一、c++语言基础

1. 程序员的第一条代码"Hello,world!"

#include <cstdio> //头文件，主要负责输入、输出

using namespace std;//C++标准程序库中的所有标识符都被定义于一个名为std,注意后面的";"

int main(){//主程序，程序的开始，一个程序只能有一个主程序，格式固定

    printf("Hello,world!\n");//printf是一个输出语句，功能定义在cstdio文件，名字定义在std

    return 0;//固定格式，和int对应，正确执行，返回值0

}

　　上面代码是写给程序员看的叫源程序，但计算机并看不懂，所以我们要对上面的代码进行编译，编译错误说明我们没有按照语法规则写代码，需要修改，编译成功，说明没有语法错误，Dev会把源程序转换成计算能够'读懂'的目标程序，然后我们执行目标程序，计算机就能照我们要求办事了。

2. 变量

　　程序在运行的时候需要把数据都存储在计算机的内存中，内存中的是由一个个基本的存储单元组合而成，每一个存储单元大小是一个字节，每一个存储单元都有一个内存地址，这个内存地址是一个很长的十六进制数，为了便于操作，我们用一个字符串来代表这些内存地址，我们对变量的操作，就相当于在变量所在的内存地址里存储或取出数据，这些数据是可变的，所以我们称之为变量。

2.1 命名规则：

变量名必须以字母或下划线打头，名字中间只能由字母、数字和下划线“_”组成
变量名的长度不得超过255个字符；
变量名在有效的范围内必须是唯一的。
变量名不能是保留字（关键字）
避免冲突，变量尽量首字母大写

2.2 数据类型：

c++中的数据必须有其数据类型，常用的基本数据类型有整形、浮点型、字符型、布尔型。每一种数据类型都有自己的数据范围和在内存中存储大小。

类型	关键字	格式控制符	存储(字节)	范围
短整型	short int	%hd	2	$-2^{15}$~$2^{15}-1$
无符号短整型	unsigned short int	%hu	2	$0$~$2^{16}-1$
整型	int	%d	4	$-2^{31}$~$2^{31}-1$
无符号整型	unsigned int	%u	4	$0$~$2^{32}-1$
长整型	long long	%lld	8	$-2^{63}$~$2^{63}-1$
无符号长整型	unsigned long long	%llu	8	$0$~$2^{64}-1$
单精度浮点型	float	%f	4	6~7位有效位数
双精度浮点型	double	%lf	8	15~16位有效数
长双精度浮点型	long double	%llf	16	18~19位有效数
字符型	char	%c	1
布尔型	bool	无	1	c++有，c无

2.3 变量定义：

用于为变量分配存储空间，还可为变量指定初始值。变量在使用前必须要定义。

int a;//定义一个变量名叫a的变量，这个变量在内存里占据4个字节的存储单元，此内存单元内可能有其他程序结束后留下的数据，所以初值不固定，一般需要初始化。

double b;//定义一个双精度浮点变量b，占8个字节的存储单元

float a;//错误，变量a已存在，不能重复定义

float int;//错误，int位系统关键字不能作为变量名

3. 输入、输出

c语言格式化输入输出：scanf、printf
1. 需要包含头文件
2. 是格式化输入输出，每一种数据类型都有其格式控制符，必须严格对应
3. 书写比较麻烦，但联赛建议大家使用，因为其比输入输出流要快。
3.1 格式化输入scanf
1. 函数原型：int scanf(const char *format,...)；
2. 函数返回值：成功格式化解析的格式。
3. 调用格式：scanf("<格式化字符串>",<地址列表>);
4. 注意格式控制符和地址列表要一一对应
```
int a,b,c;//定义三个整型变量a,b,c

c=scanf("%d%d",&a,&b);//格式化字符串要用双引号引起来，注意取地址符&
```
1. "*"符：用以表示该输入项，读入后不赋予相应的变量，即跳过该输入值。
```
scanf("%d%*d%d",&a,&b);//输入1 2 3时，1赋予a,3赋予b，2被跳过
```
1. 宽度：用十进制整数指定输入的宽度（即字符数）。
```
scanf("%3d%3d",&a,&b);//输入12345678时，a=123，b=456
```
1. 在输入多个数值数据时，格式控制串中的间隔则可用空格，TAB作间隔
```
scanf("%d%d",&a,&b);

scanf("%d %d",&a,&b);

scanf("%d	%d",&a,&b);

//以上三种方式一样的，均可
```
1. 如果格式控制串中有非格式字符则输入时也要输入该非格式字符。
```
scanf("%d,%d",&a,&b);//输入时两个数之间也必须用","隔开，如：12,13
```
1. 如输入的数据与输出的类型不一致时，虽然编译能够通过，但结果将不正确
```
scanf("%d%d",&a,&b);//输入：12 ab时，a=12而b的值不正确
```
3.2 格式化输出printf
1. 函数原型：int printf(const char *format,[argument]);
2. 函数返回值为整型。若成功则返回输出的字符数，输出出错则返回负值。
3. 调用格式：printf("<格式化字符串>", <参量表>);
4. 要求格式字符串和各输出项在数量和类型上应该一一对应
```
int a,b,c;//定义三个整型变量

scanf("%d%d%d",&a,&b,&c);//从键盘输入三个整数分别赋给a,b,c

printf("%d %d %d",a,b,c);//输出三个变量，用空格隔开，注意变量列表和地址列表的区别
```
1. 非格式字符串原样输出，在显示中起提示作用。
```
printf("a=%d b=%d c=%d",a,b,c);//非格式字符都会原样输出
```
1. 转义字符
```
printf("%d %d %d\n",a,b,c);//"\n"是转义字符，表示换行
```
1. 场宽，即输出的最小宽度,变量值宽度超过最小场宽，用实际宽度显示
```
printf("%5d %6d\n",a,b);//变量a,b输出最少占5个字符，不够左边补格

prinf("%-5d %6d\n",a,b);//变量a最少占5个字符，不够右边补空格，b同上

printf("%5d %5d\n",a,b);//如果a或b本身超过了5个字符，则按实际宽度输出
```
1. 精度，即实数保留的小数位数
```
float x,y;

printf("%5.2f %5.2\n",x,y);//5表示场宽，同上，.2表示保留2位小数位

printf("%-5.2f\n",x);//不够5位(包括小数点)，右边补空格
```

4. 运算符

4.1 赋值运算符"="

语法：变量=表达式

赋值语句的左边必须是变量，左边是表达式。eg：a=a+b*c+3;

赋值语句是先把右边的表达式运算出一个具体的值，然后把这个值存储在左边变量所申请的内存地址里

由于赋值运算符“=”右边的表达式也可以是赋值表达式，因此，变量=变量=…=表达式；是成立的。eg：a=b=c=5;

如果左边的变量类型和右边的表达式求出的结果类型不一致，将把右边的值转换成左边的类型再赋值。

4.2 算术运算符

假设变量A=10,B=20

运算符	描述	实例
+	把两个操作数相加	A + B 将得到 30
-	从第一个操作数中减去第二个操作数	A - B 将得到 -10
*	把两个操作数相乘	A * B 将得到 200
/	分子除以分母	B / A 将得到 2
%	取模运算符，整除后的余数	B % A 将得到 0
++	自增运算符，整数值增加 1	A++ 将得到 11
--	自减运算符，整数值减少 1	A-- 将得到 9

两整数相除，答案是其商，也为整数.eg: 3/2 结果为：1

除数或被除数有一个为实数，答案为实数eg:3.0/2 结果为：1.5

%只能对整数取余.eg:3%2 结果为：1

自加、自减运算
int a,b,i=1;

a=i++;//变量i先把自己的值赋值给变量a，然后i自己加1，变成2,所以a==1,i==2

b=++i;//变量i先把自己加1变成3,然后把值赋值给变量b，所以b==3,i==3

//i--;--i;同上

4.3 关系运算符

下表显示了 C++ 支持的关系运算符。假设变量 A = 10，变量 B=20，则：

运算符	描述	实例
==	检查两个操作数的值是否相等，如果相等则条件为真。	(A == B) 不为真。
!=	检查两个操作数的值是否相等，如果不相等则条件为真。	(A != B) 为真。
>	检查左操作数的值是否大于右操作数的值，如果是则条件为真。	(A > B) 不为真。
<	检查左操作数的值是否小于右操作数的值，如果是则条件为真。	(A < B) 为真。
>=	检查左操作数的值是否大于或等于右操作数的值，如果是则条件为真。	(A >= B) 不为真。
<=	检查左操作数的值是否小于或等于右操作数的值，如果是则条件为真。	(A <= B) 为真。

4.4 逻辑运算符

下表显示了 C++ 支持的关系逻辑运算符。假设变量 A = 1，变量 B = 0，则：

运算符	描述	实例
&&	称为逻辑与运算符。如果两个操作数都非零，则条件为真。	(A && B) 为假。
\|\|	称为逻辑或运算符。如果两个操作数中有任意一个非零，则条件为真。	(A \|\| B) 为真。
!	称为逻辑非运算符。用来逆转操作数的逻辑状态。如果条件为真则逻辑非运算符将使其为假。	!(A && B) 为真。

5. 常量

常量是固定值，在程序执行期间不会改变。这些固定的值，又叫做字面量。常量可以是任何的基本数据类型，比如整数常量、浮点常量、字符常量，或字符串字面值，也有枚举常量。常量就像是常规的变量，只不过常量的值在定义后不能进行修改。

5.1 整数常量

整数常量可以是十进制、八进制或十六进制的常量。前缀指定基数：0x 或 0X 表示十六进制，0 表示八进制，不带前缀则默认表示十进制。
整数常量也可以带一个后缀，后缀是 U 和 L 的组合，U 表示无符号整数 unsigned，L 表示长整数 long int。后缀可以是大写，也可以是小写，U 和 L 的顺序任意。

下面列举几个整数常量的实例：

212         //合法的

215u        //合法的

0xFeeL      //合法的

078         //非法的：8 不是八进制的数字

032UU       //非法的：不能重复后缀

5.2 浮点常量

浮点常量由整数部分、小数点、小数部分和指数部分组成。
浮点型常量有多种写法。其基本形式是首先写整数部分（可以带符号），接着写小数部分，然后写 e或者 E，最后再写一个有符号整数
e或 E 被称为阶码标志，e 或 E 后面的有符号整数被称为阶码。阶码代表 10 的阶码次方。$eg: 1.2E+5$ 等价与$1.2*10^5$ 。

下面列举几个浮点常量的实例：

3.14159       // 合法的

3.14159e+5    // 合法的，等价与 3.14159*10^(5)

3.14159e5    // 合法的，等价与 3.14159*10^(5),可以省略'+'

314159E-5    // 合法的，等价与 314159*10^(-5)

字符串常量

5.3 字符常量

字符常量是括在单引号中，例如，'x'可以存储在 char 类型的简单变量中。
字符常量可以是一个普通的字符（例如 'x'）、一个转义序列（例如 '\t'），或一个通用的字符（例如 '\u02C0'）。
在 C 中，有一些特定的字符，当它们前面有反斜杠时，它们就具有特殊的含义，被用来表示如换行符（\n）或制表符（\t）等。

下表列出了一些这样的转义序列码：

转义序列	含义
\\|\
'	'
"	"
?	?
\a	报警铃声
\b	退格键
\f	换页符
\n	换行符
\r	回车
\t	水平制表符
\v	垂直制表符
\ooo	一到三位的八进制数
\xhh	一个或多个数字的十六进制数

下面的实例显示了一些转义序列字符：

#include <cstdio>

int main() {

    printf("Hello\tWorld");

    return 0;

}

5.4 字符串常量

字符串字面值或常量是括在双引号 "" 中的。一个字符串包含类似于字符常量的字符：普通的字符、转义序列和通用的字符。
您可以使用空格做分隔符，把一个很长的字符串常量进行分行。

5.5 定义常量

5.5.1使用 `#define` 预处理器，也叫宏定义。

定义：#define 常量名常量表达式
一个标识符被宏定义后，该标识符便是一个宏名
在程序中出现的是宏名，在该程序被编译前，先将宏名用被定义的字符串替换，这称为宏替换，替换后才进行编译，宏替换是简单的替换。
define命令定义带参数的宏定义。其定义的一般形式为：#define 宏名(参数表) 常量表达式
注意常量表达式尽量要加括号，不然会得到意外的结果，一般不建议使用复杂的表达式

#define 常量名 常量表达式

eg:

#include <cstdio>

#define LENGTH 10

#define WIDTH  5

#define add(x,y) (x+y)//注意要加括号不然会出现

#define NEWLINE '\n'

int main() {

   int area;

   area = LENGTH * WIDTH;

   printf("value of area : %d\n", area);

   printf("%c\n", NEWLINE);

   printf("%d\n", 5*add(LENGTH,WIDTH));//如果不加括号会有意外惊喜

   return 0;

}

5.5.2 使用 `const` 关键字。

您可以使用 const 前缀声明指定类型的常量，如下所示：
```
const 数据类型 变量名 = 常量表达式;
```

6. 自动类型转换

一个表达式中出现不同类型间的混合运算，较低类型将自动向较高类型转换。
不同数据类型之间的差别在于数据的表示范围及精度上，一般情况下，数据的表示范围越大、精度越高，其类型也越“高级”。

整型类型级别从低到高依次为：

int -> unsigned int -> long -> unsigned long -> long long -> unsigned long long

浮点型级别从低到高依次为：
```
float -> double
```
操作数中没有浮点型数据时:
- 当 char、unsigned char、short 或 unsigned short 出现在表达式中参与运算时，一般将其自动转换为 int 类型
- 特殊情况下 unsigned short 也可能转换成 unsigned int（如 Turbo C2.0 中，short 和 int 所占字节数相同，unsigned short 的正数表示范围比 int 大，故将其转换为 unsigned int）。

橾作数中有浮点型数据时:

当操作数中含有浮点型数据（float 或 double）时，所有操作数都将转换为 double 型。

3+5.3f+1.7 //算术表达式中操作数 1.7 为双精度浮点数，故先把 3 和单精度浮点数 5.3 自动提升为双精度浮点数后，参与运算。运算结果为双精度浮点数 10.0。

赋值运算符两恻的类型不一致时:

当赋值运算符的右值（可能为常量、变量或表达式）类型与左值类型不一致时，将右值类型可能提升或降低为左值类型

右值超出左值类型范围时：将把该右值截断后，赋给左值。

double d=5.1f;//右值单精度浮点型常量 5.1 提升为双精度浮点型后，再赋值给 d

int i=5.1; //右值双精度浮点型 5.1 降低为左值整型，即 5.1 舍弃小数部分后，把 5 赋给整型变量 i，这种情况会丢失精度

char c; //char 占8位，表示范围-127〜128

c=1025; //1025 对应二进制形式：100 0000 0001，超出了8位,所以c为1

当 return 后的表达式类型与函数的返回值类型不一致时，也会自动把 return 后表达式的值转换为函数类型后，再返回。
当函数调用时，所传实参与形参类型不一致时，也会把实参自动转换为形参类型后再赋值。

7. 强制类型转换

虽然自动类型转换不需要人工干预，使用方便，但有利也有弊，尤其当自动类型转换是从较高类型转换为较低类型时，将会降低精度或截断数据，可能得不到预期的结果。
其一般形式为： (类型说明符) (表达式)

表达式如果只有一个变量可以省略小括号

#include <cstdio>

int main() {

   int sum = 17, count = 5;

   double mean,ans;

   mean = (double) sum / count;//把变量sum强制转换成实数

   ans = (double) (sum + count)/2;//先计算sum+count的值，然后把int型结果抓成double

   printf("Value of mean : %f\n", mean );

}

类型转换只是临时性的，无论是自动类型转换还是强制类型转换，都只是为了本次运算而进行的临时性转换，转换的结果也会保存到临时的内存空间，不会改变数据本来的类型或者值

8. 常用的算术转换

常用的算术转换是隐式地把值强制转换为相同的类型。如果操作数类型不同，则它们会被转换为下列层次中出现的最高层次的类型