第2章 开始学习C++

本章内容

• main函数的结构和作用
• iostream库和std名称空间
• 使用cout进行基本输出
• 声明和初始化变量
• C++基本数据类型简介
• 函数基础
• 头文件和预处理指令

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2.1 进入C++

2.1.1 main函数

每个C++程序都必须包含一个名为main()的函数，它是程序的入口点。

int main()
{
    // 函数体
    return 0;
}

main函数的返回值说明：

• return 0：程序正常结束
• return 1：程序异常结束
• 不同编译器可能有不同的返回值约定

2.1.2 类函数语法

函数由函数头和函数体组成：

int main()  // 函数头
{           // 函数体开始
    // 语句
    return 0;
}           // 函数体结束

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2.2 C++语句

C++程序由语句组成，每条语句以分号结尾。

int carrots;            // 声明语句
carrots = 25;           // 赋值语句
cout << "Carrots: ";    // 输出语句
cout << carrots << endl;

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2.3 cout简介

cout是C++的标准输出流对象，用于向屏幕输出信息。

2.3.1 插入运算符

<<是插入运算符，将数据插入到输出流中。

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    cout << "Hello, World!" << endl;
    cout << "Number: " << 42 << endl;
    return 0;
}

2.3.2 endl操作符

endl表示结束当前行，并刷新输出缓冲区。

cout << "Line 1" << endl;  // 输出并换行
cout << "Line 2\n";        // 使用\n换行（不刷新缓冲区）

2.3.3 换行符

C++中表示换行的三种方式：

cout << endl;    // endl操作符
cout << "\n";    // 转义字符
cout << '\n';    // 字符字面量

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2.4 C++函数

函数是完成特定任务的代码模块。

2.4.1 有返回值的函数

double cube(double x)
{
    return x * x * x;
}

int main()
{
    double result = cube(3.0);
    cout << "3 cubed is " << result << endl;
    return 0;
}

2.4.2 编写使用多个函数的程序

#include <iostream>
using namespace std;

void simple()   // 无返回值函数
{
    cout << "This is a simple function." << endl;
}

int main()
{
    simple();
    simple();
    return 0;
}

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2.5 头文件和名称空间

2.5.1 #include指令

#include指令将头文件的内容添加到程序中。

#include <iostream>    // 系统头文件，用尖括号
#include "myheader.h"  // 自定义头文件，用双引号

常用头文件：

头文件	用途
<iostream>	基本输入输出
<fstream>	文件输入输出
<string>	string类
<cmath>	数学函数

2.5.2 名称空间

名称空间帮助避免命名冲突。

#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << "Hello" << std::endl;  // 使用完整名称
    return 0;
}

2.5.3 using声明和using编译指令

// using声明 - 只引入特定名称
using std::cout;
using std::endl;

// using编译指令 - 引入整个名称空间
using namespace std;

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2.6 声明和初始化变量

变量是存储数据的命名内存位置。

2.6.1 变量声明

int age;           // 声明整型变量
double salary;     // 声明双精度浮点数
char grade;        // 声明字符变量

2.6.2 变量初始化

int age = 25;          // 初始化
int age(25);           // 构造函数语法（C++11）
int age{25};           // 统一初始化（C++11）
int age = {25};        // 带等号的统一初始化

2.6.3 C++11初始化方式

int units = 7;         // 传统初始化
int units{7};          // C++11列表初始化
int units = {7};       // 带等号的列表初始化
int units{};           // 零初始化

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2.7 数据类型简介

2.7.1 基本类型

类型	关键字	大小（典型）
整型	int	4字节
短整型	short	2字节
长整型	long	4字节
双精度浮点型	double	8字节
字符型	char	1字节
布尔型	bool	1字节

2.7.2 类型大小

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    cout << "int: " << sizeof(int) << " bytes" << endl;
    cout << "short: " << sizeof(short) << " bytes" << endl;
    cout << "long: " << sizeof(long) << " bytes" << endl;
    cout << "double: " << sizeof(double) << " bytes" << endl;
    return 0;
}

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2.8 简单C++程序示例

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    // 声明变量
    int carrots = 25;
    double price = 1.99;
    char grade = 'A';
    
    // 输出变量
    cout << "Carrots: " << carrots << endl;
    cout << "Price: $" << price << endl;
    cout << "Grade: " << grade << endl;
    
    return 0;
}

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2.9 cout拼接

可以连续使用<<运算符拼接多个输出项。

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int age = 25;
    string name = "Alice";
    
    cout << "Name: " << name << ", Age: " << age << endl;
    
    // 多行输出
    cout << "Name: " << name 
         << ", Age: " << age 
         << endl;
    
    return 0;
}

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2.10 C++预处理和iostream

2.10.1 预处理指令

以#开头的指令在编译前处理。

#include <iostream>    // 包含头文件
#define PI 3.14159     // 宏定义
#ifdef DEBUG           // 条件编译
    // 调试代码
#endif

2.10.2 iostream库

iostream库包含：

• cin：标准输入流
• cout：标准输出流
• cerr：标准错误流
• clog：标准日志流

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int x;
    cout << "Enter a number: ";
    cin >> x;  // 从键盘输入
    
    cout << "You entered: " << x << endl;
    cerr << "This is an error message" << endl;
    return 0;
}

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2.11 总结

• 每个C++程序都从main()函数开始执行
• cout对象用于输出，cin对象用于输入
• #include指令包含头文件
• using namespace std使用标准名称空间
• 变量在使用前必须声明
• C++提供多种基本数据类型
• 分号是语句的结束标志