【C++】黑马程序员-C++基础语法学习笔记
前言
根据黑马程序员C++课程内容，结合讲义，将自己学习C++的过程中将自己觉得有必要记下的笔记进行整理，方便复习回顾，编程环境为VSCode。
一、C++初识
1.1 第一个C++程序
编写代码:
#include<iostream>
using namespace std;
int main() {
cout << "Hello world" << endl;
system("pause");
return 0;
}
运行程序：
1.2 注释
作用： 在代码中加一些说明和解释，方便自己或其他程序员程序员阅读代码
两种格式
- 单行注释：// 描述信息
通常放在一行代码的上方，或者一条语句的末尾，对该行代码说明
//这是单行注释
- 多行注释： /* 描述信息 */
通常放在一段代码的上方，对该段代码做整体说明
/*
这是多行注释
*/
多行注释快捷键：
①注释/取消：Ctrl+Shift+/
②注释：Ctrl+K+C
③取消注释：Ctrl+K+U
提示：编译器在编译代码时，会忽略注释的内容
1.3 变量
作用：给一段指定的内存空间起名，方便操作这段内存
语法：数据类型 变量名 = 初始值;
示例：
#include
注意：C++在创建变量时，必须给变量一个初始值，否则会报错
1.4 常量
作用： 用于记录程序中不可更改的数据
C++定义常量两种方式
- #define宏常量： #define 常量名 常量值
通常在文件上方定义，表示一个常量
#define Day 7
- const修饰的变量： const 数据类型 常量名 = 常量值
通常在变量定义前加关键字const，修饰该变量为常量，不可修改
const int month = 12;
示例：
//1、宏常量
#define day 7
int main() {
cout << "一周里总共有 " << day << " 天" << endl;
//day = 8; //报错，宏常量不可以修改
//2、const修饰变量
const int month = 12;
cout << "一年里总共有 " << month << " 个月份" << endl;
//month = 24; //报错，常量是不可以修改的
system("pause");
return 0;
}
运行程序：
1.5 关键字
作用： 关键字是C++中预先保留的单词（标识符）
在定义变量或者常量时候，不要用关键字
C++关键字如下：
提示：在给变量或者常量起名称时候，不要用C++的关键字，否则会产生歧义。
1.6 标识符命名规则
作用：C++规定给标识符（变量、常量）命名时，有一套自己的规则
- 标识符不能是关键字
- 标识符只能由字母、数字、下划线组成
- 第一个字符必须为字母或下划线
- 标识符中字母区分大小写
建议：给标识符命名时，争取做到见名知意的效果，方便自己和他人的阅读
二、数据类型
2.1 整型
作用：整型变量表示的是整数类型的数据
C++中能够表示整型的类型有以下几种方式，区别在于所占内存空间不同：
| 数据类型 | 占用空间 | 取值范围 |
|---|---|---|
| short/short int(短整型) | 2字节 | (-2^15 ~ 2^15-1) |
| int(整型) | 4字节 | (-2^31 ~ 2^31-1) |
| long/long int(长整形) | Windows为4字节，Linux为4字节(32位)，8字节(64位) | (-2^31 ~ 2^31-1) |
| long long/long long int(长长整形) | 8字节 | (-2^63 ~ 2^63-1) |
2.2 sizeof关键字
作用： 利用sizeof关键字可以统计数据类型所占内存大小
语法：sizeof( 数据类型 / 变量)
示例：
#include运行程序：
结论：short < int <= long <= long long（当在Linux64系统下long类型占用内存8字节）
2.3 实型（浮点型）
**作用：**用于表示小数
浮点型变量分为两种：
- 单精度float
- 双精度double
两者的区别在于表示的有效数字范围不同。
| 数据类型 | 占用空间 | 有效数字范围 |
|---|---|---|
| float | 4字节 | 7位有效数字 |
| double | 8字节 | 15～16位有效数字 |
示例：
#include运行程序：
注意：默认情况下，输出浮点数（无论单双精度）仅显示6位有效数字，想修改位数需要更改VS配置
2.4 字符型
作用： 字符型变量用于显示单个字符
语法： char ch = 'a';
注意1：在显示字符型变量时，用单引号将字符括起来，不要用双引号
注意2：单引号内只能有一个字符，不可以是字符串
- C和C++中字符型变量只占用1个字节。
- 字符型变量并不是把字符本身放到内存中存储，而是将对应的ASCII编码放入到存储单元
示例：
#include 运行结果：
2.5 转义字符
作用： 用于表示一些不能显示出来的ASCII字符
现阶段我们常用的转义字符有： \n \\ \t
| 转义字符 | 含义 | ASCII码值（十进制） |
|---|---|---|
| \a | 警报 | 007 |
| \b | 退格(BS) ，将当前位置移到前一列 | 008 |
| \f | 换页(FF)，将当前位置移到下页开头 | 010 |
| \n | 换行(LF) ，将当前位置移到下一行开头 | 010 |
| \r | 回车(CR) ，将当前位置移到本行开头 | 013 |
| \t | 水平制表(HT) （跳到下一个TAB位置） | 009 |
| \v | 垂直制表(VT) | 011 |
| \\ | 代表一个反斜线字符"\" | 092 |
| ? | 代表一个问号 | 063 |
| \0 | 数字0 | 000 |
| \ddd | 8进制转义字符，d范围0~7 | 3位8进制 |
| \xhh | 16进制转义字符，h范围0-9，a-f，A~F | 3位16进制 |
示例：
int main() {
cout << "\\" << endl;
cout << "\tHello" << endl;
cout << "\n" << endl;
system("pause");
return 0;
}
2.6 字符串型
作用： 用于表示一串字符
两种风格
- C风格字符串：
char 变量名[] = "字符串值"
示例：
int main() {
char str1[] = "hello world";
cout << str1 << endl;
system("pause");
return 0;
}
注意：C风格的字符串要用双引号括起来
运行结果：
- C++风格字符串：
string 变量名 = "字符串值"
示例：
int main() {
string str = "hello world";
cout << str << endl;
system("pause");
return 0;
}
注意1：C++风格字符串，需要加入头文件 #include
注意2：VS2019版本不需要添加头文件#include也可使用C++风格字符串
2.7 布尔类型 bool
作用： 布尔数据类型代表真或假的值
bool类型只有两个值：
- true — 真（本质是1）
- false — 假（本质是0）
bool类型占1个字节大小
示例：
int main() {
bool flag = true;
cout << flag << endl; // 1
flag = false;
cout << flag << endl; // 0
cout << "size of bool = " << sizeof(bool) << endl; //1
system("pause");
return 0;
}
运行结果：
2.8 数据的输入
作用： 用于从键盘获取数据
关键字： cin
语法： cin >> 变量
示例：
int main(){
//整型输入
int a = 0;
cout << "请输入整型变量：" << endl;
cin >> a;
cout << a << endl;
//浮点型输入
double d = 0;
cout << "请输入浮点型变量：" << endl;
cin >> d;
cout << d << endl;
//字符型输入
char ch = 0;
cout << "请输入字符型变量：" << endl;
cin >> ch;
cout << ch << endl;
//字符串型输入
string str;
cout << "请输入字符串型变量：" << endl;
cin >> str;
cout << str << endl;
//布尔类型输入
bool flag = true;
cout << "请输入布尔型变量：" << endl;
cin >> flag;
cout << flag << endl;
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
运行结果：
三、运算符
作用： 用于执行代码的运算
本章我们主要讲解以下几类运算符：
| 运算符类型 | 作用 |
|---|---|
| 算术运算符 | 用于处理四则运算 |
| 赋值运算符 | 用于将表达式的值赋给变量 |
| 比较运算符 | 用于表达式的比较，并返回一个真值或假值 |
| 逻辑运算符 | 用于根据表达式的值返回真值或假值 |
示例1： 逻辑非
#include 运行结果：
总结： 真变假，假变真
示例2： 逻辑与
#include 
总结：逻辑与运算符总结： 同真为真，其余为假
示例3： 逻辑或
#include 运行结果：
逻辑或运算符总结： 同假为假，其余为真
四、程序流程结构
C/C++支持最基本的三种程序运行结构：顺序结构、选择结构、循环结构
- 顺序结构：程序按顺序执行，不发生跳转
- 选择结构：依据条件是否满足，有选择的执行相应功能
- 循环结构：依据条件是否满足，循环多次执行某段代码
4.1 选择结构
4.1.1 if语句
作用： 执行满足条件的语句
if语句的三种形式
- 单行格式if语句
- 多行格式if语句
- 多条件的if语句
- 单行格式if语句：if(条件){ 条件满足执行的语句 }
示例：
#include 运行结果：
注意：if条件表达式后不要加分号
- 多行格式if语句：
if(条件){ 条件满足执行的语句 }else{ 条件不满足执行的语句 }
示例：
#include 运行结果：
- 多条件的if语句：
if(条件1){ 条件1满足执行的语句 }else if(条件2){条件2满足执行的语句}... else{ 都不满足执行的语句 }
示例：
#include 运行结果：
嵌套if语句： 在if语句中，可以嵌套使用if语句，达到更精确的条件判断
案例需求：
- 提示用户输入一个高考考试分数，根据分数做如下判断
- 分数如果大于600分视为考上一本，大于500分考上二本，大于400考上三本，其余视为未考上本科；
- 在一本分数中，如果大于700分，考入北大，大于650分，考入清华，大于600考入人大。
#include 运行结果：
练习案例： 三只小猪称体重
代码：
#include 运行结果：
4.1.2 三目运算符
作用： 通过三目运算符实现简单的判断
语法： 表达式1 ? 表达式2 ：表达式3
解释：
如果表达式1的值为真，执行表达式2，并返回表达式2的结果；
如果表达式1的值为假，执行表达式3，并返回表达式3的结果。
示例：
#include 运行结果：
总结：和if语句比较，三目运算符优点是短小整洁，缺点是如果用嵌套，结构不清晰
4.1.3 switch语句
作用： 执行多条件分支语句
语法：
switch(表达式)
{
case 结果1: 执行语句;break;
case 结果2: 执行语句;break;
...
default: 执行语句;break;
}
示例：
#include 运行结果：
注意1：switch语句中表达式类型只能是整型或者字符型
注意2：case里如果没有break，那么程序会一直向下执行
4.2 循环结构
4.2.1 while循环语句
作用： 满足循环条件，执行循环语句
语法： while(循环条件){ 循环语句 }
解释：只要循环条件的结果为真，就执行循环语句
示例：
#include 运行结果：
注意：在执行循环语句时候，程序必须提供跳出循环的出口，否则出现死循环
while循环练习案例：猜数字
案例描述： 系统随机生成一个1到100之间的数字，玩家进行猜测，如果猜错，提示玩家数字过大或过小，如果猜对恭喜玩家胜利，并且退出游戏。
#include 运行结果：
4.2.2 do…while循环语句
作用： 满足循环条件，执行循环语句
语法： do{ 循环语句 } while(循环条件);
注意： 与while的区别在于do…while会先执行一次循环语句，再判断循环条件
#include 运行结果：
总结：与while循环区别在于，do…while先执行一次循环语句，再判断循环条件
练习案例：水仙花数
案例描述： 水仙花数是指一个 3 位数，它的每个位上的数字的 3次幂之和等于它本身
例如：1^3 + 5^3+ 3^3 = 153
请利用do…while语句，求出所有3位数中的水仙花数
#include 运行结果：
4.2.3 for循环语句
作用： 满足循环条件，执行循环语句
语法： for(起始表达式;条件表达式;末尾循环体) { 循环语句; }
示例：
#include 运行结果：
注意：for循环中的表达式，要用分号进行分隔
总结：while , do…while, for都是开发中常用的循环语句，for循环结构比较清晰，比较常用
练习案例：敲桌子
案例描述： 从1开始数到数字100， 如果数字个位含有7，或者数字十位含有7，或者该数字是7的倍数，我们打印敲桌子，其余数字直接打印输出。
#include 运行结果：
4.2.4 嵌套循环
作用： 在循环体中再嵌套一层循环，解决一些实际问题
示例：
#include 运行结果：
练习案例： 乘法口诀表
案例描述：利用嵌套循环，实现九九乘法表
#include 运行结果：
4.3 跳转语句
4.3.1 break语句
作用: 用于跳出选择结构或者循环结构
break使用的时机：
- 出现在switch条件语句中，作用是终止case并跳出switch
- 出现在循环语句中，作用是跳出当前的循环语句
- 出现在嵌套循环中，跳出最近的内层循环语句
示例1：
#include 运行结果：
示例2：
#include 运行结果：
示例3：
#include 运行结果：
4.3.2 continue语句
作用： 在循环语句中，跳过本次循环中余下尚未执行的语句，继续执行下一次循环
示例：
#include 运行结果：
注意：continue并没有使整个循环终止，而break会跳出循环
4.3.3 goto语句
作用： 可以无条件跳转语句
语法： goto 标记;
解释： 如果标记的名称存在，执行到goto语句时，会跳转到标记的位置
示例：
#include 运行结果：
注意：在程序中不建议使用goto语句，以免造成程序流程混乱
五、数组
5.1 概述
所谓数组，就是一个有序的集合，里面存放了相同类型的数据元素
特点1： 数组中的每个数据元素都是相同的数据类型
特点2： 数组是由连续的内存位置组成的
5.2 一维数组
5.2.1 一维数组定义方式
一维数组定义的三种方式：
数据类型 数组名[ 数组长度 ];数据类型 数组名[ 数组长度 ] = { 值1，值2 ...};数据类型 数组名[ ] = { 值1，值2 ...};
示例：
#include 运行结果：
注意1：数组名的命名规范与变量名命名规范一致，不要和变量重名
注意2：数组中下标是从0开始索引
注意3：定义方式3为C++特有，C语言无法使用空中括号[ ]的定义方式
5.2.2 一维数组数组名
一维数组名称的用途：
- 可以统计整个数组在内存中的长度
- 可以获取数组在内存中的首地址
示例：
#include 运行结果：
注意：数组名是常量，不可以赋值
总结1：直接打印数组名，可以查看数组所占内存的首地址
总结2：对数组名进行sizeof，可以获取整个数组占内存空间的大小
练习案例1： 五只小猪称体重
案例描述：
在一个数组中记录了五只小猪的体重，如：int arr[5] = {300,350,200,400,250};
找出并打印最重的小猪体重。
#include 运行结果：
练习案例2： 数组元素逆置
案例描述： 请声明一个5个元素的数组，并且将元素逆置.
(如原数组元素为：1,3,2,5,4;逆置后输出结果为:4,5,2,3,1);
#include 运行结果：
5.2.3 冒泡排序
作用：最常用的排序算法，对数组内元素进行排序
- 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个。
- 对每一对相邻元素做同样的工作，执行完毕后，找到第一个最大值。
- 重复以上的步骤，每次比较次数-1，直到不需要比较
示例： 将数组 { 4,2,8,0,5,7,1,3,9 } 进行升序排序
#include 运行结果：
5.3 二维数组
二维数组就是在一维数组上，多加一个维度。
5.3.1 二维数组定义方式
二维数组定义的四种方式：
数据类型 数组名[ 行数 ][ 列数 ];数据类型 数组名[ 行数 ][ 列数 ] = { {数据1，数据2 } ，{数据3，数据4 }... };数据类型 数组名[ 行数 ][ 列数 ] = { 数据1，数据2，数据3，数据4...};数据类型 数组名[ ][ 列数 ] = { 数据1，数据2，数据3，数据4...};
建议：以上4种定义方式，利用第二种更加直观，提高代码的可读性
示例：
#include 运行截图：
总结：在定义二维数组时，如果初始化了数据，可以省略行数
5.3.2 二维数组数组名
- 查看二维数组所占内存空间
- 获取二维数组首地址
示例：
#include 运行结果：
总结1：二维数组名就是这个数组的首地址
总结2：对二维数组名进行sizeof时，可以获取整个二维数组占用的内存空间大小
5.3.3 二维数组应用案例
考试成绩统计：
案例描述：有三名同学（张三，李四，王五），在一次考试中的成绩分别如下表，请分别输出三名同学的总成绩
| 项目 | 语文 | 数学 | 英语 |
|---|---|---|---|
| 张三 | 100 | 100 | 100 |
| 李四 | 90 | 50 | 100 |
| 王五 | 60 | 70 | 80 |
参考答案：
#include 运行结果：
六、函数
6.1 概述
作用： 将一段经常使用的代码封装起来，减少重复代码
一个较大的程序，一般分为若干个程序块，每个模块实现特定的功能。
6.2 函数的定义
函数的定义一般主要有5个步骤：
1、返回值类型
2、函数名
3、参数列表
4、函数体语句
5、return 表达式
语法：
返回值类型 函数名 （参数列表）
{
函数体语句
return表达式
}
- 返回值类型 ：一个函数可以返回一个值。在函数定义中
- 函数名：给函数起个名称
- 参数列表：使用该函数时，传入的数据
- 函数体语句：花括号内的代码，函数内需要执行的语句
- return表达式： 和返回值类型挂钩，函数执行完后，返回相应的数据
示例： 定义一个加法函数，实现两个数相加
//函数定义
int add(int num1, int num2)
{
int sum = num1 + num2;
return sum;
}
6.3 函数的调用
功能： 使用定义好的函数
语法： 函数名（参数）
示例：
#include 运行结果：
总结：函数定义里小括号内称为形参，函数调用时传入的参数称为实参
6.4 值传递
- 所谓值传递，就是函数调用时实参将数值传入给形参
- 值传递时，如果形参发生，并不会影响实参
示例：
#include 运行结果：
6.5 函数的常见样式
常见的函数样式有4种
- 无参无返
- 有参无返
- 无参有返
- 有参有返
示例：
//函数常见样式
//1、 无参无返
void test01()
{
//void a = 10; //无类型关键字不可以创建变量,原因是无法分配内存
cout << "this is test01" << endl;
//test01(); 函数调用
}
//2、 有参无返
void test02(int a)
{
cout << "this is test02" << endl;
cout << "a = " << a << endl;
}
//3、无参有返
int test03()
{
cout << "this is test03 " << endl;
return 10;
}
//4、有参有返
int test04(int a, int b)
{
cout << "this is test04 " << endl;
int sum = a + b;
return sum;
}
6.6 函数的声明
作用： 提前告诉编译器函数的名称及如何调用函数。函数的实际主体可以单独定义。
- 函数的声明可以多次，但是函数的定义只能有一次
示例：
#include 运行结果：
6.7 函数的分文件编写
作用： 让代码结构更加清晰
函数分文件编写一般有4个步骤
- 创建后缀名为.h的头文件
- 创建后缀名为.cpp的源文件
- 在头文件中写函数的声明
- 在源文件中写函数的定义
- 在源文件中包含头文件
- 使用：在欲使用的文件中包含.h头文件，即可使用同名.cpp中定义的函数
示例：
//swap.h文件
#include//swap.cpp文件
#include "swap.h"
void swap(int a, int b)
{
int temp = a;
a = b;
b = temp;
cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;
}
//main函数文件
#include注意：不可以在头文件中定义函数，否则在多次包含头文件时会发生重定义报错
七、指针
7.1 指针的基本概念
指针的作用： 可以通过指针间接访问内存
- 内存编号是从0开始记录的，一般用十六进制数字表示
- 可以利用指针变量存储地址
7.2 指针变量的定义和使用
指针变量定义语法： 数据类型 * 变量名； 或 数据类型 *变量名； 或 数据类型* 变量名；
示例：
#include 运行结果：
指针变量和普通变量的区别
- 普通变量存放的是数据,指针变量存放的是地址
- 指针变量可以通过" * "操作符，操作指针变量指向的内存空间，这个过程称为解引用
总结1： 我们可以通过 & 符号 获取变量的地址
总结2：利用指针可以记录地址
总结3：对指针变量解引用(*p)，可以找到并操作指针指向的内存(内存中的数据)
7.3 指针所占内存空间
提问：指针也是种数据类型，那么这种数据类型占用多少内存空间？
示例：
#include 运行结果：
总结：所有指针类型在32位操作系统(32位编译器环境)下是4个字节，64位为8个字节
7.4 空指针和野指针
空指针： 指针变量指向内存中编号为0的空间
用途： 初始化指针变量
注意： 空指针指向的内存是不可以访问的
示例1：空指针
#include 运行结果：
不让运行
野指针： 指针变量指向非法的内存空间
示例2：野指针
#include 运行结果：
不让运行
总结：空指针和野指针都不是我们申请的空间，因此不要访问。
7.5 const修饰指针
const修饰指针有三种情况
- const修饰指针 — 常量指针（有2种写法）
- const修饰常量 — 指针常量
- const即修饰指针，又修饰常量
示例：
#include 技巧：看const右侧紧跟着的是指针还是常量, 是指针就是常量指针、限定*操作；是常量就是指针常量、限定常量改变
7.6 指针和数组
作用： 利用指针访问数组中元素
示例：
#include 运行结果：
7.7 指针和函数
作用： 利用指针作函数参数，可以修改实参的值
示例：
#include 运行结果：
总结：如果不想修改实参，就用值传递，如果想修改实参，就用地址传递
7.8 指针、数组、函数
案例描述： 封装一个函数，利用冒泡排序，实现对整型数组的升序排序
例如数组：int arr[10] = { 4,3,6,9,1,2,10,8,7,5 };
示例：
#include 运行结果：
总结：当数组名传入到函数作为参数时，被退化为指向首元素的指针
注意：所以函数内 sizeof(arr) 计算为指针内存大小4(bytes)，无法通过 sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) 在函数内部计算出数组长度
八、结构体
8.1 结构体基本概念
结构体属于用户自定义的数据类型，允许用户存储不同的数据类型
8.2 结构体定义和使用
语法(自定义结构体)： struct 结构体名 { 结构体成员列表 }；
通过结构体创建变量的方式有三种：
- struct 结构体名 变量名
- struct 结构体名 变量名 = { 成员1值 ， 成员2值…}
- 定义结构体时顺便创建变量
示例：
#include 运行结果：
总结1：定义结构体时的关键字是struct，不可省略
总结2：创建结构体变量时，关键字struct可以省略
总结3：结构体变量利用操作符 ‘’.‘’ 访问成员
8.3 结构体数组
作用： 将自定义的结构体放入到数组中方便维护
语法(创建变量)： struct 结构体名 数组名[元素个数] = { {} , {} , ... {} }
示例：
#include 运行结果：
8.4 结构体指针
作用： 通过指针访问结构体中的成员
- 利用操作符
->可以通过结构体指针访问结构体属性
示例：
#include 运行结果：
8.5 结构体嵌套结构体
作用： 结构体中的成员可以是另一个结构体
例如： 每个老师辅导一个学员，一个老师的结构体中，记录一个学生的结构体
示例：
#include 运行结果：
总结：在结构体中可以定义另一个结构体变量作为成员，用来解决实际问题
注意：子结构体的自定义需要在使用它的父结构体的前面
8.6 结构体做函数参数
作用： 将结构体作为参数向函数中传递
传递方式有两种：
- 值传递
- 地址传递
示例：
#include 运行结果：
总结：如果不想修改主函数中的数据，用值传递，反之用地址传递
注意：结构体的自定义同样要在使用它的函数之前
8.8 结构体案例
8.8.1 案例1
案例描述：
学校正在做毕设项目，每名老师带领5个学生，总共有3名老师，需求如下
设计学生和老师的结构体，其中在老师的结构体中，有老师姓名和一个存放5名学生的数组作为成员
学生的成员有姓名、考试分数
创建数组存放3名老师，通过函数给每个老师及所带的学生赋值
最终打印出老师数据以及老师所带的学生数据。
示例：
#include 运行结果：
8.8.2 案例2
案例描述：
设计一个英雄的结构体，包括成员姓名，年龄，性别;创建结构体数组，数组中存放5名英雄。
通过冒泡排序的算法，将数组中的英雄按照年龄进行升序排序，最终打印排序后的结果。
五名英雄信息如下：
{"刘备",23,"男"},
{"关羽",22,"男"},
{"张飞",20,"男"},
{"赵云",21,"男"},
{"貂蝉",19,"女"},
示例：
#include 运行结果：
基础部分就到这里。
十年磨一剑,一朝试锋芒