从0开始C++（一）：从C到C++

news2024/11/16 15:35:13

目录

c++的基本介绍

C语言和C++ 的区别

面向过程和面向对象的区别 

引用

引用使用的注意事项

赋值

终端输入

cin

getline

string字符串类

遍历方式

字符串和数字转换

函数

内联函数

函数重载overload

小练习：

参考代码

c++的基本介绍

C++是一种通用的高级编程语言，它是从C语言发展而来的。C++在C语言的基础上增加了许多新的特性和功能，使得它成为一种更强大、更灵活的编程语言。

C++具有面向对象的编程能力，可以使用类和对象来组织和管理代码。它支持封装、继承和多态等面向对象编程的特性，可以更好地组织和管理大型项目的代码。

C++也可以进行底层系统编程，它提供了许多与硬件交互和操作系统相关的功能，例如内存管理、指针操作和文件读写等。

C++是一种编译型语言，它将源代码编译成机器码，然后可以在各种不同的平台上运行。C++的编译器非常普及，几乎可以在任何操作系统上找到，包括Windows、Linux、Mac等。

C++具有高性能和效率，它可以直接访问内存和硬件资源，不需要依赖其他高级语言的运行时环境。这使得C++成为一种特别适合开发性能敏感的应用程序，如游戏引擎、图形界面和嵌入式系统等。

总的来说，C++是一种功能强大、灵活且高效的编程语言，适用于各种不同的应用场景和项目规模。

C语言和C++ 的区别

  1. 面向对象：C++引入了面向对象编程的概念，允许使用类、对象、继承、多态等特性进行程序设计，而C语言则没有这些特性。

  2. 类型检查：C++具有更严格的类型检查机制，可以在编译阶段捕获更多的类型错误，提高了程序的安全性和可靠性。而C语言对类型检查的支持较弱。

  3. 标准库：C++标准库提供了更多的功能和组件，如容器、算法、文件操作等，使得开发更加方便，而C语言的标准库相对较小。

  4. 异常处理：C++支持异常处理的机制，可以捕获和处理程序运行时的异常情况，而C语言没有这个特性。

  5. 扩展性：C++允许通过编写类的扩展来实现新的功能，而C语言则需要通过编写新的函数来实现。

  6. 兼容性：C++是C语言的超集，几乎所有的C语言代码都可以在C++中编译和运行，但C++还引入了一些新的特性和语法，可能导致部分C语言代码无法在C++中编译。

总的来说，C++在C语言的基础上引入了面向对象编程的特性，并提供了更多的功能和安全性，适用于更复杂的程序开发。而C语言更加简洁和灵活，适用于一些对性能要求较高、对功能要求较简单的场景。

面向过程和面向对象的区别 

【思考】如果把大象装进冰箱，应该怎么做？

1、  （我）打开冰箱

2、  （我）把大象放进去

3、  （我）把冰箱关上

 上面的这种方式就是典型的面向过程编程思想，这种思想关注的重点是“过程”，过程指的是一系列有序的步骤，只需要按照这个步骤来做，就可以得到预想的结果。这种思维方式偏向于计算机执行命令的本质。这种程序的特点是执行效率高（因为都是亲历亲为）。适合小体量软件项目编程，偏向性能的项目一般这样做。

使用面向对象的思想把大象装进冰箱。

1、  （我）把大象和冰箱拟人化。

2、  （我）给大象和冰箱安排任务。

3、  （自动）大象和冰箱执行任务。

面向对象的语言，关注的重点是“对象 ”。在计算机中对象可以理解为一些列由于某种联系聚焦在一起的数据，在编程的过程中处理对象之间的关系。这种思考方式更近于人类的方式。这样的程序缺点在于执行效率底，但是编程效率高，适合大规模的软件项目。

总的来讲，面向过程是以“怎么解决问题”为核心，面向对象是以“谁来解决问题”为核心。

引用

引用从一定程度上讲是c语言中指针的平替，几乎被所有的面向对象编程语言所使用。引用相当于对某一目标变量起一个”别名“， 操作引用与操作原变量完全一样。（ps：你要抓鲁迅确实关周树人的事） 
#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int a = 1;
    int &b = a; // b是a的引用

    b++;
    cout << a << " " << &a << endl; // 2 0x61fe88
    cout << b << " " << &b << endl; // 2 0x61fe88

    return 0;
}

引用使用的注意事项

1、可以改变引用的值，但是不能成为其他变量的引用。

实例：

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int a = 1;
    int &b = a; // b是a的引用
    int c = 3;
    b = c;  // 赋值，不是引用，b还是a的引用

    b++;
    cout << a << " " << &a << endl; // 4 0x61fe88
    cout << b << " " << &b << endl; // 4 0x61fe88
    cout << c << " " << &c << endl; // 3 0x61fe84

    return 0;
}

2、声明引用时，必须要初始化

实例：

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int a = 1;
//    int &b; // 错误引用，必须初始化

    return 0;
}

3、引用不能初始化为空

实例：

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int a = 1;
//    int &b = NULL;    // 错误引用不能初始化null
//    int &c = nullptr;   // 错误引用不能初始化nullptr

    return 0;
}

4、声明引用的时候，初始化的值可以为纯数值，但是必须用 const 来修饰引用，表示引用为常量引用。

实例：

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    const int &b = 12;  // 常量引用
//    b = 444; // 错误 常量引用的值无法被改变
    cout << b << " " << &b << endl;

    return 0;
}

5、可以将引用的地址赋值给一个指针，此时指针指向的还是原来的变量。

实例：

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int a = 1;
    int &b = a;
    int *c = &b;    // c同时指向了A和B


    cout << a << " " << &a << endl; // 1 0x61fe84
    cout << b << " " << &b << endl; // 1 0x61fe84
    cout << *c << " " << c << endl; // 1 0x61fe84
    return 0;
}

6、可以使用const修饰引用，此时，无法直接通过引用改变原来的值，但是如果原来变量的值改变，引用的值也跟着改变。

实例：

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int a = 2;
    const int &b = a;
//    b++; // 错误 b是只读的
    a++;

    cout << a << " " << &a << endl; // 1 0x61fe84
    cout << b << " " << &b << endl; // 1 0x61fe84
    return 0;
}

7、引用作为参数进行定义的时候，在参数传参时，是不会产生副本的，这样可以提高程序的运行效率在我们正常编程中，建议使用引用作为传递参数。引用参数不需要参与计算时，建议使用const进行修饰，避免误修改，提高引用的安全性。

实例：

#include <iostream>

using namespace std;

// 函数的功能是交换两个传入的参数原来变量的值。
void test(int &a,int &b)
{
    a = a^b;
    b = a^b;
    a = a^b;
}
// 输出。
void test2(const int &a,const int &b)
{
    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "b = " << b << endl;
}

int main()
{
    int a1 = 1;
    int b1 = 2;

    test(a1,b1);
    test2(a1,b1);

    return 0;
}

赋值

通常编程中使用=进行赋值，C++新增了以下赋值语法。

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int a(1);   // int a = 1;
    cout << a << endl;

    int b(a);   // int b = a;
    cout << b << endl;

    int c(a+b); // int c = a + b;
    cout << c << endl;

    double d = 3.14;
    int d2(d);
    cout << d2 << endl; // 输出为3，浮点型转int型时会进行数据窄化处理，舍弃小数点后的数值（不会报错和警告）

    int d3{d};  // C++11对此进行了升级：对数据窄化会做出警告（只是有个警告，其他没有任何改变）
    
    cout << d3 << endl; // 3


    return 0;
}

终端输入

cin

 可以使用cin吧用户在命令行中输入的内容赋值到变量中， cin 与 cout 一样都属于 iostream 中的标准输入输出流。（遇到空格就会结束）

实例：

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int a;
    // C++的字符串string
    string str;

    cout << "请输入一个数字和字符串" << endl;
    cin >> a >> str;    // 接收键盘输入，一个整数和一个字符串。可以连续操作

    cout << a << " " << str << endl;
    return 0;
}

getline

如果cin输入的字符串需要包含空格可以使用 getline(cin,str) 的方式

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    // C++的字符串string
    string str;

    cout << "请输入一个字符串,可以包含空格，输入完成后点击回车" << endl;
    getline(cin,str);

    cout << str << endl;
    return 0;
}

string字符串类

string不是C++的基本数据类型，他是一个C++标注库中的字符串类，使用时需要引入头文件#include<string>
string在绝大多数情况下可以替代C语言中的字符串，不必担心内存是否足够或字符串长度等。其中内部还包含了很多字符串处理函数，可以完成各种情况下的字符串处理功能。

string和C语言相同，字符串编码使用ASCII编码，不支持中文。

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    string str = "helloworld";
    cout << str.size() << endl; // 10
    cout << str.length() << endl; // 10

    cout << str.at(1) << endl;  // e
    return 0;
}

遍历方式

string支持多种遍历方式

1、普通遍历（以for循环为主）

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    string str = "helloworld";

    // 以for循环的方式遍历输出字符串
    for(int i = 0;i < str.size();i++)
    {
        cout << str.at(i);
    }
    cout << endl;

    return 0;
}

2、for each遍历方法

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    string str = "helloworld";

    // 以 for each的方式进行循环遍历字符串
    for(char i:str)
    {
        cout << i;
    }

    return 0;
}

字符串和数字转换

istringstream：字符串转int类型

stringstream：int类型转字符串

#include <iostream>
#include <sstream>  // 字符串流

using namespace std;

int main()
{
    string s = "123";
//    int i = s; // 错误
    int i = 0;
    // string → int
    istringstream iss(s);
    iss >> i;
    cout << i << endl;

    // int → string
//    string s2 = i; // 错误
    stringstream ss;
    ss << i;
    string s2 = ss.str();
    cout << s2 << endl;
    return 0;
}

函数

内联函数

内联函数用于取代C语言中宏定义的函数，使用inline修饰，将函数声明为内联函数。内联函数的正确使用可以提升程序的执行效率。内联函数在编译的时候，直接把函数体展开到主函数中编译，在运行时可以减少调用的开销。

虽然我们使用inline将函数进行了声明，但是函数执行时到底是不是内联函数，这个不是我们能决定的。编译器有自己的判断准则，我们只是给编译器提一个建议，具体是否变为内联函数，还是编译器自己决定的。

通常将具有以下性质的函数写为内联函数。

● 代码长度很短（5行以内）

● 不包含复杂的控制语句

● 频繁被调用

#include <iostream>

using namespace std;
// 内联函数
inline void pint_string(string str)
{
    cout << str << endl;
}

int main()
{
    pint_string("helloworld");
    return 0;
}

函数重载overload

C++中允许多个函数使用同一个名称，这种用法就是函数重载，函数重载要求函数名称相同，但是参数不同（类型或者数量、前后顺序不同）。与返回值等其他因素无关。

#include <iostream>

using namespace std;

void print_show(int i)
{
    cout << "调用了int重载" << i << endl;
}

// 错误名称一样，参数一样编译器无法区分
//void print_show(int d)
//{
//    cout << "调用了int2重载" << d << endl;
//}

void print_show(string str)
{
    cout << "调用了string重载" << str << endl;
}

// 错误与返回值类型无关
//string print_show(string str)
//{
//    cout << "调用了string重载" << str << endl;
//    return str;
//}

void print_show(double d)
{
    cout << "调用了double重载" << d << endl;
}

int main()
{
    print_show(1.2);
    return 0;
}

哑元函数

函数的参数只有类型，没有名称，这样参数的就是哑元函数。

作用1：哑元函数用来区分函数重载

作用2：运算符重载中用到

作用3：历史遗留，向上兼容。

#include <iostream>

using namespace std;

// 哑元函数
void print_show(int t)
{
    cout << "调用了int哑元函数" << t << endl;
}

void print_show(int i)
{
    cout << "调用了int函数" << i << endl;
}

int main()
{
    print_show(1,2);
    return 0;
}

小练习：

1、键盘输入一个100-999之间的数，依次输出这个数的个十百位。

2、输入一行字符串，分别统计出其中的英文字母，数字和其他字符的个数。

参考代码

#include <iostream>

using namespace std;

void practice1()
{
    int a;
    while(1)
    {
        cout << "请输入一个100-999之间的数：";
        cin >> a;
        if(a<100 || a>999)
        {
            cout << "错误：请输入100-999！" << endl;
            continue;
        }
        cout << "百位：" << a/100 << "  十位：" << (a/10)-(a/100)*10 <<"  个位：" << a-(a/10)*10 << endl;
    }

}


void practice2()
{
    string str;
    int n=0;
    int c=0;
    int t=0;
    while(1)
    {
        cout << "请输入一个字符串：";
        getline(cin,str);

        for( char i:str)
        {
            if(('a' <= i && i <= 'z')||('A' <= i && i <= 'Z'))
            {
                ++c;
            }
            else if('0' <= i && i <= '9')
            {
                ++n;
            }
            else
            {
                ++t;
            }
        }
        cout << "数字个数：" << n <<endl;
        cout << "字母个数：" << c <<endl;
        cout << "其他字符个数：" << t <<endl;
    }

}

int main()
{

//    practice1();

    practice2();

    return 0;
}

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