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C++ 语法速览

发表于 更新于 分类于 ， Valine：

基本语法

1. 基本结构

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#include <iostream> // 头文件，用于输入输出
using namespace std; // 使用标准命名空间

int main() {
    cout << "Hello, World!" << endl; // 输出语句
    return 0; // 程序正常结束
}

2. 变量与数据类型

常见数据类型：

  • 整型：int
  • 浮点型：float, double
  • 字符型：char
  • 布尔型：bool
  • 字符串：string（需要包含<string>头文件）

示例：

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int a = 10;
float b = 3.14f;
char c = 'A';
bool isTrue = true;
string str = "C++"; // 需要#include <string>

3. 输入输出

标准输入输出：

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#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int x;
    cout << "输入一个数字：";
    cin >> x; // 输入
    cout << "你输入的数字是：" << x << endl; // 输出
    return 0;
}

4. 运算符

  • 算术运算符：+, -, *, /, %
  • 比较运算符：==, !=, <, >, <=, >=
  • 逻辑运算符：&&（与）, ||（或）, !（非）
  • 赋值运算符：=, +=, -=, *=, /=, %=
  • 自增/自减：++, --

5. 条件语句

if-else 语句：

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if (条件) {
    // 条件为真时执行
} else if (条件) {
    // 另一个条件为真时执行
} else {
    // 都不满足时执行
}

示例：

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if (a > b) {
    cout << "a 大于 b" << endl;
} else {
    cout << "a 小于或等于 b" << endl;
}

switch 语句：

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switch (变量) {
    case 值1:
        // 代码
        break;
    case 值2:
        // 代码
        break;
    default:
        // 默认代码
}

6. 循环语句

for 循环：

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for (int i = 0; i < 10; i++) {
    cout << i << " ";
}

while 循环：

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int i = 0;
while (i < 10) {
    cout << i << " ";
    i++;
}

do-while 循环：

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int i = 0;
do {
    cout << i << " ";
    i++;
} while (i < 10);

7. 函数

定义和调用：

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#include <iostream>
using namespace std;

int add(int x, int y) { // 函数定义
    return x + y;
}

int main() {
    int result = add(5, 3); // 函数调用
    cout << "结果是：" << result << endl;
    return 0;
}

8. 数组与指针

数组：

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int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
cout << arr[0] << endl; // 输出第一个元素

指针：

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int x = 10;
int *p = &x; // 指针指向变量x的地址
cout << *p << endl; // 输出指针指向的值

9. 类与对象

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#include <iostream>
using namespace std;

class Person {
public:
    string name;
    int age;

    void sayHello() {
        cout << "Hello, my name is " << name << endl;
    }
};

int main() {
    Person p1;
    p1.name = "Alice";
    p1.age = 25;
    p1.sayHello();
    return 0;
}

10. 文件操作

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#include <fstream>
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    // 写入文件
    ofstream outfile("example.txt");
    outfile << "Hello, File!" << endl;
    outfile.close();

    // 读取文件
    ifstream infile("example.txt");
    string content;
    while (getline(infile, content)) {
        cout << content << endl;
    }
    infile.close();

    return 0;
}

高级语法

1. 面向对象编程

C++支持类、继承、多态、封装等面向对象编程的特性。

类与对象

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class Person {
private:
    string name; // 私有成员变量
    int age;

public:
    // 构造函数
    Person(string n, int a) : name(n), age(a) {}

    // 成员函数
    void introduce() {
        cout << "Name: " << name << ", Age: " << age << endl;
    }
};

int main() {
    Person p("Alice", 25); // 创建对象
    p.introduce(); // 调用成员函数
    return 0;
}

继承

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class Animal {
public:
    void eat() { cout << "I can eat!" << endl; }
};

class Dog : public Animal { // 公有继承
public:
    void bark() { cout << "I can bark!" << endl; }
};

int main() {
    Dog d;
    d.eat();  // 基类函数
    d.bark(); // 子类函数
    return 0;
}

多态

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class Animal {
public:
    virtual void speak() { cout << "Animal speaks!" << endl; } // 虚函数
};

class Dog : public Animal {
public:
    void speak() override { cout << "Dog barks!" << endl; } // 重写虚函数
};

int main() {
    Animal *a = new Dog();
    a->speak(); // 调用 Dog 的 speak 函数
    delete a;
    return 0;
}

2. 模板

模板用于实现泛型编程，可以定义通用函数和类。

函数模板

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template <typename T>
T add(T a, T b) {
    return a + b;
}

int main() {
    cout << add<int>(3, 5) << endl;    // 输出 8
    cout << add<double>(2.5, 4.5) << endl; // 输出 7.0
    return 0;
}

类模板

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template <typename T>
class Box {
private:
    T value;

public:
    Box(T v) : value(v) {}
    T getValue() { return value; }
};

int main() {
    Box<int> intBox(123);
    Box<string> strBox("Hello");
    cout << intBox.getValue() << endl;   // 输出 123
    cout << strBox.getValue() << endl;  // 输出 Hello
    return 0;
}

3. 智能指针

智能指针是C++11中引入的，用于安全管理动态内存。

std::unique_ptr

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#include <memory>
int main() {
    auto ptr = std::make_unique<int>(42);
    cout << *ptr << endl; // 输出 42
    return 0;
}

std::shared_ptr

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#include <memory>
int main() {
    auto sp1 = std::make_shared<int>(10);
    auto sp2 = sp1; // 引用计数增加
    cout << *sp1 << ", Count: " << sp1.use_count() << endl; // 输出 10, Count: 2
    return 0;
}

4. Lambda 表达式

Lambda 是C++11引入的匿名函数。

基本用法

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auto add = [](int a, int b) -> int { return a + b; };
cout << add(3, 4) << endl; // 输出 7

捕获变量

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int x = 10;
auto print = [x]() { cout << "x: " << x << endl; };
print();

5. STL（标准模板库）

STL提供了容器、迭代器、算法等强大工具。

常用容器

  • vector 动态数组
  • map 键值对存储
  • set 集合
  • list 双向链表
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#include <vector>
#include <map>
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    vector<int> v = {1, 2, 3};
    for (int x : v) cout << x << " "; // 输出 1 2 3

    map<string, int> m;
    m["Alice"] = 30;
    m["Bob"] = 25;
    cout << m["Alice"] << endl; // 输出 30

    return 0;
}

常用算法

STL 提供了一些常用算法：

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#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;

int main() {
    vector<int> v = {3, 1, 4, 1, 5};
    sort(v.begin(), v.end()); // 排序
    for (int x : v) cout << x << " "; // 输出 1 1 3 4 5

    auto it = find(v.begin(), v.end(), 3); // 查找值为 3 的元素
    if (it != v.end()) cout << "Found: " << *it << endl;

    return 0;
}

6. 异常处理

C++使用try-catch机制处理异常。

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#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    try {
        int a = 10, b = 0;
        if (b == 0) throw runtime_error("除数不能为零");
        cout << a / b << endl;
    } catch (const exception &e) {
        cout << "捕获异常: " << e.what() << endl;
    }
    return 0;
}

7. 并发编程

C++11 引入了多线程支持。

创建线程

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#include <thread>
#include <iostream>
using namespace std;

void print() {
    cout << "Hello from thread!" << endl;
}

int main() {
    thread t(print); // 创建线程
    t.join();        // 等待线程完成
    return 0;
}

线程同步

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#include <mutex>
#include <thread>
#include <iostream>
using namespace std;

mutex mtx;

void print(int x) {
    lock_guard<mutex> lock(mtx);
    cout << "Value: " << x << endl;
}

int main() {
    thread t1(print, 1);
    thread t2(print, 2);

    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}