第一部分 ?C++編程知識

第一章 C++入門 —— 第一個C++程序

一、第一個C++程序代碼展示

//寫一個C++程序，實現在屏幕上打印 “hello world” 
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{cout << "hello world" << endl;return 0;
}

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二、main函數

????????main函數是程序的入口，C++的程序不管有多少行代碼，都是從main函數開始執行的，main函數也被叫做：主函數。main前面的int表示main函數執行結束的時候返回一個整型類型的值，而在main函數的最后寫return 0;正好前后呼應。

· main函數是程序的入口

· main函數有且僅有一個

· 一個項目中可以有多個.cpp文件，但是只能有一個main函數（因為程序的入口只能有一個）。

????????關于函數，這里不做過多描述，我們后面有專門的函數章節來講解。在這里需要知道的是，編寫一個C++程序，必須包含一個main函數，并且記住main函數的格式（與C語言的main函數完全相同）。

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三、字符串

????????在C語言中（C++語言是完全兼容C語言的），使用單引號括起來一個字符，表示字符字面值，例如'A'、'1'、'@'等，它們在內存中以ASCII碼的形式存儲。例如，字符'A'的ASCII碼值是65，字符'a'的ASCII碼值是97。字符類型在C++語言中是char類型，它通常占用1個字節的內存空間。

????????使用雙引號括起來多個字符表示一個字符串，比如："abcdef"?,?"hello world"，字符串中可以有一個或者多個字符，也可以沒有任何字符，""表示空字符串。

????????上面代碼中的"hello world!"就是一個字符串。在C語言中往往用字符數組來表示一個字符串；在C++的STL中又引入了string類來表示字符串（C語言不支持），提供了一種更高效、更安全的辦法處理字符串，同時也支持更多對于字符串的操作，后期會詳細介紹。上述的代碼中字符串的內容可以根據需要變換成任意內容，可以自行嘗試。

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四、頭文件

????????前面的代碼中，寫的#include?<iostream>，就是在包含頭文件，頭文件的名字叫：iostream，使用#include<?>的形式進行包含。iostream文件中的io指的是輸入（進入程序的信息，簡單理解就是可以給程序輸入數據——input）和輸出（從程序中輸出的信息，簡單理解就是程序會打印數據在屏幕上——output）。因此iostream即一個表示輸入輸出流的頭文件。

????????在C++程序中要完成輸入和輸出的操作會涉及到iostream文件中的多個定義，所以就要包含這個頭文件。比如：代碼中的cout是輸出流對象，就是用來完成數據輸出的，就需要包含頭文件。

????????我們可以把一個頭文件理解為一個工具箱，想要使用里面的工具，就需要包含這個頭文件。當然除了iostream這個頭文件之外，C++還有大量的頭文件。

????????C++的編譯器自帶了很多頭文件，每個頭文件都支持一組特定的工具。在代碼中如果使用了某個頭文件中的定義，也就是使用了對應的工具，就得包含對應的頭文件。

????????C++庫函數相關頭文件：https://zh.cppreference.com/w/cpp/header

????????關于C++語言中的頭文件，有以下需要注意的地方：

1、在C語言中頭文件的擴展名是?.h，但是C++中的用法發生了一些變化，對老式C語言的頭文件保留了擴展名?.h，但是C++自己的頭文件沒有擴展名。

C語言頭文件：https://zh.cppreference.com/w/c/header

2、有些C的頭文件被轉換成C++頭文件，這些文件名被重命名，去掉了?.h擴展名，并在文件名的前面加上了前綴c（表示來自C語言）；例如：C語言中有關數學的頭文件名字是math.h，在C++中就是cmath。當然還得注意，有時頭文件的C語言版本和C++版本相同，而有時候，新版本做了一些修改。

????????C++語言中的頭文件命名約定：

頭文件類型	約定	實例	說明
C++語言舊式風格	以 .h結尾	<iostream.h>	C++程序可以使用 但是一些新的IDE可能不再支持
C語言舊式風格	以 .h結尾	<math.h>	C程序、C++程序均可使用
C++語言新式風格	沒有擴展名	<iosream>	C++程序可以使用，使用namespace std
轉換后的C	加上前綴 但沒有擴展名	<cmath>	C++程序可以使用，可能包含的不是C的特性

????????我們現在學習的編程風格便是C++語言新式風格，可能還會結合C語言中的頭文件，但是不推薦使用C++語言舊式風格了。

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五、cin和cout的初識

????????cout?<<?"hello world!"?<<?endl;這句代碼在上面的程序中是最重要的代碼，其他所有的代碼都是為了編寫這句代碼。

????????代碼中的cout是標準輸出流對象（針對控制臺，也就是屏幕），其實還有標準輸入流對象（針對的是鍵盤）cin。

????????cout是告訴程序把后面雙引號中的內容打印到標準輸出設備（屏幕）上，雙引號中的內容是可以替換的。

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{int num = 0;//num其實是一塊空間，可以存放一個整數cin >> num; //輸入操作，輸入一個整數存放在num中cout << num << endl; // 輸出操作，將num中的數值打印在屏幕上 return 0;
}

????????上面這段代碼實現了由鍵盤輸入一個整數，再在屏幕上打印出來，接下來對cin和cout進行幾點說明：

1、cin和cout是全局的流對象，cin負責輸入數據，cout負責輸出數據。它們是C++標準輸入輸出庫的核心部分，通過這些流對象，可以很方便地實現數據的輸入和輸出操作。

2、endl是C++中一個特殊的操作符，效果是換行和刷新緩沖區，使用時必須包含iostream頭

文件。

3、<<?是流插入運算符，和cout配合使用，>>?是流提取運算符，和cin配合使用，兩者容易混淆，一定要仔細區分，不可混用。

4、使用C++輸入輸出更方便，不需要像C語言中的printf?/?scanf輸入輸出時那樣，需要手動控制格式。C++的輸入輸出可以自動識別變量類型。

????????接下來我們再使用一段代碼來展示在C++語言中輸入輸出一個浮點型（小數）:

#include <iostream>
using namespace std;
int main(){float num = 0.0;cin >> num; cout << num << endl; return 0;
}

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六、名字空間

????????using namespace std;這句代碼的意思是：使用名字空間std（名字空間也叫命名空間）。

????????為了理解什么是名字空間，名字空間要解決什么問題，先來看下面的一個例子：一個學校里學生可能有重名，假設這個學校有3個叫張三的同學，那么每次老師喊張三的時候，其他兩個張三就會誤會，是不是在喊自己，這就是因為這三個張三其實在同一個范圍（空間）內的，就會有名字的沖突。

????????但是如果這個學校的學生分為三個班，分別是1班、2班、3班，把三個張三分別安排在不同的班級，那么老師以后喊：1班的張三，那么2班、3班的張三就不會誤會了，這就很好的解決了名字沖突的問題。

????????其實這里的本質就是：將名字進行了隔離同時在使用名字之前先交待使用哪個班級的名字。

????????在C++中，變量、函數和類都是大量存在的，這些變量、函數和類的名稱如果都存在于全局作用域中，可能會導致很多沖突。比如，你定義了一個名為sort的函數，而標準庫中也有一個sort函數，如果沒有名字空間，編譯器就不知道你到底要調用哪一個。使用名字空間的目的是對標識符的名稱進行隔離，以避免命名沖突或名字污染，namespace關鍵字的出現就是針對這種問題的。

????????std是C++標準庫的名字空間名，C++將標準庫的定義實現都放到這個命名空間中，當我們需要使用標準庫中的內容時，就需要加上：using namespace std；當有了這句代碼的時候，表示名字空間std中信息都是可見和可用的，比如：cin、cout、endl等。

????????名字空間也是根據需要自己定義的，但是在算法競賽當中基本使用不到，這里就不加詳細介紹，大家可以自行拓展學習。

????????當然直接使用using namespace std;是一種簡單粗暴的做法，直接這樣使用，就意味著后續在std這個名字空間中的各種定義都可以直接使用，但是我們往往只是使用部分。所以名字空間其實也可以這樣使用：

#include <iostream>
int main()
{int num = 5;std::cout << num << std::endl;return 0;
}

????????上面代碼中的std::cout的意思就是使用std名字空間中的cout。采用std::cout這種寫法，如果頻繁使用，在算法競賽中比較麻煩，耽擱時間。因此在藍橋杯這樣的競賽中，我們還是建議直接使用using namespace std;的形式。

????????但是在企業中做軟件開發基本上都使用類似std::cout的寫法，這樣寫可以更好的避免名字沖突的問題，當然在通過后期更深入的技術學習中可以體會得到。

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七、注釋

????????C++語言中主要有兩種注釋形式：單行注釋?//?和多行注釋?/*???*/?。

????????注釋是對代碼進行解釋的文字（對代碼進行解釋或者對代碼文檔進行必要的說明），要放在代碼中，但是又無需編譯（編譯器不會對注釋進行編譯）。注釋是給程序員自己看的，在編寫帶代碼的時候寫必要的注釋是非常好的習慣，方便自己理解的同時也方便別的程序員閱讀你的代碼，編譯器會忽略注釋，基于注釋是被編譯器忽略的這個特點，在代碼中有些代碼不再需要的時候也會使用注釋的方式屏蔽。

????????單行注釋：指的是當前行不參與編譯和運行。比如下面這段代碼中使用的均為單行注釋。

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{int num = 0;//num其實是一塊空間，可以存放一個整數cin >> num; //輸入操作，輸入一個整數存放在num中cout << num << endl; // 輸出操作，將num中的數值打印在屏幕上 return 0;
}

????????多行注釋：指的是被包含在內的多行不參與編譯和運行。比如下面這段代碼就是一個多行注釋。

/*
編寫人：劉博實
編寫時間：2025年08月01日
編寫內容：C++語言的第一個程序
*/
#include <iostream>

????????在DevC++中注釋和取消注釋的快捷鍵：Ctrl?+?/

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【練習一】

????????編寫一個能夠輸出Hello,World！的程序。

· 輸出提示：使用英文標點符號，“Hello,World！”后面沒有空格，H和W為大寫字母。?

【參考答案】

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{cout << "Hello,World!" << endl;return 0;
}

【本題注意點】

????????1、仔細讀題、審題。

????????2、注意語法細節：main函數的寫法、大括號的匹配、中英文標點的使用、包含頭文件以及命名空間的寫法。

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【練習二】

????????在屏幕輸出信息，輸出一架小飛機。請編寫程序輸出這架小飛機。

【參考答案】

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{cout << "     **     " << endl;cout << "     **     " << endl;cout << "************" << endl;cout << "************" << endl;cout << "    *  *    " << endl;cout << "    *  *    " << endl;return 0;
}

【本題注意點】

????????OJ題目輸出的結果有嚴格的檢查，代碼輸出的結果必須和題目要求統一才是可以的。所以在接下來的習題中，如果有要求在特定情況下的輸出，我們可以考慮將對應內容直接進行復制粘貼。

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【練習三】

????????輸入三個整數，整數之間由一個空格分隔。把第二個輸入的整數輸出。

· 輸入格式：只有一行，共三個整數，整數之間由一個空格分隔。

· 輸出格式：只有一行，一個整數，即輸入的第二個整數。

【參考答案】

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{int num1 = 0;int num2 = 0;int num3 = 0;cin >> num1 >> num2 >> num3;cout << num2 << endl;return 0;
}

【本題注意點】

? ? ? ? 1、這里的三個整數，可以分三次讀入，也可以一次讀入，要獲取到第二個輸入值時才能輸出結果。

? ? ? ? 2、cin是支持連續讀入幾個數值的；cout也是支持連續輸出幾個數值的。

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【練習四】

????????給定一個字符，用它構造一個底邊長5個字符，高3個字符的等腰字符三角形。

· 輸入格式：輸入只有一行，包含一個字符。

· 輸出格式：該字符構成的等腰三角形，底邊長5個字符，高3個字符。

· 說明/提示：對于100%的數據，輸入的字符是ASCII中的可見字符。

【參考答案】

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{char a = '0';cin >> a;cout << "  " << a << endl;cout << " " << a << a << a << endl;cout << a << a << a << a << a << endl;return 0;
}

【本題注意點】

????????在接下來進行“數據類型”的學習時，會了解到ASCII碼表，ASCII碼表前32位其實都是不可見字符。而ASCII碼表總共包含的范圍是0~127。