C++教程

首发于 http://helloos.wikidot.com/cpp ，由 HelloOSMe和 Minecraft_windows11整理。
暗色css使用GNU/GPL 3.0协议

可能不及时更新。

0 一切从零开始

首先，你先安装Dev C++之类的IDE。

我推荐RedPanda-Dev-C++，这是支持Linux和Windows的！
如果你想下载Linux版本，请去这个项目的GitHub地址。

但是你要注意，不要保存为*.c文件，正宗C++文件后缀名是*.cpp，否则我们就无法写C++的代码，只能写C的了……

1 Hello,world

如果你学过其他语言，你应该知道写代码的第一串代码是Hello World，Hello World因人而异，有很多种Hello world。

那么，试试看！

例题1.1 Hello,world

难度：简单到不能再简单了

//我是单行注释
/*
我是多行注释1
我是多行注释2
我是多行注释3
*/
#include <bits/stdc++.h>//万能头文件
using namespace std;//std命名空间，比如A班有张三，B班也有张三，就需要指定是哪个张三了。例如cout，cin，endl等等都是std命名空间的，其他空间也有，但可能效果不一样。
//你也可以这样用，但是不推荐！想想谁更方便吧！
//using std::cin;
//using std::cout;
//using std::endl;
//因为，我们后面还要用到很多std命名空间内的东西呢！比如string变量和STL。
int main(){
    cout<<"Hello,World!"<<endl;//输出字符串里的Hello,World!
    //为了能让代码通过你谷的第一道测试题目Hello,World，W是大写的
    return 0;//告诉程序到这里就没了，不加也行，但是在CSP/NOI/NOIP/WC等竞赛上，是不允许的。
}

我虽然加了一堆注释，但你是不是一脸茫然？别急，我们简单讲一讲！

1.1. 万能头文件以及更多头文件

首先，bits/stdc++.h里面到底有啥东西，我们去他的文件里瞅一瞅！

// C++ includes used for precompiling -*- C++ -*-
 
// Copyright (C) 2003-2014 Free Software Foundation, Inc.
//
// This file is part of the GNU ISO C++ Library.  This library is free
// software; you can redistribute it and/or modify it under the
// terms of the GNU General Public License as published by the
// Free Software Foundation; either version 3, or (at your option)
// any later version.
 
// This library is distributed in the hope that it will be useful,
// but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
// MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
// GNU General Public License for more details.
 
// Under Section 7 of GPL version 3, you are granted additional
// permissions described in the GCC Runtime Library Exception, version
// 3.1, as published by the Free Software Foundation.
 
// You should have received a copy of the GNU General Public License and
// a copy of the GCC Runtime Library Exception along with this program;
// see the files COPYING3 and COPYING.RUNTIME respectively.  If not, see
// <http://www.gnu.org/licenses/>.
 
/** @file stdc++.h
 *  This is an implementation file for a precompiled header.
 */
 
// 17.4.1.2 Headers
 
// C
#ifndef _GLIBCXX_NO_ASSERT
#include <cassert>
#endif
#include <cctype>
#include <cerrno>
#include <cfloat>
#include <ciso646>
#include <climits>
#include <clocale>
#include <cmath>
#include <csetjmp>
#include <csignal>
#include <cstdarg>
#include <cstddef>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cstring>
#include <ctime>
 
#if __cplusplus >= 201103L
#include <ccomplex>
#include <cfenv>
#include <cinttypes>
#include <cstdalign>
#include <cstdbool>
#include <cstdint>
#include <ctgmath>
#include <cwchar>
#include <cwctype>
#endif
 
// C++
#include <algorithm>
#include <bitset>
#include <complex>
#include <deque>
#include <exception>
#include <fstream>
#include <functional>
#include <iomanip>
#include <ios>
#include <iosfwd>
#include <iostream>
#include <istream>
#include <iterator>
#include <limits>
#include <list>
#include <locale>
#include <map>
#include <memory>
#include <new>
#include <numeric>
#include <ostream>
#include <queue>
#include <set>
#include <sstream>
#include <stack>
#include <stdexcept>
#include <streambuf>
#include <string>
#include <typeinfo>
#include <utility>
#include <valarray>
#include <vector>
 
#if __cplusplus >= 201103L
#include <array>
#include <atomic>
#include <chrono>
#include <condition_variable>
#include <forward_list>
#include <future>
#include <initializer_list>
#include <mutex>
#include <random>
#include <ratio>
#include <regex>
#include <scoped_allocator>
#include <system_error>
#include <thread>
#include <tuple>
#include <typeindex>
#include <type_traits>
#include <unordered_map>
#include <unordered_set>
#endif

这串代码就是把所有文件都包含了进去，所以说可以算是万能的，但是世界上没有十全十美的东西。他会有如下缺点：

某些编译器或者测评机不支持，因为他不是标准头文件里面的。
这里面包含了一些不该包含的东西，会拖慢时间。
不支持移植？也就是说你不可能用这东西去开发操作系统（？）但是HelloOS恰恰是用它搭建起来的，而且Windows和Linux通用。
不包含系统本身API

然后cout，cin这些流来自于头文件iostream，所以你可以改成如下：

#include <iostream>//输入输出流
using namespace std;//不要忘记分号
 
int main(){
    cout<<"Hello,World!"<<endl;//有分号
    return 0;//分号
}

提一嘴，一般来说，我们需要在C++代码结尾加分号。当不需要加分号时，我们会在对应章节提醒你的！
比如，在引用头文件时，我们会使用这个格式：
#include<文件名>
看！这里就不需要加分号。int main的大括号结尾也不需要，我们暂时就记为大括号结尾不需要加分号吧。

拓展一下格式化输入输出：
scanf("%类型（如整型是%d）",&变量名);
记住！输入一定要加&号！！

而输出：
printf("%类型（如整型是%d）",变量名);
这里不需要加&。
你可以这样输出：%03d-即输出的数站3个位，如你想输出10，它会为你用0补全子确保占满3格，会输出010
%3d会用空格补全3位，会输出 10.
这个3可以改成别的数字！
输出Hello,world？
这样：printf("Hello,World!");

2 整数类型变量

我们通常要利用计算机进行计算，可是我们如何输入一个数，计算后输出它呢？
我们需要用到变量了！

0x01 short

short是短整型（整型=整数类型）,不常用。

0x02 int/long

int是最常用的C++变量。你看，连main都是int定义的！
当然，main是函数，我们以后再说。
一般来说，int范围足够我们使用。
那long呢？你可以看做int，范围大小和int一样。

0x03 long long

如果你要处理大数据，long long 再好不过了！我们目前数据不会超过long long范围。

类型	范围
short	-65535~65535
int	-2147483648~2147483647
long	和int一样
long long	-9223372036854775808~9223372036854775807

那么如何定义变量呢？这个看看吧！

变量类型 变量名;

注意！变量名只能由字母、数字和下划线组成！而且，数字不能是变量名的第一个字符！

$\color{#00FF00}{正确的名称：}$ a1_b2
$\color{red}{错误的名称：}$ 1a
好了，现在我们来看看一道实例。

例题2.1 A+B Problem

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){
    int a,b;
    //定义变量a和b。我们可以这样一次定义多个变量：
    //类型 变量名1,变量名2,变量名……
    cin>>a>>b;
    cout<<a+b;//输出相加结果
    return 0;
}

试试看！
$$a-b$$
cout«a-b;
$a \times b$
cout«a*b;
$a \div b$
cout«a/b;

那么有些聪明的同学就要问了：那么除出来会有小数部分怎么办？小数部分就消失了？
没错，就……这么消失了，变量会向下取整。3.1会变成3，3.9也一样。它不会四舍五入的！

那如何获取除出来的余数呢？这样？
int c=a-(a/b*b);

你想麻烦了，直接用%就行！！
如3 % 2 = 1，因为 $$3\div2=1\dots\dots1$$ .

很简单，是不是？！

3 小数类型

变量名	有效位数
float	6位小数
double	15位小数
long double	18位小数

一般来说我们使用double就可以了。
特殊的输出方法：

自动消除末尾0：直接用cout。
保留0：printf，中间用%f即可
保留特定位数小数：printf，%.nf，%后面的点点不要忘记加了！n就是位数。

4 判断

格式：
if(表达式){

}else if(表达式){

}else{

}

注意！判断相等是==！是==！！是==！！！

5 循环

循环有3种，for，while和do…while
使用方法：

for(变量初始化;保持循环要满足的要求;变量每次循环的变化){内容}
 
while(保持循环要满足的要求){内容}
 
do{}while(保持循环要满足的要求);//这个do…while后面没有后括号，要加分号。
//do…while先斩后奏

试试看！
例题5.1 CSP-J 2022 乘方

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){
    long long jie=1;
    int a,b;
    cin>>a>>b;
    if(a==1){
        cout<<1;
        return 0;//结束程序
    }
    if(b>=1000000000){
        cout<<-1;
        return 0;
    }
    for(int i=0;i<b;i++){
        jie*=a;//相当于jie=jie*a
        if(jie>1000000000){
            cout<<-1;
            return 0;
        }
    }
    if(jie>1000000000){
        cout<<-1;
        return 0;
    }
    cout<<jie;
    return 0;
}

是的，知道这些，你就可以参加CSP了，而且会被刷得很惨……
没关系，你没有学过文件输入输出呢……

6 字符变量

我们就要学习字符变量了。
先来了解一下ASCII码：

字符	ASCII码
0	48
1	49
…	…
9	57
…	…
A	65
…	…
Z	90
…	…
a	97
…	…
z	122

这些是最重要的。
记住，我们字符类是char，char的范围是-128~127

scanf/printf对应格式化输入码是"%c".

那么我们要输入一串字符怎么办？
string试试吧！
呵呵，string可以获取整行输入哦！
试试getline(cin,str);吧！

试试看！
实例6.1 制造简单CMD命令行

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){
    string s;
    while(true){
        cout<<">>> ";
        getline(cin,s)
    }
    return 0;
}

好了，你已经入门了C++语法！

7 变量数组

数组的用处是什么？
如果你输入一大堆数据，要求加和之后输出，你会怎么办？
数组会大大简化你定义一大堆变量的工作！
定义方式：

变量类型 变量名[数组大小];

例子：
int a[10];
我们就定义了有10个空的int类数组。

使用数组方法：
通过数组下标访问。

数组下标从0开始，到中括号内的数-1.

例子：
正确访问方式:int a[10];a[9]=1;
错误访问方式:int a[10];a[10]=1;

还有一种数组赋值方式：
int a[10]={1,2,3};
这样,a[0]=1,a[1]=2,a[2]=3了！

是的，string可以看作char ch[n]！不过没有范围！
你可以这样用string:
string a="1212";a[0]='2';
我们还可以这样定义：int a[10][20];！

那么字符串数组如何知道大小呢？
char数组：包含#include<cstdio>头文件
string：变量名.size()

试试看！
例题7.1 NOIP2008普及组-ISBN码

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){
    string str;
    long long ma=0;
    cin>>str;
    int zz=0;
    for(int i=0;i<str.size()-1;i++){
        if(str[i]>='0'&&str[i]<='9'){
            ma=ma+((str[i]-'0')*(zz+1));
            zz++;
        }
    }
    if(ma%11==str[str.size()-1]-'0'){
        cout<<"Right";
    }else if(ma%11==10&&str[str.size()-1]=='X'){
        cout<<"Right";
    }else{
        for(int i=0;i<str.size()-1;i++){
            cout<<str[i];
        }
        if(ma%11==10){
            cout<<'X';
        }else{
            cout<<ma%11;
        }
    }
    return 0;
}

8 文件操作

文件操作是我们必学的内容，一个应用程序可以记住你对它的设置的原因救赎这个。

一、文件重定向

包含头文件cstdio。（万能头当然是万能的啊！）

freopen("文件名.后缀名","r",stdin);//文件输入
freopen("文件名.后缀名","w",stdout);//文件输出
 
fclose(stdin);//关闭输入文件
fclose(stdout);//关闭输出文件

记住，stdin和stdout一定要对应r和w！！！
文件打开了，那如何操作呢？

很简单，直接正常使用输入输出即可。
对，没错，你可以照样使用输入输出，只不过不会输出到屏幕上了，即使你关闭了文件。

二、文件流

包含头文件fstream。（万能头最好用了！）

ifstream fin ("文件名.后缀名");
//相当于:
//ifstream fin;
//fin.open("文件名.后缀名");
fin.close();
//输入
 
ofstream fout;//输出文件，用法和ifstream一样。
 
//输入方法：
fin>>内容;//相当于cin的使用方法
//输出方法
fout<<内容;//相当于cout的使用方法
//fin和fout可以随便改，比如改成myfile，但是输入输出时就要用myfile>>或myfile<<了。

这个虽然无法直接cin/cout，但是使用fin/fout时你可以同时输出到屏幕！！

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