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1 C++ 简介

1.1 起源

C++ 诞生于贝尔实验室，1979 年开始研发，最初被称为带类的 C，1983 年正式更名为 C++，是在 C 语言基础上扩展面向对象特性的编程语言。

1.2 应用范围

C++ 是高性能通用编程语言，应用场景覆盖：

• 桌面软件：文字处理、电子表格
• 底层开发：编译器、操作系统内核
• 娱乐领域：大型 3D 游戏、游戏引擎
• 工业 / 嵌入式：工控软件、嵌入式系统

1.3 C++ 与 C 的区别

• C 语言：面向过程，结构化、模块化设计，专注流程实现
• C++：兼容 C 所有特性，新增面向对象机制（类、继承、多态等），兼顾过程式与面向对象编程

2 常用 C++ 开发工具

根据学习阶段和场景选择，新手推荐轻量化工具，进阶用专业 IDE：

3 C++ 基本语法

3.1 核心概念

• 对象：类的实例，拥有状态和行为
• 类：对象的模板，定义对象的属性（状态）和方法（行为）
• 方法：类的行为实现，一个类可包含多个方法
• 变量：存储数据的标识符

3.2 注释

C++ 支持两种注释，用于代码说明：

// 单行注释：双斜杠开头，注释一行内容 /* 多行注释：斜杠星号开头，星号斜杠结尾 可注释多行内容 */

3.3 关键字

C++ 保留关键字共 63 个，不能用作标识符，常用关键字如下：asmelsenewthisautoenumoperatorthrowboolexplicitprivatetruebreakexportprotectedtrycaseexternpublictypedef等。

3.4 标识符

标识符用于命名变量、函数、类等，命名规则：

1. 开头：字母（A-Z/a-z）、下划线_
2. 后续：字母、下划线、数字（0-9）
3. 禁止：标点符号（@、&、%）
4. 区分大小写：Name和name是两个不同标识符

4 数据类型

4.1 基本数据类型

C++ 有7 种基本数据类型，搭配类型修饰符（signed/unsigned/short/long）扩展：

表格

测试代码：查看数据类型大小

#include namespace std; int main() { cout << sizeof(bool) < cout <) << " " <(short) < << sizeof(int) <; cout <(float) << " " << sizeof(double) < system("pause"); return 0; }

4.2 类型大小与系统的关系

数据类型占用字节受机器、操作系统、编译器影响：

• 16 位系统：int 占 2 字节
• 32 位系统：int 占 4 字节
• 64 位系统：VS 中 long 占 4 字节，GCC 中 long 占 8 字节

4.3 typedef 声明

为已有类型取别名，简化代码：

// 语法：typedef 原类型 新名称 typedef int feet; feet distance; // 等价于 int distance;

4.4 枚举类型

用户定义的整型派生类型，用于限定变量取值范围：

// 定义枚举 enum course {math, chinese, english=1, physics, chemistry}; // 默认：math=0, chinese=1, english=1, physics=2, chemistry=3 int main() { enum course c = english; cout << c << endl; // 输出1 return 0; }

5 变量

变量是程序可操作的存储区名称，类型决定存储大小和取值范围。

5.1 变量的声明与定义

• 声明：告诉编译器变量存在，不分配内存，用extern关键字
• 定义：分配内存，可多次声明，只能定义一次

// 变量声明 extern int a, b; int main() { // 变量定义 int a, b; a = 23; b = 25; return 0; }

错误赋值：int x = y = z = 66;正确赋值：int x=3, y=3, z=3;或x = y = z;

5.2 变量作用域

• 局部变量：函数 / 代码块内部，仅内部可访问，不自动初始化
• 全局变量：函数外部，整个程序生命周期有效，系统自动初始化（int=0，char='\0'，指针 = NULL）

int i = 66; // 全局变量 int main() { int i = 88; // 局部变量，覆盖全局变量 cout << i <; // 输出88 return 0; }

6 运算符

C++ 运算符分为 6 大类，优先级决定运算顺序（结合性：从左到右 / 从右到左）：

6.1 运算符分类

1. 算术运算符：+-*/%++--
2. 关系运算符：==!=<=>=
3. 逻辑运算符：&&||!
4. 位运算符：&|^~`<
5. 赋值运算符：=+=-=*=/=等
6. 杂项运算符：sizeof?:,.->强制转换、指针&/*

6.2 运算符优先级（从高到低）

后缀运算符 → 一元运算符 → 乘除 → 加减 → 移位 → 关系 → 相等 → 位运算 → 逻辑运算 → 条件 → 赋值 → 逗号

7 流程控制语法

7.1 循环结构

while 循环

while(条件) { // 0为false，非0为true 循环体; }

for 循环（C++11 增强 for）

// 普通for for(初始化; 条件; 增量) { 循环体; } // C++11范围for int array[5] = {11,22,33,44,55}; for(int x : array) { cout < <(auto x : array) { cout << x < } // auto自动推导类型

7.2 判断结构

if-else 判断

if(条件1) { 语句1; } else if(条件2) { 语句2; } else { 语句3; }

switch 判断

switch(表达式) { case 常量1: 语句1; break; case 常量2: 语句2; break; default: 默认语句; }

注意：case无break会穿透执行，多个case可共用语句。

7.3 三元运算符

// 条件?真执行:假执行 int a = 10, b = 20; int max = a > b ? a : b; // max=20

7.4 预处理命令

编译前执行的命令，包括宏定义、文件包含、条件编译：

// 宏定义 #define PI 3.14 // 文件包含 #include 条件编译 #ifdef DEBUG cout <模式" <#else cout <发布模式" < #endif

8 数组

数组是相同类型数据的集合，用下标访问（下标从 0 开始）。

8.1 一维数组

// 定义+初始化 int arr1[4] = {1,2,3,4}; int arr2[4] = {1,2}; // 未赋值元素默认为0 int arr3[] = {1,2,3}; // 自动推导长度 // 访问：arr[下标] cout <1[0]; // 输出1

8.2 二维数组

// 定义+初始化 int arr[2][3] = {{1,2,3},{4,5,6}}; int arr2[][3] = {1,2,3,4,5,6}; // 可省略第一维长度 // 访问：arr[行下标][列下标] cout << arr[0][1]; // 输出2

8.3 字符数组（C 风格字符串）

以\0结尾的 char 数组，是 C++ 字符串的基础：

char str[] = "hello"; // 等价于 {'h','e','l','l','o','\0'} cout < 输出hello

8.4 动态数组（new/delete）

// 一维动态数组 int* arr = new int[3]{1,2,3}; delete[] arr; // 释放内存 // 二维动态数组 int m=2, n=3; int** arr2 = new int*[m]; for(int i=0; i<m; i++) arr2[i] = new int[n];

8.5 数组与函数

数组传参本质是传首地址：

// 一维数组传参 void fun(int arr[], int len) {} // 二维数组传参（必须指定第二维长度） void fun2(int arr[][3], int len) {}

8.6 获取数组大小

int arr[5]; // 方法1 int len = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); // 方法2 int len2 = end(arr) - begin(arr);

9 函数

函数是模块化编程的核心，C++ 程序有且仅有一个main主函数。

9.1 函数声明与定义

• 声明：告诉编译器函数存在，参数名可省略
• 定义：实现函数功能

// 函数声明 int max(int a, int b); // 函数定义 int max(int a, int b) { return a > b ? a : b; }

9.2 参数传递方式

1. 传值：形参修改不影响实参
2. 传指针：形参修改影响实参
3. 传引用：形参修改影响实参（C++ 特色）

// 传引用 void swap(int &a, int &b) { int temp = a; a = b; b = temp; }

9.3 函数特性

• 默认参数：int sum(int a, int b=2) {return a+b;}
• 嵌套调用：函数内调用其他函数
• 递归调用：函数调用自身（需有终止条件）
• 函数重载：同名函数，参数类型 / 个数不同
• 内联函数：inline关键字，编译时嵌入主函数，减少调用开销

10 字符串（string）

C++ 支持C 风格字符数组和STL string 类，推荐用 string 更安全便捷。

10.1 C 风格字符串

基于 char 数组，依赖\0结束，需用<cstring>库函数操作：

char str1[10] = "abc"; strcat(str1, "def"); // 拼接 strcpy(str1, "hello"); // 复制 strcmp(str1, "hello"); // 比较 strlen(str1); // 长度（不含\0）

10.2 C++ string 类

`，支持直接赋值、拼接、比较：

#include string str1 = "Hello"; string str2 = "C++"; string str3 = str1 + " " + str2; // 拼接 cout << str3.size(); // 获取长度 cout <.substr(0,5); // 截取子串

11 指针和引用

11.1 指针

指针是存储变量地址的变量，*表示指针，&表示取地址：

int a = 10; int* p = &a; // p存储a的地址 cout <解引用，输出a的值10 // 指针运算：p+1 移动sizeof(类型)字节

指针与数组

数组名是首地址常量：

int arr[3] = {1,2,3}; int* p = arr; cout <1); // 等价于arr[1]，输出2

new/delete 动态内存

int* p = new int(10); // 分配单个变量 delete p; int* arr = new int[3]; // 分配数组 delete[] arr;

11.2 引用

引用是变量的别名，不占内存，定义时必须初始化：

int a = 10; int& b = a; // b是a的引用 b = 20; // 修改b等价于修改a cout <输出20

引用作为函数返回值时，不能返回局部变量引用。

12 自定义数据类型

12.1 结构体（struct）

可包含不同类型成员的自定义类型：

struct Person { string name; int age; }; // 定义+初始化 Person p = {"张三", 20}; cout <访问成员

12.2 字节对齐

结构体占用空间按字节对齐规则分配，提升内存访问效率。

13 面向对象（核心）

C++ 是面向对象编程语言，三大特性：封装、继承、多态。

13.1 类与对象

• 类：抽象模板，定义属性和方法
• 对象：类的实例

class Student { private: // 私有成员，仅类内访问 string name; int age; public: // 公有成员，外部可访问 // 构造函数 Student(string n, int a) { name = n; age = a; } // 成员函数 void show() { cout << name << " " <; } }; // 创建对象 Student s("李四", 18); s.show();

13.2 继承

派生类继承基类成员，减少代码冗余：

// 基类 class Animal { public: void eat() { cout <" <}; // 派生类：公有继承 class Dog : public Animal { public: void bark() { cout <" <}; // 使用 Dog d; d.eat(); // 继承基类方法 d.bark();

13.3 多继承与虚基类

• 多继承：一个类继承多个基类
• 虚基类：virtual继承，解决多继承二义性，仅保留一份基类成员

class A { /* ... */ }; class B : virtual public A { /* ... */ }; class C : virtual public A { /* ... */ }; class D : public B, public C { /* ... */ };

14 多态和虚函数

14.1 向上转型

派生类对象 / 指针 / 引用赋值给基类，仅能访问基类成员。

14.2 虚函数

用virtual声明，实现动态多态，运行时确定调用函数：

class Base { public: virtual void show() { cout < < class Derive : public Base { public: void show() { cout << "派生类" << endl; } }; int main() { Base* p = new Derive(); p->show(); // 输出派生类（多态） delete p; return 0; }

14.3 纯虚函数与抽象类

• 纯虚函数：virtual void show() = 0;
• 抽象类：包含纯虚函数，不能创建对象，仅作为基类使用

15 运算符重载

赋予运算符自定义功能，本质是函数重载：

class Vector { public: int x, y; Vector(int x=0, int y=0) : x(x), y(y) {} // 重载+运算符 Vector operator+(const Vector& v) { return Vector(x+v.x, y+v.y); } }; int main() { Vector v1(1,2), v2(3,4); Vector v3 = v1 + v2; cout < << " " <.y; // 输出4 6 return 0; }

不能重载的运算符：..*::sizeof?:

16 IO 流与文件操作

16.1 标准 IO 流

• cin：标准输入（键盘）
• cout：标准输出（屏幕）
• cerr/clog：错误输出

#include std; int main() { int a; cin >> a; // 输入 cout < << a < 输出 return 0; }

16.2 文件操作

C++ 用fstream库操作文件，支持文本文件和二进制文件：

#include // 写入文件 ofstream out("test.txt"); out <++"; out.close(); // 读取文件 ifstream in("test.txt"); string str; in >> str; cout <();

17 泛型与模板

模板是泛型编程的核心，实现代码复用，支持函数模板和类模板。

17.1 函数模板

template<class T> // T为泛型类型 T max(T a, T b) { return a > b ? a : b; } int main() { cout << max(1,2); // int类型 cout <,2.2); // double类型 return 0; }

17.2 类模板

template class Box { private: T data; public: Box(T d) : data(d) {} T getData() { return data; } }; int main() { Box b(10); cout < return 0; }

18 命名空间与异常处理

18.1 命名空间

解决命名冲突，C++ 标准库都在std命名空间：

namespace MySpace { int a = 10; void fun() { cout <自定义空间" < } } // 使用 using namespace MySpace; // 引入整个空间 cout < ### 18.2 异常处理 `try`检查异常，`throw`抛出异常，`catch`捕获异常： ```cpp try { throw 10; // 抛出int类型异常 } catch(int e) { cout <捕获异常：" <; } catch(...) { // 捕获所有异常 cout <异常"; }

19 STL 标准模板库

STL 是 C++通用数据结构与算法集合，核心三大组件：

19.1 容器

• 顺序容器：vector（动态数组）、deque、list
• 关联容器：set、map、multimap
• 容器适配器：stack、queue、priority_queue

19.2 迭代器

遍历容器的指针 - like工具：

vector = {1,2,3}; vectoriterator it; for(it = v.begin(); it != v.end(); it++) { cout < <``` ### 19.3 算法 STL提供70+通用算法（`#include <algorithm>`）： ```cpp #include vector {3,1,2}; sort(v.begin(), v.end()); // 排序 find(v.begin(), v.end(), 2); // 查找

总结

本文覆盖 C++入门到进阶所有核心知识点，从基础语法到面向对象、模板、STL，搭配可直接运行的代码示例，适合新手系统学习。

C++ 学习建议：

1. 先掌握语法和基础数据类型，多写简单程序
2. 深入理解指针、引用、面向对象三大特性
3. 熟练使用 STL 容器和算法，提升开发效率
4. 结合项目实践，巩固知识点