE：
   • Visual Studio Code：它是一个轻量级但功能强大的源代码编辑器，可以扩展为全面的IDE。
     • 下载地址：https://code.visualstudio.com/
     • 安装C++扩展：在VS Code中安装C++扩展，以获得C++代码的支持。
   • Visual Studio：它内置了C++支持。
     • 下载地址：https://visualstudio.microsoft.com/
     • 安装时选择“使用C++进行游戏开发”工作负载。

第一个C++程序示例

下面是一个简单的C++程序，它将打印“Hello, World!”到控制台。

#include <iostream>

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

编译与运行

1. 使用MinGW编译与运行：
   • 打开命令提示符。
   • 导航到保存源代码文件的目录。
   • 输入以下命令进行编译：

     g++ hello.cpp -o hello

   • 运行编译后的程序：

     ./hello

2. 使用Visual Studio编译与运行：
   • 打开Visual Studio。
   • 选择“创建新项目”。
   • 选择“控制台应用”，然后填写项目名称和位置。
   • 打开main.cpp文件，替换内容为上述代码。
   • 点击“开始”按钮或按F5键运行。

基础语法入门

变量与数据类型

在C++中，变量用于存储数据。每个变量都有一个特定的数据类型，决定了它可以存储什么样的数据。

常见的数据类型包括：

• 整型：int、short、long
• 浮点型：float、double
• 字符型：char
• 布尔型：bool

下面是一些示例代码：

#include <iostream>

int main() {
    int age = 25;  // 整型变量
    float salary = 2500.50f;  // 浮点型变量
    char grade = 'A';  // 字符型变量
    bool isStudent = true;  // 布尔型变量

    std::cout << "Age: " << age << std::endl;
    std::cout << "Salary: " << salary << std::endl;
    std::cout << "Grade: " << grade << std::endl;
    std::cout << "Is Student: " << isStudent << std::endl;

    return 0;
}

输入输出操作

C++提供了<iostream>库来处理输入输出操作。最常用的输入输出流包括std::cin（输入流）和std::cout（输出流）。

下面是一个简单的输入输出示例：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int num;
    cout << "请输入一个整数: ";
    cin >> num;
    cout << "你输入的整数是: " << num << endl;

    return 0;
}

基本运算符与表达式

C++支持多种运算符，如算术运算符、关系运算符、逻辑运算符等。算术运算符包括加法（+）、减法（-）、乘法（*）、除法（/）、取模（%）等。下面是一些示例代码：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a = 10;
    int b = 20;

    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;

    return 0;
}

流程控制结构

条件语句

条件语句用于根据特定的条件执行代码块。最常用的条件语句是if、if-else和switch。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int score = 85;

    if (score >= 90) {
        cout << "成绩优秀" << endl;
    } else if (score >= 70) {
        cout << "成绩良好" << endl;
    } else {
        cout << "成绩一般" << endl;
    }

    return 0;
}

循环语句

循环语句用于重复执行一段代码，直到满足某个终止条件。常用的循环语句有for、while和do-while。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int i;

    // for 循环
    for (i = 1; i <= 10; i++) {
        cout << "数字: " << i << endl;
    }

    // while 循环
    i = 1;
    while (i <= 10) {
        cout << "数字: " << i << endl;
        i++;
    }

    // do-while 循环
    i = 1;
    do {
        cout << "数字: " << i << endl;
        i++;
    } while (i <= 10);

    return 0;
}

分支选择语句

除了if语句，还有switch语句用于处理多分支选择。switch语句根据不同的case执行不同的代码块。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int number = 3;
    switch (number) {
        case 1:
            cout << "Case 1" << endl;
            break;
        case 2:
            cout << "Case 2" << endl;
            break;
        case 3:
            cout << "Case 3" << endl;
            break;
        default:
            cout << "Default case" << endl;
            break;
    }

    return 0;
}

数组与函数

数组的定义与使用

数组是一种用于存储一组相同类型元素的数据结构。在C++中，可以定义数组并访问其元素。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

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

    return 0;
}

函数的定义与调用

函数用于封装一段可重复使用的代码。函数可以返回一个值，也可以不返回值（如void函数）。

#include <iostream>
using namespace std;

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

int main() {
    int result = sum(10, 20);
    cout << "结果: " << result << endl;

    return 0;
}

函数参数与返回值

函数可以接受参数并返回一个值。参数类型和返回值类型需要明确指定。

#include <iostream>
using namespace std;

float calculateAverage(float a, float b, float c) {
    return (a + b + c) / 3;
}

int main() {
    float average = calculateAverage(85.5, 90.0, 88.5);
    cout << "平均值: " << average << endl;

    return 0;
}

指针与内存管理

指针基础

指针是C++语言的核心概念之一。一个指针变量存储的是另一个变量的地址，而不是其值。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int number = 10;
    int* ptr = &number;  // ptr指向number的地址

    cout << "number的值: " << number << endl;
    cout << "number的地址: " << &number << endl;
    cout << "ptr指向的地址: " << ptr << endl;

    return 0;
}

动态内存分配

动态内存分配允许程序在运行时动态分配内存。常用的动态内存分配函数包括new和delete。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int* dynamicArray = new int[5];  // 分配5个整数的数组
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        dynamicArray[i] = i + 1;
        cout << "元素: " << dynamicArray[i] << endl;
    }

    delete[] dynamicArray;  // 释放动态分配的内存

    return 0;
}

指针运算

指针运算允许通过指针操作内存中的数据。例如，可以通过指针的自增操作来访问数组的下一个元素。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int* ptr = &arr[0];

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

    return 0;
}

指针与数组的关系

指针可以用于访问数组的元素。数组名本质上就是指向数组第一个元素的指针。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int* ptr = arr;  // ptr指向数组的第一个元素

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

    return 0;
}

结构化编程基础

结构体与联合体

结构体是一种复合数据类型，可以包含多个不同类型的成员。联合体则允许在一个内存位置保存多个不同类型的值，但每次只能使用其中的一个成员。

#include <iostream>
using namespace std;

struct Person {
    int age;
    float height;
};

union Data {
    int i;
    float f;
    char str[20];
};

int main() {
    Person person;
    person.age = 25;
    person.height = 1.75;
    cout << "年龄: " << person.age << ", 身高: " << person.height << endl;

    Data data;
    data.i = 10;
    cout << "整数: " << data.i << endl;
    data.f = 3.14;
    cout << "浮点数: " << data.f << endl;

    return 0;
}

枚举类型

枚举是一种特殊的数据类型，用于定义一组命名常量。枚举类型由一组相关名称的列表组成。

#include <iostream>
using namespace std;

enum Color { RED, GREEN, BLUE };

int main() {
    Color color = RED;
    cout << "颜色: ";
    if (color == RED) {
        cout << "RED" << endl;
    } else if (color == GREEN) {
        cout << "GREEN" << endl;
    } else if (color == BLUE) {
        cout << "BLUE" << endl;
    }

    return 0;
}

文件操作基础

文件操作允许程序读写文件。C++提供了<fstream>库来进行文件操作。

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    ofstream outfile("output.txt");
    outfile << "Hello, World!" << endl;
    outfile.close();

    ifstream infile("output.txt");
    string line;
    while (getline(infile, line)) {
        cout << line << endl;
    }
    infile.close();

    return 0;
}