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融稼时
5 years ago
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1 第二讲 C++ 编程基础

2 主要内容 C++ 语言概述 C++ 的发展 C++ 源程序结构与书写规范 C++ 编译器和集成开发环境 C++ 编程基础数据的简单输入输出 2

3 C++ 语言概述 C++ 的发展 - C++ 是从 C 语言发展演变而来, 可以看成是 C 的超集年由 Bjarne Stroustrup 开发创建年正式取名为 C++,1989 年开始 C++ 的标准化工作年制定了 ANSI C++ 标准草案年由 ISO 批准为国际标准, 通称 C 目前的 C++ 最新标准是 C++14(2014 年 8 月通过 ) ( 注 :C++17 基本上已经完成, 并开始 C++20 的制定工作 ) ANSI - American National Standards Institute / 美国国家标准协会 ISO - International Organization for Standardization / 国际标准化组织 3

4 C++ 语言概述关于 C 和 C++ 的更多介绍见课程主页的相关链接 4

5 一个简单的 C++ 程序 #include <iostream> using namespace std; int main() C++ 源程序结构 : { cout << "Hello!" << 一个 endl; C++ 源程序由一个或多个源文件组成 cout << "Welcome to 每个源文件可由一个或多个函数组成 C++! " << endl; 一个源程序有且只能有一个 main 函数, 即主函数 } return 0; 程序执行从 main 开始, 在 main 中结束源程序中可以有预处理命令, 通常应放在源文件或源程序的最前面一行可以写多个语句, 一个语句可以分几行书写注 : 所有标点符号必须在英文状态下输入 5

6 C++ 程序书写规范每个说明和每条语句都必须以分号 ; 结尾, ( 预处理命令, 函数头和花括号 } 之后除外 ) 标识符, 关键字之间必须至少加一个空格表示间隔, 若已有明显的间隔符, 也可不再加空格来间隔习惯用小写字母, 区分大小写注释 :// 和 /* */ 为注释符常用锯齿形书写格式所有标点符号必须在英文状态下输入书写漂亮的程序 : { } 要对齐一行写一个语句一个语句写一行使用 TAB 缩进有合适的空行有足够的注释 6

7 程序分析 #include <iostream> // 预处理指令, 载入头文件 using namespace std; // 使用标准的命名空间 int main() { 主函数 cout : 标准输出, 通常指屏幕 cout << "Hello!" << endl; << : 插入 cout << "Welcome to C++! " << endl; } return 0; endl : 换行并刷新流 7

8 C++ 编译器编译器编译器就是将高级语言翻译为机器语言的程序一个现代编译器的主要工作流程 : 源代码编译目标代码链接可执行程序常见的 C++ 编译器 Visual C++ Windows 平台上最流行的编译器, 集成在 Visual Studio 中 GNU C++ 开源免费,Linux/Unix 平台上的首选, 非常优秀的编译器 Intel C++ Intel 的编译器, 对自家硬件的支持很好,Win/Linux 都有相应版本 8

9 IDE IDE ( 集成开发环境 ) Integrated Development Environment 用于程序开发的应用程序 / 软件, 一般包括代码编辑器编译器调试器和图形用户界面工具等常见的 C++ 集成开发环境 - Visual Studio :Windows 平台上最流行的商业 C++ 集成开发环境 - Dev C++ : 小巧, 免费,win 下的 gcc, 非常适合学习 C++ - Code::Blocks : 开放源码的全功能跨平台集成开发环境, 免费 9

10 C++ 编程基础 C++ 字符集 : 标识符, 关键字 C++ 数据类型与类型转换变量常量符号常量运算符运算优先级语句与表达式 10

11 字符集 C++ 字符集字母 ( 大写和小写, 共 52 个 ) 数字 (0 到 9 共 10 个 ) 空白符 ( 空格符制表符换行符 ) 标点和特殊字符! # % ^ & * () [] {} _ + = - ~ < > / \ ' " ;., 注 : 这里的标点符号都是指在英文状态下的标点 11

12 词法记号 / 词汇标识符 : 用来标识变量名函数名对象名等的字符序列 - 由字母数字下划线组成, 第一个字符必须是字母或下划线 - 区分大小写, 不能用关键字 - C++ 不限制标识符长度, 实际长度与编译器有关, 通常不要超过 32 个 - 命名原则 : 见名知意不宜混淆关键字 : 具有特定意义的字符串, 通常也称为保留字 - 类型说明符语句定义符 ( 控制命令 ) 预处理命令等运算符 ( 详见后面介绍 ) 分隔符 : 逗号冒号分号空格 ( ) {} 注释符 : 以 /* 开头并以 */ 结尾 ; 或 // 开头文字 : 直接用字符表示的数据, 即常量, 如数字字符串等 12

13 C++ 数据类型整型整型 (int) 短整型 (short) 长整型 (long) 无符号 (unsigned) 有符号 C++ 数据类型基本类型实型自定义数据类型或扩展数据类型或派生数据类型或导出数据类型字符型 (char) 布尔型 (bool) 单精度 (float) 双精度 (double) 数组型指针型枚举型类 13

14 基本数据类型类型关键字所占字节数表示范围 ex02_sizeof.cpp 整型 short ~ int 2 / ~ / ~ long 4 / ~ / ~ unsigned int 2 0 ~ unsigned short 2 0 ~ unsigned long 4 0 ~ 实型 float 4 (6-7) ~ double 8 (15-16) ~ long double 16 (18-19) ~ 布尔型 bool 1 true, false 字符型 char 1 C++ 标准没有规定每种数据类型的字节数和表示范围, 只规定大小顺序, 具体长度由处理器和编译器决定更长的整型 :long long / unsigned long long 14

15 数据类型的转换自动转换 / 隐式转换不同类型的数据进行运算, 需先转换成同一类型转换按数据长度增加的方向进行, 以保证精度不降低所有的浮点运算都是以双精度进行的 char 型和 short 型参与运算时, 必须先转换成 int 型赋值号两边的数据类型不同时, 右边的类型将转换为左边的 char short int unsigned long unsigned long float double 例 : int i=2; double x=3.2, y; y=i+x; ex02_datetype_01.cpp 15

16 数据类型的转换强制转换 / 显示转换类型说明符 ( 表达式 ) // C++ 风格 ( 类型说明符 ) 表达式 // C 风格将表达式的值转换成指定的数据类型例 : int i=2, a=3; double y, z; y=double(i)/a; // y=static_cast<double>(i)/a z=double(i/a); 注 : 类型转换不会改变变量的数据类型! 16

17 数据类型的转换转换规则浮点型转整型 : 直接丢掉小数部分字符型转整型 : 为字符的 ASCII 码整型转字符型 :ASCII 码对应的字符例 : int i; char a; i=3.6; cout << "i=" << i << endl; i=-3.6; cout << "i=" << i << endl; i='m'; cout << "i=" << i << endl; a=90; cout << "a=" << a << endl; 17

18 变量用于存储数据, 值可以改变变量名 : 要求与标识符相同变量类型 : 整型实型字符型布尔型变量必须先声明, 后使用变量的声明数据类型变量名列表 ; 变量的初始化 : 有两种方式 ( 赋值号和小括号 ) 例 : int i, j, k=0; double x(3.1415); char c; 18

19 常量 ( 常数 ) 在程序运行中值不能改变的量整型常量 : 整数, 后面加 l 或 L 表示长整型, 后面加 u 或 U 表示无符号整型实型常量 : 缺省为双精度实数, 后面加 f 或 F 表示单精度, 加 l 或 L 表示 long double 字符型常量 : 用单引号括起来的单个字符和转义字符字符串常量 : 用双引号括起来的字符序列布尔常量 :true 和 false 例 : 123, -456, 123L, 456U; 1.2, 1.2F, 1.2L, 1.2e8, 1.2e8F, 1.2e-8L 'M', 'A', 'T', 'H', '?', '$' "MATH@ECNU" 19

20 符号常量符号常量 : 用标识符代表常量 const 数据类型标识符 = 常量值 ; 例 : const float PI= ; 符号常量在声明时必须初始化符号常量的值在程序中不能被修改 ( 不能重新赋值 ) 20

21 typedef typedef: 为一个已有的数据类型另外命名 ( 取别名 ) typedef 已有类型名新类型名表 ; 可以同时取多个别名例 : typedef double area, volume; typedef int natural; natural i, j; area s; volume v; 21

22 运算符算术运算符 :+ - * / % ++ ( 自增 ) -- ( 自减 ) 赋值运算符 : = += -= *= /= %= &= = ^= >>= <<= 逗号运算符 :, ( 把若干表达式组合成一个表达式 ) 求字节数运算符 :sizeof ( 计算数据类型所占的字节数 ) 关系运算符 : 用于比较运算,> < == >= <=!= 逻辑运算符 : 用于逻辑运算,&&! 条件运算符 : 是一个三目运算符, 用于条件求值 (? : ) 指针运算符 :* ( 取内容 ) & ( 取地址 ) 位运算符 : 按二进制位进行运算 & ^ ( 异或 ) ~ ( 取反 ) << ( 左移 ) >> ( 右移 ) 22

23 赋值运算标准赋值语句 : 变量 = 表达式例 : x = 3; x = y = 3; y = 3; x = y; 自增自减 ( 前置和后置 ) 注 : 这种方式不能用于变量初始化! 例 : x++; ++x; y=x++*x; x = x+1; x = x+1; y=x*x; x=x+1; 例 : int i=10, j, k; j = i++; k = ++i; y=++x*x; x=x+1; y=x*x; ex02_datatype_02.cpp 前置 : 先自增自减, 然后使用后置 : 先使用, 然后自增自减不要在同一语句中包含一个变量的多个 ++ 或 --, 因为它们的解释在 C/C++ 标准中没有规定, 完全取决于编译器的个人行为 23

24 赋值与逗号运算其他常见赋值运算符 += -= *= /= %= 例 : x += 3; x = x+3; x /= 3; x = x/3; 逗号运算符 : 例 : int a, b, c, d, e; a = 5; b = a + 3; a = a + (c=6); d = e = f = a; e *= d; f /= c - 2; ex02_datatype_03.cpp 表达式 1, 表达式 2 - 先计算表达式 1 的值, 再计算表达式 2 的值, 并将表达式 2 的值作为整个表达式的结果例 : 注意运算的优先级! int a=2, b; a = 3*5, a+10; b = (3*5, a+10); ex02_datatype_04.cpp 24

25 位运算位运算符 : 按二进制位进行运算 & ^ ( 异或 ) ~ ( 取反 ) << ( 左移 ) >> ( 右移 ) 例 : a : short a=5, b=14; short c1,c2,c3,c4,c5,c6; c1 = a & b; c2 = a b; C3 = ~ a; C4 = a ^ b; C5 = a << 3; C6 = a >> 2; b : a&b a b ~ a a ^ b a<<3 a>>2 : : : : : : ex02_datatype_05.cpp / 补码其他运算符将会再后面的讲义中陆续介绍 25

26 运算优先级详见教材或课程主页高低 () ++( 后置 ) --( 后置 ) 强制类型转换! ++( 前置 ) ( 前置 ) +( 正号 ) ( 负号 ) * / % + < <= > >= ==!= && 赋值 (= += = *= /= 等 ) 逗号运算 (, ) 26

27 常用数学函数需加入 cmath 头文件 : #include <cmath> abs(x) exp(x) log(x) x e x ln x min(x,y) max(x,y) 最小值最大值 log10(x) lg x sqrt(x) x pow(x,y) x y 取整函数 :ceil, floor, round, trunc ex02_math.cpp 三角函数 :sin, cos, tan, asin, acos, atan 双曲三角函数 :sinh,cosh,tanh,asinh,acosh,atanh 27

28 语句程序由语句构成,C++ 的语句包括 : 空语句 ( 只有分号 ) 声明语句表达式语句 ( 赋值表达式 ) 复合语句 ( 将多个语句用 { } 括起来组成的一个语句 ) 选择语句循环语句跳转语句

29 表达式语句表达式与表达式语句表达式 : 运算符连接常量变量函数所组成的式子表达式语句 : 表达式 ; a+b*c a+b*c; 表达式中的运算符含赋值运算符 a+(b=3)*c 表达式可以包含在其它表达式中, 但表达式语句不行! a+(b=3;)*c X 赋值表达式的值是赋值号左边变量的值 29

30 sizeof 求字节数运算符 : sizeof( 数据类型 ) 返回数据类型对应的变量所占的字节数 sizeof( 表达式 ) 返回表达式结果的数据类型对应的变量所占的字节数例 : int a, b, c; a = sizeof(int); b = sizeof(3 + 5); c = sizeof(3.0l + 5); ex02_datatype_06.cpp 30

31 数据的简单输入输出输出 :cout 输入 :cin 操作符 : 控制输出的格式 31

32 简单的输入输出输出到标准输出设备 ( 显示器 ):cout x = ; cout << "x=" << x << endl; 几个常用转义字符 () \a 响铃 \r 回车 \\ 反斜杠 \b 退后一格 \t 水平制表符 \' 单引号 \n 换行 \v 垂直制表符 \" 双引号例 : cout << "The double quotation mark is \" \n"; x = ; ex02_io_01.cpp y = ; cout << "x=" << x << "\t y=" << y << "\n"; 32

33 简单的输入输出从标准输入设备 ( 键盘 ) 中输入 :cin 例 : cin >> x ; 在输入语句前通常需要输出一些提示信息例 : cout << "Please input x: "; cin >> x ; ex02_io_02.cpp 33

34 操纵符操纵符操纵符 endl setw(n) setfill( 字符 ) 需加入头文件 iomanip 含义插入换行符, 并刷新流设置域宽设置填充 fixed scientific 使用定点方式输出使用指数形式 setprecision(n) 设置输出的有效数字个数 ; 若在 fixed 或 scientific 后使用, 则设置小数位数 left 左对齐 right 右对齐 ( 缺省方式 ) 34

35 操纵符操纵符的作用范围 : setw : 只对紧随其后的输出起作用其它操纵符 : 直至下一个同类型命令为止详细使用方法参见第七讲例 : double x= , y= ; cout << setprecision(5); cout << "x=" << x << endl; cout << "y=" << y << endl; cout << fixed; cout << setprecision(5); cout << "x=" << x << endl; cout << "y=" << y << endl; ex02_io_03.cpp cout <<left; cout << "x=" << setw(20) << x << "MATH" <<endl; cout << setw(20) << "x=" << x << "MATH" <<endl; 35

36 举例 : 贷款问题例 : 银行贷款问题已知贷款总额, 贷款年利率和贷款年限, 计算每月需偿还的金额和偿还总额等额本息方式 : L : 贷款总额 r m : 月利率 y: 还贷年限每月需偿还的金额 : L r (1 + r ) 12 y m m 12 y (1 + rm ) 1 等额本金方式 R : 已偿还的本金总额每月需偿还的金额 : L ( L R) r 12 y + m 36

37 举例 : 贷款问题 ( 等额本息 ) #include <iostream> #include <cmath> // 数学函数 using namespace std; ex02_loan.cpp int main() { double Loan, rate_year, rate_month, year; double payment_month, payment_total; cout << "input loan amount: " ; cin >> Loan; cout << "input yearly interest rate: "; cin >> rate_year; rate_month = rate_year/1200; cout << "input number of years: "; cin >> year; double vtmp = pow(1+rate_month,12*year); // 计算每月还款金额 payment_month=load*rate_month*vtmp/(vtmp-1); payment_total=payment_month*year*12; cout << "Monthly payment: " << payment_month << ", "; cout << "Total payment: " << payment_total; return 0; } 37

38 举例 : 显示时间例 : 显示系统当前时间头文件 ctime 中函数 time(0) 或 time(null) 返回当前时间与 1970 年 1 月 1 日零时的时间差 ( 格林威治时间, 以秒为单位 ) 北京时间 : 格林威治时间 + 8 小时 #include <iostream> #include <ctime> using namespace std; int main() { long Second, Minute, Hour; Second = time(null); Minute = Second / 60; Hour = Minute / 60; cout << " 当前北京时间是 "; cout << (Hour+8) % 24 << ":" << Minute % 60 << ":" << Second % 60 << endl ; } return 0; ex02_showtime.cpp 38

39 课后练习课后练习 ( 自己练习 ) 见课程主页 39

40 上机作业 1 编写程序, 从键盘读入圆柱体的半径和高度, 计算其表面积和体积, 并将结果在屏幕上输出,π 取 ( 程序取名 hw02_01.cpp) 2 银行提供两种 5 年定期存款方式 : 一年期方式 : 年利率 10%, 每年到期后, 自动将本年度的利息加入本金中 ; 五年期方式 : 年利率 11%, 五年后本金和利息一起归还储户编写程序, 分别以两种方式存入 100 万元, 输出五年后各得多少? ( 程序取名 hw02_02.cpp) 3 修改程序 ex02_showtime.cpp, 使得输出的时分秒都占两个位置, 如 :14 点 25 分 10 秒显示为 14:25:10,9 点 8 分 5 秒显示为 09:08:05 ( 程序取名 hw02_03.cpp) 40

ch02_Basic

ch02_Basic 主要内容 C++ 语言概述 C++ 的发展 C++ 源程序结构与书写规范 C++ 编译器和集成开发环境 C++ 编程基础数据的简单输入输出 2 C++ 语言概述 C++ 语言概述 C++ 的发展 - C++ 是从 C 语言发展演变而来, 可以看成是 C 的超集 - 1980 年由 Bjarne Stroustrup 开发创建 - 1983 年正式取名为 C++,1989 年开始 C++ 的标准化工作