【C++学习之路】第二章——C++基础语法学习（1）之黑客攻击系统

2 C++基础语法学习（1）之黑客攻击系统

遵循原则：从实战中学习知识
法律声明：本系统仅能攻击自己搭建的网站，作为学习使用，不会触犯法律
time：2020.01.20
author：姜海天
IDE：VS C++2010 Express

2.0 VS C++ 2010 Express的使用

2.1 子项目一：功能菜单

2.1.0 本节大纲与知识清单

2.1.0.1 大纲

大纲是最重要的，一定要仔细阅读，不可忽略！

• 2.1.1~2.1.7是项目设计、实现、测试与优化部分，直接采用了数据结构知识，先不用管这是什么，先接受他的标题与设计过程。
• 2.1.8及其后面的小节是知识点讲解部分

2.1.0.2 知识清单

本子项目涉及到的知识点如下

• C++的知识
• 数据结构的知识

2.1.1 项目需求

设计一个功能菜单，实现黑客攻击系统基本信息的输出
要求的必要信息： 实现网站404攻击，网站篡改攻击，DNS攻击，服务器重启攻击，且记录下来攻击记录

2.1.2 需求分析&整体架构设计

整体架构
设计一个能够输出信息的菜单

2.1.3 ADT模型构建（抽象）

ADT模型1：输出需求中所要求的信息
1. 网站404攻击
2. 网站篡改攻击
3. DNS攻击
4. 服务器重启攻击
5. 查看攻击记录

2.1.4 实现抽象

本项目过于简单，没有这一项

2.1.5 实现

HackerFuncMenu.cpp

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	std::cout << "1. 网站404攻击" << std::endl;
	std::cout << "2. 网站篡改攻击" << std::endl;
	std::cout << "3. DNS攻击" << std::endl;
	cout << "4. 服务器重启攻击" << endl;
	cout << "5. 查看攻击记录" << endl;
	
	system("pause");
	return 0;
}

对于初学者并不知道我在干什么，没有关系，请先接受这些内容，后面的小节会详细讲解这些内容。

2.1.6 单元测试

这里只有一个ADT模型的实现，并且由于是初学，所以只是借用了软件工程中单元测试的名字，并不是标准的单元测试，只是单纯的验证程序结果的正确性

显然，程序运行结果是正确的，并且是符合要求的。

2.1.7 结果评价与程序优化

2.1.7.1 正确性

显然，程序的结果是正确的

2.1.7.2 效率

对于此程序，效率是不够高的，并且有一些冗杂的没有必要的代码。

---

思考：什么是高效率的程序？

在计算机工程中，需要综合考量时间复杂度和空间复杂度。
时间复杂度：程序耗时多少
空间复杂度：占用计算机内存多少

---

2.1.7.3 程序优化

改进后的高效率的程序应该是这样的

#include 
#include 
using std::cout;
using std::endl;

int main()
{
	cout << "1. 网站404攻击" << endl;
	cout << "2. 网站篡改攻击" << endl;
	cout << "3. DNS攻击" << endl;
	cout << "4. 服务器重启攻击" << endl;
	cout << "5. 查看攻击记录" << endl;
	
	system("pause");
	return 0;
}

并且，经过单元测试后，没有问题。

不过对于初级的简单的项目来说，我们并不需要过多关注效率问题，而要关注于学习知识，因此，将上述代码中的

using std::cout;
using std::endl;

改为

using namespace std;

好吧到目前位置，你可能根本不知道我在说什么，没有关系，下面的小节中，我将会一点点详细讲给你！

2.1.8 程序的创建过程

本内容适合于初学者，介绍了程序创建的简易过程，内部细节暂时忽略，例如汇编过程等，并没有详细进行解释和展开，只需要了解即可。

2.1.9 头文件

我们先来放上代码，这样你就不需要再去前面翻阅了。

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	cout << "1. 网站404攻击" << endl;
	cout << "2. 网站篡改攻击" << endl;
	cout << "3. DNS攻击" << endl;
	cout << "4. 服务器重启攻击" << endl;
	cout << "5. 查看攻击记录" << endl;
	
	system("pause");
	return 0;
}

2.1.9.1 头文件的格式

最上面的两行就是头文件

#include 
#include 

头文件的书写有两种形式

原始形式：
#include <头文件名称>
#include "头文件名称"

1. 我们先来区分一下**< >与" "**

• 形式一：使用英文状态在的一对儿尖括号（<、>）

#include 

• 形式二：使用英文状态下的一对儿双引号（"、"）

#include "iostream"

---

思考：两种格式的区别是什么？

看此答案前，我建议你先看完后面讲解头文件的作用以及库文件的小节。

先来一张表格，再详细解释

格式	查找路径	结果	使用
< >	编译器默认目录	找不到相应头文件则编译失败	使用C++标准库
" "	程序当前目录	找不到就去默认目录找，再找不到则编译失败	使用用户自定义头文件

对于使用尖括号< >：代表预处理器在替换头文件部分时候，查找头文件代码的位置是直接从编译器的默认目录查找的。

并且要知道的是，编译器的默认目录，根据编译器、IDE等的不同，它的位置也都是不一样的，我们不需要关心它具体在哪里。

对于使用双引号" "：代表预处理器在替换头文件部分的时候，查找头文件代码的位置，先从当前程序目录下查找，找到了就替换；如果没有找到，则再从编译器默认目录下查找，如果还找不到，则会编译失败。

---

2.1.9.1.1 查看学习C++标准库代码

VS C++2010 Express中，可以直接看到编译器的默认目录，然后我们可以找到他们看一看。

我们找一下这个路径，这也就是C++标准库了

这里的文件都可以使用VS C++2010打开，我们可以先尝试打开iostream看一下

也许你看不懂这些是什么，没有关系，随着知识的深入，这些内容你会明白的，不过你至少要明白的是，iostream头文件里面也是一堆代码，是的目前来说，明白这些就足够了，在2.1.9.3小节中会用的到这个知识。

补充知识：std命名空间源代码的位置

File: "C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 10.0\VC\crt\src\new.h" 2 occurrences found on 2 lines
    52: namespace std {
    75: namespace std {
File: "C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 10.0\VC\crt\src\nothrow0.cpp" 1 occurrences found on 1 lines
    25: namespace std {
File: "C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 10.0\VC\crt\src\stddef.h" 1 occurrences found on 1 lines
    38: namespace std { typedef decltype(__nullptr) nullptr_t; }
File: "C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 10.0\VC\crt\src\yvals.h" 2 occurrences found on 2 lines
   554:   #define _STD_BEGIN	namespace std {
   566:    #define _C_STD_BEGIN	namespace std {	/* only if *.c compiled as C++ */
File: "C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 10.0\VC\include\new.h" 2 occurrences found on 2 lines
    42: namespace std {
    64: namespace std {
File: "C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 10.0\VC\include\stddef.h" 1 occurrences found on 1 lines
    38: namespace std { typedef decltype(__nullptr) nullptr_t; }
File: "C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 10.0\VC\include\yvals.h" 2 occurrences found on 2 lines
   488:   #define _STD_BEGIN	namespace std {
   500:    #define _C_STD_BEGIN	namespace std {	/* only if *.c compiled as C++ */

2. 头文件的名称约定

头文件类型	约定	实例	使用说明
C++旧式风格	扩展名为.h	iostream.h	C++98标准已经抛弃它
C旧式风格	扩展名为.h	math.h	C/C++中可以直接使用
C++新式风格	无扩展名	iostream	C++中可以使用，需要引入namespace std使用
转换为C++新式风格的C	加上前缀c，无扩展名	cmath	C++中可以使用，既可以按照C旧式风格直接使用，也可以引入namespace std使用

备注：此处参考了《C++ Primer Plus》中的表2.1

在C++风格的代码中，我们通常都会使用无扩展名的头文件，例如iostream和cmath，并且C++提倡引入命名空间（后面会解释这个），也就是C++风格的代码应该是这样的：

#include 	//而不是 iostream.h
#include 	//而不是 string.h
#include 	//而不是 math.h
#include 	//而不是 stdio.h
using namespace std;

值得一提的是，表格中的规则，我建议你掌握C++新风格的使用，至于旧风格，看到的时候能够认识即可

也就是，你只需要掌握这些

头文件类型	约定	实例	使用说明
C++新式风格	无扩展名	iostream	C++中在namespace std中使用
转换为C++风格的C	无扩展名，前缀为c	cstdio	C++中直接使用或者在namespace std中使用

并且能够认识这些

头文件类型	约定	实例	使用说明
C旧式风格	以.h结尾	stdio.h	C++中直接使用

不过也有一些特例，例如，Windows.h并没有cWindows这种写法，这涉及到Windows编程，先不用管它，你暂时只需要知道下面这两条即可。

#include //头文件
system("pause");	//暂停功能，也可以写成cin.get();

顺便说一句，在常用的头文件中，有几个头文件很令人迷惑， 需要重点解释一下，它们是

• string
• string.h
• cstring

其中，string是C++新增的头文件，与后两者一点关系都没有，只是长得像，而string.h与cstring是一类头文件，分别是旧式风格与转换后的风格.

并且还要注意的是，string数据类型，只有在string头文件中才有，C语言是没有这种数据类型的。

下面用一个表格来描述。

头文件类型	头文件名称	能否使用string数据类型
C++新式风格	string	能，并且必须使用std空间
转换为C++后的C	cstring	不能，因为C语言没有string类型
C旧式风格	string.h	不能，因为C语言没有string类型

以上说了这么多，是帮助你深入理解头文件的使用规则和头文件名称约定，下面将会给出，我们在编程的时候应该如何使用它们。

这一点非常重要，很多的书籍给出了很多的原理，但是不告诉我们实战的时候应该怎么写，应该用在哪里，最后让人一头雾水，难以快速掌握知识。

写法一

#include 
#include 
#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	cout << "你好！" << endl;
	printf("你好！\n");
	string a; //后面会解释它的含义
	system("pause");
	return 0;
}

写法二

#include 
#include 
#include 
#include 
using std::cout;
using std::endl;
using std::string;
using std::printf;

int main()
{
	cout << "你好！" << endl;
	printf("你好！\n");
	string a; //后面会解释它的含义
	system("pause");
	return 0;
}

写法三

#include 
#include 
#include 
#include 

int main()
{
	std::cout << "你好！" << std::endl;
	std::printf("你好！\n");
	printf("你好！\n");//这个不加std也可以
	std::string a; //后面会解释它的含义
	system("pause");
	return 0;
}

好的目前你已经知道这些写法了，但是还会有疑惑，就是，头文件有啥什么用？namespace std是什么？后面的小节会讲解，请先接受这些内容，学习了后面的章节（头文件的作用和命名空间的使用）后，再回看以上内容。

---

思考：这几种写法的区别是什么？

我建议你看懂上面讲述的内容后，再看思考此问题。

我先抽象出三种写法核心内容，再为你逐步拆解讲解，请注意，下面的代码只是一部分，不是完整的程序。

• 形式1：

#include 
using namespace std;
cout << "你好！" << endl;

• 形式2：

#include 
using std::cout;
cout << "你好！" << std::endl;

• 形式3

#include 
std::cout << "你好！" << std::endl;

对于形式1，使用了完整的命名空间std，这样后面的程序就可以直接使用std中的任意内容，而不需要加上 std:: 前缀。

但是如果你在接下来的代码中，只是使用了cout命令，并且使用了例如100个之多，显然没有必要使用全部的命名空间，这很浪费，因此，可以使用形式2中的形式，单独使用命名空间中的某一项指令。

如果你只使用了一个cout命令，形式2也是浪费的，因此可以使用形式3。

用一张表格来概括一下：

头文件	命名空间使用情况	应用举例	适用场景	使用建议
iostream	using namespace std;	cout、endl	不关注效率时（初学者）、大量使用std空间内容时	不建议
iostream	using std::cout	cout、std::endl	大量使用cout，但很少使用endl时	建议
iostream	不使用	std::cout、std::endl	cout和endl使用都很少时	建议

说明一下，我们后续会详细讲解命名空间，之所以不建议使用第一种，是为了防止引发不必要的重名冲突，先了解一下即可，后续会深入讲解。
附上一个拓展学习链接：std命名空间

---

2.1.9.2 头文件的作用

关于头文件的格式，大家应该很清楚了，不过应该也有一些不太清楚的地方，下面我来讲解头文件的作用，然后，请你回看上一小节，并结合本节内容，重新进行理解。

如下程序是正确的，能够编译成功

#include 

int main()
{
	std::cout << "你好！" << std::endl;
	return 0;
}

而如下程序，缺少了头文件，不能编译成功

int main()
{
	std::cout << "你好！" << std::endl;
	return 0;
}

启动VS C++2010编译后，会报错

此时，我们称编译器不能识别cout和endl，不能识别的原因：

• 直接原因：没有添加iostream头文件
• 根本原因：编译器不能识别cout和endl指令

---

思考：为什么加上头文件，编译器就能够识别这两个指令了？

很明显，就是因为加上了头文件iostream。

---

因此，头文件的作用，就是帮助编译器识别相应的指令。

但是这样描述并不专业，从专业的角度来说，头文件iostream本身能够实现cout指令，在程序编译过程中，预处理器将iostream文件包含了进来，因此程序可以使用cout，请看下一小节后，再来回看这一段内容，这样你就能够理解了。

2.1.9.3 头文件的预处理过程

对于程序员写好的代码，执行编译之后，会在编译过程进行之前，编译器会调用预处理器，进行预处理过程，请看下面的流程图。

执行编译

头文件部分被替换为头文件代码

源代码

编译器调用预处理器

执行编译过程

也就是说，预处理器将下面这段内容

#include 

替换为了iostream文件中的代码，也就是这些：

这时候，我们称预处理器将头文件内容包含进了该程序中。

还记得2.1.9.1.1小节学到的内容吗，如果忘记了请你回看一下，然后再来理解这一小节。

不过请注意，这种替换并不改变源代码文件，是一种隐性替换，不是真正的替换掉了，这种说法只是为了方便你理解这件事。

当然，你也不妨理解为添加头文件，就相当于添加了头文件中的代码，头文件只是一个“代号”。因此，该源程序文件能够使用头文件中的功能。

2.1.9.4 头文件的使用

不管是单文件还是多文件，头文件一定要加在最前面，因为编译的顺序以及程序的执行顺序都是自上而下的，如果写成下面这样

std::cout << "你好！";
#include 

这样的程序是不能执行的，一般情况下都是后面的内容可以调用前面的内容（不是绝对的，学到后面你会明白），因此来说：头文件一定要写在最前面，不过后面学习到多文件的时候，你会遇到这样的命令

#pragma once

我先告诉你这代表该文件只能被编译一次，头文件需要在它的下面写。

2.1.9.5 头文件在项目中的使用方法

我先给出你目前水平的简单使用方法，再给出你专业的方法，专业的方法，我建议你学会了多文件的使用后再来回看。

• 简单的方法

1. 先写出必要的头文件，例如iostream和Windows.h，以确保你能够完成最基础的事情，例如下面这样

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	cout << "你好！" << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

这是基础款，必须要有的头文件。

2. 在程序的编辑过程中，如果某些指令需要新的头文件支持，则再将头文件添加到最前面，比如需要string类型，则在最前面加上一个头文件

#include 
#include 
#include 	// ② 新添加的
using namespace std;

int main()
{
	cout << "你好！" << endl;
	string str;// ① 我们需要这条语句，因此加上头文件
	system("pause");
	return 0;
}

• 专业的方法
  1. 根据设计好的架构，建立好多个头文件和源程序文件，每一个源程序文件代表一个功能模块，其中一个是包含main函数的文件
  2. 然后设计好头文件，注意加上#pragma once
  3. 每一个源程序文件，都要遵循上面说的简单的方法来添加头文件
  4. 先设计好模块文件，最后编辑包含main函数的文件，它会调用刚才编辑好的其他模块文件。

对于专业的方法，请掌握多文件之后，再来回看。