C++ 第2章 C++ 简单程序设计

2.1 C++ 语言概述

1、程序示例

//2_1.cpp
#include <iostream>
using namespace std;
void main(void)
{
     cout<<"Hello!
";
     cout<<"Welcome to c++!
";
}

运行结果： Hello!

                  Welcome to c++！

2、C++字符集

大小写的英文字母：A~Z，a~z
数字字符：0~9
特殊字符： 空格    !    #    %    ^    &    *   
                   _(下划线)    +    =    -    ~    <    
                  >    /        '    "    ;    .    ,    ()    []    {}

3、词法记号

关键字    C++预定义的单词
标识符    程序员声明的单词，它命名程序正文中的一些实体
文字    在程序中直接使用符号表示的数据
操作符    用于实现各种运算的符号
分隔符   ()   {}   ,    :    ;           用于分隔各个词法记号或程序正文
空白符    空格、制表符（TAB键产生的字符）、换行符（Enter键所产生的字符）和注释的总称

2.2 基本数据类型和表达式

2.2.1基本数据类型

2.2.2 常量 

• 整型常量：正整数、负整数、零。表示形式有：十进制、八进制和十六进制
• 实型常量：一般形式和指数形式，如 0.345E+2
• 字符常量：'a', 'D', '?', '$'
• 字符串常量：一对双引号括起来的字符序列
• 布尔常量：false 和 true

2.2.3 变量

变量的存储类型：

• auto 属于一时性存储，其存储空间可以被若干变量多次覆盖使用。
• register 存放在通用寄存器中。
• extern 在所有函数和程序段中都可引用。
• static 在内存中是以固定地址存放的，在整个程序运行期间都有效。

2.2.4 符号常量

const 数据类型说明符  常量名=常量值 ; 
或
数据类型说明符   const 常量名=常量值  ;
例如：以声明一个代表圆周率的符号常量

const float PI= 3.1415926:

注：符号常量在声明时一定要赋初值，而在程序中闯不能改变其值

2.2.5 运算符与表达式

• 基本算术运算符   +       -       *       /  (若整数相除，结果取整)   %（取余，操作数为整数）
• 优先级与结合性 先乘除，后加减，同级自左至右
• ++, --（自增、自减）    例：i++;    -- j;

2、逗号运算和逗号表达式
格式：表达式1，表达式2
求解顺序及结果：先求解1，再求解2，最终结果为表达式2的值
3、条件运算符与条件表达式：

• 一般形式：表达式1？表达式2：表达式3   （表达式1 必须是 bool 类型）  例： x=a>b? a:b;
• 执行顺序：
  • 先求解表达式1，
  • 若表达式1的值为true，则求解表达式2，表达式2的值为最终结果
  • 若表达式1的值为false，则求解表达式3，表达式3的值为最终结果

注意：条件运算符优级高于赋值运算符，低于逻辑运算符
4、sizeof运算符
语法形式  sizeof (类型名)  或  sizeof  表达式
结果值： “类型名”所指定的类型或“表达式”的结果类型所占的字节数。
例：

sizeof(short)
sizeof(x)

　　

7、位运算

• 按位与&：将两个操作数对应的每一位分别进行逻辑与操作。
  • 用途：
  • 将某一位置0，其它位不变。
  • 取指定位。
• |按位或 ：将两个操作数对应的每一位分别进行逻辑或操作。
  • 用途：将某些位置1，其它位不变。
• 按位异或^ ：将两个操作数对应的每一个位进行异或，具体运算规则是：若对应位相同，则该位的运算结果为0；若对应位不同，则该位的运算结果为1。
  • 用途：使特定位翻转（与0异或保持原值，与1异或取反）
• 按位取反~：按位取反是一个单目运算符，其作用是对一个二进制数的每一位取反
• 左移运算<<：左移后，低位补0，高位舍弃
• 右移运算>>：右移后，低位：舍弃    ；高位：无符号数：补0    有符号数：补“符号位”

8、运算符优先级与结合性

9、混合数据类型转换：在算术运算和关系运算中如果参与运算的操作数类型不一致，编译系统会自动对数据进行转换（即隐含转换）

• 隐式转换：低类型数据转换为高类型数据
  • 这种转换是安全的，因为在转换过程中数据的精度没有损失。
• 显式转换：强制类型转换
  • 语法形式： 类型说明符(表达式) 或 (类型说明符)表达式

2.2.6 语句

2.3 数据的输入与输出

2.3.1 I/O流
插入操作。数据的输入与输出是通过I/O流来实现的，cin和cout是预定义的流类对象。
cin 用来处理标准输入，即键盘输入。
cout 用来处理标准输出，即屏幕输出。

2.3.2 预定义的插入符和提取符
cout    流插入运算符 <<
cin   流提取运算符 >> 

#include <iostream>
 
using namespace std;
int main( )
{
   char name[50];
 
   cout << "请输入您的名称： ";
   cin >> name;
   cout << "您的名称是： " << name << endl;
}

endl 用于在行末添加一个换行符

流插入运算符 <<  和 流提取运算符 >> 在一个语句中可以多次使用，如上面实例中所示。

2.4 算法的基本控制

算法的基本控制结构有3种：顺序结构、选择结构和循环结构。
2.4.1 if 语句
三种形式

if   (表达式)   语句
例：if  (x>y)  cout<<x;

if   (表达式)   语句1  else  语句2
例：if  (x>y)  cout<<x;
             else  cout<<y;

if   (表达式1)  语句1
    else  if  (表达式2)  语句2
    else  if  (表达式3)  语句3
           …
    else  语句 n

2.4.2 多重选择结构

#include<iostream>
using namespace std;
void main()
{
    int x,y;
    cout<<"Enter x and y:";
    cin>>x>>y;
    if (x!=y)
        if (x>y)
            cout<<"x>y"<<endl;
        else
            cout<<"x<y"<<endl;
    else
        cout<<"x=y"<<endl;

if语句嵌套 一般形式：

if  (   )
     if  (   )    语句 1
     else   语句 2
else
     if  (   )    语句 3
     else   语句 4
注意：语句 1、2、3、4 可以是复合语句，每层的 if 与 else 配对，或用 { } 来确定层次关系。

 

//输入一个0~6的整数，转换成星期输出。

#include <iostream>
using namespace std;
void main(void)
{    int day;
    cin >> day;
    switch (day)
    {    
         case 0:    cout << "Sunday" << endl;    break;
         case 1:    cout << "Monday" << endl;   break;
        case 2:    cout << "Tuesday" << endl;   break;
        case 3:  cout << "Wednesday" << endl;   break;
         case 4:    cout << "Thursday" << endl;   break;
         case 5:    cout << "Friday" << endl;   break;
         case 6:    cout << "Saturday" << endl;   break;
         default:          cout << "Day out of range Sunday .. Saturday" << endl;
                    break;
     }
}

一般形式：
switch  (表达式)
   {  case    常量表达式 1：语句1
      case    常量表达式 2：语句2
                  ┆
      case    常量表达式 n：语句n
      default :             语句n+1
   }
执行顺序：case中的常量表达式值为入口标号，由此开始顺序执行。因此，每个case分支最后应该加break语句。
注意问题：

• case分支可包含多个语句，且不用{ }。
• 表达式、判断值都是int型或char型。
• 若干分支执行内容相同可共用一组语句。

2.4.3 循环结构与选择

形式:    while  (表达式)  语句

//求自然数1~10之和
#include<iostream>
using namespace std;
void main()
{
  int i(1), sum(0);
  while(i<=10)
  {
      sum+=i;  //相当于sum=sum+i;
      i++;
  }
  cout<<"sum="<<sum<<endl;
}

do   语句
while (表达式)

//输入一个整数，将各位数字反转后输出。
#include <iostream>
using namespace std;
void main(void)
{
    int n, right_digit, newnum = 0; 
    cout << "Enter the number: ";
    cin >> n;
    
    cout << "The number in reverse order is  ";
    do
    {
        right_digit = n % 10;
        cout << right_digit;
        n /= 10;  //相当于n=n/10
    } 
    while (n != 0);
  cout<<endl;        
}

语法形式:
for  (表达式1；表达式2；表达式3)  语句

#include <iostream>
using namespace std;
void main(void)
{ 
    int n, k;

    cout << "Enter a positive integer: ";
    cin >> n;
    cout << "Number  " << n << "   Factors  ";

    for (k=1; k <= n; k++)
        if (n % k == 0)
            cout << k << "  ";
  cout << endl;
}

例题：编写程序输出以下图案
                        *
                      ***
                    *****
                  *******
                  *****
                  ***
                  *

#include<iostream>
using namespace std;
void main()
{  int i,j,n=4;
   for(i=1;i<=n;i++)  //输出前4行图案
   { for(j=1;j<=30;j++)
       cout<<' ';  //在图案左侧空30列
     for(j=1; j<=8-2*i ;j++)
       cout<<' ';
     for(j=1; j<=2*i-1 ;j++)
       cout<<'*';
     cout<<endl;
   }
for(i=1;i<=n-1;i++)  //输出后3行图案
   { for(j=1;j<=30;j++)
       cout<<' ';  //在图案左侧空30列
     for(j=1; j<=7-2*i ;j++)
       cout<<'*';
     cout<<endl;
   }
}

循环结构与选择结构的嵌套

#include<iostream>
using namespace std;
void main()
{   
    int n；
    for(n=100; n<=200; n++)
    {    if (n%3!=0)
         cout<<n;
    }
}

例题：读入一系列整数，统计出正整数个数i和负整数个数j,读入0则结束。

#include<iostream>
using namespace std;
void main()
{ int  i=0, j=0, n;
  cout<<"请输入若干整数(输入0则结束)：";
  cin>>n;
  while(  n!=0  )
  {  if(n>0) i++;
     if(n<0) j++;
     cin>>n    ;
  }
  cout<<"正整数个数："<<i<<"   负整数个数："<<j<<endl;
}

2.4.5 其他控制语句
break语句
使程序从循环体和switch语句内跳出，继续执行逻辑上的下一条语句。不宜用在别处。
continue 语句
结束本次循环，接着判断是否执行下一次循环


2.5 自定义数据类型
2.5.1 typedef
为一个已有的数据类型另外命名
语法形式 typedef  已有类型名  新类型名表;
例如
typedef double area,volume;
typedef int natural;
natural i1,i2;
area a;
volume v;

2.5.2 枚举类型enum
枚举类型应用说明：

• 对枚举元素按常量处理，不能对它们赋值。例如，不能写：sun=0;
• 枚举元素具有缺省值，它们依次为： 0,1,2,......。
• 也可以在声明时另行指定枚举元素的值，如：

• enum weekday {sun=7,mon=1,tue,wed,thu,fri,sat};

• 枚举值可以进行关系运算。
• 整数值不能直接赋给枚举变量，如需要将整数赋值给枚举变量，应进行强制类型转换。

例子：设某次体育比赛的结果有四种可能：胜（win）、负（lose）、平局（tie）、比赛取消（cancel），编写程序顺序输出这四种情况。

#include <iostream>
using namespace std;
enum game_result {WIN, LOSE, TIE, CANCEL};
int main()
{ game_result result;
   enum game_result omit = CANCEL;
   int count;
   for (count = WIN ; count <= CANCEL ; count++) 
   { result = (game_result)count;
      if (result == omit)
      {    cout << "The game was cancelled
";      }
      else 
      { cout << "The game was played ";
         if (result == WIN)         cout << "and we won!";
         if (result == LOSE)       cout << "and we lost.";
         cout << "
";
      }
   }
   return 0;
}

2.5.3 结构体 - 结构的声明
结构：是由不同数据类型的数据组成的集合体
  struct  结构名
  {
      数据类型   成员名 1；
      数据类型   成员名 2；
       ……
      数据类型   成员名 n； 
  };
举例：

struct student   //学生信息结构体
{
    int num;  //学号
    char name[20];  //姓名
    char gender;  //性别
    int age;  //年龄
    float score;  //成绩
    char addr[30];  //住址
}

结构体变量形式： 
   结构名  结构变量名；

注意：

• 结构变量的存储类型概念、它的寿命、可见性及使用范围与普通变量完全一致。
• 结构变量说明在结构类型声明之后，二者也可同时进行。
• 结构变量占内存大小可用 sizeof 运算求出： sizeof(运算量)

初始化：    说明结构变量的同时可以直接设置初值。
使用：   结构体成员的引用形式：      结构变量名.成员名

结构体变量的初始化和使用

#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;
struct student   //学生信息结构体
{  int num;  //学号
    char name[20];  //姓名
    char gender;  //性别
    int age;  //年龄
}stu={97001,"Lin Lin",'F',19};
void main()
{  cout<<setw(7)<<stu.num<<setw(20)<<stu.name       <<setw(3)<<stu.sex<<setw(3)<<stu.age;
}

2.54 联合体

union 联合名
  {
      数据类型   成员名 1；
      数据类型   成员名 2；
      ……
      数据类型   成员名 n； 
  };
例子：

 union uarea
{  char   c_data;
   short  s_data;
   long   l_data;
}

2.54 无名联合体

无名联合没有标记名，只是声明一个成员项的集合，这些成员项具有相同的内存地址，可以由成员项的名字直接访问。
例：
union
{    int    i;
     float   f;
}
在程序中可以这样使用：
i=10;
f=2.2;