第一章 开始 ｜编写一个简单的C++程序
学习目标：
编写一个简答的C++程序
学习内容：
1、一个简单的c++程序
2、输入和输出
3、关于注释
4、控制流
5、类简介
6、书店程序
1.1 编写一个简单的c++程序
每个C++程序都包含一个或多个函数（function），其中一个必须命名为main。操作系统通过调用main来运行c++程序。
int main
{return 0;
}
这是非常简单的的main函数，它什么也不干，只是返回给操作系统的一个值。
一个函数的定义包含四部分：返回类型（return type）、函数名（function name）、一个括号包围的形餐列表（parameter list，允许为空）以及函数体（functino body）。虽然mian函数在某种程度上比较特殊，但定义和其他函数一样。
在上面例子中，main的形参列表是空的。main函数的返回类型必须为int，即为整数类型。int类型是一种内置类型（built-intype），即语言自身定义的类型。函数定义的最后一部分是函数体，它是一个左花括号(curly brace)开始，以右花括号结束的语句块(block of statemnts):
{return 0;
}这个语句唯一的一条语句是return，它结束函数的执行，return会向调用者返回一个值。当return语句包括一个值时，此返回值的类型必须与函数返回类型相容。main的返回类型是int，返回值0的确是一个int类型的值。
1.1.1 编译、运行程序
编写好程序之后就可以编译它，可以使用IDE(Integrated Developed Environment,IDE)集成开发环境，编译器与其他程序创建和分析工具包装在在一起。
程序源文件命名约定
无论使用命令行界面还是IDE，大多数编译器都要求程序源码存储在一个或多个文件中。程序文件通常被称为源文件(source file)。在大多数系统中，源文件的名字以一个后缀为结尾，后缀是由一个句点后接成一个或多个字符组成的。后缀告诉系统这些文件是一个c++程序。不同的编译器使用不同的后缀名约定，常见的包括：cc、cxx、.cpp、cp及.c。
从命令行运行编译器
$ CC xxx.cc
$ xxx
$ .\xxx
“.”后跟一个反斜线指出该文件夹在当前目录中
为了在unix系统中运行一个可执行文件，要使用全文件名，包括文件扩展名：xxx.out
$ ./a.out
访问main的返回值的方法以依赖于系统。在unix和windows系统中，执行完一个程序后，都可以通过echo命令其获得返回值
在unix系统中，通过如下命令可以获得状态：
$ echo $?
在windows系统中查看：
$ echo %ERRORLEVEL%
运行GNU或微软编译器
在不同操作和编译系统中，运行c++编译器的命令也是各不相同，常用的是GNU编译器和微软的Visual Studio编译器。GNU编译器的命令是g++：
$ g++ -o xxx xxx.cc
此处，$是系统提示符。-o xxx是编译器参数，制定了可执行文件的文件名。在不同操作系统中，此命令声称一个xxx或xxx.exe可执行文件。在unix系统中，可执行文件没有后缀；
windows系统下后缀为.exe。
1.2 初识输入输出
c++语言并未对定义任何输入输出（IO）语句，取而代之，包含了一个全面的标准库（standard library）来提供IO机制（以及很多其他设施）。
在这里大多示例使用iostream库。iostream库包含两个基础类型istream和ostream，分别表示输入流和输出流。一个流就是一个字符序列，是从IO设备读出或写入IO设备的。术语“流”（stream）想要表达的是，随着时间的推移，字符是顺序生成或是消耗的。
标准输入输出对象
标准库定义了4个IO对象。为了处理输入，我们使用一个名为cin的istream类型的对象。这个对象也成为标准输入（standard input）。对于输出，我们使用一个名为cout的ostream类型的对象，名为cerr和clog。我们通常用cerr来输出警告和错误消息，因此也被称为标准错误（standard error）。
一个使用IO库的程序
#include <iostream> /*告诉编译器想用使用iosstream库*/
int main()
{ std::cout <<"Enter two numbers:"<< std::endl; /*向流写入数据，main的函数题的第一条语句执行了一个表达式(expression)*/int v1 = 0,v2 = 0; std::cin >> v1 >> v2;std::cout << "The sum of " << v1 << " and " << v2<< " is " << v1 + v2 << std::endl; /*操纵符（manipulator）的特殊值*//*写入endl的效果是结束当前行，并将与设备关联的缓冲区（buffer）中的内容刷到设备中*/return 0;
}程序开始在屏幕打印：Enter two numbers:
然后等待用户输入，如果输入
1 0
则会产生如下输出：
The sum of 1 and 0 is 1
1、编写程序，在标准输出上打印Hello，World
#include <iostream>int main()
{std::cout<< "Hello World!"<< std::endl;}2、我们的程序使用加法运算符+来将两个数相加。编写程序使用乘法运算符*，来打印两个数的积。
#include <iostream>int main()
{int input1 = 0,input2 = 0;std::cout <<"Now we can use *" << std::endl;std::cin >> input1 >> input2;std::cout << "输入一个数" << input1 <<"和"<< input2 << "它们的乘积数为："<< input1*input2 << std::endl;return 0;}3、我们将所有的运算对象的打印操作放在一条独立的语句中
#include <iostream>int main()
{int input1 = 0,input2 = 0;std::cout <<"Now we can use *" << std::endl;std::cin >> input1 >> input2;std::cout << "输入一个数" << input1 <<"和"<< input2 << "它们的乘积数为："<< input1*input2 << std::endl;return 0;}4、解释下面程序片段是否合法
std::cout << "The sum of "<< v1 ;<< "and" << v2;<< "is" << v1+v2 << std::endl;
答：不合法，因为输出运算符“<<”需要连接两个对象，第二行和第三行的输出运算符都缺少左侧输出，所以要在前面添加std::cout
1.3 注视简介
C++中有两种注释：单行（//）注释和界定注释对注释（/* */）。
#include <iostream>
/**简单主函数：*读取两个数，求它们的和
*/int main()
{//提示用户输入两个数std::cout<< "Enter two numbers:" << std::endl;int v1 = 0,v2 = 0; //保存我们读入的输入数据的变量std::cin >> v1 >> v2; //读取输入数据std::cout << "The sum of"<< v1 << "and" << v2<< "is" << v1+v2 << std::endl;return 0;
}注释界定符不能嵌套
1.4 控制流
语句一般是顺序执行：语句块的第一条语句首先执行，然后是第二语句，依次类推。
1.4.1 while 语句
while语句反复执行一段代码，直到给定条件为假为止。
#include <iostream>
int main()
{int sum = 0,val = 1;//只要val的值小于10，while循环就会持续执行while (val <=10)
{sum += val; //复合赋值运算符（+=），和sum=sum+val是相同的，将sum + val赋予sum。++val; //等价于val=val+1，将val加1 }std::cout << "Sum of 1 to 10 inclusive is:"<< sum << std::endl;return 0;
}编译程序之后会输出：
Sum of 1 to 10 inclusive is:55
与之前的例子一样，包含头文件iostream，然后定义main，在mian里面定义两个int变量：sum用来保存和；val用来表示1-10的每个数。因为while语句的执行过程是交替地检测condition条件和执行关联的语句statement，知道condition为假时停止。条件（condition）就是产生真或假的结果的表达式。只要condition为真，statement就会被执行。执行完statement会再次检测condition，如果又为真，statement再次被执行。while语句就是交替的检测condition和执行statement，知道condition为假为止。
1、使用while循环将50到100的整数相加
#include <iostream>int main()
{int sum=0,val=50;//只要val小于101，while循环就会持续执行while(val <= 100)
{sum += val; //将sum+val赋予sum++val; //将val加1}std::cout << "Sum of 50 to 100 inclusive is:"<< sum << std::endl;return 0;
}2、除了++运算符将运算对象的值加1之外，还有一个运算符（--）实现将值减少。编写程序，使用递减运算符在循环中按递减顺序打印10到0之间的整数
#include <iostream>int main()
{int sum=0,end=10;while(end>=0){sum = end;--end;std::cout << sum << std::endl; }return 0;}
3、编写程序，提示用户输入两个整数，打印两个整数所指定的范围内的所有整数
#include <iostream>int main()
{std::cout <<"请输入两个数"<< std::endl;int input1,input2;std::cin >> input1 >> input2;if(input1 > input2)while (input1>input2){std::cout << input1 << " ";input1--; }else{while (input1<=input2){std::cout << input1 <<" ";input1++;}}return 0;}
1.4.2 for语句
在while循环例子里面，主要是用了变量来控制循环执行次数，然后在条件中检测初始变量的值，在while循环体中依次将初始变量值递增。但这种检测变量、在循环体中递增变量的模式使用非常频繁，因此专门定义了第二种循环语句-for语句，来简化符合这种模式的语句。
用for语句重写从1-10的程序：
#include <iostream>int main()
{int sum = 0;//从1加到10for (int val = 1;val <= 10;++val) //初始化语句、循环条件、表达式sum += val; //等价于sum=sum+val;std::cout << "Sum of 1 to 10 inclusive is:"<< sum << std::endl;return 0;}
每个for语句都包含两部分：循环头和循环体。循环头控制循环体的执行次数，它由：一个初始化语句（init-statement）、一个循环条件（condition）以及一个表达方式（expression）。
1、下面的for循环完成了什么功能？sum的终值是多少
int sum = 0;
for (int i = -100; i <= 100; ++i)sum += i;答：这个for循环完成了从-100到100的求和功能，最终的值为0。
2、使用for循环重做以上运用while所有的练习:0-50求和、输入两个整数，打印两个整数所指定的范围内的所有整数。
//0-50求和#include <iostream>int main()
{int sum=0;for(int val=0;val<=50;val++){sum+=val;}std::cout << sum << std::endl;}
//打印两个整数所指定的范围内的所有整数。#include <iostream>int main()
{std::cout <<"请输入两个数："<< std::endl;int input1,input2;std::cin >> input1 >> input2;if(input1 > input2)for(;input1 > input2;input2++){std::cout << input2 << std::endl;}else{
3、对比for循环和while循环，两种的形式缺点各是什么？
答：可以对比一下for循环和while循环各自的格式：
for：一个初始化语句、一个循环条件以及一个表达方式；for循环可以节省内存以及代码简洁，在循环语句中定义一个局部变量，循环结束后，局部变量就被释放了
while：语句反复执行一段代码，直到给定条件为假为止，重复交替；尽管while形式上不如for语句简洁，但适用于循环次数不好预知的情况，并且通常需要在循环之前定义好变量。
1.4.3 读取数量不定的输入数据
扩展一个1到10个整数求和的方向是对用户输入的一组数来进行求和。在这种情况下我们根本不知道要对多少个数进行求和，这就需要不断读取数据直到没有新的输入为止：
#include <iostream>int main
{int sum = 0,value = 0;//读取数据直到遇到文件尾，计算所有读入的值的和；while (std::cin >> value )sum += value; //等价于sum = sum + value；std::cout << "Sum is: " << sum << std::endl;return 0;
}
main的首行定义了两个名为sum和value的int变量，均初始化为0。value用来保存用户输入的每个数，数据读取操作是在while的循环条件中完成的，while循环条件的求值就是执行表达式，然后保存在value中。
从键盘输入文件结束符
当从键盘向程序输入数据时，对于如何指出文件结束，不同操作系统有不同的约定。在windows系统中，输入文件结束符的方法之敲Ctrl+z，然后enter；Unix系统中是输入Ctrl+D。
1.4.4 if语句
用if语句可以来写一个程序，统计在输入中每个值连续出现了多少次：
#include <iostream>int main()
{//currVal统计的数；读入的新值存入valint currVal = 0,val = 0;//读取第一个数，并确保有数据可以处理if (std::cin >> currVal){int cnt = 1; /保存正在处理的当前值的个数while (std::cin >> val){ //读取剩余的数if (val == currVal) //如果值相同++cnt; //将cnt值加1else{std::cout << currVal << "occurs"<< cnt <<"times" << std::endl;currVal = val; //记住新值cnt = 1; }} //while循环在这里结束//记住打印文件中最后一个值的个数std::cout << currVal << "occurs" << cnt << "times" << std::endl;} //最外层的if语句在这里结束return 0;
}
1.5 类简介
为了使用类，需要理解三件事情即可：
- 类是什么？
- 它是在哪里定义的？
- 它支持什么操作？
1.5.1 Sales_item类
Sales_item类的作用是表示一本书的总销售额、售出手册和平均售价。可以不关心这些数据如何存储、如何计算。为了使用一个类，不必去关心它是如何实现的，只需要知道类对象可以执行什么操作即可。
这里放Sales_item：
/*
* This file contains code from "C++ Primer, Fifth Edition", by Stanley B.
* Lippman, Josee Lajoie, and Barbara E. Moo, and is covered under the
* copyright and warranty notices given in that book:
*
* "Copyright (c) 2013 by Objectwrite, Inc., Josee Lajoie, and Barbara E. Moo."
*
*
* "The authors and publisher have taken care in the preparation of this book,
* but make no expressed or implied warranty of any kind and assume no
* responsibility for errors or omissions. No liability is assumed for
* incidental or consequential damages in connection with or arising out of the
* use of the information or programs contained herein."
*
* Permission is granted for this code to be used for educational purposes in
* association with the book, given proper citation if and when posted or
* reproduced.Any commercial use of this code requires the explicit written
* permission of the publisher, Addison-Wesley Professional, a division of
* Pearson Education, Inc. Send your request for permission, stating clearly
* what code you would like to use, and in what specific way, to the following
* address:
*
* Pearson Education, Inc.
* Rights and Permissions Department
* One Lake Street
* Upper Saddle River, NJ 07458
* Fax: (201) 236-3290
*//* This file defines the Sales_item class used in chapter 1.
* The code used in this file will be explained in
* Chapter 7 (Classes) and Chapter 14 (Overloaded Operators)
* Readers shouldn't try to understand the code in this file
* until they have read those chapters.
*/#ifndef SALESITEM_H
// we're here only if SALESITEM_H has not yet been defined
#define SALESITEM_H// Definition of Sales_item class and related functions goes here
#include <iostream>
#include <string>class Sales_item {// these declarations are explained section 7.2.1, p. 270 // and in chapter 14, pages 557, 558, 561friend std::istream& operator>>(std::istream&, Sales_item&);friend std::ostream& operator<<(std::ostream&, const Sales_item&);friend bool operator<(const Sales_item&, const Sales_item&);friend booloperator==(const Sales_item&, const Sales_item&);
public:// constructors are explained in section 7.1.4, pages 262 - 265// default constructor needed to initialize members of built-in type
#if defined(IN_CLASS_INITS) && defined(DEFAULT_FCNS)Sales_item() = default;
#elseSales_item() : units_sold(0), revenue(0.0) { }
#endifSales_item(const std::string &book) :bookNo(book), units_sold(0), revenue(0.0) { }Sales_item(std::istream &is) { is >> *this; }
public:// operations on Sales_item objects// member binary operator: left-hand operand bound to implicit this pointerSales_item& operator+=(const Sales_item&);// operations on Sales_item objectsstd::string isbn() const { return bookNo; }double avg_price() const;// private members as before
private:std::string bookNo; // implicitly initialized to the empty string
#ifdef IN_CLASS_INITSunsigned units_sold = 0; // explicitly initializeddouble revenue = 0.0;
#elseunsigned units_sold;double revenue;
#endif
};// used in chapter 10
inline
bool compareIsbn(const Sales_item &lhs, const Sales_item &rhs)
{return lhs.isbn() == rhs.isbn();
}// nonmember binary operator: must declare a parameter for each operand
Sales_item operator+(const Sales_item&, const Sales_item&);inline bool
operator==(const Sales_item &lhs, const Sales_item &rhs)
{// must be made a friend of Sales_itemreturn lhs.units_sold == rhs.units_sold &&lhs.revenue == rhs.revenue &&lhs.isbn() == rhs.isbn();
}inline bool
operator!=(const Sales_item &lhs, const Sales_item &rhs)
{return !(lhs == rhs); // != defined in terms of operator==
}// assumes that both objects refer to the same ISBN
Sales_item& Sales_item::operator+=(const Sales_item& rhs)
{units_sold += rhs.units_sold;revenue += rhs.revenue;return *this;
}// assumes that both objects refer to the same ISBN
Sales_item
operator+(const Sales_item& lhs, const Sales_item& rhs)
{Sales_item ret(lhs); // copy (|lhs|) into a local object that we'll returnret += rhs; // add in the contents of (|rhs|) return ret; // return (|ret|) by value
}std::istream&
operator>>(std::istream& in, Sales_item& s)
{double price;in >> s.bookNo >> s.units_sold >> price;// check that the inputs succeededif (in)s.revenue = s.units_sold * price;elses = Sales_item(); // input failed: reset object to default statereturn in;
}std::ostream&
operator<<(std::ostream& out, const Sales_item& s)
{out << s.isbn() << " " << s.units_sold << " "<< s.revenue << " " << s.avg_price();return out;
}double Sales_item::avg_price() const
{if (units_sold)return revenue / units_sold;elsereturn 0;
}
#endif每个类的实际上都定义了一个新的类型，类型名字就是类名。可以定义类类型的变量：
Sales_item item;
是想表达item是一个Sales_item类型的对象。除了定义Sales_item类型的变量之外，还可以：
- 调用一个名为isbn的函数从一个Sales_item对象中提取ISBN书号。
- 用输入符运算(>>)和输出运算符(<<)读、写Sales_item类型的对象。
- 用赋值运算符（=）将一个Sales_item对象的值赋予另一个Sales_item对象。
- 用加法运算符（+）将两个Sales_item对象相加。两个对象必须表示同一本书（相同的ISBN）。
- 使用复合赋值运算符（+=）将一个Sales_item对象加到另一个对象上。
关键概念：类定义了行为
读写Sales_item
下面的程序是从标准输入读入数据，存一个Sales_item对象中，然后将Sales_item的内容写回到标准输出：
#include <iostream>
#include "Sales_item.h"int main(){Sales_item book;//读入ISBN号、售出的册数以及价格销售价格std::cin >> book;//写入ISBN、售出的册数、总销售额和平均价格std::cout << book << std::endl;return 0;}1.5.2 初识成员函数
将两个Sales_item对象相加的程序首先应该检查两个对象是否具有相同的ISBN：
#include <iostream>
#inlcude "Sales_item.h"int main(){Sales_item item1,item2;std::cin >> item1 >> item2;//首先检查item1和item2是否表示相同的书if(item1.isbn()==item2.isbn()){std::cout << item1+item2 << std::endl;return 0; //表示成功}else {std::cerr << "Data must refer to same ISBN" << std::endl;return -1; //表示失败}}如上一个版本一样，程序打印计算结果，并返回0，表明成功。如果条件失败，执行跟在else之后的语句块，打印一条错误信息，并返回一个错误的标识。
什么是成员函数？
当调用名为isbn的成员函数（member function）。成员函数是定义为类的一部分的函数，有时也被称为方法（method），通常以一个类对象的名义来调用成员函数；使用点运算符（.）来表达我们需要“名为item1的对象的isbn成员”，点运算符只能用于类类型的对象；其右侧侧运算对象指定的成员。
1、编写程序，读取多条销售记录，并统计每个ISBN（每本书）有几条销售记录
#include<iostream>
#include "Sales_item.h"int main() {Sales_item trans1, trans2;int num = 1;std::cout << "Plz input" << std::endl;if (std::cin >> trans1) {while (std::cin >> trans2) {if (compareIsbn(trans1, trans2))//Isbn相同num++;else {std::cout << trans1.isbn() << "共有" << num << "条销售记录" << std::endl;trans1 = trans2;num = 1;}}//while end;std::cout << trans1.isbn() << "共有" << num << "条销售记录" << std::endl;}else {std::cout << "输入数据有误" << std::endl;return -1;}return 0;
}
2、输入表示多个ISBN的多条销售记录来测试上一个程序，每个ISBN的记录应该聚在一起
#include <iostream>
#include "Sales_item.h"int main(){Sales_item total;if(std::cin >> total){Sales_item trans;while(std::cin >> trans){if(total.isbn()==trans.isbn()){total += trans;}else{std::cout << total << std::endl;total = trans; }}std::cout << total << std::endl;return -1;}
return 0;
}
1.6 书店程序
#include <iostream>
#include "Sales_item.h"int main(){Sales_item total; //保存下一条交易记录的变量//读入第一条交易记录，并确保有数据可以处理if(std::cin >> total){Sales_item trans; //保存和的变量//读入并处理剩余交易记录while(std::cin >> trans){//如果我们仍在处理相同的书if(total.isbn() == trans.isbn())total += trans; //更新总销售额else{//打印前一本书的结果std::cout << total << std::endl;total = trans; //total现在表示下一本书的销售额}}std::cout << total << std::endl; //打印最后一本书的结果}else{//没有输入！警告读者std::cerr << "No data?!" << std::endl;return -1;//表示失败}return 0;
}
小结：
定义一个main函数，它是操作系统执行你的程序的调用入口。了解如何定义变量进行输入和输出，以及编写if、for和while语句。最后了解了cpp中最基本的特性-类。
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