C++-Part1

C++-Part1——入门编程

[TOC]

CLion 环境配置

无 Virtual Studio 方案

参考：

• Cygwin（推荐）：https://zhuanlan.zhihu.com/p/40776005
• MinGW：http://c.biancheng.net/view/8077.html

1. 下载 Cygwin
2. 安装 - 选择国内镜像
3. 安装 - 选择 gcc-core、gcc-g++、make、gdb、binutils
4. 配置工具链

乱码解决方案

根本原因在于移植的编译环境一般只支持 UTF-8，因此要以编译环境为中心，把可能的文件都改成 UTF-8 编码。

否则编码错误会出现在各种地方，包括 Release、ssh。以后使用其他项目，也统一使用 UTF-8 编码。

1. 设置搜索 UTF-8，修改文件的编码设置。

   

2. 修改 ssh 终端的编码设置

   

3. 项目下所有文件全部转换成 UTF-8 编码

   

C++ 初识

Hello, World!

#include <iostream>

int main() {
    std::cout << "Hello, World!" << std::endl;
    system("pause");
    return 0;
}

注释

1. 单行注释：

   • // 描述信息

   • 通常在一行代码的上方或者一条语句的末尾，对该行代码说明

2. 多行注释：

   • /* 描述信息 */
   • 通常在一段代码的上方，对该段代码做整体说明

3. 条件编译：

   • #if 0 ... #endif

   • 可以使用条件编译来实现注释，且可以实现嵌套

   • 通过改变参数 0/1 来开启/屏蔽代码

     #if 0
     	code1
     #endif 

     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;

常量

• 作用：用于记录程序中不可更改的数据

1. #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

2. 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

关键字

asm	do	if	return	typedef
auto	double	inline	short	typeid
bool	dynamic_cast	int	signed	typename
break	else	long	sizeof	union
case	enum	mutable	static	unsigned
catch	explicit	namespace	static_cast	using
char	export	new	struct	virtual
class	extern	operator	switch	void
const	false	private	template	volatile
const_cast	float	protected	this	wchar_t
continue	for	public	throw	while
default	friend	register	true
delete	goto	reinterpret_cast	try

标识符命名规则

• 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

数据类型

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（短整型）	2 字节	-2^15 ~ 2^15-1
int（整型）	4 字节	-2^31 ~ 2^31-1
long（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（长长整形）	8 字节	-2^63 ~ 2^63-1

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)
• 结论：short < int <= long <= long long

int main() {
	cout << "short 类型所占内存空间为： " << sizeof(short) << endl;
	cout << "int 类型所占内存空间为： " << sizeof(int) << endl;
	cout << "long 类型所占内存空间为： " << sizeof(long) << endl;
	cout << "long long 类型所占内存空间为： " << sizeof(long long) << endl;
	system("pause");
	return 0;
}
/*
 * short 类型所占内存空间为： 2
 * int 类型所占内存空间为： 4
 * long 类型所占内存空间为： 4
 * long long 类型所占内存空间为： 8
 */

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

• 有效数字指所有出现的数字个数，浮点数的精度取决于其尾数

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

int main() {

    float f1 = 3.1415926f;  // f 指定为 float，否则会经过 double 转型
    double d1 = 3.1415926;

    cout << f1 << endl;  // 默认都只能打印 6 位有效
    cout << d1<< endl;
    cout << "float  sizeof = " << sizeof(f1) << endl;
    cout << "double sizeof = " << sizeof(d1) << endl;

    //科学计数法
    float f2 = 3e2; // 3 * 10 ^ 2
    cout << "f2 = " << f2 << endl;
    float f3 = 3e-2;  // 3 * 0.1 ^ 2
    cout << "f3 = " << f3 << endl;

    return 0;
}
/*
 * 3.14159
 * 31.4159
 * float  sizeof = 4
 * double sizeof = 8
 * f2 = 300
 * f3 = 0.03
 */

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：

  • 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
  • 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。

• 字符型变量是将对应的 ASCII 编码放入到存储单元

int main() {
    char ch = 'a';
    cout << ch << endl;
    cout << sizeof(char) << endl;
    cout << (int)ch << endl;  //查看字符a对应的ASCII码
    ch = 97; //可以直接用ASCII给字符型变量赋值
    cout << ch << endl;

    return 0;
}
/*
 * a
 * 1
 * 97
 * a
 */

ASCII 码大致由以下两部分组成：

• ASCII 非打印控制字符： ASCII 表上的数字 0-31 分配给了控制字符，用于控制像打印机等一些外围设备。
• ASCII 打印字符：数字 32-126 分配给了能在键盘上找到的字符，当查看或打印文档时就会出现。

ASCII值	控制字符	ASCII值	字符	ASCII值	字符	ASCII值	字符
0	NUT	32	(space)	64	@	96	、
1	SOH	33	!	65	A	97	a
2	STX	34	“	66	B	98	b
3	ETX	35	#	67	C	99	c
4	EOT	36	$	68	D	100	d
5	ENQ	37	%	69	E	101	e
6	ACK	38	&	70	F	102	f
7	BEL	39	,	71	G	103	g
8	BS	40	(	72	H	104	h
9	HT	41	)	73	I	105	i
10	LF	42	*	74	J	106	j
11	VT	43	+	75	K	107	k
12	FF	44	,	76	L	108	l
13	CR	45	-	77	M	109	m
14	SO	46	.	78	N	110	n
15	SI	47	/	79	O	111	o
16	DLE	48	0	80	P	112	p
17	DCI	49	1	81	Q	113	q
18	DC2	50	2	82	R	114	r
19	DC3	51	3	83	S	115	s
20	DC4	52	4	84	T	116	t
21	NAK	53	5	85	U	117	u
22	SYN	54	6	86	V	118	v
23	TB	55	7	87	W	119	w
24	CAN	56	8	88	X	120	x
25	EM	57	9	89	Y	121	y
26	SUB	58	:	90	Z	122	z
27	ESC	59	;	91	[	123	{
28	FS	60	<	92	/	124	|
29	GS	61	=	93	]	125	}
30	RS	62	>	94	^	126	`
31	US	63	?	95	_	127	DEL

转义字符

• 作用：用于表示一些不能显示出来的 ASCII 字符

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	012
\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/8个字符位）	009
\v	垂直制表(VT)	011
\\	代表一个反斜线字符”\“	092
\'	代表一个单引号（撇号）字符	039
\"	代表一个双引号字符	034
?	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 09， af， A~F	3位16进制

字符串型

• 作用：用于表示一串字符

• 两种风格：

  1. C 风格字符串：char 变量名[] = "字符串值"

     #include <iostream>
     using namespace std;
     
     int main() {
         char str1[] = "hello world";
         cout << str1 << endl;
     
         return 0;
     }

  2. C++ 风格字符串：string 变量名 = "字符串值"

     • 需要加入 #include <string>

     #include <iostream>
     #include <string>
     using namespace std;
     
     int main() {
         string str = "hello world";
         cout << str << endl;
     
         return 0;
     }

• 注意：string 对象不要和 char 数组混用

布尔类型

• 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

数据的输入

• 作用：用于从键盘获取数据

• 语法： cin >> 变量

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

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;
    
    return EXIT_SUCCESS;
}

运算符

算术运算符

• 作用：用于处理四则运算

运算符	术语	示例	结果
+	正号	+3	3
-	负号	-3	-3
+	加	10 + 5	15
-	减	10 - 5	5
*	乘	10 * 5	50
/	除	10 / 5	2
%	取模（取余）	10 % 3	1
++	前置递增	a=2; b=++a;	a=3; b=3;
++	后置递增	a=2; b=a++;	a=3; b=2;
–	前置递减	a=2; b=–a;	a=1; b=1;
–	后置递减	a=2; b=a–;	a=1; b=2;

赋值运算符

• 作用：用于将表达式的值赋给变量

运算符	术语	示例	结果
=	赋值	a=2; b=3;	a=2; b=3;
+=	加等于	a=0; a+=2;	a=2;
-=	减等于	a=5; a-=3;	a=2;
*=	乘等于	a=2; a*=2;	a=4;
/=	除等于	a=4; a/=2;	a=2;
%=	模等于	a=3; a%2;	a=1;

比较运算符

• 作用：用于表达式的比较，并返回一个真值或假值

运算符	术语	示例	结果
==	相等于	4 == 3	0
!=	不等于	4 != 3	1
<	小于	4 < 3	0
>	大于	4 > 3	1
<=	小于等于	4 <= 3	0
>=	大于等于	4 >= 1	1

逻辑运算符

• 作用：用于根据表达式的值返回真值或假值

运算符	术语	示例	结果
!	非	!a	如果a为假，则!a为真； 如果a为真，则!a为假。
&&	与	a && b	如果a和b都为真，则结果为真，否则为假。
||	或	a || b	如果a和b有一个为真，则结果为真，二者都为假时，结果为假。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a = 1;
    int b = 0;
    int c = 3;
    a += b || c;
    cout << a << endl;
    cout << b << endl;
    cout << c << endl;

    return EXIT_SUCCESS;
}

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：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

选择结构

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

    if ( 条件 ) { 
        条件满足执行的语句
    }

  • 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
    }

  • 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
    }

    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 ? 语句2 ：语句3

• C++ 中三目运算符返回的是变量，可以继续赋值

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a = 10;
    int b = 20;
    int c = 0;

    c = a > b ? a : b;
    cout << "c = " << c << endl;  // c = 20

    (a > b ? a : b) = 100;
    cout << "a = " << a << endl;  // a = 10
    cout << "b = " << b << endl;  // b = 100
    cout << "c = " << c << endl;  // c = 20

    return 0;
}

switch 语句

• 作用：执行多条件分支语句

• 注意：

  • switch 语句中表达式类型只能是整型或者字符型
  • case 里如果没有 break，那么程序会一直向下执行
  • 与 if 语句比，对于多条件判断时，switch 结构清晰，执行效率高，缺点是 switch 不可以直接判断区间

• 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;
  }

  int main() {
  	//请给电影评分 
  	//10 ~ 9   经典   
  	// 8 ~ 7   非常好
  	// 6 ~ 5   一般
  	// 5分以下 烂片
  
  	int score = 0;
  	cout << "请给电影打分" << endl;
  	cin >> score;
  
  	switch (score) {
          case 10:
          case 9:
              cout << "经典" << endl;
              break;
          case 8:
              cout << "非常好" << endl;
              break;
          case 7:
          case 6:
              cout << "一般" << endl;
              break;
          default:
              cout << "烂片" << endl;
              break;
  	}
  
  	return 0;
  }

  循环结构

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 
  }

  do…while 循环语句

• 作用： 先执行一次语句，之后满足循环条件，执行循环语句

• 注意：

  • while 后面要加分号

• 语法：

  do {
      cout << num << endl;
      num++;
  } while (num < 10);

  for 循环语句

• 作用： 满足循环条件，执行循环语句

• 语法：

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

  跳转语句

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

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

• 注意：continue 并没有使整个循环终止，而 break 会跳出循环

goto 语句

• 作用：可以无条件跳转语句

• 注意

  • 在程序中不建议使用 goto 语句，以免造成程序流程混乱

• 语法： goto 标记;

int main() {
	cout << "1" << endl;

	goto FLAG;
	cout << "2" << endl;
	cout << "3" << endl;
	cout << "4" << endl;

	FLAG:
	cout << "5" << endl;

	return 0;
}

数组

一维数组

一维数组定义方式

• 一维数组定义的三种方式：
  1. 数据类型 数组名[ 数组长度 ];
  2. 数据类型 数组名[ 数组长度 ] = { 值1，值2 ... };
  3. 数据类型 数组名[ ] = { 值1，值2 ... };

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    // 1. 第一种定义方式
    // 数据类型 数组名[元素个数];
    int arr1[10];
    arr1[0] = 100;  // 利用下标赋值
    cout << arr1[0] << endl;  // 利用下标输出

    // 2. 第二种定义方式
    // 数据类型 数组名[元素个数] =  {值1，值2 ，值3 ...};
    // 如果{}内不足10个数据，剩余数据用0补全
    int arr2[10] = {100, 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20, 10};
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        cout << arr2[i] << endl;
    }

    // 3. 第三种定义方式
    // 数据类型 数组名[] =  {值1，值2 ，值3 ...};
    int arr3[] = {100, 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20, 10};
    for (int i : arr3) {
        cout << i << endl;
    }

    return 0;
}

一维数组数组名

• 一维数组名称的用途：

  1. 可以统计整个数组在内存中的长度：sizeof(arr)
  2. 可以获取数组在内存中的首地址：(int) &arr[0]

• 数组名是指针常量，不可以赋值

int main() {
    //数组名用途
    //1、可以获取整个数组占用内存空间大小
    int arr[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};

    cout << "整个数组所占内存空间为： " << sizeof(arr) << endl;
    cout << "每个元素所占内存空间为： " << sizeof(arr[0]) << endl;
    cout << "数组的元素个数为： " << sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) << endl;

    //2、可以通过数组名获取到数组首地址
    cout << "数组首地址为： " << (int) arr << " - " << arr <<  endl;
    cout << "数组中第一个元素地址为： " << (int) &arr[0] << " - " << &arr[0] << endl;
    cout << "数组中第二个元素地址为： " << (int) &arr[1] << " - " << &arr[1] << endl;

    return 0;
}
/*
 * 整个数组所占内存空间为： 40
 * 每个元素所占内存空间为： 4
 * 数组的元素个数为： 10
 * 数组首地址为： 7338512 - 006FFA10
 * 数组中第一个元素地址为： 7338512 - 006FFA10
 * 数组中第二个元素地址为： 7338516 - 006FFA14
 */

二维数组

二维数组定义方式

• 二维数组定义的四种方式：
  1. 数据类型 数组名[ 行数 ][ 列数 ];
  2. 数据类型 数组名[ 行数 ][ 列数 ] = { {数据1，数据2 } ，{数据3，数据4 } };（推荐）
  3. 数据类型 数组名[ 行数 ][ 列数 ] = { 数据1，数据2，数据3，数据4};
  4. 数据类型 数组名[ ][ 列数 ] = { 数据1，数据2，数据3，数据4};

int main() {
    // 1. 方式1
    // 数组类型 数组名 [行数][列数]
    int arr[2][3];
    arr[0][0] = 1;
    arr[0][1] = 2;
    arr[0][2] = 3;
    arr[1][0] = 4;
    arr[1][1] = 5;
    arr[1][2] = 6;

    for (auto &i : arr) {
        cout << i << endl;
        for (int j : i) {
            cout << j << " ";
        }
        cout << endl;
    }

    // 2. 方式2
    // 数据类型 数组名[行数][列数] = { {数据1，数据2 } ，{数据3，数据4 } };
    int arr2[2][3] = {{1, 2, 3},
                      {4, 5, 6}};

    // 3. 方式3
    // 数据类型 数组名[行数][列数] = { 数据1，数据2 ,数据3，数据4  };
    int arr3[2][3] = {1, 2, 3, 4, 5, 6};

    // 4. 方式4
    // 数据类型 数组名[][列数] = { 数据1，数据2 ,数据3，数据4  };
    int arr4[][3] = {1, 2, 3, 4, 5, 6};

    return 0;
}

二维数组数组名

• 用途
  • 查看二维数组所占内存空间：sizeof(arr)
  • 获取二维数组首地址：&arr[0][0]

int main() {
    int arr[2][3] = {{1, 2, 3},
                     {4, 5, 6}};

    // 大小
    cout << "二维数组大小：" << sizeof(arr) << endl;  // 二维数组大小：24
    cout << "二维数组一行大小：" << sizeof(arr[0]) << endl;  // 二维数组一行大小：12
    cout << "二维数组元素大小：" << sizeof(arr[0][0]) << endl;  // 二维数组元素大小：4

    cout << "二维数组行数：" << sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) << endl;  // 二维数组行数：2
    cout << "二维数组列数：" << sizeof(arr[0]) / sizeof(arr[0][0]) << endl;  // 二维数组列数：3

    // 地址
    cout << "二维数组首地址：" << arr << endl;  // 二维数组首地址：009AFC94
    cout << "二维数组第一行地址：" << arr[0] << endl;  // 二维数组第一行地址：009AFC94
    cout << "二维数组第二行地址：" << arr[1] << endl;  // 二维数组第二行地址：009AFCA0

    cout << "二维数组第一个元素地址：" << &arr[0][0] << endl;  // 二维数组第一个元素地址：009AFC94
    cout << "二维数组第二个元素地址：" << &arr[0][1] << endl;  // 二维数组第二个元素地址：009AFC98

    return 0;
}

函数

函数的定义

• 函数的定义的 5 个要素：

  • 返回值类型 ：一个函数可以返回一个值
  • 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

• 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

• 语法：

  返回值类型 函数名(形参1类型 形参1名[, ...]) {
  	函数体
  	[return 表达式;]
  }

  函数的调用

• 功能：使用定义好的函数

• 语法：函数名(参数)

值传递

• 值传递，指函数调用时，实参将数值传入给形参（赋值传递）
• 值传递时，局部变量的改变，不会影响到外部变量

函数的常见样式

• 常见的函数样式有4种
  1. 无参无返
  2. 有参无返
  3. 无参有返
  4. 有参有返

//1. 无参无返
void test01() {
    cout << "this is test01" << endl;
}

//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;
}

函数的声明

• 作用： 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。
• 函数的声明可以多次，但是函数的定义只能有一次

//声明
int max(int a, int b);

int max(int a, int b);

//定义
int max(int a, int b) {
    return a > b ? a : b;
}

int main() {
    int a = 100;
    int b = 200;
    cout << max(a, b) << endl;

    return 0;
}

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

  1. 创建后缀名为 .h 的头文件
  2. 创建后缀名为 .cpp 的源文件
  3. 在头文件中写函数的声明
  4. 在源文件中写函数的定义

• 使用 CMakeLists.txt 时，需要编辑：

  cmake_minimum_required(VERSION 3.19)
  project(CLearning)
  
  set(CMAKE_CXX_STANDARD 20)
  
  add_executable(CLearning main.cpp swap.cpp swap.h)

  // -> swap.h文件
  #ifndef CLEARNING_SWAP_H
  #define CLEARNING_SWAP_H
  
  #include<iostream>
  using namespace std;
  
  // 实现两个数字交换的函数声明
  void swap(int a, int b);
  
  #endif //CLEARNING_SWAP_H

  // -> 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 "swap.h"
  int main() {
  	int a = 100;
  	int b = 200;
  	swap(a, b);
  
  	return 0;
  }

  指针

指针变量的定义和使用

• 指针也是一种数据类型，可以使用 (int *) 强转

• 指针变量定义语法： 数据类型 * 变量名；

• 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
  • 指针变量可以通过解引用操作符 *，操作指针变量指向的内存空间

• 总结

  • 我们可以通过 & 符号获取变量的地址
  • 利用指针可以记录地址
  • 对指针变量解引用，可以操作指针指向的内存

int main() {
    // 1. 指针的定义
    int a = 10; //定义整型变量a
    // 指针定义语法： 数据类型 * 变量名 ;
    int *p;
    // 指针变量赋值
    p = &a; // 指针指向变量a的地址
    cout << &a << endl; // 打印数据a的地址
    cout << p << endl;  // 打印指针变量p

    // 2. 指针的使用
    // 通过*解引用符操作指针变量指向的内存
    cout << "*p = " << *p << endl;

    return 0;
}

指针所占内存空间

• 所有指针类型在 32 位操作系统下是 4 个字节

int main() {
	int a = 10;
	int * p;
	p = &a; // 指针指向数据a的地址

	cout << *p << endl; // * 解引用
	cout << sizeof(p) << endl;
	cout << sizeof(char *) << endl;
	cout << sizeof(float *) << endl;
	cout << sizeof(double *) << endl;

	return 0;
}

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

int main() {
	// 指针变量p指向内存地址编号为0的空间
	int * p = NULL;

	// 访问空指针报错 
	// 内存编号 0 ~255 为系统占用内存，不允许用户访问
	cout << *p << endl;

	return 0;
}

• 野指针：指针变量指向非法的内存空间

int main() {
	// 指针变量p指向内存地址编号为0x1100的空间
	int * p = (int *)0x1100;

	// 访问野指针报错 
	cout << *p << endl;

	return 0;
}

const 修饰指针

• const 修饰指针的三种情况

  1. 常量指针：const 修饰指针
  2. 指针常量：const 修饰常量
  3. const 即修饰指针，又修饰常量

• 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，是常量就是指针常量

int main() {
    int a = 10;
    int b = 10;

    // 常量指针：const修饰的是指针，指针的值可以改，指针指向的值不可以更改
    const int *p1 = &a;
    p1 = &b;  // 正确
    // *p1 = 100;  // 报错

    // 指针常量：const修饰的是常量，指针的值不可以改，指针指向的值可以更改
    int *const p2 = &a;
    // p2 = &b;  // 错误
    *p2 = 100;  // 正确

    // const既修饰指针又修饰常量
    const int *const p3 = &a;
    // p3 = &b;  // 错误
    // *p3 = 100;  // 错误

    return 0;
}

指针和数组

• 作用：利用指针访问数组中元素

• 指向数组的指针，进行 +1 操作，其到底移动多少在于指针的类型（若是 int，则为 4 字节）

int main() {
    int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
    int *p = arr;  //指向数组的指针

    cout << "第一个元素： " << arr[0] << endl;
    cout << "指针访问第一个元素： " << *p << endl;

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        cout << *p << endl;
        p++;  // 此处往后移 4 个字节
    }

    return 0;
}

指针和函数

• 作用：利用指针作函数参数，可以修改实参的值

• 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。

//值传递
void swap1(int a, int b) {
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

//地址传递
void swap2(int *p1, int *p2) {
    int temp = *p1;
    *p1 = *p2;
    *p2 = temp;
}

int main() {
    int a = 10;
    int b = 20;
    
    swap1(a, b); // 值传递不会改变实参
    swap2(&a, &b); //地址传递会改变实参

    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "b = " << b << endl;

    return 0;
}

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

• 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

//冒泡排序函数
void bubbleSort(int *arr, int len) {  //int * arr 也可以写为int arr[]
    for (int i = 0; i < len - 1; i++) {
        for (int j = 0; j < len - 1 - i; j++) {
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                int temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = temp;
            }
        }
    }
}

//打印数组函数
void printArray(int arr[], int len) {
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        cout << arr[i] << endl;
    }
}

int main() {
    int arr[10] = {4, 3, 6, 9, 1, 2, 10, 8, 7, 5};
    int len = sizeof(arr) / sizeof(int);

    bubbleSort(arr, len);
    printArray(arr, len);

    return 0;
}

结构体

结构体定义和使用

• 语法：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：（建议使用前两种）
  1. [struct] 结构体名 变量名
  2. [struct] 结构体名 变量名 = { 成员1值 , … }
  3. 定义结构体时顺便创建变量
• 利用 . 访问结构体属性

// 结构体定义
struct student {
    string name;  // 姓名
    int age{};    // 年龄
    int score{};  // 分数
} stu3;


int main() {
    // 结构体变量创建方式1
    struct student stu1;  // struct 关键字可以省略
    stu1.name = "张三";
    stu1.age = 18;
    stu1.score = 100;
    cout << "姓名：" << stu1.name << " 年龄：" << stu1.age << " 分数：" << stu1.score << endl;

    // 结构体变量创建方式2
    struct student stu2 = {"李四", 19, 60};  // struct 关键字可以省略
    cout << "姓名：" << stu2.name << " 年龄：" << stu2.age << " 分数：" << stu2.score << endl;

    // 结构体变量创建方式3
    stu3.name = "王五";
    stu3.age = 18;
    stu3.score = 80;
    cout << "姓名：" << stu3.name << " 年龄：" << stu3.age << " 分数：" << stu3.score << endl;

    return 0;
}

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： struct 结构体名 数组名[元素个数] = { {} , {} , ... {} }

// 结构体定义
struct student { 
    string name;  // 姓名
    int age{};    // 年龄
    int score{};  // 分数
}

int main() {
    // 结构体数组
    struct student arr[3] = {{"张三", 18, 80},
                             {"李四", 19, 60},
                             {"王五", 20, 70}};

    for (auto & i : arr) {
        cout << "姓名：" << i.name << " 年龄：" << i.age << " 分数：" << i.score << endl;
    }

    return 0;
}

结构体指针

• 作用：通过指针访问结构体中的成员

• 利用 -> 可以通过结构体指针访问结构体属性

// 结构体定义
struct student { 
    string name;  // 姓名
    int age{};    // 年龄
    int score{};  // 分数
};


int main() {
    struct student stu = {"张三", 18, 100,};
    struct student *p = &stu;

    p->name = "张三"; // 指针通过 -> 操作符可以访问成员
    cout << "姓名：" << p->name << " 年龄：" << p->age << " 分数：" << p->score << endl;

    return 0;
}

结构体嵌套结构体

• 作用： 结构体中的成员可以包含另一个结构体，用来解决实际问题

// 学生结构体定义
struct student {
    string name;  // 姓名
    int age{};    // 年龄
    int score{};  // 分数
};

// 教师结构体定义
struct teacher {
    int id{};     // 职工编号
    string name;  // 教师姓名
    int age{};    // 教师年龄
    student stu;  // 子结构体 学生
};


int main() {
    teacher t1;
    t1.id = 10000;
    t1.name = "老王";
    t1.age = 40;

    t1.stu.name = "张三";
    t1.stu.age = 18;
    t1.stu.score = 100;

    cout << "教师 职工编号： " << t1.id << " 姓名： " << t1.name << " 年龄： " << t1.age << endl;
    cout << "辅导学员 姓名： " << t1.stu.name << " 年龄：" << t1.stu.age << " 考试分数： " << t1.stu.score << endl;

    return 0;
}

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

• 如果不想修改主函数中的数据，用值传递，反之用地址传递

// 学生结构体定义
struct student {
    string name;    // 姓名
    int age{};      // 年龄
    int score{};    // 分数
};

// 值传递
void printStudent(student stu) {
    stu.age = 28;
    cout << "子函数中 姓名：" << stu.name << " 年龄： " << stu.age << " 分数：" << stu.score << endl;
}

// 地址传递
void printStudent2(student *stu) {
    stu->age = 28;
    cout << "子函数中 姓名：" << stu->name << " 年龄： " << stu->age << " 分数：" << stu->score << endl;
}

int main() {
    student stu = {"张三", 18, 100};
    // 值传递
    printStudent(stu);
    cout << "主函数中 姓名：" << stu.name << " 年龄： " << stu.age << " 分数：" << stu.score << endl << endl;

    // 地址传递
    printStudent2(&stu);
    cout << "主函数中 姓名：" << stu.name << " 年龄： " << stu.age << " 分数：" << stu.score << endl;

    return 0;
}

结构体中使用 const

• 作用：用 const 来防止误操作

// 学生结构体定义
struct student {
    string name;  // 姓名
    int age;      // 年龄
    int score;    // 分数
};

// const使用场景
void printStudent(const student *stu) {  // 加const防止函数体中的误操作
    // stu->age = 100;  // 操作失败，因为加了const修饰
    cout << "姓名：" << stu->name << " 年龄：" << stu->age << " 分数：" << stu->score << endl;
}

int main() {
    student stu = {"张三", 18, 100};
    printStudent(&stu);

    return 0;
}