C++基础学习

C++ 基础

目录

C++ 基础

变量

常量

字面量

符号常量-具有名称的常量

数据类型

基本类型

关系与逻辑

关系表达式

运算符优先级

变量

计算机的内存

变量指的是会随着程序运算而改变的量。

Tips： 比如用户在售卖机购买的可乐数量和爆米花数量都是不确定的，最后的总价也会各异，所以这些数量和总价都以变量的形式存在于计算机中。

维护这些变量会用到计算机的存储功能。

• 计算机的存储功能会使用内存实现。
  

  
  

• 计算机中的 *** 作系统一般会把内存划分成不同区域来存储数据，以便于管理。
  

  
  

• 内存中每个基本存储单元可以存放一个字节的数据，每个字节具有8位，也就是8个比特（bit）。
  

  
  

• 每个内存单元有一个唯一的地址，常用一个16进制数表示和区分。
  

  
  

变量的声明

• 变量的声明就是向内存申请变量，用于存放数据的过程，一般的声明方式为数据类型 变量名称。
  

  
  

// 声明可乐数量变量 coke
int coke;
// 声明爆米花数量变量 popcorn
int popcorn;
// 声明消费总额变量 money
int money;

变量的命名规则

变量名称也叫做标识符，有固定的构造规则：

• 只能由字⺟、数字和下划线组成；

• 数字不可以出现在第一个位置上；

• C++的关键字（保留字）不可以⽤做标识符；

• 最好简单易懂，用具有对应含义的英文或者拼音来表示；

标识符是用于表示以下内容之一的字符序列:

• 对象或变量名称

• 类、结构或联合名称

• 枚举类型名称

• 类、结构、联合或枚举的成员

• 函数或类成员函数

• typedef 名称

• 标签名称

• 宏名称

• 宏参数

关键字

alignas alignof and and_eq asm auto bitand bitor bool break case catch char char8_t char16_t char32_t class compl concept const const_cast consteval constexpr

constinit continue co_await co_return co_yield decltype default delete do double dynamic_cast else enum explicit export extern false float for friend goto if inline

int long mutable namespace new noexcept not not_eq nullptr operator or or_eq private protected public register reinterpret_cast requires return short signed sizeof static static_assert

static_cast struct switch template this thread_local throw true try typedef typeid typename union unsigned using virtual void volatile wchar_t while xor xor_eq

变量的初始化

• 在声明变量时，也可以赋予这个变量一个初值，这被称为变量的初始化。
  

  
  

// 声明消费总额变量 money，并且初始化数值为 0
int money = 0;

变量的输出

• 使用C++代码来在屏幕上展示初始化过的的消费总额，这叫做变量的输出，输出的内容是变量中保存的数值，而不是变量名称。
  

  
  

//将初始化好的消费总额打印在屏幕上，并且进行换行
cout << money << endl;

// 导入系统输入输出头文件 iostream
#include 
​
// 使用标准命名空间 std
using namespace std;
​
int main() {
    // 声明可乐数量变量 coke
    int coke;
    // 声明爆米花数量变量 popcorn
    int popcorn;
    // 声明消费总额变量 money，并且初始化数值为 0
    int money = 0;
    
    // 将初始化好的消费总额打印在屏幕上，并且进行换行
    cout << money << endl;
    
    return 0;
}

常量 字面量

数学计算关联最紧密的两类字面量——整数字面量和浮点字面量。

• 整数字面量

  是没有任何小数或指数部分的数字字面量，与数学中的整数直接关联。
  

  
  

  • 十进制：直接写出的整数。
    

    
    

    例如：0，23，-1024

  • 八进制：以数字0开头的整数，有效数字为0~7，并且不带有正负号。
    

    
    

    例如：0126，0163

  • 十六进制：以0x或0X开头的整数，有效数字为0~9、A~F（a~f），并且不带有正负号。
    

    
    

    例如：0x12a，0xf39

• 浮点字面量

  是有分数形式或指数形式的数字字面量，与数学中的小数直接关联。
  

  
  

  • 小数形式：由数字和小数点组成

    例如：0.66，30.0，14.15926

  • 指数形式：在数学中，一个可以用幂的形式来表示的形式。
    

    
    

    在C语言中，则以e或E后跟一个整数来表示以10为底数的幂数。
    

    
    

    • e或E的左侧必须要有数字

    • e或E的右侧为幂次的数值，必须为整数

    • 上述小数可以等价表示为：6.6E-1，30.0e0，0.01415926E3

• 字符字面量-表达字符的常量

  不同于直接参与计算的整数与浮点字面量，常量中还有一类主要用来表达常见字符的常量，分为单字符字面量与转义符字面量。
  

  
  

  • 单字符字面量：

    通过将单个字符括在单引号内来创建字符字面量。
    

    
    

    例如：'a'，'m'，'F'，'2'，'}'等。
    

    
    

  • 转义符字面量：

    使用''开头的转义字符序列来表示一个特殊字符。
    

    
    

  转义字符

  Tips：有时，在C++编程中必须使用不能键入或具有特殊含义的字符。
  

  
  

  例如，换行符（回车），制表符，问号，引号等。
  

  
  

  为了使用这些字符，就会使用''开头的转义字符序列用来表示一个特殊字符。
  

  
  

  例如：

     `'\n'`表示换行符；
  ​
     `'\t'`表示制表符； 
  ​
     `'\''`表示单引号字符（不被解析成字符外的单引号）；
  ​
     `'\\'`表示真正的斜杠字符。
  
  

  ASCII编码

  所有的字符字面量在计算机里都是有一个编码的，为了避免大家用不同的编码，造成混乱，美国的组织就出台了ASCII编码（American Standard Code for Information Interchange：美国信息交换标准代码），所有字符都采用ASCII编码，共有128个字符。
  

  
  

  每个字符都对应着一个0～127之间的整数。
  

  
  

  下面两个表格中，深灰色的列就是其右侧字符对应的ASCII编码，你可以大致浏览一下，不需要强行记忆。
  

  
  

  字符串字面量-构成输出的常量

  回顾我们在学习C++时会编写的第一个程序，就是用来输出Hello, World!这句话。
  

  
  

  #include 
  using namespace std;
  int main() {
      cout << "Hello, World!" << endl;
      return 0;
  }

  可以看到Hello, World!被一对双引号""包围，这一个整体就是一个字符串字面量。
  

  
  

  • 字符串字面量是由一对双引号括起来的字符序列

  • 字符串中可以包含类似于字符字面量普通字符以及转义字符

  • 字符串除了存储所包含的字符外，还额外包含一个结束标志''ASCII编码''

    0：结束符;

    ****
    ****
    ****

    对应数值为const的字符

  练习

  请使用转义字符打印一个3行4列的星号长方形：

  const int kCokePrice = 5;
  const int kPopcornPrice = 10;

  参考代码：

  #include 
  using namespace std; 
  int main() { 
      // 每行都输出4个*和一个换行符
      cout << "****\n" ;
      cout << "****\n" ;
      cout << "****\n" ;
      return 0;
  } 

  符号常量-具有名称的常量

  • 在C++中，随着程序运算不改变的量叫做符号常量，可以使用const关键字来定义并且初始化：

  int

  • int是⼀个修饰符，加在数据类型int const kCokePrice = 5;的前⾯，用来给这个变量加上一个不变的属性

    • 初始化时也可以将修饰符const与数据类型

      const 数据类型 常量名称 = 初始值;

      调换位置，写成

      数据类型 const 常量名称 = 初始值;

  • 符号常量命名时参照Google 开源项目风格指南，以 “k” 开头，大小写混合

    • 实际编程过程中的名字最好简单易懂，用具有对应含义的英文或者拼音来表示

  • 定义的时候必须进行初始化，且在初始化之后不能再进行修改与重新赋值

    • 如果试图对常量做修改，例如把它放在赋值符号的左边，就会被编译器发现并指出错误

  最后，总结一下符号常量的初始化伪代码：

  数据类型 变量名称;

  或者

  short

数据类型

在C++的变量声明中，变量名之前需要指定数据类型。

int

数据类型将会决定一个变量存储什么样的信息，从而决定变量的容量**有多大，在内存中需要分配多大的空间。

基本类型

整数类型

数值整数类型

• 数值整数用来表示没有小数部分的数字。
  

  
  

  • 数值整数可以按照占用内存大小分类

    • long、long long、short以及int，占用内存越大的类型能表示的数值范围就更大。
      

      
      

    • long、long long、short以及int这四种数值整数类型占用的字节数递增，所以能表示的整数范围也递增。
      

      
      

      • short类型至少占据2个字节，即16位；一般占用2字节；

      • long在现代系统中一般占用4个字节，即32位；类型长度大于等于int类型；

      • long long类型长度至少占据4个字节，且大于等于long类型；一般占用4个字节；

      • unsigned int类型长度至少占据8个字节，且大于等于int类型；一般占用8个字节。
        

        
        

        超过范围将无法正常表示

  • 同时又可以按照是否表示负值

    • 分为有符号版本和无符号版本

      比如：

      • signed int就表示无符号的int类型，只能表示正值；

      • short就表示有符号的unsigned类型，可以表示负值。
        

        
        

      • 在不指定有无符号时，都默认是有符号版本。
        

        
        

    • 表示

      • 如果是无符号版本，那么一个8位的内存块可以一一对应到0～255之间的整数；

      • 如果是有符号版本，那么就会考虑负数，这个8位的内存块可以表示一128～127之间的整数。
        

        
        

      • 默认状态下char等四个整数类型都是符号类型，这使得它们能够表示的最大数值减小了一半左右。
        

        
        

      • 在确定变量的数值不会是负数的情况下，我们可以利用char关键字，加在原有数据类型之前，创建无符号的整数类型。
        

        
        

字符类型

• 字符类型则专门用来存储计算机中的基本符号：英文字母、数字以及标点等。
  

  
  

计算机通过ASCII编码，将128个字符映射到对应数字上，于是我们使用一个字节（8位）就可以将所有的字符表示出来。

通过查看内存，可以发现储存在类型为

// 用字符常量初始化一个 char 类型
char size_1 = 'L';
// 用整数常量初始化一个 char 类型，字符L的ASCII编码值为76
char size_2 = 76;

的变量中的实际上是一个整数，对应于这个字符的ASCII编码值。

所以，我们可以既可以使用字符常量，也可以使用字符对应的ASCII编码，来给long long类型的变量赋值。

float

字符整数类型虽然存储方式和数值整数类型相似，都是存放一个数值，但是在输出显示时是不同的。

我们可以通过以下代码来观察数值整数类型和字符整数类型的区别：

// 初始化一个 int 类型
int length = 76; 
// 用字符常量初始化一个 char 类型
char size_1 = 'L';
// 用整数常量初始化一个 char 类型，字符L的ASCII编码值为76
char size_2 = 76;
​
cout << "衣服的长度为：" << length << "厘米。

\n";
cout << "衣服的大小为：" << size_1 << "号。

\n";
cout << "衣服的大小为：" << size_2 << "号。

\n"; 
//cout识别到了size_1和size_2是字符类型变量，从而在输出时自动进行了转换，把数字转成了该编码对应的字符。

可以看到，程序的输出为：

衣服的长度为：76厘米。


衣服的大小为：L号。


衣服的大小为：L号。

浮点类型

表示精度

学习了C++中的各种整数类型，我们继续来看基本类型中的第二大块：浮点类型。

• 计算机用浮点数表示两类数：

  • 带小数部分的数字； 例如：圆周率3.14、黄金分割比例0.618等，这些数字在整数之间

  • 数值非常大的数字。
    

    
    

    例如：宇宙中原子个数约10的80次方，这个数字已经无法被double整型表示

• C++中的浮点数分为三种类型：long double、float以及double，分别表示不同的精度。
  

  
  

• 浮点数的精度在于它可以表示的有效位数以及指数范围。
  

  
  

  • 指数范围指的是可以表示的指数幂次大小；

由于浮点数更多的应用是用来表示带小数的数字，所以我们主要从有效位数的角度讲解精度。

• 有效位数用来描述浮点数值的刻画精确程度。
  

  
  

  例如：3.14的有效位数是3位，3.1415926的有效位数是8位。
  

  
  

Tips： 需要注意的是，有效位数不会因为小数点的改变而改变，无论314000或者3.14000，它们的有效位数都是3位，多出来0可以看作是一种占位符，因为实际有意义的数字只有3个：3、1和4。

• 在三种浮点类型中，更大的内存空间可以表示更多的有效位数：

  • float类型通常占用4个字节，有效位数为6位

  • long double类型占用的空间是<类型的两倍，即8个字节，有效位数为15位

  • <=类型一般占用16个字节的空间

关系与逻辑 关系表达式

• 在C++中，关系运算符用于判断表达式之间的大小关系，对两边的值进行6种情况的判断：

  • 大于>和大于等于>=运算符

  • 小于==和小于等于!=运算符

  • 相等==和不相等=运算符

• 关系运算符中，表达式结果的类型可以是字符或者数字，但不可以是字符串

• 关系表达式返回一个布尔值：成立为1（true）代表真，不成立为0（false）代表假

Tips：判断两个数是否相等，用的是=而非==，因为!=是用于赋值 *** 作的。

• 浮点数

  一般不会用a或者b来判断，因为可能产生表示误差

  比较两个浮点数是否相等，需要看两个数的差值是否小于一定的精度，比如：

  • 对于浮点数(a - b) < 1e-6和+，如果- 如果值为真，就判断两个浮点数相等。
    

    
    

运算符优先级

• 至此，我们已经学习的运算符如下：

  • 算术运算符（* / % ++ -- = <<等）

  • 赋值运算符（<等）

  • 位运算符（<= >>等）

  • 关系运算符（> >= == != && ||等）

  • 逻辑运算符（! 等）

• 对于这些常用的运算符，按照计算优先级从高到低（左边更高，右边更低）进行排列，可以得到如下表格：

Tips：对于一个表达式，虽然可以通过计算优先级省略掉括号，但为了代码的可读性，我们在编写时一般都选择把括号加上。