Essential C++ 编程基础

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前言

   通过Essential C++笔记的形式对C++相关重点知识进行汇总，读者通读此系列文章就可以轻松的把该语言基础捡起来。

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1.1 如何撰写 C++程序

int main()
{
//    我们的程序代码置于此处
}
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int是C++程序语言的关键字。

函数（function）是一块独立的程序代码序列（code sequence），能够执行一些运算。它包含四个部分：返回值类型（return type）、函数名称、参数列表（parameter list），以及函数体（function body）。

main并非是程序语言定义的关键字。但是，执行我们这个C++程序的编译系统，会假设程序中定义有main（）函数。如果我们没有定义，程序将无法执行。

函数的参数列表（parameter list）由两个括号括住，置于函数名之后。空的参数列表，如main（），表示函数不接受任何参数。

int main(int val1, int val2)
{
//    我们的程序代码置于此处
}
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函数的主体（body）由大括号（{}）标出，其中含有“提供此函数之运算”的程序代码。双斜线（//）表示该行内容为注释，也就是程序员对程序代码所做的某些说明。

所谓类（class），是用户自定义的数据类型（user-defined data type）。class机制让我们得以将数据类型加入我们的程序中，并有能力识别它们。

class机制，赋予了我们“增加程序内之类型抽象化层次”的能力。

class的定义，一般来说分为两部分，分别写在不同的文件中。其中之一是所谓的“头文件（header file）”，用来声明该 class 所提供的各种操作行为（operation）。另一个文件，程序代码文件（program text），则包含了这些操作行为的实现内容（implementation）。

欲使用class，我们必须先在程序中包含其头文件。头文件可以让程序知道class的定义。C++标准的“输入/输出库”名为iostream，其中包含了相关的整套class，用以支持对终端和文件的输入与输出。我们必须包含iostream库的相关头文件，才能够使用它：

#include

我将利用已定义好的cout（读作see out）对象，将信息写到用户的终端中。output运算符（＜＜）可以将数据定向到cout，像下面这样：

cout << “Please enter your first name”;

上述这行便是C++所谓的“语句（statement）”。语句是C++程序的最小独立单元。就像自然语言中的句子一样。语句以分号作为结束。

接下来我们要读取用户的输入内容。读取之前，我们必须先定义一个对象，用以储存数据。欲定义一个对象，必须指定其数据类型，再给定其标识符。截至目前，我们已经用过int数据类型。但是要用它来储存某人的名字，几乎是不可能的事。更适当的数据类型是标准库中的string class：

string user_name;

如此一来我们便定义了一个名为user_name的对象，它属于string class。这样的定义有个特别的名称，称为“声明语句（declaration statement）”。单只写下这行语句还不行，因为我们还必须让程序知道string class的定义。因此还必须在程序中包含string class的头文件：

#include

接下来便可利用已定义好的cin（读作see in）对象来读取用户在终端上的输入内容。通过input运算符（＞＞）将输入内容定向到具有适当类型的对象身上：

cin >> user_name;

为了产生上述信息，我们的第一个步骤便是将输出位置（屏幕上的光标）调到下一行起始处。将换行（newline）字符常量写至cout，便可达到这个目的：

cout << ‘\n’;

所谓字符常量（character literal）系由一组单引号括住。字符常量分为两类：第一类是可打印字符，例如英文字母（‘a’、‘A’，等等）、数字、标点符号（‘；’、‘-’，等等）。另一类是不可打印字符，例如换行符（‘\n’）或制表符（tab，‘\t’）。由于不可打印字符并无直接的表示法（这表示我们无法使用单一而可显示的字符来独立表示），所以必须以两个字符所组成的字符序列来表示。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std; // 命名空间
int main()
{
    string user_name;
    cout << "Please enter your first name: ";
    cin >> user_name;
    cout << '\n' << "Hello, " << user_name << "... and goodbye!\n";
    return 0;
}
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using和namespace都是C++中的关键字。std是标准库所驻之命名空间（namespace）的名称。标准库所提供的任何事物（诸如string class以及cout、cin这两个iostream类对象）都被封装在命名空间std内。

所谓命名空间（namespace）是一种将库名称封装起来的方法。

通过这种方法，可以避免和应用程序发生命名冲突的问题（所谓命名冲突是指在应用程序内两个不同的实体〔entity〕具有相同名称，导致程序无法区分两者。命名冲突发生时，程序必须等到该命名冲突获得解析〔resolve〕之后，才得以继续执行）。命名空间像是在众多名称的可见范围之间竖起的一道道围墙。

若要在程序中使用string class以及cin、cout这两个iostream类对象，我们不仅需要包含＜string＞及＜iostream＞头文件，还得让命名空间std内的名称曝光。

1.2 对象的定义与初始化

已知某数列相邻的两个元素值分别为2和3，试问下一个值是多少？

这两个数字事实上是“斐波那契数列（Fibonacci sequence）”中的第三和第四个元素。斐波那契数列的前几个值分别是：1，1，2，3，5，8，13…。斐波那契数列的开头两个数设定为1，接下来的每个数值都是前两个数值的总和。（

如果用户输入5，我们就打印出信息，恭喜他答对，并询问他是否愿意试试另一个数列。如果用户输入不正确的值，我们就询问他是否愿意再试一次。

为了提升程序的趣味性，我们将用户答对的次数除以其回答总次数，以此作为评价标准。

这样一来，我们的程序至少需要五个对象：
一个string对象用来记录用户的名字，
三个整数对象分别储存用户回答的数值、用户回答的次数，以及用户答对的次数；
此外还需要一个浮点数，记录用户得到的评分。

为了定义对象，我们必须为它命名，并赋予它数据类型。对象名称可以是任何字母、数字、下画线（underscore）的组合。大小写字母是有所区分的，user_name、User_name、uSeR_nAmE、user_Name所代表的对象各不相同。

每个对象都属于某个特定的数据类型。对象名称如果设计得好，可以让我们直接联想到该对象的属性。数据类型决定了对象所能持有的数值范围，同时也决定了对象应该占用多少内存空间。

所谓 class，便是程序员自行定义的数据类型。

每一个内置数据类型都有一个相应的关键字，用于指定该类型。。例如，为了储存用户输入的值，我们定义一个整数对象：

int usr_val;

int是C++关键字，此处用来指示 usr_val是个整数对象。用户的“回答次数”以及“总共答对次数”也都是整数，唯一差别是，我们希望为这两个对象设定初值0。下面这两行可以办到：

int num_tries = 0;
int num_right = 0;

1.3 撰写表达式

1.4 条件语句和循环语句

1.5 如何运用Array和Vector

1.6 指针带来弹性

1.7 文件的读写

对文件进行读写操作需要包含fstream头文件
#include

打开可供输出的文件，需要定义一个ofstream对象，并将文件名传入：
// 以输出模式开启seq_data.txt
ofstream outfile(“seq_data.txt”)

声明outfile的同时，会发生什么事情？

如果文件已经存在，希望将新数据增加到该文件中，需要以追加模式（append mode）打开这个文件，为此，我们提供第二个参数ios_base::app给ofstream对象。

// 以追加模式打开seq_data.txt, 新数据会被加到文件末尾
ofstream outfile("seq_data.txt", ios_basea::app);
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// 如果outfile的求值结果为false，表示此文件并未成功打开
if(!outfile)
{
    //        因为某种原因，档案无法开启
    cerr << "Oops! Unable to save session data!\n";
        
}else{
    //        ok: outfile 开启成功，接下来将数据写入
    outfile << usr_name << ' '
    << num_tries << ' '
    << num_right << endl;
}
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endl 是事先定义好的所谓操纵符。endl会插入一个换行符，并清除输出缓冲区（output buffer）的内容。

如果要打开一个可供读取的文件，定义一个ifstream（供输入file stream）对象，并将文件名传入。

// 以读取模式（input mode）打开infile
ifstream infile("seq_data.txt")
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int num_tries = 0;
int num_cor = 0;

if(! infile)
{
//    由于某种原因，文件无法打开...
//    我们将假设这是一位新的用户...
}else{
//    ok: 读取档案中的每一行
//    检查这个用户是否曾经玩过
//    每一行的格式是：
//    name num_tires num_correct
//    nt: 猜过的总次数（num_tries）
//    nc: 猜对的总次数（num_correct）

    string name;
    int nt;
    int nc;
    // while 循环的每次迭代都会读取文件的下一行内容
    while(infile >> name)
    {
    // 先将用户猜过的总次数读到nt之中，再将用户猜对的总次数读到nc之中
        infile >> nt >> nc;
        
        if(name == usr_name)
        {
            //        找到他了
            cout << "Welcom back, " << usr_name
                << "\n Your current socre is " << nc
                << " out of " << nt << "\n Good Luck!\n";
            num_tries = nt;
            num_cor = nc;
        }
    }
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如果想要同时读写同一个文件，我们得定义一个fstream对象。为了以追加模式打开，需要传入第二参数值 ios_base;:in|ios_base::app;

tstream iofile("saq data.txt",ios_base::in|ios_bane::app)

if(!iofile)
{
    //由于某种原因，文件无法开启……·真糟! 
}else{
    //开始读取之前，将文件重新定位至起始处
    iofile.seaxg( 0);
    //其它部分都和先前讨论的相同
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