C++基础

和编程干到底2025-10-23 20:50

C++的特点

C++ 完全支持面向对象的程序设计，包括面向对象开发的四大特性：

  • 封装（Encapsulation）

封装是将数据和方法组合在一起，对外部隐藏实现细节，只公开对外提供的接口。这样可以提高安全性、可靠性和灵活性。

  • 继承（Inheritance）

继承是从已有类中派生出新类，新类具有已有类的属性和方法，并且可以扩展或修改这些属性和方法。这样可以提高代码的复用性和可扩展性。

  • 多态（Polymorphism）

多态是指同一种操作作用于不同的对象，可以有不同的解释和实现。它可以通过接口或继承实现，可以提高代码的灵活性和可读性。

  • 抽象（Abstraction）

抽象是从具体的实例中提取共同的特征，形成抽象类或接口，以便于代码的复用和扩展。抽象类和接口可以让程序员专注于高层次的设计和业务逻辑，而不必关注底层的实现细节。

C++基础入门

Linux系统安装

如果您使用的是 Linux 或 UNIX，请在命令行使用下面的命令来检查您的系统上是否安装了 GCC：

$ g++ -v

程序 g++ 是将 gcc 默认语言设为 C++ 的一个特殊的版本，链接时它自动使用 C++ 标准库而不用 C 标准库。

最简单的编译方式：

$ g++ helloworld.cpp

由于命令行中未指定可执行程序的文件名，编译器采用默认的 a.out。程序可以这样来运行：

$ ./a.out Hello, world!

通常我们使用 -o 选项指定可执行程序的文件名，以下实例生成一个 helloworld 的可执行文件：

$ g++ helloworld.cpp -o helloworld

执行 helloworld:

$ ./helloworld Hello, world!

如果是多个 C++ 代码文件，如 runoob1.cpp、runoob2.cpp，编译命令如下：

$ g++ runoob1.cpp runoob2.cpp -o runoob

简单C++程序

// HelloWorld.cpp示例代码 #include <iostream> using namespace std; int main() { cout << "HelloWorld" << endl; return 0; }

头文件

首先，跟C语言一样，C++的源码文件前面一般都会包含头文件的预处理语句：

#include <iostream>

C++的头文件的功能、预处理原理都与C语言无异，下面罗列它们不同与联系：

  1. C++的标准头文件无需后缀。
  2. C++可以接收C语言风格后缀的头文件（如#include ），但如有可能，要优先使用C++版本的头文件（如#include ），两者的内容基本是一样的，但后者中的标识符在标准名字空间 std 中均有声明（除了宏之外）。
  3. C++也接收新风格后缀（如*.hpp）。

#include <iostream> c++标准头文件 #include <cmath> C语言的头文件变成C++使用的版本头文件 在标准名字空间做了声明的改进版math.h #include <unistd.h> 无cunistd版头文件也是 C语言常见的命名 #include <head.hpp> *.hpp后缀头文件

名字空间

using namespace std;

上述语句是C语言没有的，其含义是使用名字空间std中的标识符。这里的名字空间是C++引入的一个新概念。名字空间本质上是自定义的作用域，目的是尽可能防止符号命名冲突。

在 C++ 中，`using namespace std;` 是一个常见的语句，它的作用是将标准命名空间（`std`）中的所有标识符引入到当前的作用域中。

C++ 标准库中的所有类、函数、对象和模板（如 `cout`、`cin`、`string`、`vector` 等）都定义在 `std` 命名空间内，这是为了避免命名冲突（比如防止用户自定义的函数与标准库函数重名）。

如果不使用 `using namespace std;`，要使用标准库中的内容就需要在前面加上 `std::` 前缀，例如：

std::cout << "Hello World" << std::endl; std::string str = "example";

而使用 `using namespace std;` 后，就可以直接使用这些标识符，无需再添加 `std::` 前缀：

cout << "Hello World" << endl; string str = "example";

需要注意的是，在大型项目或头文件中，不建议使用 `using namespace std;`，因为这可能导致命名冲突。更推荐的做法是：

  1. 直接使用 `std::` 前缀

  2. 只引入需要的特定标识符，如 `using std::cout;`

`::` 是 C++ 中的作用域解析运算符，主要有以下几种作用：这种语法之所以被视为「静态成员的初始化方式」

作用域解析符::定义的成员函数，仍然属于子类的 "内部

  1. **访问命名空间中的成员**

当需要使用某个命名空间（如标准库的 `std`）中的标识符时，可以用 `::` 来指定：

std::cout << "Hello"; 访问 std 命名空间中的 cout

  1. **访问类的静态成员或嵌套类型**

可以直接通过类名加 `::` 访问类的静态成员，无需实例化对象：

class MyClass { public: static int num; }; int MyClass::num = 10; // 定义类的静态成员

  1. **在类外定义成员函数**

当在类的外部实现成员函数时，需要用 `::` 指明所属的类：

class MyClass { public: void func(); // 声明 }; void MyClass::func() { // 定义，通过 :: 关联到 MyClass // 函数体 }

  1. **全局作用域**

当局部变量与全局变量同名时，可用 `::` 访问全局变量：

int x = 10; // 全局变量 int main() { int x = 20; // 局部变量 cout << x; // 输出局部变量 20 cout << ::x; // 输出全局变量 10 }

简单来说，`::` 的核心作用是明确指定标识符的作用域，避免命名冲突。

声明

C++ 中名字空间（namespace）的声明位置规则可总结为：

允许声明的位置

  1. 全局作用域（所有函数、类、结构体外部）

  2. 其他名字空间内部（支持嵌套声明）

  3. 同一作用域中可多次拆分声明（最终会合并为一个名字空间）

禁止声明的位置

  1. 函数内部

  2. 类或结构体内部

  3. 任何代码块内部（如 if、for 等语句块）

核心特性

名字空间本质是全局作用域的扩展，只能在全局作用域或其他名字空间中声明，不能在局部作用域中声明，以此保证其能实现跨作用域的标识符隔离与命名冲突避免功能。

标准输入输出流

cout << "HelloWorld" << endl;

标准流对象

所谓的标准流对象，指的是cout、cin和cerr。

所谓对象，本质上就是C语言语境中的变量，只不过在面向对象的语境中，这些变量都是自带函数的，它们是名副其实的超级变量，因此为了与C语言的普通变量加以区分，在面向对象的编程语言中，通常将它们称为对象。

cout: 标准输出流对象，典型用法如下： cout << 100; // 输出整型数据 cout << 3.14; // 输出浮点型数据 cout << "abcd";// 输出字符串数据 cin: 标准输入流对象，典型用法如下： int a; double f; string s; cin >> a; // 从键盘接收一个整型数据放入变量a中 cin >> f; // 从键盘接收一个浮点型数据放入变量f中 cin >> s; // 从键盘接收一个字符串放入变量s中

可以明显看到：

使用流对象的优势在于，不需要关心操作数据的类型，流对象会自动识别不同的数据类型，也可以一次性快速处理，例如上述代码也可写成：

int a; double f; string s; 一次性输出多种不同类型的数据 cout << 100 << 3.14 << "abcd"; 一次性输如多种不同类型的数据 cin >> a >> f >> s;

endl 的作用有两个：

  1. 输出一个换行符（相当于 \n）
  2. 刷新输出缓冲区：强制将输出缓冲区中的内容立即显示到屏幕上（或写入文件），确保数据即时可见。

string类的函数

在 C++ 中，`string` 是标准库提供的字符串类，定义在 `` 头文件中，封装了丰富的字符串操作函数。以下是常用的 `string` 成员函数及作用：

以下是上述 `string` 函数的代码运行结果整理（基于代码示例的预期输出）：

  1. 构造函数

string s1; 空字符串（输出为空） string s2("hello"); "hello" string s3(5, 'a'); "aaaaa" string s4(s2); "hello"（与s2相同）

  1. 长度与容量操作

string s = "hello"; cout << s.length(); 输出：5 cout << s.empty(); 输出：0（false，非空） s.resize(8, 'x'); cout << s; 输出："helloxxx"（长度调整为8，补3个'x'）

  1. 字符串访问

string s = "hello"; cout << s[0]; 输出：h cout << s.at(1); 输出：e cout << s.front(); 输出：h cout << s.back(); 输出：o

  1. 字符串修改

string s = "abc"; s.append("def"); s = "abcdef" → 输出：abcdef s.push_back('g'); s = "abcdefg" → 输出：abcdefg s.erase(3, 2); 从索引3删2个字符（"de"）→ 输出：abcfg s.replace(1, 2, "xy"); 替换索引1开始的2个字符 → 输出：axyfg

  1. 字符串比较

string s1 = "apple", s2 = "banana"; cout << s1.compare(s2); 输出：-1（或其他负数，因"apple"字典序更小） cout << (s1 < s2); 输出：1（true，"apple" < "banana"） 如果 s1 小于 s2（按字典序），返回负数（通常是 -1）； 如果 s1 等于 s2，返回0； 如果 s1 大于 s2（按字典序），返回正数（通常是 1）。

  1. 字符串查找

string s = "hello world"; cout << s.find("lo"); 输出：3（"lo"从索引3开始） cout << s.rfind("l"); 输出：9（最后一个'l'在"world"的索引9） cout << s.find("x"); 输出：18446744073709551615（即string::npos，未找到）

  1. 子字符串提取

string s = "hello world"; string sub = s.substr(6, 5); cout << sub; 输出：world（从索引6取5个字符）

  1. 数值转换

string s = "123"; int num = stoi(s); cout << nu

C++ 技术文章大纲

C++ 的特点

  • 面向对象编程的四大特性
    • 封装（Encapsulation）：数据与方法的组合，隐藏实现细节，提高安全性、可靠性和灵活性。
    • 继承（Inheritance）：派生新类，复用已有类属性和方法，增强代码复用性和可扩展性。
    • 多态（Polymorphism）：同一操作作用于不同对象时产生不同行为，提升代码灵活性和可读性。
    • 抽象（Abstraction）：提取共同特征形成抽象类或接口，便于复用和扩展代码。

C++ 基础入门

  • Linux 系统安装与编译

    • 检查 GCC 安装：g++ -v
    • 编译简单程序：g++ helloworld.cpp -o helloworld
    • 运行程序：./helloworld
    • 多文件编译：g++ file1.cpp file2.cpp -o output

  • 简单 C++ 程序示例

cpp 复制代码 
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    cout << "HelloWorld" << endl;
    return 0;
}

头文件与名字空间

  • 头文件

    • C++ 标准头文件无需后缀（如 <iostream>）。
    • 优先使用 C++ 版本的头文件（如 <cmath> 替代 <math.h>）。
    • 支持新风格后缀（如 .hpp）。

  • 名字空间

    • 使用 using namespace std; 引入标准库标识符。
    • 避免在大型项目或头文件中使用，防止命名冲突。
    • 替代方案：直接使用 std:: 前缀或引入特定标识符（如 using std::cout;）。

作用域解析运算符（::）

  • 功能
    • 访问命名空间成员（如 std::cout）。
    • 访问类的静态成员或嵌套类型。
    • 在类外定义成员函数（如 void MyClass::func()）。
    • 访问全局变量（如 ::x）。

标准输入输出流

  • 标准流对象

    • cout：标准输出流，自动识别数据类型（如 cout << 100 << "text";）。
    • cin：标准输入流，支持多类型输入（如 cin >> a >> b;）。
    • cerr：标准错误流。

  • endl 的作用

    • 输出换行符（\n）。
    • 刷新输出缓冲区，确保数据即时显示。

string 类常用函数

  • 构造函数

    • string s1;：空字符串。
    • string s2("hello");：初始化字符串。
    • string s3(5, 'a');：重复字符构造（"aaaaa"）。

  • 长度与容量操作

    • s.length()：返回字符串长度。
    • s.empty()：检查是否为空。
    • s.resize(8, 'x');：调整长度并填充字符。

  • 字符串访问

    • s[0]：通过索引访问字符。
    • s.at(1)：安全索引访问。
    • s.front() 和 s.back()：访问首尾字符。

  • 字符串修改

    • s.append("def");：追加字符串。
    • s.push_back('g');：追加单个字符。
    • s.erase(3, 2);：删除子串。
    • s.replace(1, 2, "xy");：替换子串。

  • 字符串比较

    • s1.compare(s2)：返回字典序比较结果。
    • 直接使用运算符（如 s1 < s2）。

  • 字符串查找

    • s.find("lo")：返回首次出现的位置。
    • s.rfind("l")：返回末次出现的位置。
    • 未找到时返回 string::npos。

m; 输出：123（字符串转int） string str = to_string(3.14); cout << str; 输出：3.14（double转字符串）

以上结果基于标准 C++ 编译器（如 GCC、Clang）的正常执行，不同环境下输出一致（`string::npos` 的具体数值可能因系统而异，但均表示"未找到"）。

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