C++学习笔记

C++笔记

明年就要找工作了，只有Python用的比较熟好像不太行，抓紧熟悉一遍C++开始刷题吧！这里会不断更新C++的学习笔记，主要记录一些重要的知识点。

常用数据类型：

int，char，float， double

在函数内，局部变量的值会覆盖全局变量的值

定义常量常用的两种方法，将常量用大写字母表示是很好的习惯

#define LENGTH 10  
#define WIDTH  5
#define NEWLINE '\n'
const int  LENGTH = 10;
const int  WIDTH  = 5;
const char NEWLINE = '\n';

修饰符 signed、unsigned、long 和 short 可应用于整型，signed 和 unsigned 可应用于字符型，long 可应用于双精度型

register 存储类用于定义存储在寄存器中而不是 RAM 中的局部变量。寄存器只用于需要快速访问的变量，比如计数器

register int  miles;

static 存储类指示编译器在程序的生命周期内保持局部变量的存在，而不需要在每次它进入和离开作用域时进行创建和销毁。因此，使用 static 修饰局部变量可以在函数调用之间保持局部变量的值

static 修饰符也可以应用于全局变量。当 static 修饰全局变量时，会使变量的作用域限制在声明它的文件内

#include <iostream>
 
// 函数声明 
void func(void);
 
static int count = 10; /* 全局变量 */
 
int main()
{
    while(count--)
    {
       func();
    }
    return 0;
}
// 函数定义
void func( void )
{
    static int i = 5; // 局部静态变量
    i++;
    std::cout << "变量 i 为 " << i ;
    std::cout << " , 变量 count 为 " << count << std::endl;
}

上述代码在多次调用fun()函数时，i的值得到了保持

位运算符

^ 为异或预算，~为补码运算符，具有"翻转"位效果，即0变成1，1变成0

<< 为二进制左移运算符，左操作数的值向左移动右操作数指定的位数

>> 为二进制右移运算符。左操作数的值向右移动右操作数指定的位数

杂项运算符

sizeof sizeof 运算符返回变量的大小。例如，sizeof(a) 将返回 4，其中 a 是整数。
Condition ? X : Y 条件运算符。如果 Condition 为真 ? 则值为 X : 否则值为 Y。
, 逗号运算符会顺序执行一系列运算。整个逗号表达式的值是以逗号分隔的列表中的最后一个表达式的值。
.（点）和 ->（箭头） 成员运算符用于引用类、结构和共用体的成员。
Cast 强制转换运算符把一种数据类型转换为另一种数据类型。例如，int(2.2000) 将返回 2。
& 指针运算符 & 返回变量的地址。例如 &a; 将给出变量的实际地址。
* 指针运算符 * 指向一个变量。例如，*var; 将指向变量 var。
循环与条件语句

while，for，do...while

循环控制语句

break，continue

无限循环

while（1）

for( ; ; )

条件判断语句

if else

switch

Exp1 ? Exp2 : Exp3;

函数

函数是一组一起执行一个任务的语句。每个 C++ 程序都至少有一个函数，即主函数 main() ，所有简单的程序都可以定义其他额外的函数。

C++ 中的函数定义的一般形式如下：

return_type function_name( parameter list )
{
   body of the function
}

int max(int num1, int num2) 
{
   // 局部变量声明
   int result;
 
   if (num1 > num2)
      result = num1;
   else
      result = num2;
 
   return result; 
}

一个函数可以返回一个值。return_type 是函数返回的值的数据类型。有些函数执行所需的操作而不返回值，在这种情况下，return_type 是关键字 void。

向函数传递参数的传值调用方法，把参数的实际值复制给函数的形式参数。在这种情况下，修改函数内的形式参数不会影响实际参数。

向函数传递参数的指针调用方法，把参数的地址复制给形式参数。在函数内，该地址用于访问调用中要用到的实际参数。这意味着，修改形式参数会影响实际参数。

向函数传递参数的引用调用方法，把引用的地址复制给形式参数。在函数内，该引用用于访问调用中要用到的实际参数。这意味着，修改形式参数会影响实际参数。

数字

使用内置的数学函数，需要引用数学头文件 <cmath>。

#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;
 
int main ()
{
   // 数字定义
   short  s = 10;
   int    i = -1000;
   long   l = 100000;
   float  f = 230.47;
   double d = 200.374;
 
   // 数学运算
   cout << "sin(d) :" << sin(d) << endl;
   cout << "abs(i)  :" << abs(i) << endl;
   cout << "floor(d) :" << floor(d) << endl;
   cout << "sqrt(f) :" << sqrt(f) << endl;
   cout << "pow( d, 2) :" << pow(d, 2) << endl;
 
   return 0;
}

随机数

#include <iostream>
#include <ctime>
#include <cstdlib>
 
using namespace std;
 
int main ()
{
   int i,j;
 
   // 用时间戳来设置种子
   srand( (unsigned)time( NULL ) );
 
   /* 生成 10 个随机数 */
   for( i = 0; i < 10; i++ )
   {
      // 生成实际的随机数
      j= rand();
      cout <<"随机数： " << j << endl;
   }
 
   return 0;
}

其中#include <cstdlib>中是一些常用的函数，但是又不知道把它们放到哪里合适，因此就都放到了stdlib.h这个头文件中，rand()与srand()就是其中的函数。

数组

声明方法：type arrayName [ arraySize ];

double balance[10];
double balance[5] = {1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0};
double balance[] = {1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0};

多维数组：

int a[3][4] = {  
 {0, 1, 2, 3} ,   /*  初始化索引号为 0 的行 */
 {4, 5, 6, 7} ,   /*  初始化索引号为 1 的行 */
 {8, 9, 10, 11}   /*  初始化索引号为 2 的行 */
};
int a[3][4] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11};

指向数组的指针

double *p;
double balance[10];

p = balance;

使用数组名作为常量指针是合法的，反之亦然。因此，*(balance + 4) 是一种访问 balance[4] 数据的合法方式。一旦把第一个元素的地址存储在 p 中，您就可以使用*p、*(p+1)、*(p+2) 等来访问数组元素。

传递数组给函数

C++ 传数组给一个函数，数组类型自动转换为指针类型，因而传的实际是地址。如果想要在函数中传递一个一维数组作为参数，必须以下面三种方式来声明函数形式参数，这三种声明方式的结果是一样的，因为每种方式都会告诉编译器将要接收一个整型指针。

void myFunction(int *param) //形式参数是一个指针
{
.
.
}
void myFunction(int param[10]) //形式参数是一个已定义大小的数组
{
.
.
}
void myFunction(int param[]) //形式参数是一个未定义大小的数组
{
.
.
}

从函数返回数组

C++ 不允许返回一个完整的数组作为函数的参数。可以通过指定不带索引的数组名来返回一个指向数组的指针。另外，C++ 不支持在函数外返回局部变量的地址，除非定义局部变量为 static 变量。

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
 
using namespace std;
 
// 要生成和返回随机数的函数
int * getRandom( )
{
  static int  r[10];
 
  // 设置种子
  srand( (unsigned)time( NULL ) );
  for (int i = 0; i < 10; ++i)
  {
    r[i] = rand();
    cout << r[i] << endl;
  }
 
  return r;
}
 
// 要调用上面定义函数的主函数
int main ()
{
   // 一个指向整数的指针
   int *p;
 
   p = getRandom();
   for ( int i = 0; i < 10; i++ )
   {
       cout << "*(p + " << i << ") : ";
       cout << *(p + i) << endl;
   }
 
   return 0;
}
字符串

C++ 提供了以下两种类型的字符串表示形式：

  • C 风格字符串
  • C++ 引入的 string 类类型

C 风格的字符实际上是使用 null 字符 '\0' 终止的一维字符数组。因此，一个以 null 结尾的字符串，包含了组成字符串的字符。下面的声明和初始化创建了一个 "Hello" 字符串。由于在数组的末尾存储了空字符，所以字符数组的大小比单词 "Hello" 的字符数多一个。

char greeting[6] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};
char greeting[] = "Hello";

C++ 中有大量的函数用来操作以 null 结尾的字符串：

函数 作用
strcat(s1, s2); 连接字符串 s2 到字符串 s1 的末尾，返回的是s1.
strlen(s1); 返回字符串 s1 的长度。
strcmp(s1, s2); 如果 s1 和 s2 相同返回 0；如果 s1<s2 返回值小于 0；如果 s1>s2 返回值大于 0。
strchr(s1, ch); 返回一个指针，指向字符串 s1 中字符 ch 的第一次出现的位置。
strstr(s1, s2); 返回一个指针，指向字符串 s1 中字符串 s2 的第一次出现的位置。
strcpy(s1, s2); 复制字符串 s2 到字符串 s。 
#include <iostream>
#include <cstring>
 
using namespace std;
 
int main ()
{
   char str1[11] = "Hello";
   char str2[11] = "World";
   char str3[11];
   int  len ;
 
   // 复制 str1 到 str3
   strcpy( str3, str1);
   cout << "strcpy( str3, str1) : " << str3 << endl;
 
   // 连接 str1 和 str2
   strcat( str1, str2);
   cout << "strcat( str1, str2): " << str1 << endl;
 
   // 连接后，str1 的总长度
   len = strlen(str1);
   cout << "strlen(str1) : " << len << endl;
 
   return 0;
}

String 类

基本操作示例：

#include <iostream>
#include <string>
 
using namespace std;
 
int main ()
{
   string str1 = "Hello";
   string str2 = "World";
   string str3;
   int  len ;
 
   // 复制 str1 到 str3
   str3 = str1;
   cout << "str3 : " << str3 << endl;
 
   // 连接 str1 和 str2
   str3 = str1 + str2;
   cout << "str1 + str2 : " << str3 << endl;
 
   // 连接后，str3 的总长度
   len = str3.size();
   cout << "str3.size() :  " << len << endl;
 
   return 0;
}
指针

每一个变量都有一个内存位置，每一个内存位置都定义了可使用连字号（&）运算符访问的地址，它表示了在内存中的一个地址。

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
int main ()
{
   int  var1;
   char var2[10];
 
   cout << "var1 变量的地址： ";
   cout << &var1 << endl;
 
   cout << "var2 变量的地址： ";
   cout << &var2 << endl;
 
   return 0;
}

指针是一个变量，其值为另一个变量的地址，即，内存位置的直接地址。就像其他变量或常量一样，必须在使用指针存储其他变量地址之前，对其进行声明。指针变量声明的一般形式为：

type *var-name;

type 是指针的基类型，它必须是一个有效的 C++ 数据类型，var-name 是指针变量的名称。用来声明指针的星号 * 与乘法中使用的星号是相同的，在这个语句中，星号是用来指定一个变量是指针。所有指针的值的实际数据类型，不管是整型、浮点型、字符型，还是其他的数据类型，都是一样的，都是一个代表内存地址的长的十六进制数。不同数据类型的指针之间唯一的不同是，指针所指向的变量或常量的数据类型不同。

在变量声明的时候，如果没有确切的地址可以赋值，为指针变量赋一个 NULL 值是一个良好的编程习惯。赋为 NULL 值的指针被称为空指针。NULL 指针是一个定义在标准库中的值为零的常量。

int *ptr = NULL;

可以对指针进行四种算术运算：++、--、+、-。这里ptr+1或-1表示移动4 个字节。指针也可以用关系运算符进行比较，如 ==、< 和 >。如果 p1 和 p2 指向两个相关的变量，比如同一个数组中的不同元素，则可对 p1 和 p2 进行大小比较。注：这里比较的是地址的大小而不是所指内容的大小。

指针和数组是密切相关的。事实上，指针和数组在很多情况下是可以互换的。例如，一个指向数组开头的指针，可以通过使用指针的算术运算或数组索引来访问数组。

#include <iostream>
 
using namespace std;
const int MAX = 3;
 
int main ()
{
   int  var[MAX] = {10, 100, 200};
   int  *ptr;
 
   // 指针中的数组地址
   ptr = var;
   for (int i = 0; i < MAX; i++)
   {
      cout << "var[" << i << "]的内存地址为 ";
      cout << ptr << endl;
 
      cout << "var[" << i << "] 的值为 ";
      cout << *ptr << endl;
 
      // 移动到下一个位置
      ptr++;
   }
   return 0;
}

也可以将指针地址存入数组中，即所谓的指针数组：

int  var[MAX] = {10, 100, 200};
   int *ptr[MAX];
 
   for (int i = 0; i < MAX; i++)
   {
      ptr[i] = &var[i]; // 赋值为整数的地址
   }

C++ 允许从函数返回指针。必须在定义函数时声明这是一个返回指针的函数，如下所示：

int * myFunction()
{
...
}
引用

引用变量是一个别名，也就是说，它是某个已存在变量的另一个名字。一旦把引用初始化为某个变量，就可以使用该引用名称或变量名称来指向变量。引用很容易与指针混淆，它们之间有三个主要的不同：

  • 不存在空引用。引用必须连接到一块合法的内存。
  • 一旦引用被初始化为一个对象，就不能被指向到另一个对象。指针可以在任何时候指向到另一个对象。
  • 引用必须在创建时被初始化。指针可以在任何时间被初始化。
int&  r = i;
double& s = d;

C++之所以增加引用类型， 主要是把它作为函数参数，以扩充函数传递数据的功能。

#include <iostream>
using namespace std;
 
// 函数声明
void swap(int& x, int& y);
 
int main ()
{
   // 局部变量声明
   int a = 100;
   int b = 200;
 
   cout << "交换前，a 的值：" << a << endl;
   cout << "交换前，b 的值：" << b << endl;
 
   /* 调用函数来交换值 */
   swap(a, b);
 
   cout << "交换后，a 的值：" << a << endl;
   cout << "交换后，b 的值：" << b << endl;
 
   return 0;
}
 
// 函数定义
void swap(int& x, int& y)
{
   int temp;
   temp = x; /* 保存地址 x 的值 */
   x = y;    /* 把 y 赋值给 x */
   y = temp; /* 把 x 赋值给 y  */
  
   return;
}
日期 & 时间

为了使用日期和时间相关的函数和结构，需要在 C++ 程序中引用 <ctime> 头文件。使用结构 tm 格式化时间如下：

#include <iostream>
#include <ctime>
 
using namespace std;
 
int main( )
{
   // 基于当前系统的当前日期/时间
   time_t now = time(0);
 
   cout << "1970 到目前经过秒数:" << now << endl;
 
   tm *ltm = localtime(&now);
 
   // 输出 tm 结构的各个组成部分
   cout << "年: "<< 1900 + ltm->tm_year << endl;
   cout << "月: "<< 1 + ltm->tm_mon<< endl;
   cout << "日: "<<  ltm->tm_mday << endl;
   cout << "时间: "<< ltm->tm_hour << ":";
   cout << ltm->tm_min << ":";
   cout << ltm->tm_sec << endl;
}

/* 
struct tm {
  int tm_sec;   // 秒，正常范围从 0 到 59，但允许至 61
  int tm_min;   // 分，范围从 0 到 59
  int tm_hour;  // 小时，范围从 0 到 23
  int tm_mday;  // 一月中的第几天，范围从 1 到 31
  int tm_mon;   // 月，范围从 0 到 11
  int tm_year;  // 自 1900 年起的年数
  int tm_wday;  // 一周中的第几天，范围从 0 到 6，从星期日算起
  int tm_yday;  // 一年中的第几天，范围从 0 到 365，从 1 月 1 日算起
  int tm_isdst; // 夏令时
}
*/
数据结构

结构是 C++ 中另一种用户自定义的可用的数据类型，它允许存储不同类型的数据项。

struct type_name {
member_type1 member_name1;
member_type2 member_name2;
member_type3 member_name3;
...
} object_names;

struct Books
{
   char  title[50];
   char  author[50];
   char  subject[100];
   int   book_id;
} book;

实例：

#include <iostream>
#include <cstring>
 
using namespace std;
 
// 声明一个结构体类型 Books 
struct Books
{
   char  title[50];
   char  author[50];
   char  subject[100];
   int   book_id;
};
 
int main( )
{
   Books Book1;        // 定义结构体类型 Books 的变量 Book1
   Books Book2;        // 定义结构体类型 Books 的变量 Book2
 
   // Book1 详述
   strcpy( Book1.title, "C++ 教程");
   strcpy( Book1.author, "Runoob"); 
   strcpy( Book1.subject, "编程语言");
   Book1.book_id = 12345;
 
   // Book2 详述
   strcpy( Book2.title, "CSS 教程");
   strcpy( Book2.author, "Runoob");
   strcpy( Book2.subject, "前端技术");
   Book2.book_id = 12346;
 
   return 0;
}

也可以把结构作为函数参数，传参方式与其他类型的变量或指针类似。

可以定义指向结构的指针，方式与定义指向其他类型变量的指针相似，如下所示：

struct Books *struct_pointer;

现在，可以在上述定义的指针变量中存储结构变量的地址。为了查找结构变量的地址，需要把 & 运算符放在结构名称的前面，如下所示：

struct_pointer = &Book1;

为了使用指向该结构的指针访问结构的成员，必须使用 -> 运算符，如下所示：

struct_pointer->title;

可以使用typedef 更简单地定义结构

typedef struct Books
{
   char  title[50];
   char  author[50];
   char  subject[100];
   int   book_id;
}Books;
// 这样直接可以用Books 定义结构
Books Book1, Book2;
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