系列课程之
C++17教程之1–c++程序结构
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1. 最简单的C++程序：
int main() {
return 0;
}
C++程序是有一些所谓的“函数”构成的，每个C++程序都包含唯一的叫做”main”的主函数。
一个函数包含4个部分：
-
返回类型: 说明这个函数执行后返回的结果值的数据类型。如上面的程序通过关键字“return”返回结果值0. return的中文是“返回”的意思.
-
函数名: 这个函数的名字
-
参数列表: 由(和）括起来的一系列形参（以后会介绍）。
-
函数体: 由{和}括起来的程序语句。
函数的格式是：
返回类型 函数名(参数列表)
{
函数体
}
补充说明：main函数的返回值是返回给操作系统，返回0通常表示没有错误，返回其他非0的整数通常表示是不同的错误代码，不同操作系统对返回的整数代码表示的错误有不同的规定。
2. 程序注释：
为了方便他人阅读程序或自己今后回顾程序，可以在程序中添加一些对程序进行说明的文字，称为“注释”。
注释本身不是代码，仅仅是对程序代码的说明。完全可以删除注释，不影响程序任何功能，但良好的程序应该添加一些注释方便阅读理解。
注释主要分为： 多行注释和单行注释
-
多行注释（也称为块注释）： 以
/*开头，以*/结尾。它们之间的一行或多行文字都是程序注释。 -
单行注释: 用
//开头，其后的同一行的文字都是注释。
如上述代码可以添加如下注释：
/*
------这是多行注释----------
这是我的第一个c++程序
this is my sirst c++program
作者: hwdong
修改日期：2018-01-27
*/
int main() { // main函数是程序的入口，程序总是从这里执行
return 0; // 程序结束，返回整数0
//C++的程序语句都以分号';'结尾。
}
注意:块注释不能嵌套，即其中不能再出现”/“或”/”。
/*
块注释不能嵌套,不能在块注释中间包含/*或*/
作者: hwdong
修改日期：2018-01-27
*/
3. 输入输出、名字空间
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
cout<<"hello world";
return 0;
}
执行这个程序，会在控制台窗口输出字符串“hello world”。
3.1） 标准输入输出和cout
可以用C++”标准输入输出流库”的功能进行程序的输入输出。
比如其中定义了一个表示控制台窗口的对象(也叫做变量)cout， 可以用输出流运算符”«“向cout输出信息，比如输出一个字符串：
cout<<"hello world";
用双引号括起来的一系列字符在C++中称为“字符串”。
3.2) 名字空间
一个C++程序可能是使用其他人写的代码或库，不同的程序库可能会用同一个名字表示某种对象、函数等，即会出现“名字冲突”，比如2个不同班级都有一个叫做“张伟”的学生。C++为了防止这种不同代码或库之间的“名字冲突”，引入了名字空间的概念，即每个名字都属于某个名字空间。比如我们可以用“数学1601班”的“张伟” 和“计算机1703班”的“张伟”来区分它们。“数学1601班”和“计算机1703班”就是2个不同的名字空间。
C++自带的标准库中的所有对象、函数等都属于一个标准名字空间std。如上面的cout变量（对象）就是属于标准名字空间std中的一个名字。我们可以在程序代码前通过“using namespace std; ”将整个标准名字空间std的名字都引入到程序中，从而告知编译器这些名字的含义。
如果我们不使用“using namespace std; ”引入std中的所有名字，也可以在程序代码中对名字空间中的名字加上名字空间限定，例如：
#include <iostream>
int main() {
std::cout<<"hello world";
return 0;
}
在cout变量前用了所谓的名字限定即”std::“。 “std::cout“表示这是 “名字空间std”的”cout”。
如果某个名字如函数”main”没有明确说明名字空间，那个它就属于一个全局名字空间。全局名字空间中的“东东”不需要名字限定！
再如”std::endl”是标准名字空间std中的某个名字”endl”，它是一个“换行字符”，”输出运算符«“对这个符号会执行一个换行的动作，即从新的一行开始新的输出。
#include <iostream>
int main() {
std::cout<<"hello world";
std::cout<<std::endl;
return 0;
}
此外，我们还可以用关键字“using”引入单个名字，如”using std::cout“。
#include <iostream>
using std::cout; //引入std中的单个名字cout
int main() {
cout<<"hello world"<<std::endl; //endl必须名字限定
return 0;
}
我们看到输出运算符”«“可以连续使用，这是因为”std::cout «hello world“的结果仍然是”std::cout“，所以可以继续使用”«“。
3.3 字符串和字符
刚才我们看到用双引号括起来的比如”hello world”是一个字符串，而用单引号‘ ’来表示一个字符，比如’A’, ‘3’,’#’,'@','*'等。但一些特殊的字符，比如那些表达特殊含义的字符，可以用一个反斜杠字符+另外一个字符来表示，比如’\n’表示一个换行字符，输出运算符”«“遇到这个换行字符会执行比如换行动作，即输出另起一行。
例如
cout<<"hello\n\n\nworld";
这条语句将会在输出“hello”后，执行3个换行动作，然后输出”world”。
结果如下:
hello
world
当然这个换行符在std名字空间中有一个名字叫做endl。
还有其他的有特殊含义的字符如’\t’表示“制表符”，”输出运算符«“遇到这个字符会输出几个空格。
例如
cout<<"hello\tworld";
这条语句将会在输出“hello”后，输出几个空格，然后输出”world”。结果如下
hello world
我们可以用输出运算符输出一些字符或字符串，在控制台窗口输出一些特殊的图案，比如输出如下图案
*
* *
* * *
* * * *
程序代码如下：
#include <iostream>
using std::cout;
int main() {
cout<<" *"<<'\n';
cout<<" * *"<<'\n';
cout<<" * * *"<<'\n';
cout<<" * * * *"<<'\n';
return 0;
}
练习：
- 想象一下，你还能输出什么样的图案?
A
B B
C C C
D D D D
E E E E E
++++++++++++++++++++ *
+ + * *
+ + * * * *
++++++++++++++++++++ * *
4. 运算：运算符和运算数
我们可以用运算符对运算数进行运算。先看下面的计算圆面积和周长的程序：
#include <iostream>
int main() {
std::cout << 3.14*2.5*2.5 << std::endl;
//..
std::cout << 2*3.14*2.5 << std::endl;
//...
std::cout << 3.14*4.3*4.3 << std::endl;
return 0; //程序返回整数0
}
其中3.14表示圆周率，2.5或4.3表示圆的半径，表示“乘法运算符”。即可以用比如乘法运算符”**“对数字（实数）进行运算。运算的结果通过输出运算符输出到cout中。看看执行上面的程序会输出上面？
略
5. 宏定义#define
用于给一个数值或字符串等起一个名字。
上面程序的圆周率值用3.14表示，但如果后来觉得需要换用其他精度的如3.1415926作为圆周率，那么就需要在程序中搜索出所有的圆周率3.14并用3.1415926替换掉.
#include <iostream>
int main() {
std::cout << 3.1415926*2.5*2.5 << std::endl;
//..
std::cout << 2*3.1415926*2.5 << std::endl;
//...
std::cout << 3.1415926*4.3*4.3 << std::endl;
return 0; //程序返回整数0
}
假如很多地方用到圆周率，都需要这样找到它们然后替换。一个更好的办法是给表示圆周率的数值起一个名字，如下所示：
#include <iostream>
#define PI 3.14 //PI就是宏常量。 #define就是宏定义指令
int main() {
std::cout << PI*2.5*2.5 << std::endl;
//..
std::cout << 2*PI*2.5 << std::endl;
//...
std::cout << PI*4.3*4.3 << std::endl;
return 0; //程序返回整数0
}
其中”#define PI 3.14“称为宏定义，即定义了一个叫做”PI“的宏，它实际就是数值”3.14”的名字。程序中用到3.14的地方就可以用PI来代替。
宏定义PI提高了程序的阅读性。更主要的是：如果今后需要更改圆周率，只要修改”#define PI 3.14“为”#define PI 3.1415926“即可，程序中其他地方无需修改。
#include <iostream>
#define PI 3.1415926 //PI就是宏常量。 #define就是宏定义指令
int main() {
std::cout << PI*2.5*2.5 << std::endl;
//..
std::cout << 2*PI*2.5 << std::endl;
//...
std::cout << PI*4.3*4.3 << std::endl;
return 0; //程序返回整数0
}
6. 变量： 命令的内存块
程序中的更多数据来自于外部输入（比如键盘或文件或网络等），程序员在编写程序时，并不能预知这些数据的具体数值，比如我们要用一个程序统计一个班级学生的平均分数，程序在实际运行时才能知道所有学生的成绩从而计算平均成绩。
因此，数据需要一块计算机内存，这块内存必须有一个名字，才能根据名字去访问这个内存块。这个名字我们称之为变量。
另外，数据会有不同的类型，不同类型的数据占据的内存块大小是不一样的，比如字符’A’占据一个字节内存，而一个整数”25”通常占据4个字节内存，而一个实数可能占据8个字节的内存。
在C++中可通过定义变量(也称为对象) 的方式可以申请到一块特定类型的内存块。
比如：
int i; //定义了一个叫做i的int型(int整数类型)的变量(对象)
double r; //定义了一个叫做r的double型(double浮点实数类型)的变量(对象)
double area; //定义了一个叫做area的double型的变量(对象)
定义变量时还可以给它们一个初始值，比如：
int i{2}; //double型（整型）变量i的值是2
double r{2.5}; //double型（浮点型）变量r的值是2.5
double area = 0; //double型（浮点型）变量area的值是0，也可以用=代替{}初始值
看一个完成的使用“变量”的例子：
#include <iostream>
#define PI 3.14159
int main() {
double r; // r是double类型的变量，double是浮点实数类型
r = 2.5;
std::cout << PI*r*r << std::endl;
//...
std::cout << 2*PI*r << std::endl;
return 0;
}
7. 标准输入流对象cin
输入输出标准流库
double r;
std::cin>>r; //等待用户从键盘输入一个实数给变量r。其中">>"是输入流运算符
看一个完成的使用“cin”和输入流运算符”»“的例子：
#include <iostream>
#define PI 3.14159 //PI就是宏常量。 #define就是宏定义指令
int main() {
double r;
std::cin>>r; //等待用户从键盘输入一个实数给变量r。
std::cout << PI*r*r << std::endl;
//..
std::cout << 2*PI*r << std::endl;
return 0;
}
#include <iostream>
int main() {
std::cout <<"请输入2个整数："<< std::endl;
int a,b;
std::cin>>a>>b; //等待用户从键盘输入2个整数，输入2个整数时，可以用空格或回车隔开它们。
std::cout << a << "+" << b << "=:" <<a+b << std::endl;
return 0;
}
8. 总结：
本文介绍了下列概念：简单的C++程序、程序注释、输入输出、名字空间、宏定义#define、变量-命令的内存块、标准输入流对象cin、输出运算符«和输入运算符»
9. 练习：
- 写1个程序，输出下面的图形：
1 2 3 4 5 6 -
写一个程序计算体积： cube(立方体), sphere(球), cone(圆锥).
Cube Volume = side^3 Sphere Volume = (4/3) * pi * radius^3 Cone Volume = pi * radius^2 * (height/3)要求图形参数如radius等从键盘输入。
#include<iostream>
int main(){
double cubeSide，sphereRadius， coneRadius ，coneHeigh， //图形的参数
volCube, volSphere, volCone = 0; //体积变量的初始值为0
//补充你的代码
return 0;
}
编程环境：
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