C++基础知识与开发环境【修订版】

C++ 由C语言发展而来，几乎完全兼容C语言；换句话说，你编写的C语言代码几乎可以不加修改地用于 C++。

相对于C语言，C++语言对C语言的功能做了一定的扩充，同时增添了面向对象编程以及泛型编程机制。

随着C++发展，多数人认为，成了一门独立的语言，学C++之前完全没有必要学C，而C是面向过程的程序设计，C++的核心是面向对象的程序设计，C++支持多种程序设计风格，包括面向过程的程序设计，面向对象程序设计，泛型程序设计。C++ 和C这两个语言是平等的两种语言。

信息学竞赛主要分为NOIP（全国青少年信息学奥林匹克联赛/分区联赛）、NOI（全国青少年信息学奥林匹克竞赛）、冬令营、选拔赛、IOI（国际信息学奥林匹克竞赛）这几个级别的比赛，使用的语言就有C++。

程序设计中的基本概念

程序（Program）告诉计算机应如何完成一个任务的一组指令（ A set of instructions），用于指定操作、操作数和处理必须遵循的顺序。

电脑程序设计（Computer programming），或称程序设计（programming），是给出解决特定问题程序的过程，程序设计往往以某种程序设计语言为工具，给出这种语言下的程序。程序设计过程一般包括分析、设计、编码、测试、调试等不同阶段。

编程语言（programming language）又叫程序设计语言（program design language, PDL），是用来定义计算机程序的形式语言。泛指一切被标准化用来向计算机发出指令系统。如C/ C++、python等。

关于程序设计中的基本概念可参考：程序设计中的基本概念_软件开发技术爱好者的博客-CSDN博客_软件程序设计

C++ 是一种静态类型的、编译式的、通用的、大小写敏感的、不规则的编程语言，支持过程化编程、面向对象编程和泛型编程。

常用C++学习环境简介

Dev-C++ 是Windows环境下的轻量级C/C++ 集成开发环境，自由开源。Dev-C++ download | SourceForge.net

上次更新时间为2015年4月到Dev C++5.11。已停止维护了。

现在出现了一些（目前依然在稳定运行的）分支版本:

(1)embarcadero Dev cpp，网址：GitHub - Embarcadero/Dev-Cpp: A fast, portable, simple, and free C/C++ IDE

国外开发者 FMXExpress 等人在 Embarcadero 公司支持下继续开发 Embarcadero Dev-C++。Embarcadero Dev-C++是原版Dev-C++的继承和发展。C++程序使用Embarcadero Dev-C++注意事项 https://blog.csdn.net/cnds123/article/details/128715404

(2)小熊猫Dev-C++ 网址小熊猫C++

或小龙Dev-C++ 小龙 Dev-C++ 中文主页

(3）、 Code::Blocks

简单，体积小，专注于编程，win+linux双环境支持，一个开放源码的全功能的跨平台C/C++集成开发环境。 CodeBlocks官网

Code::Blocks - Code::Blocks

Windows 用户C++程序使用codeblocks集成开发环境注意事项 https://blog.csdn.net/cnds123/article/details/128728379

(4）、VSCode+gcc+cmake

可以管理，写一些大型的项目，但是需要做一些配置，可能要花点时间搞懂。

参见 VScode配置C/C++编程总结（GCC+Clang+CMake）VScode配置C/C++编程总结（GCC+Clang+CMake）_zhou_haha的博客-CSDN博客_gcc vscode

Dev C++5.11安装使用简介

目前国内学校教学、信息学竞赛主要使用Dev-C++，故对Dev C++5.11安装使用简要介绍。（或用Embarcadero Dev-C++，两者界面和使用基本相同）

Dev-C++开发环境下载官网：

Dev-C++ download | SourceForge.net

下载完成后，就像安装其它软件一样，点击安装包，稍等一会儿出现如下图，

语言先默认选择English，不要改变（安装完成后会选择中文简体的选项设置）。点ok！

接下来的安装界面点“I agree”按钮，参见下图：

之后，点击“next”按钮，参见下图：

可以改变默认安装位置，参见下图：

单击“Install”，请等待一会，出现下图界面：

单击“Finish”按钮，完成Dev-C++安装。

此时为英文界面，如果你想改为中文界面，点击菜单栏中“Tools"的"Environment Options"命令项，参见下图操作：

最后单击“OK”按钮确认即可！

文本为防止引发翻译可能造成的歧义，采用英文界面。

Dev C++的主界面

Dev C++的主界面主要由菜单栏、工具栏、项目管理器（也称为项目/类浏览器）、源码编辑区、报告窗口和状态栏组成，参见下图：

下面介绍C++ 基本语法

☆C++ 中的分号

在 C++ 中，分号是语句结束符。也就是说，每个语句必须以分号结束。它表明一个逻辑实体的结束。

例如，

x = y;

y = y+1;

☆语句块

语句块是一组使用大括号括起来的按逻辑连接的语句。例如：

{

cout << "Hello World"; // 输出 Hello World

return 0;

}

C++ 不以行末作为结束符的标识，因此，您可以在一行上放置多个语句。例如：

x = y;

y = y+1;

等同于

x = y; y = y+1;

☆C++ 中的空格

空格分隔语句的各个部分，让编译器能识别语句中的某个元素（比如 int）在哪里结束，下一个元素在哪里开始。因此，在下面的语句中：

int age;

在这里，int 和 age 之间必须至少有一个空格字符，这样编译器才能够区分它们。另一方面，在下面的语句中：

total = quantity1 + quantity2;

total 和 =，或者 = 和 quantity1 之间的空格字符不是必需的，但是为了增强可读性，您可以根据需要适当增加一些空格。

运算符、关键字等符号前后可有任意个空格。与C一样，C++中，空格用来占位，并没有实际的内容，对于编译器，除由" "包围起来的字符串中的空格不会被忽略，其它的空格会被忽略。善用空格、缩进和空行可以让代码结构更加清晰。

☆C++ 标识符

C++ 标识符是用来标识变量、函数、类、模块，或任何其他用户自定义项目的名称。一个标识符以字母 A-Z 或 a-z 或下划线 _ 开始，后跟零个或多个字母、下划线和数字（0-9）。

C++ 标识符内不允许出现标点字符，比如 @、& 和 %。C++ 是区分大小写的编程语言。

C++ 中的关键字（keyword）又称保留字，如auto、else、new、this等不能作为常量名、变量名或其他标识符名称。C++区分大小写，关键字全部由小写字母组成。

建议使用有一定含义的英文单词或拼音序列作标识符，以提高可读性；另外,尽量不用下划线或双下划线打头，以免与系统定义的关键字冲突。

常用关键字及分类见下表：

数据类型说明符与修饰符	bool、char、wchar_t、class、const、double、enum、float、int、long、short、signed、struct、union、unsigned、void、volatile
存储类型说明符	auto、extern、inline、register、static
访问说明符	friend、private、protected、public
其它说明符	asm、operator、template、this、typedef、virtual
语句与标号	break、case、catch、continue、default、do、else、for、goto、if、return、switch、throw、try、while
运算符及逻辑值	delete、false、new、sizeof、true

C++源程序代码以扩展名为.cpp的文件形式保存在磁盘上，经编译、连接生成可执行程序，即扩展名为.exe的文件。

下面通过一个简单的程序例子来分析C++程序的基本构成及主要特点。

例、一个简单的C++程序：输入两个整数，通过调用函数求两个数中的较大值。

#include <iostream>

using namespace std;

int max(int i, int j){ /*定义max()函数*/

if (i>=j) return i;

else return j;

}

int main(void){ /*定义main()函数*/

cout<<"输入i,j 两数之间用空格分隔："; //显示提示信息

int i, j; //说明变量

cin>>i>>j; //接受键盘输入的变量值

cout<<"最大数是："<<max(i, j)<<'\n'; //输出提示信息和结果

return 0;

}

说明：

C++的程序结构由注释、编译预处理指令和程序主体组成。

☆ 注释：注释内容不参与编译，仅供程序阅读使用，编写程序时可根据需要选取。

注释有两种形式：

以“//”开头，至所在行结尾处（换行符之前）之间的内容。

以“/*”开头和“*/”结尾，两者之间的内容均为注释，可占多行。

☆ 编译预处理：以符号“#”引出，一条指令也需在一行内写完。

例中的#include命令，称为“文件包含指令”，它使得后面被包含文件成为本程序的一个组成部分，被包含文件中的代码可以直接被使用。编译预处理是C++提供的组织程序的工具，有关内容在后面介绍。

☆C++语言引入命名空间（Namespace）这一概念主要是为了避免命名冲突，其关键字为 namespace。using namespace std;表示使用标准命名空间。举例说明：假设有两个开发者或两家公司A,B，封装好了两个产品，程序中都包含了一个fun()函数，问题来了，怎么区分哪个是A，哪个是B呢？这是名称空间起了作用，实际上A公司的fun()函数全称：A::fun()，B公司的则为：B::fun()，使用了名称空间，就可以省去fun()的前缀。

☆ 程序主体：一般由一个或多个函数组成，但只有一个函数是程序入口，即代码执行的起点。如本例由max()和main()两个函数组成，函数main()是所有控制台程序程序的入口。

在传统的Windows操作系统编程中，入口由系统定义为Winmain()函数。

任一函数的描述都是包括在一对 “{”和“}”中的语句序列，每个语句以“；”结束。关于函数的详细知识以后介绍。

输出一个换行符，可以使用\n，这是一个转义序列（转义符）；还可以使用预定义常数endl，“end line”的缩写。

在c++中，有一些特定的字符，当他们前面有反斜杠时，就具有特殊的含义，被用来表示换行符或制表符等，下表列出了一些这样的转义序列：

转义序列	含义
\\	\字符
\'	'字符
\"	"字符
\?	？字符
\a	警报铃声
\b	退格键
\f	换页符
\n	换行符
\r	回车
\t	水平制表符
\v	垂直制表符
\ooo	一到三位的八进制数
\xhh	一到多位的十六进制数

C++中严格区分大小写，但不严格限制程序的书写格式，不过从可读性角度出发，程序书写应采用内缩格式，一般一个语句占一行。

C++中使用的标点符号，如()"" '' + - * /:,等等是半角英文的，字符串中（字符串内部）的除外。新手要特别注意这点。

【全角和半角

☆全角：是一种电脑字符，占两个字节。

在全角中，字母和数字等与汉字一样占据着等宽的位置。

☆半角：是指一个字符占一个字节。

半角是ASCII方式的字符。】

现在演示用Dev-C++编译运行上面的例子

打开Dev-C++，输入上例代码，参见下图：

编译运行，参见下图：

C++ 基本的输入输出
在C语言中，我们通常会使用 scanf 和 printf 来对数据进行输入输出操作。在C++语言中，C语言的这一套输入输出库我们仍然能使用，但是 C++ 又增加了一套新的、更容易使用的输入输出库。
C++ 头文件iostream定义了 cin、cout、cerr 和 clog 对象，分别对应于标准输入流、标准输出流、非缓冲标准错误流和缓冲标准错误流。
【C++ 的 I/O 发生在流中，流是字节序列。如果字节流是从设备（如键盘、磁盘驱动器、网络连接等）流向内存，这叫做输入操作。如果字节流是从内存流向设备（如显示屏、打印机、磁盘驱动器、网络连接等），这叫做输出操作。】
流插入运算符 <<和流提取运算符 >>
cout、cerr、clog与流插入运算符 << 结合使用。

例、
#include <iostream>
using namespace std;

int main( )
{
char str[] = "Hello C++";
cout << "Value of str is : " << str << endl;
}
说明
endl 是“end of line”的缩写，用于在行末添加一个换行符。

cin与流提取运算符 >> 结合使用，例
#include <iostream>
using namespace std;

int main( )
{
char name[50];
cout << "请输入您的名称： ";
cin >> name;
cout << "您的名称是： " << name << endl;

}

cin用来在程序执行期间给变量输入数据，一般格式为：

cin>> <变量名1>[>> <变量名2> >>…>> <变量名n>];

其中：>> 称为“提取运算符”，程序执行到这条语句便暂停下来，等待从键盘上输入相应数据，直到所列出的所有变量均获得值后，程序方继续执行。

cout实现将数据输出到显示器的操作，一般格式为：

cout<< <表达式1> [<< <表达式2> <<…<< <表达式n>];

其中：<< 称为“插入运算符”，将紧跟其后的表达式的值输出到显示器上当前光标位置。

cin和cout的书写形式很灵活，如果有多个变量，即使类型不相同，也可以写在同一个语句中或者分成若干个语句输入或输出。

cin可以同时为多个变量输入数据，在各输入数据之间用一个或多个空白（空格，回车，Tab）作为间隔符，按Enter键结束。

如cin>>x1>>x2>>x3;

等价于

cin>>x1;

cin>>x2;

cin>>x3;

析取运算符>>后只能出现变量名，且应该是系统预定义的简单类型。

cin 能够自动识别数据类型。

int a,b;

char c;

double d;

cin>>a>>b>>c>>d;

可以输入：23 34 A 34.5。

C++ 头文件iomanip是I/O流控制头文件,就像C里面的格式化输出一样。

控制符	作用
dec	设置整数为十进制
hex	设置整数为十六进制
oct	设置整数为八进制
setbase(n)	设置整数为n进制(n=8,10,16)
setfill(n)	设置字符填充，c可以是字符常或字符变量
setprecision(n)	设置浮点数的有效数字为n位
setw(n)	设置字段宽度为n位
setiosflags(ios::fixed)	设置浮点数以固定的小数位数显示
setiosflags(ios::scientific)	设置浮点数以科学计数法表示
setiosflags(ios::left)	输出左对齐
setiosflags(ios::right)	输出右对齐
setiosflags(ios::skipws)	忽略前导空格
setiosflags(ios::uppercase)	在以科学计数法输出E与十六进制输出X以大写输出，否则小写。
setiosflags(ios::showpos)	输出正数时显示"+"号
setiosflags(ios::showpoint)	强制显示小数点
resetiosflags()	终止已经设置的输出格式状态，在括号中应指定内容

注意、有效位数默认是6位，即setprecision(6)，即小数点前面和小数点后面加起来的位数为6个有效数字（注意会四舍五入）。

另外，科学计数法输出E与十六进制输出默认是以小写的，要换成大写需添加uppercase

而setw(n)设置宽度，若是实际宽度大于被设置的，则setw函数此时失效。

输出格式测试例：

#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std ;
int main()
{
double PI=3.141592654;

cout<<PI<<endl;
cout<<setprecision(2)<<PI<<endl;
cout<<fixed<<setprecision(2)<<PI<<endl;
cout<<setfill('*')<<setw(20)<<setprecision(10)<<PI<<endl;
cout<<setfill('*')<<setw(20)<<setprecision(10)<<left<<PI<<endl;
cout<<scientific<<setprecision(10)<<PI<<endl;
cout<<scientific<<uppercase<<setprecision(10)<<PI<<endl;
return 0 ;
}

运行之，参见下图：

使用控制符hex、dec和oct的例

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
int x =64;
cout<<dec<<x<<" "<<hex<<x<<" "<<oct<<x<<endl;
return 0;
}

运行结果如下：

一行可以书写多个语句
语句之间用分号隔开即可，例如：
x = y;
y = y+1;
也可以写为：
x = y; y = y+1;
从可读方面来看，不建议这么做。

C++多行语句
一行较长的语句可以分行写，规则如下：
1. 预处理一行写不下：
把一个预处理（如define定义的宏）写成多行要用“\”续行，因为根据定义，一条预处理指示只能由一个逻辑代码行组成。
2. 字符串常量跨行
在行尾使用“\”，然后回车换行，就可以将字符串常量跨行书写，注意下一行要顶格写；对于长的字符串要多行书写的方法，还可将它分行写成多个字符串，
3. 运算符、关键字的换行，可以在其之后直接换行
例、

#include<iostream>
using namespace std;
#define PI (2.141 +\
1) //宏跨行，需要用续行符
int main()
{
int x =64;
cout<<PI<<endl;
//字符常量跨行，使用续行符\，注意下一行要顶格写
cout<<"Hello, W\
orld!"<<endl;
// 对于长的字符串要多行书写的方法，还可将它分行写成多个字符串
cout<<"这是C++程序"
"设计示例！"<<endl;
//运算符、关键字的换行，见下面的3行
float
y =
10*2;
cout<<y<<endl;

return 0;
}

运行之，参见下图：

C++ 程序书写规范：

 每个说明和每条语句都必须以分号“;”结尾（预处理命令，函数头和花括号“ } ”之后除外）。

 标识符，关键字之间必须至少加一个空格表示间隔，若已有明显的间隔符，也可不再加空格来间隔。

 习惯用小写字母，区分大小写。

 注释：单行注释用// ，多行注释用 /* */。

 常用锯齿（缩进）形书写格式。

 所有标点符号必须在英文状态下输入。

C++ 源程序结构：

 一个 C++ 源程序由一个或多个源文件组成。

 每个源文件可由一个或多个函数组成。

 一个源程序有且只能有一个 main 函数。

 源程序中可以有预处理命令，通常应放在源文件或源程序的最前面。