# 第一章 关于基本语法 # 开始 ***本书用的是[visualstdio](https://visualstudio.microsoft.com/)软件进行编写代码与演示的*** #### 1.开头语句与固定格式 ```c++ #include using namespace std; int main() { return 0; } ``` 如你所见，上面的这一段代码就是每一个c++程序必须写的代码，下面我们将会一一解释其中的含义。 \#include 这一行代码是用来引用头文件的，就像想要打扫房间就必须有工具一样，后面的：iostream就是c++所需的工具。 using namespace std;这一段先不用理解，后面的章节会讲到，先照抄就行。 int main（）这一段是最重要的，这个main函数里包括了程序开始时最先运行的代码，如果没有这一行，编译器会报错。代码在大括号中写。 return 0；这一段是返回值，也是记住就行，后面会讲。 #### 2.关于程序运行的顺序 几乎所有编译器的运行顺序是从上到下，从左到右。 在c++中，每一个在函数内的语句结束后都要加分号。 # 输入输出流 在我们之前的章节里讲过，#include是用来引用头文件iostream的，而我们今天讲的输入输出流就包括在了iostream里。 最基本的语法如下 ```c++ //输出流 cout<<"Hello World"<>a; ``` 这就是最简单的一个输入输出流。 cout用来把后面的内容输出到控制台，cin用来把控制台用户输入的信息给到程序里。 #### 1.cout 这里的双引号用来告诉编译器这是文字，不是函数名或变量名。 <<这个符号就像压缩机，把这一行的代码从右向左压成一个包，发给控制台。 endl的作用是换行。 #### 2.cin >>这个符号就跟cout里的<<作用相反。把控制台里用户输入的东西打包发给程序。 后面接的只能是变量名。 意思是把控制台内的用户输入的数字或字符传给程序内的变量，实现人机接口。 #### 3.应用 现在让我们结合上面写一个简单的代码吧 ```c++ #include using namespace std; int main() { cout<<"Hello World"<>a; cout<bool` - **字符**：`char` - **整数**： - `short` - `int` - `long` - `long long` - **浮点**： - `float` - `double` - `long double`  bool类型的变量只能存储true与false char类型的变量只能存储单个字符，例如‘a’或‘n’。但是单个中文不能存储，因为中文在程序里算两个字符。  整数类型分为很多种，但是都大差不差，存储都只能存整数，不能存小数与字符。这些类型的差别为存储容量的不同，每一个不同类型的整数变量存储数字的大小上线都不同。 浮点型是存储小数的，注意，在使用float时做相等时无论什么数都要后面加个.0例如：***float a=0.0;***即使这个数为整数。在存储double时不仅要加.0也要加f例如***double a=0.0f;*** ### 2.变量的赋值与运算 ``` int a = 10; // 初始化 a = 20; // 赋值：把 20 存进 a a = a + 5; // 先算 a+5 得 25，再存回 a ``` 局部变量如果只写 `int a;` 而没有初始化，它的值是不确定的，**不要直接读取**。建议总是初始化： ``` int a = 0; double price = 0.0; ``` ### 3 初始化 vs 赋值 ``` int a = 1; // 初始化：变量创建时给值 a = 2; // 赋值：变量已经存在，改它的值 ``` `const` 变量只能初始化，不能赋值： 加了const的变量只能在初始化时进行赋值，这个代码便于后面防止误修改变量而设置很好用。 ``` const int MAX = 100; // MAX = 200; // 错误 ``` --- ## 2. 赋值号左边能放什么？ 赋值号左边必须是“可以被修改的变量类东西”，通常叫**左值**。常见可以放： ``` int a; a = 10; // 变量 int arr[3]; arr[0] = 5; // 数组元素 int* p = &a; *p = 20; // 解引用指针 int& r = a; r = 30; // 引用，改的是 a ``` 不能放： ``` // 5 = a; // 错误，5 不是变量 // a + 1 = 3; // 错误，表达式不能赋值 // const int c=1; c=2; // 错误，const 不能改 ``` ### 注意：引用赋值不是“改绑” ``` int x = 1, y = 2; int& r = x; // r 是 x 的别名 r = y; // 等价于 x = y，x 变成 2 // r 仍然引用 x，不会改成引用 y ``` --- ## 3. 赋值表达式本身也有值 `a = 5` 不只是一个动作，它本身也是一个表达式，值是赋值后的 `a`。所以可以链式赋值： ``` int a, b, c; a = b = c = 0; // 从右往左：c=0，然后 b=0，然后 a=0 ``` 也可以： ``` int a; int b = (a = 3); // a 变成 3，b 也得到 3 ``` 但初学阶段建议少写复杂链式赋值，分步写更清楚。 --- ## 4. 算术运算 C++ 常见算术运算符：
运算符 含义 例子
<span class="editor-theme-code">+</span> 加 <span class="editor-theme-code">a + b</span>
<span class="editor-theme-code">-</span> 减 <span class="editor-theme-code">a - b</span>
<span class="editor-theme-code">*</span> 乘 <span class="editor-theme-code">a * b</span>
<span class="editor-theme-code">/</span> 除 <span class="editor-theme-code">a / b</span>
<span class="editor-theme-code">%</span> 取余，只能用于整数 <span class="editor-theme-code">a % b</span>
<span class="editor-theme-code">-a</span> 取负 <span class="editor-theme-code">-a</span>
<span class="editor-theme-code">+a</span> 正号 <span class="editor-theme-code">+a</span>
例子： ``` int a = 10, b = 3; int sum = a + b; // 13 int diff = a - b; // 7 int prod = a * b; // 30 int quo = a / b; // 3 int rem = a % b; // 1 ``` ### 4.1 整数除法会“截断” 如果 `/` 两边都是整数，结果还是整数，小数部分直接丢掉： ``` int a = 5, b = 2; int c = a / b; // 2，不是 2.5 double d = a / b; // 2.0，因为先算 5/2 得 2，再转 double ``` 想要小数除法，至少让一边是浮点数： ``` double d1 = 5.0 / 2; // 2.5 double d2 = 5 / 2.0; // 2.5 double d3 = static_cast(5) / 2; // 2.5，推荐写法 ``` 负数除法是**向零截断**： ``` -5 / 2 // -2 -5 % 2 // -1 ``` C++11 起，取余结果的符号和被除数相同。 ### 4.2 除零和取余零 ``` int a = 10; // int b = a / 0; // 错误/未定义，程序可能崩溃 // int c = a % 0; // 错误 ``` 取余 `%` 只能用于整数，`5.0 % 2` 是错的。 ### 4.3 溢出 ``` int max = 2147483647; // max + 1 的有符号溢出行为不可依赖 ``` 无符号整数溢出会按 2 的位数回绕： ``` unsigned char c = 255; c++; // c 变成 0 ``` 初学阶段记住：**不要让整数运算超出范围**。 ### 4.4 浮点数有精度问题 ``` double x = 0.1 + 0.2; // x 不一定精确等于 0.3 ``` 不要直接用 `==` 比较两个计算出来的浮点数： ``` #include double a = 0.1 + 0.2; if (std::fabs(a - 0.3) < 1e-9) { // 认为它们足够接近 } ``` --- ## 5. 复合赋值 复合赋值是“先运算，再存回左边”： ``` a += b; // 等价于 a = a + b a -= b; // a = a - b a *= b; // a = a * b a /= b; // a = a / b a %= b; // a = a % b ``` 还有位运算版本： ``` a &= b; a |= b; a ^= b; a <<= 1; a >>= 1; ``` 例子： ``` int a = 10; a += 5; // a 变成 15 a *= 2; // a 变成 30 a /= 4; // a 变成 7，整数除法 ``` 注意类型转换： ``` int a = 10; a += 2.5; // 等价于 a = a + 2.5，先得 12.5，再转成 int，a 变成 12 ``` --- ## 6. 自增和自减 ``` int i = 5; i++; // i 变成 6 i--; // i 变成 5 ``` 前置和后置在单独使用时效果一样： ``` i++; ++i; i--; --i; ``` 但在表达式里，它们有区别： ``` int i = 5; int a = i++; // 后置：先把旧值 5 给 a，然后 i 变成 6 // 此时 a == 5，i == 6 int b = ++i; // 前置：i 先变成 7，再把 7 给 b // 此时 b == 7，i == 7 ``` 记忆： - `i++`：**先用旧值，再加一** - `++i`：**先加一，再用新值** ### 初学阶段重要建议 不要在一个表达式里对同一个变量多次自增，例如： ``` // int a = i++ + ++i; // 不要这样写 ``` 这种写法结果不可靠，应拆成多步： ``` int i = 1; int a = i; i++; int b = ++i; ``` --- ## 7. 关系运算和逻辑运算 ### 7.1 关系运算
运算符 含义
<span class="editor-theme-code">==</span> 等于
<span class="editor-theme-code">!=</span> 不等于
<span class="editor-theme-code">></span> 大于
<span class="editor-theme-code"><</span> 小于
<span class="editor-theme-code">>=</span> 大于等于
<span class="editor-theme-code"><=</span> 小于等于
关系运算的结果是 `bool`，即 `true` 或 `false`： ``` int a = 5, b = 3; bool ok = a > b; // true ``` **千万不要把 `==` 写成 `=`**： ``` int a = 5; if (a == 0) { /* 比较 */ } if (a = 0) { // 这是把 0 赋给 a，然后条件为 false } ``` ### 7.2 不要连写数学不等式 ``` int x = 5; // if (0 < x < 10) // 错误理解！ // 实际是 (0 < x) < 10，即 true/false 再和 10 比较 ``` 应该写： ``` if (x > 0 && x < 10) { // ... } ``` ### 7.3 逻辑运算
运算符 含义 例子
<span class="editor-theme-code">&&</span> 逻辑与，两边都真才真 <span class="editor-theme-code">a > 0 && b > 0</span>
<span class="editor-theme-code">||</span> 逻辑或，一边真就真 <span class="editor-theme-code">a == 0 || b == 0</span>
<span class="editor-theme-code">!</span> 逻辑非，真变假，假变真 <span class="editor-theme-code">!ok</span>
``` int a = 5, b = 3; bool ok = (a > 0) && (b > 0); // true bool bad = (a == 0) || (b == 0); // false ``` ### 7.4 短路求值 `&&` 左边为假时，右边不再计算；`||` 左边为真时，右边不再计算： ``` int a = 10, b = 0; if (b != 0 && a / b > 2) { // b 为 0 时，左边 false，右边不会算，避免除零 } ``` 但位运算 `&` 和 `|` 不短路： ``` // if (b != 0 & a / b > 2) // 不推荐这样写，右边仍可能计算 ``` 条件判断中，非零为真，零为假： ``` if (a) // 等价于 if (a != 0) if (!a) // 等价于 if (a == 0) ``` --- ## 8. 类型转换 ### 8.1 隐式转换 混合类型运算时，通常会把范围小的转成范围大的： ``` int a = 5; double b = 2.0; double c = a + b; // a 转成 double，结果是 7.0 ``` 赋值时，右边会转成左边的类型： ``` int a = 3.99; // a 变成 3，小数被截掉 double d = 5; // d 变成 5.0 bool b = 5; // b 变成 true int n = true; // n 变成 1 ``` `char` 参与算术通常提升为整数： ``` char c = 'A'; int x = c + 1; // 'A' 的编码通常是 65，x 是 66 char d = c + 1; // d 是 'B' ``` ### 8.2 显式转换 推荐用 `static_cast`： ``` int a = 7, b = 2; double r = static_cast(a) / b; // 3.5 ``` 也可以： ``` double d = 3.9; int n = static_cast(d); // 3，向零截断 ``` 不要依赖 C 风格转换的复杂规则，初学阶段用 `static_cast` 更清楚。 ### 8.3 有符号和无符号混用的坑 ``` unsigned u = 1; int n = -1; if (n < u) { // 可能不是你想象的结果 } ``` 因为 `n` 可能被转成很大的无符号数。初学阶段尽量少混用 `int` 和 `unsigned`。 --- ## 9. 位运算简介 位运算直接操作整数的二进制位：
运算符 含义
<span class="editor-theme-code">&</span> 按位与
<span class="editor-theme-code">|</span> 按位或
<span class="editor-theme-code">^</span> 按位异或
<span class="editor-theme-code">~</span> 按位取反
<span class="editor-theme-code"><<</span> 左移
<span class="editor-theme-code">>></span> 右移
``` int x = 5; // 二进制 0101 int y = x << 1; // 1010，即 10 int z = x & 1; // 判断奇偶：1 表示奇数 ``` 初学阶段知道它们存在即可，注意： - `&` 和 `&&` 不同 - `|` 和 `||` 不同 - 移位位数不要超过类型宽度，不要移负数 - `x & 1 == 0` 容易出错，应该写 `(x & 1) == 0` --- ## 10. 条件运算符和 `sizeof` 条件运算符： ``` int a = 10, b = 20; int max = (a > b) ? a : b; // 如果 a>b 取 a，否则取 b ``` `sizeof` 求类型或变量占多少字节： ``` int a = 0; std::cout << sizeof(int) << '\n'; std::cout << sizeof a << '\n'; ``` `sizeof` 的结果类型是 `size_t`，通常是无符号整数。 --- ## 11. 运算符优先级：不确定就加括号 常见优先级从高到低简化如下：
优先级 运算符 说明
高 <span class="editor-theme-code">a++</span> <span class="editor-theme-code">a--</span> <span class="editor-theme-code">a()</span> <span class="editor-theme-code">a[]</span> <span class="editor-theme-code">a.b</span> <span class="editor-theme-code">a->b</span> 后缀、调用、下标、成员
<span class="editor-theme-code">++a</span> <span class="editor-theme-code">--a</span> <span class="editor-theme-code">!a</span> <span class="editor-theme-code">~a</span> <span class="editor-theme-code">+a</span> <span class="editor-theme-code">-a</span> <span class="editor-theme-code">sizeof</span> <span class="editor-theme-code">*p</span> <span class="editor-theme-code">&a</span> 一元
<span class="editor-theme-code">*</span> <span class="editor-theme-code">/</span> <span class="editor-theme-code">%</span> 乘除余
<span class="editor-theme-code">+</span> <span class="editor-theme-code">-</span> 加减
<span class="editor-theme-code"><<</span> <span class="editor-theme-code">>></span> 移位
<span class="editor-theme-code"><</span> <span class="editor-theme-code">></span> <span class="editor-theme-code"><=</span> <span class="editor-theme-code">>=</span> 关系
<span class="editor-theme-code">==</span> <span class="editor-theme-code">!=</span> 相等
<span class="editor-theme-code">&</span> 位与
<span class="editor-theme-code">^</span> 位异或
<span class="editor-theme-code">|</span> 位或
<span class="editor-theme-code">&&</span> 逻辑与
<span class="editor-theme-code">||</span> 逻辑或
<span class="editor-theme-code">?:</span> 条件
<span class="editor-theme-code">=</span> <span class="editor-theme-code">+=</span> <span class="editor-theme-code">-=</span> 等 赋值
低 <span class="editor-theme-code">,</span> 逗号
几个容易错的例子： ``` int a = 1, b = 2, c = 3; int x = a + b * c; // 先乘后加，x = 7 int y = (a + b) * c; // 先加后乘，y = 9 // if (a & b == c) 实际可能被理解成 a & (b == c) // 应该写 if ((a & b) == c) int m = a > b ? a : b; // 条件运算符 ``` 赋值运算符是**右结合**： ``` a = b = c = 0; // 等价于 a = (b = (c = 0)) ``` 优先级只决定“怎么分组”，不决定“先算左边还是右边”。例如 `f() + g()` 中，`f()` 和 `g()` 谁先执行并不保证。不要依赖复杂表达式的求值顺序。 --- ## 12. 常见错误清单 1. **变量没初始化就使用** ``` int a; // std::cout << a; // 值不确定 ``` 2. **整数除法丢小数** ``` double d = 5 / 2; // 2.0，不是 2.5 ``` 3. **把 `==` 写成 `=`** ``` if (a = 0) { } // 赋值，不是比较 ``` 4. **连写不等式** ``` // if (0 < x < 10) // 错 if (x > 0 && x < 10) ``` 5. **浮点数直接用 `==` 比较** 6. **在复杂表达式里多次自增同一变量** 7. **整数溢出、除零、取余零** 8. **有符号和无符号混用** 9. **优先级记错，不加括号** 10. **`const` 变量赋值、数组整体赋值** ``` const int c = 1; // c = 2; // 错 int x[3], y[3]; // x = y; // 错，数组不能整体赋值 ``` --- ## 13. 一个完整示例 ``` #include #include int main() { int a = 10, b = 3; std::cout << "a + b = " << a + b << '\n'; // 13 std::cout << "a - b = " << a - b << '\n'; // 7 std::cout << "a * b = " << a * b << '\n'; // 30 std::cout << "a / b = " << a / b << '\n'; // 3 std::cout << "a % b = " << a % b << '\n'; // 1 std::cout << "a / 2.0 = " << a / 2.0 << '\n'; // 5 double r = static_cast(a) / b; std::cout << "r = " << r << '\n'; // 3.33333 int x = 5; int old = x++; // old = 5，x = 6 int now = ++x; // x = 7，now = 7 std::cout << old << ' ' << now << ' ' << x << '\n'; // 5 7 7 a += 5; // a = 15 a *= 2; // a = 30 std::cout << "a = " << a << '\n'; // 30 bool ok = (a > b) && (b != 0); int max = (a > b) ? a : b; std::cout << ok << ' ' << max << '\n'; // 1 30 double p = 0.1 + 0.2; std::cout << std::boolalpha << (std::fabs(p - 0.3) < 1e-9) << '\n'; // true } ``` --- ## 14. 小练习 1. 下面输出什么？ ``` int a = 7, b = 2; std::cout << a / b << ' ' << a % b; ``` 答案：`3 1` 2. 下面 `d` 是多少？ ``` double d = 7 / 2; ``` 答案：`3.0`。因为先做整数除法。改成 `7 / 2.0` 才是 `3.5`。 3. 下面 `a` 是多少？ ``` int a = 3; a += 2.6; ``` 答案：`5`。先得 `5.6`，再转成 `int` 截断为 `5`。 4. 下面 `a`、`b`、`i` 分别是多少？ ``` int i = 1; int a = i++; int b = ++i; ``` 答案：`a = 1`，`i` 先变 `2`；然后 `++i` 让 `i` 变 `3`，`b = 3`。所以 `a=1, b=3, i=3`。 5. 下面写法为什么错？ ``` if (0 < x < 10) { } ``` 应改为： ``` if (x > 0 && x < 10) { } ``` # 流程控制 ## 1.判断语句 ### 1.1if语句 if语句是几乎所有编程语言中最重要的一个语句。 if，顾名思义就是如果，如果成立则……