C++ 语言全面教程（基础入门）

我们将从C++的基础开始，逐步深入。C++是一种静态类型、编译式、通用、大小写敏感、支持过程化编程、面向对象编程和泛型编程的编程语言。

首先，我们需要了解一些基本概念，然后通过代码实例来加深理解。

第一部分：基本概念

程序结构：一个C++程序通常包括头文件引用、命名空间、主函数等部分。

数据类型：C++提供了多种数据类型，包括整型、浮点型、字符型、布尔型等。

变量：变量是存储数据的内存位置的名字。

常量：常量是固定值，在程序执行期间不会改变。

运算符：用于执行各种操作，如算术、关系、逻辑等。

控制流：包括条件语句（if, switch）和循环语句（for, while, do-while）等。

函数：函数是一组一起执行一个任务的语句。

数组：数组是存储相同类型数据的集合。

指针：指针是一个变量，其值为另一个变量的地址。

面向对象：类、对象、继承、多态、封装等。

由于内容很多，我们将分步骤进行。首先，我们从最简单的程序开始。

第一个C++程序：Hello World

这个程序将输出"Hello, World!"到控制台。

C++ 语言全面教程

我会从基础概念到实际代码，系统性地教你C++编程。让我们开始这个学习之旅！

第一部分：C++基础概念

1. C++是什么？

C++是一种静态类型 、编译式 、多范式的编程语言，支持：

过程化编程
面向对象编程(OOP)
泛型编程
函数式编程

2. 核心特性

高性能：接近硬件，运行速度快
内存管理：支持手动和自动内存管理
标准库：丰富的STL(标准模板库)
兼容C：大部分C代码可在C++中运行

第二部分：从Hello World开始

cpp 复制代码

// 第一个C++程序：Hello World
#include <iostream>  // 引入输入输出流库
using namespace std; // 使用标准命名空间，避免重复写std::

int main() {         // 主函数，程序入口点
    cout << "Hello, World!" << endl;  // 输出文本并换行
    return 0;        // 返回0表示程序正常结束
}

// 输出：
// Hello, World!

第三部分：基本语法详解

1. 变量和数据类型

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    // 基本数据类型
    int age = 25;                    // 整型，4字节
    float weight = 68.5f;            // 单精度浮点数，4字节
    double price = 99.99;            // 双精度浮点数，8字节
    char grade = 'A';                // 字符型，1字节
    bool isStudent = true;           // 布尔型，true/false
    
    // 输出变量值
    cout << "Age: " << age << endl;
    cout << "Weight: " << weight << " kg" << endl;
    cout << "Price: $" << price << endl;
    cout << "Grade: " << grade << endl;
    cout << "Is student: " << boolalpha << isStudent << endl;
    
    // 类型大小
    cout << "\nSize of int: " << sizeof(int) << " bytes" << endl;
    cout << "Size of double: " << sizeof(double) << " bytes" << endl;
    
    return 0;
}

/*
输出：
Age: 25
Weight: 68.5 kg
Price: $99.99
Grade: A
Is student: true

Size of int: 4 bytes
Size of double: 8 bytes
*/

2. 控制结构

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    // 1. 条件语句
    int score = 85;
    
    cout << "If-else语句示例：" << endl;
    if (score >= 90) {
        cout << "成绩优秀" << endl;
    } else if (score >= 60) {
        cout << "成绩合格" << endl;
    } else {
        cout << "成绩不合格" << endl;
    }
    
    // 2. switch语句
    cout << "\nSwitch语句示例：" << endl;
    char operation = '*';
    int a = 10, b = 5, result;
    
    switch(operation) {
        case '+':
            result = a + b;
            cout << "加法结果: " << result << endl;
            break;
        case '-':
            result = a - b;
            cout << "减法结果: " << result << endl;
            break;
        case '*':
            result = a * b;
            cout << "乘法结果: " << result << endl;
            break;
        default:
            cout << "未知操作" << endl;
    }
    
    // 3. 循环语句
    cout << "\n循环语句示例：" << endl;
    
    // for循环
    cout << "For循环: ";
    for(int i = 1; i <= 5; i++) {
        cout << i << " ";
    }
    cout << endl;
    
    // while循环
    cout << "While循环: ";
    int j = 1;
    while(j <= 3) {
        cout << j << " ";
        j++;
    }
    cout << endl;
    
    // do-while循环
    cout << "Do-While循环: ";
    int k = 1;
    do {
        cout << k << " ";
        k++;
    } while(k <= 3);
    cout << endl;
    
    return 0;
}

/*
输出：
If-else语句示例：
成绩合格

Switch语句示例：
乘法结果: 50

循环语句示例：
For循环: 1 2 3 4 5 
While循环: 1 2 3 
Do-While循环: 1 2 3 
*/

3. 函数

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

// 函数声明（原型）
int add(int x, int y);           // 声明函数
void printMessage(string msg);   // 无返回值函数
int factorial(int n);            // 递归函数

int main() {
    // 调用函数
    int sum = add(5, 3);
    cout << "5 + 3 = " << sum << endl;
    
    printMessage("Hello from function!");
    
    // 递归函数调用
    int num = 5;
    cout << num << "! = " << factorial(num) << endl;
    
    return 0;
}

// 函数定义 - 加法函数
int add(int x, int y) {
    return x + y;  // 返回两个数的和
}

// 函数定义 - 打印消息
void printMessage(string msg) {
    cout << "Message: " << msg << endl;
}

// 函数定义 - 计算阶乘（递归）
int factorial(int n) {
    if (n <= 1) {
        return 1;  // 基本情况
    } else {
        return n * factorial(n - 1);  // 递归调用
    }
}

/*
输出：
5 + 3 = 8
Message: Hello from function!
5! = 120
*/

第四部分：面向对象编程(OOP)

1. 类和对象

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

// 定义一个类
class Student {
private:    // 私有成员，只能在类内部访问
    string name;
    int age;
    float gpa;
    
public:     // 公有成员，可以在外部访问
    // 构造函数 - 创建对象时自动调用
    Student(string n, int a, float g) {
        name = n;
        age = a;
        gpa = g;
        cout << "学生 " << name << " 已创建" << endl;
    }
    
    // 成员函数（方法）
    void displayInfo() {
        cout << "姓名: " << name << endl;
        cout << "年龄: " << age << endl;
        cout << "GPA: " << gpa << endl;
    }
    
    // 设置器（setter）
    void setGPA(float newGPA) {
        if (newGPA >= 0.0 && newGPA <= 4.0) {
            gpa = newGPA;
        }
    }
    
    // 获取器（getter）
    float getGPA() {
        return gpa;
    }
    
    // 析构函数 - 对象销毁时自动调用
    ~Student() {
        cout << "学生 " << name << " 已销毁" << endl;
    }
};

int main() {
    // 创建对象
    Student stu1("张三", 20, 3.5);
    Student stu2("李四", 22, 3.8);
    
    // 调用成员函数
    cout << "\n学生信息：" << endl;
    stu1.displayInfo();
    cout << endl;
    stu2.displayInfo();
    
    // 使用setter和getter
    cout << "\n修改GPA：" << endl;
    stu1.setGPA(3.7);
    cout << "张三的新GPA: " << stu1.getGPA() << endl;
    
    return 0;
}

/*
输出：
学生 张三 已创建
学生 李四 已创建

学生信息：
姓名: 张三
年龄: 20
GPA: 3.5

姓名: 李四
年龄: 22
GPA: 3.8

修改GPA：
张三的新GPA: 3.7
学生 李四 已销毁
学生 张三 已销毁
*/

2. 继承

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

// 基类
class Shape {
protected:
    float width;
    float height;
    
public:
    Shape(float w, float h) : width(w), height(h) {}
    
    virtual float area() {  // 虚函数，支持多态
        return 0;
    }
    
    void display() {
        cout << "宽度: " << width << ", 高度: " << height << endl;
    }
};

// 派生类 - 矩形
class Rectangle : public Shape {
public:
    Rectangle(float w, float h) : Shape(w, h) {}
    
    float area() override {
        return width * height;
    }
};

// 派生类 - 三角形
class Triangle : public Shape {
public:
    Triangle(float w, float h) : Shape(w, h) {}
    
    float area() override {
        return (width * height) / 2;
    }
};

int main() {
    Rectangle rect(10, 5);
    Triangle tri(10, 5);
    
    cout << "矩形信息：" << endl;
    rect.display();
    cout << "面积: " << rect.area() << endl;
    
    cout << "\n三角形信息：" << endl;
    tri.display();
    cout << "面积: " << tri.area() << endl;
    
    // 多态示例
    cout << "\n多态示例：" << endl;
    Shape* shape1 = &rect;
    Shape* shape2 = &tri;
    
    cout << "矩形面积(通过基类指针): " << shape1->area() << endl;
    cout << "三角形面积(通过基类指针): " << shape2->area() << endl;
    
    return 0;
}

/*
输出：
矩形信息：
宽度: 10, 高度: 5
面积: 50

三角形信息：
宽度: 10, 高度: 5
面积: 25

多态示例：
矩形面积(通过基类指针): 50
三角形面积(通过基类指针): 25
*/

第五部分：标准模板库(STL)

1. 向量(Vector)

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>  // 包含算法函数
using namespace std;

int main() {
    // 创建向量
    vector<int> numbers = {3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6};
    
    // 访问元素
    cout << "第一个元素: " << numbers[0] << endl;
    cout << "第二个元素: " << numbers.at(1) << endl;
    
    // 遍历向量
    cout << "\n所有元素: ";
    for(int num : numbers) {
        cout << num << " ";
    }
    cout << endl;
    
    // 修改元素
    numbers.push_back(7);  // 添加元素
    numbers.pop_back();    // 删除最后一个元素
    
    // 排序
    sort(numbers.begin(), numbers.end());
    cout << "\n排序后: ";
    for(int num : numbers) {
        cout << num << " ";
    }
    cout << endl;
    
    // 查找元素
    auto it = find(numbers.begin(), numbers.end(), 5);
    if (it != numbers.end()) {
        cout << "找到数字5" << endl;
    }
    
    // 向量大小和容量
    cout << "\n向量大小: " << numbers.size() << endl;
    cout << "向量容量: " << numbers.capacity() << endl;
    
    return 0;
}

/*
输出：
第一个元素: 3
第二个元素: 1

所有元素: 3 1 4 1 5 9 2 6 

排序后: 1 1 2 3 4 5 6 9 
找到数字5

向量大小: 8
向量容量: 16
*/

2. 映射(Map)

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    // 创建映射（字典）
    map<string, int> ageMap;
    
    // 插入元素
    ageMap["Alice"] = 25;
    ageMap["Bob"] = 30;
    ageMap["Charlie"] = 35;
    
    // 访问元素
    cout << "Alice的年龄: " << ageMap["Alice"] << endl;
    
    // 遍历映射
    cout << "\n所有人员年龄：" << endl;
    for(auto& pair : ageMap) {
        cout << pair.first << ": " << pair.second << "岁" << endl;
    }
    
    // 查找元素
    string name = "Bob";
    auto it = ageMap.find(name);
    if (it != ageMap.end()) {
        cout << "\n找到" << name << "，年龄: " << it->second << endl;
    }
    
    // 检查元素是否存在
    if (ageMap.count("David") == 0) {
        cout << "David不在映射中" << endl;
    }
    
    return 0;
}

/*
输出：
Alice的年龄: 25

所有人员年龄：
Alice: 25岁
Bob: 30岁
Charlie: 35岁

找到Bob，年龄: 30
David不在映射中
*/

第六部分：内存管理和指针

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    // 1. 栈内存分配
    int stackVar = 10;  // 栈上分配
    
    // 2. 堆内存分配（动态内存）
    int* heapVar = new int(20);  // 在堆上分配内存
    
    cout << "栈变量: " << stackVar << endl;
    cout << "堆变量: " << *heapVar << endl;
    
    // 3. 动态数组
    int* arr = new int[5];  // 动态分配数组
    for(int i = 0; i < 5; i++) {
        arr[i] = i * 10;
    }
    
    cout << "\n动态数组: ";
    for(int i = 0; i < 5; i++) {
        cout << arr[i] << " ";
    }
    cout << endl;
    
    // 4. 引用（别名）
    int x = 100;
    int& ref = x;  // ref是x的引用（别名）
    ref = 200;
    
    cout << "\nx的值: " << x << endl;
    cout << "ref的值: " << ref << endl;
    
    // 5. 智能指针（C++11及以上）
    // unique_ptr - 独占所有权
    unique_ptr<int> ptr1(new int(300));
    cout << "\nunique_ptr: " << *ptr1 << endl;
    
    // shared_ptr - 共享所有权
    shared_ptr<int> ptr2 = make_shared<int>(400);
    shared_ptr<int> ptr3 = ptr2;  // 共享所有权
    
    cout << "shared_ptr1: " << *ptr2 << endl;
    cout << "shared_ptr2: " << *ptr3 << endl;
    cout << "引用计数: " << ptr2.use_count() << endl;
    
    // 6. 必须释放动态分配的内存
    delete heapVar;    // 释放单个变量
    delete[] arr;      // 释放数组
    
    return 0;
}

/*
输出：
栈变量: 10
堆变量: 20

动态数组: 0 10 20 30 40 

x的值: 200
ref的值: 200

unique_ptr: 300
shared_ptr1: 400
shared_ptr2: 400
引用计数: 2
*/

第七部分：综合示例 - 简单学生管理系统

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;

class Student {
private:
    string name;
    int id;
    float score;
    
public:
    Student(string n, int i, float s) : name(n), id(i), score(s) {}
    
    string getName() const { return name; }
    int getID() const { return id; }
    float getScore() const { return score; }
    
    void display() const {
        cout << "ID: " << id << ", 姓名: " << name 
             << ", 成绩: " << score << endl;
    }
};

class StudentManager {
private:
    vector<Student> students;
    
public:
    void addStudent(const Student& stu) {
        students.push_back(stu);
        cout << "学生 " << stu.getName() << " 已添加" << endl;
    }
    
    void displayAll() const {
        if (students.empty()) {
            cout << "没有学生记录" << endl;
            return;
        }
        
        cout << "\n所有学生信息：" << endl;
        for(const auto& stu : students) {
            stu.display();
        }
    }
    
    void searchByName(const string& name) const {
        bool found = false;
        cout << "\n查找姓名包含 \"" << name << "\" 的学生：" << endl;
        
        for(const auto& stu : students) {
            if (stu.getName().find(name) != string::npos) {
                stu.display();
                found = true;
            }
        }
        
        if (!found) {
            cout << "未找到相关学生" << endl;
        }
    }
    
    void sortByScore() {
        sort(students.begin(), students.end(), 
             [](const Student& a, const Student& b) {
                 return a.getScore() > b.getScore();  // 降序排序
             });
        cout << "\n按成绩降序排序完成" << endl;
    }
    
    float getAverageScore() const {
        if (students.empty()) return 0.0;
        
        float total = 0;
        for(const auto& stu : students) {
            total += stu.getScore();
        }
        return total / students.size();
    }
};

int main() {
    StudentManager manager;
    
    // 添加学生
    manager.addStudent(Student("张三", 1001, 85.5));
    manager.addStudent(Student("李四", 1002, 92.0));
    manager.addStudent(Student("王五", 1003, 78.5));
    manager.addStudent(Student("张小凡", 1004, 88.0));
    
    // 显示所有学生
    manager.displayAll();
    
    // 查找学生
    manager.searchByName("张");
    
    // 排序
    manager.sortByScore();
    manager.displayAll();
    
    // 计算平均分
    cout << "\n平均成绩: " << manager.getAverageScore() << endl;
    
    return 0;
}

/*
输出：
学生 张三 已添加
学生 李四 已添加
学生 王五 已添加
学生 张小凡 已添加

所有学生信息：
ID: 1001, 姓名: 张三, 成绩: 85.5
ID: 1002, 姓名: 李四, 成绩: 92
ID: 1003, 姓名: 王五, 成绩: 78.5
ID: 1004, 姓名: 张小凡, 成绩: 88

查找姓名包含 "张" 的学生：
ID: 1001, 姓名: 张三, 成绩: 85.5
ID: 1004, 姓名: 张小凡, 成绩: 88

按成绩降序排序完成

所有学生信息：
ID: 1002, 姓名: 李四, 成绩: 92
ID: 1004, 姓名: 张小凡, 成绩: 88
ID: 1001, 姓名: 张三, 成绩: 85.5
ID: 1003, 姓名: 王五, 成绩: 78.5

平均成绩: 86
*/

学习建议和下一步

学习路径建议：

基础语法 → 2. 函数和数组 → 3. 指针和引用 → 4. 面向对象 → 5. STL → 6. 高级特性

重要主题待学习：

模板和泛型编程
异常处理
文件I/O操作
多线程编程
设计模式
现代C++特性(C++11/14/17/20)

实践建议：

每天写代码，哪怕只有30分钟
解决实际问题，如小工具、小游戏
阅读优秀开源代码
参与编程挑战（LeetCode等）

C++ 语言全面教程 （基础入门）

C++ 语言全面教程

第一部分：C++基础概念

1. C++是什么？

2. 核心特性

第二部分：从Hello World开始

第三部分：基本语法详解

1. 变量和数据类型

2. 控制结构

3. 函数

第四部分：面向对象编程(OOP)

1. 类和对象

2. 继承

第五部分：标准模板库(STL)

1. 向量(Vector)

2. 映射(Map)

第六部分：内存管理和指针

第七部分：综合示例 - 简单学生管理系统

学习建议和下一步

学习路径建议：

重要主题待学习：

实践建议：

C++ 语言全面教程（基础入门）