C++变量
C++ 中的左值（Lvalues）和右值（Rvalues）
C++ 中有两种类型的表达式：
左值（lvalue）：指向内存位置的表达式被称为左值（lvalue）表达式。左值可以出现在赋值号的左边或右边。
右值（rvalue）：术语右值（rvalue）指的是存储在内存中某些地址的数值。右值是不能对其进行赋值的表达式，也就是说，右值可以出现在赋值号的右边，但不能出现在赋值号的左边。
变量是左值，因此可以出现在赋值号的左边。数值型的字面值是右值，因此不能被赋值，不能出现在赋值号的左边。下面是一个有效的语句：
int g = 20;
但是下面这个就不是一个有效的语句，会生成编译时错误：
10 = 20;
C++变量作用域
作用域是程序的一个区域，一般来说有三个地方可以定义变量：
在函数或一个代码块内部声明的变量，称为局部变量。
在函数参数的定义中声明的变量，称为形式参数。
在所有函数外部声明的变量，称为全局变量。
#include <iostream>
using namespace std;
// 全局变量声明
int g;
int main ()
{
// 局部变量声明
int a, b;
int c;
// 实际初始化
a = 10;
b = 20;
c = a + b;
cout << c;
return 0;
}
C++常量
在 C++ 中，有两种简单的定义常量的方式：
使用 #define 预处理器。
使用 const 关键字。
把常量定义为大写字母形式，是一个很好的习惯。
C++指针
创建指向一个类型的指针，只需要在该类型正常创建的基础上，在名称前加 *
指针的创建：
type* name;
int nip; /* 一个整型 */
int *ip; /* 一个整型的指针 */
/*
* 如果
* ip=&nip;
* 则有
* *ip==nip;
*/
double ndp; /* 一个 double 型 */
double *dp; /* 一个 double 型的指针 */
float nfp; /* 一个浮点型*/
float *fp; /* 一个浮点型的指针 */
char nch; /* 一个字符型的指针 */
char *ch; /* 一个字符型的指针 */
名称前的 * 并不是名称的一部分，更像是type的一部分。
指针的使用
#include <iostream>
using namespace std;
int main ()
{
int var = 20; // 实际变量的声明
int *ip; // 指针变量的声明
ip = &var; // 在指针变量中存储 var 的地址
cout << "Value of var variable: ";
cout << var << endl;
// 输出在指针变量中存储的地址
cout << "Address stored in ip variable: ";
cout << ip << endl;
// 访问指针中地址的值
cout << "Value of *ip variable: ";
cout << *ip << endl;
return 0;
}
C++ Null 指针
在变量声明的时候，如果没有确切的地址可以赋值，为指针变量赋一个 NULL 值是一个良好的编程习惯。赋为 NULL 值的指针被称为空指针。
NULL 指针是一个定义在标准库中的值为零的常量。
int *ptr = NULL;
cout << "ptr 的值是 " << ptr ;
>>> ptr 的值是 0
在大多数的操作系统上，程序不允许访问地址为 0 的内存，因为该内存是操作系统保留的。它表明该指针不指向一个可访问的内存位置。按照惯例,假定它不指向任何东西。
C++引用
引用是变量的别名，是用指针实现的，声明时前面加&。
- 不存在空引用。引用必须连接到一块合法的内存。这就意味着不能用常数初始化饮用，只能用左值初始化引用。
- 一旦引用被初始化为一个对象，就不能被指向到另一个对象。指针可以在任何时候指向到另一个对象。
- 引用必须在创建时被初始化。指针可以在任何时间被初始化。
//错误示范1
int &call=5;//错误，常数不是左值
//错误示范2
int a=1;
int &call=a;
int b=2;
&call=b;//错误，引用不能改绑定
//错误示范3
void &a; //引用的类型不能是void
int& a[6];//不能创建引用数组
int& *a; //不能创建引用指针
创建引用
试想变量名称是变量附属在内存位置中的标签，您可以把引用当成是变量附属在内存位置中的第二个标签。因此，您可以通过原始变量名称或引用来访问变量的内容。例如：
int i = 17;
名称i本身就是嵌入在代码中的地址，其实并不存在在内存中，
声明引用变量，就是将该地址赋给一个新的地址，该地址存储的是i的地址，即引用存放的是引用对象的地址，和指针是一回事。
int& r = i;
但是 r 的地址我们没法通过 &r 获得，因为编译器会将 &r 解释为：
&(*r) =&i //得到i得地址。
引用用作函数返回值
前面说过了，引用是掩盖了指针地址的指针，可以像变量一样使用，
那么函数就可以将这个隐形指针返回，关键是引用的对象得存在。
只有指向static或者全局变量的引用可以被返回。
#include <iostream>
using namespace std;
double vals[] = {10.1, 12.6, 33.1, 24.1, 50.0};
double& setValues(int i) {
double& ref = vals[i];
return ref; // 返回第 i 个元素的引用，ref 是一个引用变量，ref 引用 vals[i]
}
// 要调用上面定义函数的主函数
int main ()
{
cout << "改变前的值" << endl;
for ( int i = 0; i < 5; i++ )
{
cout << "vals[" << i << "] = ";
cout << vals[i] << endl;
}
setValues(1) = 20.23; // 改变第 2 个元素
setValues(3) = 70.8; // 改变第 4 个元素
cout << "改变后的值" << endl;
for ( int i = 0; i < 5; i++ )
{
cout << "vals[" << i << "] = ";
cout << vals[i] << endl;
}
return 0;
}
作用域运算符 ::
#include <iostream>
using namespace std;
float a=13.5;
int main() {
int a=5;
cout<<a<<endl;
cout<<::a<<endl; //全局作用域中的a=13.5
return 0;
}
C++ 修饰符类型
C++ 允许在 char、int 和 double 数据类型前放置修饰符。修饰符用于改变基本类型的含义，所以它更能满足各种情境的需求。
下面列出了数据类型修饰符：
- signed
- unsigned
- long
- short
short int i; // 有符号短整数
short unsigned int j; // 无符号短整数
j = 50000;
i = j;
cout << i << " " << j;
输出： -15536 50000
类型限定符
| 限定符 | 含义 |
|---|
| const | 类型的对象在程序执行期间不能被修改改变。 |
| volatil | 修饰符 volatile 告诉编译器不需要优化volatile声明的变量，让程序可以直接从内存中读取变量。对于一般的变量编译器会对变量进行优化，将内存中的变量值放在寄存器中以加快读写效率。 |
| restrict | 由 restrict 修饰的指针是唯一一种访问它所指向的对象的方式。只有 C99 增加了新的类型限定符 restrict。 |
C++存储类
C++ 存储类
存储类定义 C++ 程序中变量/函数的范围（可见性）和生命周期。这些说明符放置在它们所修饰的类型之前。下面列出 C++ 程序中可用的存储类：
auto (在C++ 17中已删除这一用法)register(register关键字被弃用)- static
- extern
- mutable
- thread_local (C++11)
auto
auto 关键字用于两种情况：声明变量时根据初始化表达式自动推断该变量的类型、声明函数时函数返回值的占位符。
C98标准中auto关键字用于自动变量的声明，但由于使用极少且多余，在 C17 中已删除这一用法。
根据初始化表达式自动推断被声明的变量的类型，如：
auto f=3.14; //double
auto s("hello"); //const char*
auto z = new auto(9); // int*
auto x1 = 5, x2 = 5.0, x3='r';//错误，必须是初始化为同一类型
register
register 存储类用于定义存储在寄存器中而不是 RAM 中的局部变量。这意味着变量的最大尺寸等于寄存器的大小（通常是一个词），且不能对它应用一元的 '&' 运算符（因为它没有内存位置）。
{
register int miles;
}
寄存器只用于需要快速访问的变量，比如计数器。还应注意的是，定义 'register' 并不意味着变量将被存储在寄存器中，它意味着变量可能存储在寄存器中，这取决于硬件和实现的限制。
static 存储类
static 存储类指示编译器在程序的生命周期内保持局部变量的存在，而不需要在每次它进入和离开作用域时进行创建和销毁。因此，使用 static 修饰局部变量可以在函数调用之间保持局部变量的值。
static 修饰符也可以应用于全局变量。当 static 修饰全局变量时，会使变量的作用域限制在声明它的文件内。
在 C++ 中，当 static 用在类数据成员上时，会导致仅有一个该成员的副本被类的所有对象共享。
#include <iostream>
// 函数声明
void func(void);
static int count = 10; /* 全局变量 */
int main()
{
while(count--)
{
func();
}
return 0;
}
// 函数定义
void func( void )
{
static int i = 5; // 局部静态变量
i++;
std::cout << "变量 i 为 " << i ;
std::cout << " , 变量 count 为 " << count << std::endl;
}
>>>变量 i 为 6 , 变量 count 为 9
>>>变量 i 为 7 , 变量 count 为 8
>>>变量 i 为 8 , 变量 count 为 7
>>>变量 i 为 9 , 变量 count 为 6
>>>变量 i 为 10 , 变量 count 为 5
>>>变量 i 为 11 , 变量 count 为 4
>>>变量 i 为 12 , 变量 count 为 3
>>>变量 i 为 13 , 变量 count 为 2
>>>变量 i 为 14 , 变量 count 为 1
>>>变量 i 为 15 , 变量 count 为 0
extern 存储类
extern 存储类用于提供一个全局变量的引用，全局变量对所有的程序文件都是可见的。当您使用 'extern' 时，对于无法初始化的变量，会把变量名指向一个之前定义过的存储位置。
当您有多个文件且定义了一个可以在其他文件中使用的全局变量或函数时，可以在其他文件中使用 extern 来得到已定义的变量或函数的引用。可以这么理解，extern 是用来在调用另一个文件中声明过的一个变量或函数。
extern 修饰符通常用于当有两个或多个文件共享相同的全局变量或函数的时候，如下所示：
//main.cpp
#include <iostream>
int count ;
extern void write_extern();
int main()
{
count = 5;
write_extern();
}
//support.cpp
#include <iostream>
extern int count;
void write_extern(void)
{
std::cout << "Count is " << count << std::endl;
}
>>> Count is 5
thread_local 存储类
使用 thread_local 说明符声明的变量仅可在它在其上创建的线程上访问。 变量在创建线程时创建，并在销毁线程时销毁。 每个线程都有其自己的变量副本。
thread_local 说明符可以与 static 或 extern 合并。
可以将 thread_local 仅应用于数据声明和定义，thread_local 不能用于函数声明或定义。
以下演示了可以被声明为 thread_local 的变量：
thread_local int x; // 命名空间下的全局变量
class X
{
static thread_local std::string s; // 类的static成员变量
};
static thread_local std::string X::s; // X::s 是需要定义的
void foo()
{
thread_local std::vector<int> v; // 本地变量
}
动态分配/撤销内存
new 从 堆 中分配一块与类型相适应的存储，分配成功，返回存储空间的起始地址
//new
<指针变量名>=new <类型>;
<指针变量名>=new <类型>(<初值>);
<指针变量名>=new <类型>[<元素个数>]；
//delete
delete <指针变量名> //delete释放指针变量名指向的动态存储空间
delete[] <指针变量名>//delete[]用于释放指针指向的连续存储空间
//例
int *p=new int; //分配存放整数的空间
delete p;
int *p=new int(3); //整数初值为3
delete p;
int *p=new int[5]; //该数组有5个元素
delete[ ] p;
C++判断
C++ 中 switch 语句的语法：
#include <iostream>
using namespace std;
int main ()
{
// 局部变量声明
char grade = 'D';
switch(grade)
{
case 'A' :
cout << "很棒！" << endl;
break;
case 'B' :
case 'C' :
cout << "做得好" << endl;
break;
case 'D' :
cout << "您通过了" << endl;
break;
case 'F' :
cout << "最好再试一下" << endl;
break;
default :
cout << "无效的成绩" << endl;
}
cout << "您的成绩是 " << grade << endl;
return 0;
}
? : 运算符
条件运算符 Exp1 ? Exp2 : Exp3可以用来替代 if...else语句。它的一般形式如下：
if(y < 10){
var = 30;
}else{
var = 40;
}
上面的代码可以写成以下语句：
var = (y < 10) ? 30 : 40;
C++循环
C++ 中 for循环的语法：
for ( init; condition; increment )
{
statement(s);
}
下面是 for循环的控制流：
init 会首先被执行，且只会执行一次。这一步允许您声明并初始化任何循环控制变量。您也可以不在这里写任何语句，只要有一个分号出现即可。- 接下来，会判断
condition。如果为真，则执行循环主体。如果为假，则不执行循环主体，且控制流会跳转到紧接着 for 循环的下一条语句。
- 在执行完 for 循环主体后，控制流会跳回上面的 increment 语句。该语句允许您更新循环控制变量。该语句可以留空，只要在条件后有一个分号出现即可。
- 条件再次被判断。如果为真，则执行循环，这个过程会不断重复（循环主体，然后增加步值，再然后重新判断条件）。在条件变为假时，for 循环终止。
for 语句允许简单的范围迭代：
int my_array[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
// 每个数组元素乘于 2
for (int &x : my_array)
{
x *= 2;
cout << x << endl;
}
// auto 类型也是 C++11 新标准中的，用来自动获取变量的类型
for (auto &x : my_array) {
x *= 2;
cout << x << endl;
}
#include<iostream>
#include<string>
#include<cctype>
using namespace std;
int main()
{
string str("some string");
// range for 语句
for(auto &c : str)
{
c = toupper(c);
}
cout << str << endl;
return 0;
}
break
break 语句会停止执行最内层的循环，然后开始执行该块之后的下一行代码。
C++ 中 break 语句有以下两种用法：
- 当 break 语句出现在一个循环内时，循环会立即终止，且程序流将继续执行紧接着循环的下一条语句。
- 它可用于终止 switch 语句中的一个 case。
当有两层循环时，break只会跳出内层循环。
C++函数
函数声明
函数声明会告诉编译器函数名称及如何调用函数。函数的实际主体可以单独定义。
函数声明包括以下几个部分：
return_type function_name( parameter list );
针对上面定义的函数 max()，以下是函数声明：
int max(int num1, int num2);
在函数声明中，参数的名称并不重要，只有参数的类型是必需的，因此下面也是有效的声明：
int max(int, int);
当您在一个源文件中定义函数且在另一个文件中调用函数时，函数声明是必需的。在这种情况下，您应该在调用函数的文件顶部声明函数。
函数参数
如果函数要使用参数，则必须声明接受参数值的变量。这些变量称为函数的形式参数。
形式参数就像函数内的其他局部变量，在进入函数时被创建，退出函数时被销毁。
当调用函数时，有三种向函数传递参数的方式：
- 传值调用.该方法把参数的实际值赋值给函数的形式参数。在这种情况下，修改函数内的形式参数对实际参数没有影响。
- 指针调用,该方法把参数的地址赋值给形式参数。在函数内，该地址用于访问调用中要用到的实际参数。这意味着，修改形式参数会影响实际参数。
- 引用调用,把引用的地址复制给形式参数。在函数内，该引用用于访问调用中要用到的实际参数。这意味着，修改形式参数会影响实际参数。
//相同点：都是将地址复制给形式参数，都是使用该地址的值
//不同点：
//引用的地址是对象本身的地址，得到的是目标值
//指针的地址单元存储的是目标地址，得到的是目标地址
void swap(int &x, int &y)
{
int temp;
temp = x; /* 保存地址 x 的值 */
x = y; /* 把 y 赋值给 x */
y = temp; /* 把 x 赋值给 y */
return;
}
void swap(int *x, int *y)
{
int temp;
temp = *x; /* 保存地址 x 的值 */
*x = *y; /* 把 y 赋值给 x */
*y = temp; /* 把 x 赋值给 y */
return;
}
函数可以在定义时使用默认参数，默认参数放在参数列表最后。
void func(int n, float b=1.2, char c='@'){
cout<<n<<", "<<b<<", "<<c<<endl;
}
C++数组
在 C++ 中要声明一个数组，需要指定元素的类型和元素的数量，如下所示：
type arrayName [ arraySize ];
这叫做一维数组。arraySize 必须是一个大于零的整数常量，type 可以是任意有效的 C++ 数据类型。例如，要声明一个类型为 double 的包含 10 个元素的数组 balance，声明语句如下：
double balance[10];
初始化数组
在 C++ 中，您可以逐个初始化数组，也可以使用一个初始化语句，如下所示：
double balance[5] = {1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0};
大括号 { } 之间的值的数目不能大于我们在数组声明时在方括号 [ ] 中指定的元素数目。
如果您省略掉了数组的大小，数组的大小则为初始化时元素的个数。因此，如果：
double balance[] = {1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0};
数组的下表是从0开始的，balance[4]的值为50.0，而balance[5]就越界了。
C++ 多维数组
C++ 支持多维数组。多维数组声明的一般形式如下：
type name[size1][size2]...[sizeN];
二维数组
多维数组最简单的形式是二维数组。一个二维数组，在本质上，是一个一维数组的列表。声明一个 x 行 y 列的二维整型数组，形式如下：
type arrayName [ x ][ y ];
初始化二维数组
多维数组可以通过在括号内为每行指定值来进行初始化。下面是一个带有 3 行 4 列的数组。
int a[3][4] = {
{0, 1, 2, 3} , /* 初始化索引号为 0 的行 */
{4, 5, 6, 7} , /* 初始化索引号为 1 的行 */
{8, 9, 10, 11} /* 初始化索引号为 2 的行 */
};
内部嵌套的括号是可选的，下面的初始化与上面是等同的：
int a[3][4] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11};
数组的名称是数组第一个元素的地址，可以传递给函数。要从函数中返回数组，即返回指向数组地址的指针，这需要需要在函数内将数组定义为static，并且函数返回类型为对应指针。
int * getRandom( )
{
static int r[10];
// 设置种子
srand( (unsigned)time( NULL ) );
for (int i = 0; i < 10; ++i)
{
r[i] = rand();
cout << r[i] << endl;
}
return r;
}
int main ()
{
// 一个指向整数的指针
int *p;
p = getRandom();
for ( int i = 0; i < 10; i++ )
{
cout << "*(p + " << i << ") : ";
cout << *(p + i) << endl;
}
return 0;
}
C++字符串
C++ 提供了以下两种类型的字符串表示形式：
- C 风格字符串
- C++ 引入的 string 类类型
C 风格字符串
C 风格的字符串起源于 C 语言，并在 C++ 中继续得到支持。字符串实际上是使用 null 字符 \0 终止的一维字符数组。因此，一个以 null 结尾的字符串，包含了组成字符串的字符。
下面的声明和初始化创建了一个 RUNOOB 字符串。由于在数组的末尾存储了空字符，所以字符数组的大小比单词 RUNOOB 的字符数多一个。
char site[7] = {'R', 'U', 'N', 'O', 'O', 'B', '\0'};
依据数组初始化规则，您可以把上面的语句写成以下语句：
char site[] = "RUNOOB";
C++ 中的 string 类
C的string是一个c实现好的类，该类重载了+运算符，并且包含了如size()这样的成员函数。
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main ()
{
string str1 = "runoob";
string str2 = "google";
string str3;
int len ;
// 复制 str1 到 str3
str3 = str1;
cout << "str3 : " << str3 << endl;
// +运算符已经被重载，用于连接两个string类实例
str3 = str1 + str2;
cout << "str1 + str2 : " << str3 << endl;
// 连接后，str3 的总长度
len = str3.size();
cout << "str3.size() : " << len << endl;
return 0;
}
C++输入输出
#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;
int main()
{
cout<<setiosflags(ios::left|ios::showpoint); // 设左对齐，以一般实数方式显示
cout.precision(5); // 设置除小数点外有五位有效数字
cout<<123.456789<<endl;
cout.width(10); // 设置显示域宽10
cout.fill('*'); // 在显示区域空白处用*填充
cout<<resetiosflags(ios::left); // 清除状态左对齐
cout<<setiosflags(ios::right); // 设置右对齐
cout<<123.456789<<endl;
cout<<setiosflags(ios::left|ios::fixed); // 设左对齐，以固定小数位显示
cout.precision(3); // 设置实数显示三位小数
cout<<999.123456<<endl;
cout<<resetiosflags(ios::left|ios::fixed); //清除状态左对齐和定点格式
cout<<setiosflags(ios::left|ios::scientific); //设置左对齐，以科学技术法显示
cout.precision(3); //设置保留三位小数
cout<<123.45678<<endl;
return 0;
}
测试输出结果：
123.46
****123.46
999.123
1.235e+02
其中 cout.setf 跟 setiosflags 一样，cout.precision 跟 setprecision 一样，cout.unsetf 跟 resetiosflags 一样。
setiosflags(ios::fixed) 固定的浮点显示
setiosflags(ios::scientific) 指数表示
setiosflags(ios::left) 左对齐
setiosflags(ios::right) 右对齐
setiosflags(ios::skipws 忽略前导空白
setiosflags(ios::uppercase) 16进制数大写输出
setiosflags(ios::lowercase) 16进制小写输出
setiosflags(ios::showpoint) 强制显示小数点
setiosflags(ios::showpos) 强制显示符号
C++数据结构
typedef struct Books
{
char title[50];
char author[50];
char subject[100];
int book_id;
}Books;
......
Books Book1; // 定义结构体类型 Books 的变量 Book1
Books Book2; // 定义结构体类型 Books 的变量 Book2
C++模版
模版是泛形的定义，泛形是模版的使用。加入模版之后，类和函数就能支持泛形。
1.函数模版
//函数模版
template <typename T>
inline T const& Max (T const& a, T const& b)
{
return a < b ? b:a;
}
2.类模版
template <class T>
class Stack {
private:
vector<T> elems; // 元素
public:
void push(T const&); // 入栈
void pop(); // 出栈
T top() const; // 返回栈顶元素
bool empty() const{ // 如果为空则返回真。
return elems.empty();
}
};
template <class T>
void Stack<T>::push (T const& elem)
{
// 追加传入元素的副本
elems.push_back(elem);
}
template <class T>
void Stack<T>::pop ()
{
if (elems.empty()) {
throw out_of_range("Stack<>::pop(): empty stack");
}
// 删除最后一个元素
elems.pop_back();
}
template <class T>
T Stack<T>::top () const
{
if (elems.empty()) {
throw out_of_range("Stack<>::top(): empty stack");
}
// 返回最后一个元素的副本
return elems.back();
}
int main()
{
try {
Stack<int> intStack; // int 类型的栈
Stack<string> stringStack; // string 类型的栈
// 操作 int 类型的栈
intStack.push(7);
cout << intStack.top() <<endl;
// 操作 string 类型的栈
stringStack.push("hello");
cout << stringStack.top() << std::endl;
stringStack.pop();
stringStack.pop();
}
catch (exception const& ex) {
cerr << "Exception: " << ex.what() <<endl;
return -1;
}
}