C++ 第一周

第一章 开始学习 C++   

  如果已经使用过C语言进行编程，则看到  cout  函数时可能会小吃一惊。事实上，C++能够使用 printf（），scanf （）和其他所有标准C输入和输出函数，只需要包含常规C语言的 stdio.h 文件。

      接下来看一个简单的 C++ 程序

// myfirst.cpp -- displays a message

#include                           // a PREPROCESSOR directive
int main()                                   // funtion header
{
	using namespace std;
	cout << "Come up and C++ me some time.";
	cout << endl;
	return 0;     //terminate main()
}

      示例包含下述元素：

（1） 注释，由前缀 // 标识

（2） 预处理器编译指令 #include

（3） 函数头 int main ()

（4） 编译指令 using namespace

（5） 函数题，用 {  }   括起

（6） 使用 C++ 的cout 工具 显示消息的语句

（7） 结束 main（）函数的 return 语句

main () 函数 :   

 int main ()                   // 函数头
 {                         // 函数体

      statement；  
      return 0 ;
 }

       这几行代码构成了函数定义（function definition），函数头对函数与程序其他部分之间的接口进行了总结。所有的语句都以    ;    结束

       常规的独立程序都要包含一个 main（）函数 ，但存在一些例外情况，如机器人中的控制器芯片可能不需要main（）。

       

     

C++ 预处理器和iostream 头文件

      预处理器，即它处理名称以 # 开头的编译指令，不必执行任何特殊操作来调用该预处理器，它在编译程序会自动运行。

      预处理器将 iostream 文件的内容添加到程序中。这是一种典型的预处理器操作：在源程序代码被编译之前，替换或添加文本。

      iostream 中的 io  指的是输入（进入程序的信息）和输出（从程序发送出的信息），实际上，iostream 文件的内容将取代程序中的代码行 #include  。原始文件没有被修改，而是将源代码文件 和 iostream 组合成复合文件，编译的下阶段将使用该文件。

     像 iostream 这样的文件叫头文件（包含文件）。

using namespace std ；

     这是一种偷懒的做法，在大型项目中是一个潜在问题。

     该编译指令使得 std 名称空间中的所有名称都可以使用。若没有该编译指令，例如在使用cout 和 endl 时，需要这么写：

using std :: cout;

using std :: endl;

      让程序能够访问名称空间 std 的方法有多种，这是最主要的四种：

（1）将 using namespace std ；放在函数定义之前，让文件中所有的函数能够使用名称空间 std中所有的元素。

（2）将 using namespace std ；放在特定的函数定义中，让该函数能够使用名称空间 std 中的所有元素。

（3）在特定的函数中使用类似 using std :: cout 这样的编译指令，而不是 using namespace std ；  ，让该函数能够使用指定的元素，如 cout 。

（4）完全不使用编译指令 using 。

使用 cout 进行 C++ 输出  （cout是一个 流的对象）

cout << "Come up and C++ me some time.";

// 双括号括起的部分是要打印的消息。双括号括起的一系列字符叫做字符串。
// << 符号表示将该语句发送给cout ；该符号指出了信息流动的路径。

使用 cin 进行 C++ 输入 （cin 也是一个 流的对象）

看一个示例：

// inout and output
#include

int main()
{
	using namespace std;
	
	int carrots;
	
	cin >> carrots;
	carrots+=2000;
	cout << "Happy new " << carrots << "year !" << endl;
	return 0;
}

使用 cout 进行拼接

cout << "Happy new " << carrots << "year !" << endl;
// 也可以这么写
cout << "Happy new "
     << carrots
     << "year !"
     << endl;

声明语句与变量，和C语言相同，略。

类简介

       类是用户定义的一种数据类型。要定义类，需要描述它能够表示什么信息和可对数据执行哪些操作。

       类之于对象 就像 类型之于变量。 也就是说，类描述的是数据格式及其用法，而对象则是根据数据格式规范创建实体。

       现在来看 cout ，它是一个 ostream 类对象。 ostream类定义描述了ostream对象表示的数据以及可以对它执行的操作，如将数字或字符串插入到输出流当中。同样，cin 是一个 istream 类对象。

第二章 处理数据

        为把信息存储在计算机中，程序必须记录三个基本属性：

信息将存储在哪里；      

要存储什么值；

存储何种类型的信息；

变量       整型：wchar_t  ,  char  ,  short  ,  int  ,  long  和  long long 

short：至少 16 bit .

int 至少和short 一样长 .

long 至少 32 bit，且至少与 int 一样长.

long long 至少 64 bit  ，且至少与 long 一样长.

（要创建无符号版本的基本整型，只需要使用关键字unsigned ，例如 ：unsigned long askd）

      变量使用的 bit越多，占用的内存空间就越大。运算符 sizeof 可用来显示变量的字节数。

wchar_t

        与 char 相比  8 位 char 可以表示基本字符集，wchar_t（ 宽字符类型）可以表示扩展字符集。

        cin 和  cout 将输入和输出看作是 char 流，因此不适用于处理 wchar_t 类型，iostream的最新版本提供了—— wcin 和 wcout ，用于处理wchar_t  流。

        另外，，可以通过加上前缀 " L " 来指示宽字符常量和宽字符串。

// 将字母 P 的 wchar_t 版本存储到变量bob
// 并显示单词tall 的 wchar_t 版本 
wchar_t bob = L'P';
wcout << L"tall"<< endl;

浮点数 ：float，double ，long double 

        与C类似，这里只介绍 E表示法  。

        如 3.45E6 表示 3450000，E6代表前面的浮点数乘以 6 个 10.   

        E 后面的数字是指数，可正可负。

bool 类型与C语言 相同，略。

初始化

      初始化将声明与赋值结合在一起。 如果不对函数内部定义的变量进行初始化，那该变量的值将是不确定的。这意味着该变量的值将是它被创建之前，相应内存单元保存的值。

      符号常量——预处理器方式

#define MAXN 100

该编译指令告诉预处理器：在程序中查找 MAXN ，并将所有的 MAXN 都替换成 100.

      预处理器会查找独立的标记（单独的单词），像 ：  PPTDMAXN 不会被替换为 100.

const 限定符

       与 #define语句 相比，用 const 关键字来修改变量声明和初始化更好。

// 假设需要一个表示一年中月份数的符号常量
const int Months = 12; 

这样，Months的值就被固定了，不允许修改。

第三章 复合类型  数组（array）

       存储多个同类型的值。  C++ 数组从下标 ' 0 ' 开始编号。

有效下标值的重要性

       编译器不会检查使用的下标是否有效。例如将一个值赋给一个不存在的元素 a[ 101 ] ,可能引发一系列问题，可能破坏数据或代码，导致程序异常终止。

       初始化数组时，提供的值可以少于数组的元素数目，其他的元素将被编译器设置为0.

        

字符串

       C++ 处理字符串的方式有两种，第一种被称为C风格字符串，它具有特殊的性质：以空字符结尾，空字符被写作 , 其ASCII码为0 ，用来标记字符串结尾。

char a[4] = {'a','b','c','d'}   // not a string
char b[4] = {'a','b','c',''}  // a string

有一种更为简便的方法：

char a[4] = "abcd"     // the  is understood
char b[4] = "abc"

       这种字符串被称为字符串常量或字符串面值。

注意：在确定存储字符串所需的最短数组时，别忘了给结尾的空字符留个位置。

注意：字符串常量（使用双引号）不能与字符常量（使用单引号）互换 。例如一个字符常量 ' S ' 是字符串编码的简写表示。在ASCII 系统上，' S ' ,只是83的另一种写法，因此，下面语句将83 赋给size：

char size = 'S'    // This is fine

但 " S " 不是字符常量，它表示的是两个字符（字符S和 ）组成的字符串。更糟糕的是，"S" 实际上表示的是字符串所在内存地址 ，下面语句试图将内存地址赋值给size：

char size = "S"    // illegal type mismatch

       由于地址是一种独立的类型，因此C++ 编译器不允许这种不合理的做法。

在数组中使用字符串

先看一个示例：

// storing strings in an array
#include
#include
int main()
{
	using namespace std;
	const int Size = 15;
	char name1[Size];
	char name2[Size] = "C++owboy";
	
	cout << "Howby! I am" << name2;
	cout << "! What is your name?n";
	cin >> name1;
	cout << "Well, "< 
      当输入 Tony时 ：
 
Howby! I amC++owboy! What is your name?
 Tony
 Well, Tony,your name has 4 letter and is stored
 in an array of 15 bytes
 Your initial is T.
 Here are the first 3 characters of my name: C++
 
 
       首先，sizeof 运算符指出整个数组的长度 ： 15 字节    ； 但strlen（） 函数返回的是存储在数组中的字符串的长度，而不是数组本身的长度。另外 strlen（）只计算可见的字符，即不会把空字符计算在内。
 
       因此，对于存储字符串，数组的长度不能少于 strlen（）+1.
 
       由于 cin 使用空白（空格，制表符和换行符）来确定字符串的结束位置 ，所以cin 每次只能获取用户输入的一个单词。所以这有时候会很麻烦。 而iostream 中的类提供了一些面向行的类成员函数 ：getline () 和 get () .   这两个函数都读取一行输入，直到到达换行符。 随后 getline（）将换行符丢弃，而 get（）保留了它。
 
       要调用这两个函数 ，可以使用 cin.getline()  和  cin.get() .
 
另外，连续使用cin.get()时会发生以下情况：
 
#include
#include
int main()
{
	using namespace std;
	const int Size = 10;
    char bro[Size];
    char ther[Size];
    cin.get(bro,Size);
    cin.get(ther,Size);
    cout << bro << endl;
    cout << ther << endl;
	return 0;
}

 
      你会发现第二个字符串数组没办法输入，这是因为在输入第一个字符串数组后，换行符被保留，而执行第二个get（）时，该函数读取到上一次的换行符，认为读取结束，于是在我们看来是直接跳过了第二次输入。
 
        可以这么修改：
 
 cin.get(bro,Size);
 cin.get();          //在中间加一个get（）将换行符读取掉。
 cin.get(ther,Size);


//可以这样
 cin.get(bro,Size).get();          
 cin.get(ther,Size);
 
 
空行和其他问题：
 
       当 getline() 或 get() 读取空行时，将发生什么？ 最初的做法是，下一条输入语句将在前一条 getline() 或 get() 结束读取的位置开始读取 ；现在的做法是，当 get() 读取空行后将设置失效位。 
 
这意味着接下来的输入将被阻断，但可以用下面的命令来恢复输入：
 
cin.clear();
 
另一个潜在的问题是：输入的字符串可能比分配的空间长。如果输入行包含的字符数比指定的多，则 getline（）和get（）将把余下的字符留在输入队列中，而getline（）还会设置失效位，并关闭后面的输入。
 
       
 
  
 
        C++ 的第二种处理字符串的方式是基于string类库的方法。要使用string 类，必须包含头文件string 。
 
        在很多方面，使用string 对象的方式与使用字符数组相同。两者的主要区别 ：可以将string 对象声明为简单变量，而不是数组：
 
string str1;
string str2 = "Hello my son";
 
       类设计让程序能够自动处理string大小。所以使用string对象更加方便，更加安全。从理论上说：可以将 char 数组视为一组用于存储一个字符串的 char 存储单元 ，而string 类变量是一个表示字符串的实体。
 
       另外，在使用string类时，某些操作比使用数组时更简单。例如：可以将一个string对象赋给另一个string对象，但数组做不到。
 
       string 类简化了字符串合并操作，可以直接使用运算符 +  将两个string对象合并起来，话可以使用运算符 +=  将字符串附加到string对象的末尾。
 
#include
#include
int main() {
	using namespace std;
	string str1;
	string str2 = "Hello my son";
	string str3;
	
	str1 = str2;
	str3 = str1 +str2;
	cout << str1 << endl;
	cout << str3 
	return 0;
}
 
 
string 类的其他操作： 头文件cstring 提供常用的字符串处理函数。
 
 
 
结构 
        C++ 中支持将结构成员指定为string 对象。另外，还可以使用赋值运算符 = 将结构赋给另一个同类型的结构，这样结构中的每个成员都将被设置为另一个结构中相应成员的值，即使成员是数组（前面说过数组之间不能直接赋值，但放在结构中就可以了，这里的数组是结构成员）。
 
#include
struct sztu{
	char data[10];
	int wuhu;
};
int main() {
	using namespace std;
    sztu computer=
	{
		"Big data",
		192,
		};
	sztu science;
	cout << "computer: "<< computer.data << " is "
	    << computer.wuhu << endl;
	science = computer;
	cout << "science: "<< science.data << " is "
	    << science.wuhu << endl;
	return 0;
}
//computer: Big data is 192
//science: Big data is 192
 
 
结构数组 ： 元素为结构的数组。  
       例如： 
 
struct sztu{
	char data[10];
	int wuhu;
};
sztu ACM [100];
// 像ACM.data 这样的表达是无效的
 
 
共用体（union） 
        这是一种跟结构很类似的数据格式，但它的特点在于只能同时存储其中的一种类型。让不同的类型在不同时间进行。用途：当数据项使用两种或以上的格式（但不会同时使用）时，可节省内存空间。
 
union sztu{
	char data[10];
	int wuhu;
};
 
     当共用体无名称时，称为匿名共用体（anonymous union），其成员的地址相同，所以每次只有一个成员是当前成员。
 
 
 
指针 
声明和初始化指针：
 
#include

int main() {
	using namespace std;
    int higgens = 5;
    int *pt = &higgens;
    
    cout << "Value of higgens = " << higgens
         << "; Address of higgens = " << &higgens << endl;
    cout << "Value of *pt = " << *pt
         << "; Value of pt = " << pt << endl;
	return 0;
}
 
注意：一定要在对指针应用解除引用运算符（*）之前，将指针初始化为一个确定的，适当的地址。
 
 
       指针和数字：指针不是整型，虽然计算机通常把地址当作整数来处理，但指针与数字是截然不同的类型，将两个地址加减乘除没有任何意义。因此，不能简单地将整数赋给指针，要将数字值当作地址来使用，应通过类型转换将数字转换为适当的地址类型：
 
int *pt;
pt = 0xB8000000;   //这是错的

int *pt;
pt = (int *) 0xB8000000;  //type now match
 
 
 
使用 new 来分配内存 
         指针真正的用武之地在于，在运行阶段分配未命名的内存以存储值。这时只能通过指针间接访问内存。C语言中，用库函数malloc（）来分配内存；在C++ 中仍然可以这样做，但C++ 还有更优项—— new运算符。
 
int *pn = new int ;
//new int 告诉程序，需要适合存储 int 的内存。
//new运算符根据类型来确定需要多少字节的内存。
//然后它找到这样的内存，并返回其地址。 
//接下来将地址赋给pn，pn是被声明为指向 int 的指针。
//现在，pn是地址，*pn是存储在那里值。 
 
 
 使用 delete 释放内存 
这与C语言中的malloc（） 和 free（）相同，但格式有所不同。
 
int *pn = new int ;
 // 中间省略...
delete pn
// delete 后面要加上指向由new分配内存块的指针 
 
       delete 释放了pn指向的内存块，但delete 不会删除指针pn本身。也就是说，可以将pn重新指向另一个新分配的内存块。一定要配对地使用new 和 delete ，否则会发生内存泄漏。另外，不要释放已经释放的内存块，这样的结果是不确定的；且不能使用delete 来释放声明变量所获得的内存。
 
（对空指针使用delete是安全的）
 
int *pn = new int ;    // right
delete pn;             //right
delete pn;             // wrong
int wuhu = 520;         
int * pt = &bro;
delete pt;             // not allowed
 
 
 
 
使用 new 来创建动态数组 
       在编译时给数组分配内存被称为静态联编（static binding），不管数组会不会被使用，它都一直占用着一段内存。
 
       使用new 以动态联编的形式创建的数组称为动态数组。直接上简单例子：
 
int *pa = new int [10];
// new运算符返回第一个元素的地址 
//释放
delete [] pa; 
// [] 告诉程序，释放整个数组，而不仅仅时指针指向的元素。 
 
       由于指针pa指向数组的第一个元素，所以需要跟踪内存块中的元素个数，程序会自动完成，但这个信息是不公用的，所以不能使用 sizeof 运算符来确定动态数组中包含的字节数。
 
那么如何访问后面的元素呢？
 
       只要把指针当作数组名使用即可。对于第一个元素，使用pa[ 0 ] , 而不是 *pa  ，后面以此类推
 
#include
int main()
{
	using namespace std;
	double * px = new double [3];
	px[0] = 3.14;
	px[1] = 5.20;
	px[2] = 0.618;
	cout << "px[1] is " << px[1] << ".n";
	px=px+1;
	cout << "Now px[0] is " << px[0] << ".n";
	cout << "px[1] is " << px[1] << ".n";
	px=px-1;
	delete [] px;
	return 0;
}
 
注意：将指针变量加1后，其增加的值等于指向的类型占用的字节数。
 
另外：*（ px+1 ） 和px[ 1 ] 是等价的。
 
 
 
 
 
 
使用 new 创建动态结构 
         将 new 用于结构由两步组成 ：创建结构和访问其成员
 
要创建结构，需要同时使用结构类型和new。例如，要创建一个未命名的sztu 类型，并将其地址赋给指针：
 
sztu *pt = new sztu;
 
         比较棘手的一步是访问结构成员，创建动态结构时，不能将成员运算符句点用于结构名，因为这种结构没有名称，只知道它的地址。C++ 专门为这种情况提供了一个运算符：-> .
 
例如，pt 指向sztu结构，那么 pt -> data 指向结构成员data；。
 
         另一种访问结构成员的方法时是，如果pt是指向结构的指针，那么*pt 就是结构本身。所以
 
( * pt ) . data 是可行的。
 
下面看一个示例：
 
#include
struct sztu
{
     char name[20];
	 double data;	
};
int main()
{
	using namespace std;
    sztu * p = new sztu;
    cin.get(p->name,20);
    cin >> (*p).data;
    
    cout << "The name is "<< p->name <data < 
 
 
 
 
 
 
 
 
数组的替代品 
模板类 vector 
       模板类vector 类似于string 类，也是一种动态数组。可以在运行阶段设置 vector 对象的长度，可在末尾附加新数据，还可以在中间插入新数据。使用 vector时 ，new 和 delete 的操作自动完成。
 
       首先，要使用vector 对象，必须包含头文件 vector ，其次，vector 包含在名称空间 std中。
 
示例：
 
//不完整的代码段 
#include
#include
int main()
{
	using namespace std;
    vector vi;        //create a zero-size array of int
    int n;
    cin >> n;
    vector vd(n);  // create a array of n doubles
	return 0;
}
 
 
模板类array 
        array对象与数组的区别在于 它更方便更安全（我也不知道为啥）。
 
        array创建语法与vector 稍有不同：
 
//不完整的代码段 
#include
#include
int main()
{
	using namespace std;
    array ai;        
    array ad = {3.14,0.618}; 
	return 0;
}
//array arr; 其中, n 不能是变量