ROS云課基礎題庫-01C++案例-甜甜圈

效率是核心，但效率高的教程會忽略掉非常多的細節。

解決問題的思路和細節對于一個問題的有效求解至關重要。

資料

云課五分鐘-02第一個代碼復現-終端甜甜圈C++-CSDN博客

從云課五分鐘到五秒鐘焦慮的甜甜圈向前沖-CSDN博客??

說明

復現重要性沒有那么大，重點功利角度在于不斷提升學習效率（多賺分），社會角度（多賺錢）。

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1. c++

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <cstring>
#include <unistd.h>int main() {float A = 0, B = 0;float i, j;int k;float z[1760];char b[1760];printf("\x1b[2J");for (;;) {memset(b, 32, 1760);memset(z, 0, 7040);for (j = 0; j < 6.28; j += 0.07) {for (i = 0; i < 6.28; i += 0.02) {float c = sin(i);float d = cos(j);float e = sin(A);float f = sin(j);float g = cos(A);float h = d + 2;float D = 1 / (c * h * e + f * g + 5);float l = cos(i);float m = cos(B);float n = sin(B);float t = c * h * g - f * e;int x = 40 + 30 * D * (l * h * m - t * n);int y = 12 + 15 * D * (l * h * n + t * m);int o = x + 80 * y;int N = 8 * ((f * e - c * d * g) * m - c * d * e - f * g - l * d * n);if (22 > y && y > 0 && x > 0 && 80 > x && D > z[o]) {z[o] = D;b[o] = ".,-~:;=!*#$@"[N > 0 ? N : 0];}}}printf("\x1b[H");for (k = 0; k < 1761; k++) {putchar(k % 80 ? b[k] : 10);A += 0.00004;B += 0.00002;}usleep(30000);}return 0;
}

2. g++

g++ -o donut donut.cpp

3. app

./donut

如上是純手工復現。

采用自動化方式復現如下：

echo "終端焦慮的甜甜圈"git clone https://gitcode.com/ZhangRelay1/donut.gitcd ~/donutg++ colordonut.cpp -o donut./donutecho "突破封印的甜甜圈"

視頻?

ROS云課基礎題庫-C++案例-甜甜圈

你提到的代碼是一個在終端中繪制動態甜甜圈圖案的 C++ 程序。這個程序通過使用數學函數和 ASCII 字符在終端中創建了一個視覺上類似甜甜圈的旋轉效果。復現這個代碼的過程不僅有助于理解如何使用 C++ 進行圖形編程（盡管是簡單的字符圖形），還可以提升學習效率，并通過對代碼進行修改和優化來提高編程技能。

代碼說明

包含頭文件：
cpp復制代碼

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <cstring>
#include <unistd.h>

這些頭文件提供了基本的輸入輸出、數學函數、內存操作和睡眠功能。
變量初始化：
cpp復制代碼

float A = 0, B = 0;
float i, j;
int k;
float z[1760];
char b[1760];

這些變量用于存儲計算過程中的中間值和最終的字符圖形。
主循環：
- 使用無限循環?for (;;)?不斷刷新終端屏幕。
- memset?函數用于清空數組?b?和?z。
- 嵌套循環計算每個點的位置和亮度。
- 使用數學函數?sin?和?cos?計算 3D 空間中的點。
- 通過計算確定每個點對應的 ASCII 字符。
輸出：
- 使用 ANSI 轉義序列?\x1b[H?移動光標到屏幕頂部，并用?\x1b[2J?清屏。
- 輸出字符數組?b?中的字符，形成圖形。
- 使用?usleep(30000)?暫停 30 毫秒以控制刷新率。

自動化復現步驟

你提供的自動化步驟使用 Git 和命令行來快速復現這個項目：

bash復制代碼

	`echo "終端焦慮的甜甜圈"`
	`git clone https://gitcode.com/ZhangRelay1/donut.git`
	`cd ~/donut`
	`g++ colordonut.cpp -o donut`
	`./donut`
	`echo "突破封印的甜甜圈"`

這些命令的作用是：

輸出提示信息。
克隆包含代碼的 Git 倉庫。
進入項目目錄。
編譯 C++ 源代碼并生成可執行文件。
運行可執行文件以查看甜甜圈效果。
輸出完成提示信息。

提升學習效率

實踐：通過手動編寫和調試代碼，加深對 C++ 和算法的理解。
自動化：利用腳本和工具簡化重復性任務，專注于代碼的優化和改進。
分享：將學習過程和成果記錄下來，分享給他人，鞏固自己的知識。

社會角度

項目經驗：這種小型項目可以作為簡歷上的項目經驗，展示你的編程能力和創造力。
社區參與：通過分享和參與開源項目，擴大人脈，了解行業動態。
持續學習：不斷提升自己的技能，適應快速變化的技術環境，增加職業競爭力。

通過復現和優化這樣的項目，不僅可以提高編程技能，還可以在學習和工作中獲得實際的收益。

C++知識點

這段代碼是一個簡單的ASCII藝術動畫程序，使用數學函數生成一個動態變化的圖案。以下是代碼中涉及的C++知識點及其詳細介紹：

1. 頭文件

c復制代碼

	`#include <stdio.h>`
	`#include <math.h>`
	`#include <cstring>`
	`#include <unistd.h>`

<stdio.h>: 提供輸入輸出功能，例如printf和putchar。
<math.h>: 提供數學函數，例如sin和cos。
<cstring>: 提供字符串處理函數，例如memset。
<unistd.h>: 提供POSIX操作系統API訪問，包括usleep函數。

2. 變量聲明和初始化

c復制代碼

	`float A = 0, B = 0;`
	`float i, j;`
	`int k;`
	`float z[1760];`
	`char b[1760];`

基本數據類型: 使用float和int聲明變量。
數組:?z和b是數組，分別用于存儲深度和字符。

3. 無限循環

c復制代碼

	`for (;;) {`
	`// ...`
	`}`

無限循環: 使用for (;;)創建一個無限循環，常用于需要持續運行的程序。

4. 內存設置

c復制代碼

	`memset(b, 32, 1760);`
	`memset(z, 0, 7040);`

memset函數: 用于將數組b和z初始化為特定值。32是ASCII空格字符，0用于浮點數數組的初始化。

5. 嵌套循環和數學計算

c復制代碼

	`for (j = 0; j < 6.28; j += 0.07) {`
	`for (i = 0; i < 6.28; i += 0.02) {`
	`// ...`
	`}`
	`}`

嵌套循環: 用于遍歷二維空間。
數學函數: 使用sin和cos計算圖案的坐標和亮度。

6. 數組索引和條件判斷

c復制代碼

	`int x = 40 + 30 * D * (l * h * m - t * n);`
	`int y = 12 + 15 * D * (l * h * n + t * m);`
	`int o = x + 80 * y;`

	`if (22 > y && y > 0 && x > 0 && 80 > x && D > z[o]) {`
	`z[o] = D;`
	`b[o] = ".,-~:;=!*#$@"[N > 0 ? N : 0];`
	`}`

數組索引計算: 計算二維坐標(x, y)對應的一維數組索引o。
條件判斷: 確保坐標在有效范圍內，并更新深度緩沖區z和字符緩沖區b。

7. 字符映射

c復制代碼

b[o] = ".,-~:;=!*#$@"[N > 0 ? N : 0];

字符數組: 使用字符數組實現亮度到字符的映射。

8. 屏幕輸出和動畫

c復制代碼

	`printf("\x1b[H");`
	`for (k = 0; k < 1761; k++) {`
	`putchar(k % 80 ? b[k] : 10);`
	`A += 0.00004;`
	`B += 0.00002;`
	`}`
	`usleep(30000);`

ANSI轉義序列:?\x1b[H移動光標到屏幕左上角。
字符輸出: 使用putchar輸出字符，每80個字符換行。
動畫效果: 通過改變A和B實現圖案的動態變化，并使用usleep控制幀率。

9. 主函數返回值

c復制代碼

return 0;

程序結束:?return 0表示程序正常結束。

總結

這段代碼結合了數學計算、字符處理、內存操作和ANSI轉義序列生成動態ASCII藝術圖案。它展示了如何在C語言中使用基本圖形技術和動畫原理。

Linux g++知識點

使用?g++?編譯 C++ 程序時，了解編譯器的選項和過程是很重要的。下面詳細介紹如何使用?g++?編譯器將源代碼文件?donut.cpp?編譯成可執行文件?donut，并解釋其中涉及的知識點。

1. 基本命令結構

bash復制代碼

g++ -o donut donut.cpp

g++: GNU Compiler Collection（GCC）中的C++編譯器。它是用于編譯C++程序的主要工具。
-o donut: 指定輸出文件名為?donut。如果沒有這個選項，默認輸出文件名是?a.out。
donut.cpp: 輸入的C++源代碼文件。

2. 編譯過程

編譯過程通常包括幾個階段：預處理、編譯、匯編和鏈接。g++?會自動處理這些階段。

預處理: 處理?#include?和?#define?指令，展開宏，生成預處理后的代碼。
編譯: 將預處理后的代碼翻譯成匯編代碼。
匯編: 將匯編代碼轉換成機器碼，生成目標文件（.o?文件）。
鏈接: 將目標文件和庫文件鏈接在一起，生成最終的可執行文件。

3. 常見的?`g++`?選項

-c: 只編譯，不鏈接。生成目標文件而不是可執行文件。
-Wall: 啟用所有常見的警告信息。有助于發現潛在的編程錯誤。
-Wextra: 啟用額外的警告信息，進一步幫助發現潛在問題。
-O[n]: 優化代碼，n?為優化級別，0?到?3，0?表示無優化，3?表示最高級別的優化。
-g: 生成調試信息，用于在調試器中查看源代碼和執行過程。
-std=c++[version]: 指定C++標準版本，例如?-std=c++11、-std=c++14、-std=c++17、-std=c++20?等。
-I[directory]: 指定頭文件搜索路徑。
-L[directory]: 指定庫文件搜索路徑。
-l[library]: 鏈接指定的庫文件。

4. 示例解釋

在命令?g++ -o donut donut.cpp?中：

沒有使用優化選項，所以編譯器不會進行優化。對于生產代碼，通常會使用?-O2?或?-O3?來提高性能。
沒有指定標準版本，所以編譯器將使用默認的C++標準版本。為了確保兼容性，通常會顯式指定標準版本，例如?-std=c++17。
輸出文件?donut?是指定的可執行文件名稱。運行這個文件可以通過?./donut?在終端中執行。

5. 執行編譯后的程序

編譯成功后，可以通過以下命令運行生成的可執行文件：

bash復制代碼

./donut

6. 調試和錯誤處理

查看警告和信息: 使用?-Wall?和?-Wextra?來捕獲潛在的警告。
調試: 如果需要調試程序，使用?-g?選項生成調試信息，然后使用調試器（如?gdb）進行調試。

總結

使用?g++?編譯器可以有效地將C++源代碼轉換為可執行文件。通過理解和使用不同的編譯器選項，可以控制編譯過程，優化代碼，生成調試信息，并確保代碼與特定的C++標準兼容。

Linux命令知識點

在終端執行?./donut?命令時，涉及的知識點主要包括以下幾個方面：

1. 可執行文件與權限

可執行文件：在Linux系統中，可執行文件是一種特殊的文件類型，它包含可以被操作系統直接執行的機器碼。
執行權限：為了執行一個文件，該文件必須具有執行權限。你可以使用?ls -l?命令查看文件的權限，其中?x?表示執行權限。如果沒有執行權限，可以使用?chmod +x donut?命令來添加執行權限。

2. 當前工作目錄

當前工作目錄：在終端中執行命令時，命令會在當前工作目錄（也稱為當前目錄）中查找文件和可執行文件。
路徑：如果?donut?文件不在當前工作目錄中，你需要提供文件的完整路徑或相對路徑。例如，如果?donut?文件在?/home/user/bin?目錄下，你需要執行?./home/user/bin/donut?或先切換到該目錄，再執行?./donut。

3. 命令解釋與執行

命令解釋器（shell）：當你輸入命令并按下回車鍵時，終端會調用當前的shell（如bash、zsh等）來解釋和執行該命令。
動態鏈接庫：如果?donut?程序依賴于某些動態鏈接庫（如libstdc++、libc等），這些庫必須在系統的庫路徑中，或者你需要通過?LD_LIBRARY_PATH?環境變量指定庫的路徑。

4. 環境變量

環境變量：環境變量是操作系統中用于配置程序運行環境的參數。例如，PATH?環境變量指定了shell查找可執行文件的目錄列表。
影響執行：環境變量可以影響程序的執行，例如，LANG?環境變量設置程序的語言環境，TZ?環境變量設置程序使用的時區。

5. 終端與輸入輸出

標準輸入輸出：程序通過標準輸入（stdin）、標準輸出（stdout）和標準錯誤輸出（stderr）與終端進行交互。默認情況下，./donut?命令的輸出會顯示在終端上。
重定向：你可以使用重定向符號（如?>、>>、<?等）來改變輸入輸出流的方向。例如，./donut > output.txt?會將程序的輸出重定向到文件?output.txt?中。

6. 進程管理

進程創建：執行?./donut?命令時，系統會創建一個新的進程來運行該程序。
進程終止：程序運行結束后，該進程會被終止，并返回控制權給終端。
信號處理：在程序運行過程中，你可以通過發送信號來控制程序的執行。例如，使用?Ctrl+C?可以發送?SIGINT?信號來終止程序。

7. 錯誤處理

錯誤報告：如果?donut?程序執行失敗，終端通常會顯示錯誤信息，幫助診斷問題。
退出狀態：程序執行結束后，會返回一個退出狀態碼。通常，0?表示成功，非零值表示失敗或錯誤。

8. 安全性

可執行文件來源：在執行任何可執行文件之前，應確保文件來源可信，避免執行惡意軟件。
權限設置：合理設置文件的權限，避免不必要的執行權限。

總結來看，在終端執行?./donut?命令時，涉及的知識點包括可執行文件與權限、當前工作目錄、命令解釋與執行、環境變量、終端與輸入輸出、進程管理、錯誤處理以及安全性等方面。這些知識點共同構成了在Linux終端中執行程序的基礎。

自動化腳本知識點

你提供的命令序列是一個簡單的自動化腳本示例，它利用終端命令來執行一系列操作。以下是對每個命令的詳細介紹，包括它們涉及的知識點：

1.?`echo "終端焦慮的甜甜圈"`

echo?命令：
- 用于在終端輸出文本。
- 這里的?"終端焦慮的甜甜圈"?是輸出的字符串。
- 知識點：基本的終端命令使用，字符串輸出。

2.?`git clone https://gitcode.com/ZhangRelay1/donut.git`

git clone?命令：
- 用于從遠程Git倉庫復制代碼到本地。
- https://gitcode.com/ZhangRelay1/donut.git?是遠程倉庫的URL。
- 知識點：Git版本控制系統，克隆遠程倉庫。

3.?`cd ~/donut`

cd?命令：
- 用于更改當前工作目錄。
- ~/donut?表示當前用戶目錄下的?donut?文件夾。
- 知識點：文件系統導航，路徑使用（絕對路徑和相對路徑）。

4.?`g++ colordonut.cpp -o donut`

g++?編譯器：
- 用于編譯C++源代碼文件。
- colordonut.cpp?是要編譯的源代碼文件。
- -o donut?選項指定輸出的可執行文件名為?donut。
- 知識點：C++編譯過程，g++?編譯器的基本使用。

5.?`./donut`

執行可執行文件：
- ./donut?命令用于執行當前目錄下的?donut?可執行文件。
- 知識點：可執行文件的執行權限，進程管理。

6.?`echo "突破封印的甜甜圈"`

再次使用?echo?命令：
- 輸出?"突破封印的甜甜圈"。
- 知識點：同第一個?echo?命令。

腳本自動化涉及的知識點

順序執行：
- 腳本中的每個命令按順序執行。
- 知識點：基本的腳本編寫，命令的順序和依賴關系。
腳本文件：
- 可以將這些命令保存到一個文本文件中（如?run.sh），并通過?chmod +x run.sh?賦予執行權限，然后通過?./run.sh?來運行整個腳本。
- 知識點：腳本文件的創建和執行權限。
錯誤處理：
- 在實際應用中，通常需要添加錯誤處理機制，以確保每個步驟成功執行。
- 知識點：條件判斷（如使用?if?語句），錯誤碼檢查。
環境配置：
- 確保所有依賴的工具（如?git?和?g++）已安裝，并在系統的?PATH?中可用。
- 知識點：環境變量配置，軟件包管理（如使用?apt、yum?或?brew?安裝工具）。