C++语言程序设计

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1. 语言概述

1.1 字符集合

字符集合是构成程序正文的基本元素。

如C++的字符集合由以下字符构成：

字母字符：A～Z，a～z

数字字符：0～9

特殊字符：! # % ^ & * _(下划线) + = - ~ < > / \ ‘ “ ; . , : ? ( ) [ ] { } |

1.2 词法记号

词法记号(token)是最小的词法单元。在C++中词法记号(token)分为关键字、标识符、文字、操作符(运算符)、分隔符和空白符。

如

int a = 1;

分解为(不包括空白符)

词法记号(token)	类别
int	关键字
a	标识符
=	赋值操作符
1	数字
;	语句结束分隔符

关键字

语言预先声明的记号，如bool if class等

标识符

标识符是开发者定义的记号，用于命名程序正文中的一些实体，如变量名、函数名、类名等。C++中标识符由字符、数字和下划线组成，必须以字母或下划线开头，且不能为关键字。

文字

文字是程序中直接使用符号表示的数据，包括数字、字符、字符串和布尔文字，如1 'a' "abc" true等

操作符(运算符)

操作符是用于实现各种运算的符号，如+ - * /等

分隔符

分隔符用于分隔各个词法记号(token)或程序正文，如 () {} , : ; 等

空白符

程序编译时在词法分析阶段程序正文会分解为词法记号(token)和空白。 空白符是空格、制表符（TAB键产生的字符）、垂直制表符、换行符、回车符和注释的总称。

2. 数据类型

程序语言的数据类型分为基本数据类型和自定义数据类型。基本数据类型是编译系统内置的。

2.1 基本数据类型

如C++中的基本数据类型

bool
char
signed char
unsigned char
short
unsigned short
int
unsigned int
long
unsigned long
float
double

2.2 常量

整型常量

整数常量：二进制(01)、八进制（0-7）、十进制（0-9）、十六进制(0-9a-fA-F)

实型常量

实数有两种：一般形式和指数形式。
一般形式：1.2
指数形式：0.12E-2

字符常量

单引号括起来的一个字符，如’a’ ‘?’ ‘\n’

字符串常量

"abcd"

布尔常量

true和false

2.3 变量

变量是值可以变量的量。

• 变量的声明和定义

变量声明语句：

 数据类型  变量名1, 变量名2, ..., 变量名n;

如

int a,b,c,d;
char c='a'; // 定义变量并赋初值

2.4 符号常量

符号常量是命名的常量。使用符号常量可以提高代码的可读性，

常量声明语句：

const 数据类型  变量名 = 常量;

如

const double PI = 3.1415926;

3. 操作符(运算符)和表达式

表达式是程序中计算求值的基本单位。

表达式可以理解为计算公式，由操作符(运算符，如+ - * /) 、操作数(运算量，如常量、变量等)和括号组成。如x+y、1+2*3等。

单目运算符(一元运算符)：只需要一个操作数的运算符，如 +(正号) -(负号)

二目运算符(二元运算符)：需要两个操作数的运算符，如 +(加号) -(减号)

C++中的操作符(运算符)

3.1 算数运算符和算数表达式

C++中算数运算符包括基本算数运算符和自增自减运算符。由算数运算符、操作数和括号组成的表达式成为算数表达式。

基本算数运算符包括+(正号或加) -(负号或减) *(乘) /(除) %(取余)

自增自减运算符包括++(自增) --(自减)。根据位置不同可细分为前置自增、后置自增、前置自减和后置自减。

3.2 赋值运算符和赋值表达式

赋值运算符:

=
+=
-=
*=
/=
%=
<<=
>>=
&=
|=
^=

带有赋值运算符的表达式成为赋值表达式。

=(等号)为最基本的赋值运算符。

a=1 表达式值为1
a=b=1 表达式值为1，a,b的值为5
a=(b=1)+(c=2) 表达式值为3，a为3，b为1，c为2

3.3 逗号运算符和逗号表达式

C++中逗号也是运算符

如

a=1*2,a*3; 等价于 a=1*2; a=a*3; 表达式值为6

3.4 逻辑运算符和逻辑表达式

C++的逻辑运算符包括关系运算符和逻辑运算符。

关系运算符：<(小于) <=（小于或等于）>(大于) >=（大于或等于）==(等于) !=(不等于)

逻辑运算符：!(非) &&(与) ||(或)

如

a > 1 关系运算符
!a 逻辑运算符

3.5 条件运算符和条件表达式

C++中唯一的三元运算符为条件运算符"?"。

如

isOK ? "1" : "0"

3.6 位运算符

C++中的位运算符：

& 按位与
| 按位或
^ 按位异或
~ 按位取反
<< 左移
>> 右移

4. 语句

程序执行的操作采用语句表达。 常见操作包括声明变量、赋值、调用方法、循环访问集合，以及根据给定条件分支到一个或另一个代码块。

C++的语句包括

4.1 声明语句 Declaration Statement

声明语句引入新的变量或常量。 变量声明可以选择为变量赋值。 在常量声明中必须赋值。

// 变量声明语句 Variable declaration statements
double radius = 2;// 常量声明语句 Constant declaration statement
const double PI = 3.1415926;

4.2 表达式语句 Expression Statement

用于计算值的表达式语句必须在变量中存储该值。

// 表达式语句赋值 Expression statement (assignment)
area = 3.14 * (radius * radius);// 表达式语句(函数调用) Expression statement (method invocation).
printf("");// 表达式语句(new对象) Expression statement (new object creation).
CTest*  pTest = new  CTest();

4.3 选择语句 Selection Statement

选择语句用于根据一个或多个指定条件分支到不同的代码段。关键字 if switch

bool isOK = true;
if(isOK)printf("isOK: %d\n", isOK);
elseprintf("isOK: %d\n", isOK);	

int mode=1;
switch (mode)
{case 1:printf("mode: %d\n", mode);break;default:printf("mode: %d\n", mode);break;}
}

4.4 迭代语句 Iteration Statement

迭代语句用于遍历集合（如数组），或重复执行同一组语句直到满足指定的条件。 关键字 do while for

for (int i = 0; i < 3; i++)
{printf("i: %d\n", i);
}

int n = 0;
do
{printf("n: %d\n", n);n++;
} while (n < 5);

int n = 0;
while (n < 5)
{printf("n: %d\n", n);n++;
}

4.5 跳转语句 Jump Statement

跳转语句将控制转移给另一代码段。 关键字 break continue goto return

for (int i = 0; i < 3; i++)
{if(i == 0)continue;if(i == 1)return;if(i == 1)goto EXIT;if(i == 3)break;
}EXIT:return;

4.6 带标签的语句 Labeled Statement

可以为语句指定一个标签，然后使用 goto关键字跳转到该带标签的语句。

goto EXIT;EXIT:return;

4.7 异常处理语句 Exception Handling Statement

异常处理语句用于从运行时发生的异常情况正常恢复。关键字 throw try-catch try-finally try-catch-finally

#include <iostream>double test(int x, int y) {if (y == 0) {throw "divide by zero";}return (x / y);
}int main()
{try {test(1, 0);}catch (const char* e) {printf("error: %s\n", e);}
}

4.8 复合语句 Compound Statement

复合语句：一对大括号内含有多个语句。

复合语句有自己的作用域，离开作用域后，其中的变量会被销毁。

{int a=1;printf("a: %d\n", a);
}

4.9 空语句 Empty Statement

空语句只含一个分号。 不执行任何操作，可以在需要语句但不需要执行任何操作的地方使用。

while (true); // 空语句

注意：C++中没有赋值语句和函数调用语句，赋值和函数调用功能是通过表达式来实现的。

5. 自定义数据类型

C++中自定义数据类型包括枚举类型(enum)、结构体类型(struct)、联合体类型(union)、数组类型([])、类类型(class)等。

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License

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Reference:
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