1 第二讲 C++ 编程基础

2 主要内容 C++ 语言概述 C++ 编程基础 数据的简单输入输出 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

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） 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

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

5 一个简单的 C++ 程序 #include using namespace std; int main() { cout << "Hello!" << endl; cout << "Welcome to C++! " << endl; return 0; } 注：所有标点符号必须在英文状态下输入

6 C++ 程序结构 C++ 源程序结构 一个 C++ 源程序由一个或多个源文件组成 每个源文件可由一个或多个函数组成 一个源程序有且只能有一个 main 函数，即主函数 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

7 C++ 程序书写规范 每个说明和每个语句都必须以分号 “ ; ” 结尾， 但预处理命令，函数头和花括号 “ } ” 之后不能加分号 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 源程序书写规范 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  有足够的注释  有合适的空行

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

9 C++ 编译器 编译器就是将 “ 高级语言 ” 翻译为 “ 机器语言 ” 的程序 编译器 常见的 C++ 编译器 源代码目标代码可执行程序 编译链接 一个现代编译器的主要工作流程： 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

10 IDE Integrated Development Environment IDE ( 集成开发环境 ) 常见的 C++ 集成开发环境 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 - 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

11 主要内容 C++ 语言概述 C++ 编程基础 数据的简单输入输出 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 枚举数据类型 运算符、运算优先级 语句与表达式

12 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 C++ 字符集 注：这里的标点符号都是指在英文状态下的标点 !#%^&*() [] {} _ +=-~<> /\'";.,

13 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 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 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

14 C++ 数据类型 整型 实型 字符型 (char) 整型 (int) 短整型 (short) 长整型 (long) 单精度 (float) 双精度 (double) 基本类型 C++ 数 据 类 型 布尔型 (bool) 无符号 (unsigned) 有符号 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 数组型 枚举型 指针型 … 类

15 基本数据类型 类型关键字所占字节数表示范围 整型 short ~ int2 / ~ / ~ long4 / ~ / ~ unsigned int2 0 ~ unsigned short2 0 ~ unsigned long4 0 ~ 实型 float 4 (6-7) ~ double 8 (15-16) ~ long double 16 (18-19) ~ 布尔型 bool1 true, false 字符型 char1 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。 ex02_sizeof.cpp

16 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

17 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 int i=2, a=3; double y, z; y=double(i)/a; // y=static_cast (i)/a z=double(i/a); 类型转换不会改变变量的数据类型！ 例：

18 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：取字符的 ASCII 码 整型转字符型： ASCII 对应的字符 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; 例：

19 变量 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 用于存储数据，值可以改变 变量的声明 数据类型 变量名列表 ; int i, j, k=0; double a, b=3.1415, x(3); char c; 变量的初始化：有两种方式 例：

20 常量（常数） 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 在程序运行中值不能改变的量 例： 123, -456, 123L, 456U; 1.2, 1.2F, 1.2L, 1.2e8, 1.2e8F, 1.2e-8L 'M', 'A', 'T', 'H', '?', '$'

21 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）

22 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 ; 例： typedef double area, volume; typedef int natural; natural i, j; area s; volume v; 可以同时取多个别名

23 枚举类型 enum enum ：枚举，定义新的数据类型 enum 枚举类型名 { 变量可取值列表，即枚举元素 }; 例： enum weekday {sun, mon, tue, wed, thu, fri, sat}; 将变量所能取的值一一列举出来 几点说明： 对枚举元素按常量处理，不能对它们赋值 枚举元素具有默认值，依次为： 0,1,2,... 也可以在声明时指定枚举元素的值，如： enum weekday {sun=7,mon=1,tue,wed,thu,fri,sat}; 枚举值可以进行关系运算 整数值不能直接赋给枚举变量，需进行强制类型转换

24 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 ) 位操作运算符：按二进制位进行运算 & 、 | 、 ^ ( 异或 ) 、 ~ ( 取反 ) 、 > ( 右移 )

25 赋值运算 标准赋值语句： int i=10, j, k; j = i++; k = ++i; ex02_datatype_02.cpp 自增自减（前置和后置） ++ 、 -- 变量 = 表达式 x++;x = x+1; ++x;x = x+1; x = 3; x = y = 3; y = 3; x = y; y=x++*x;y=x*x; x=x+1; y=++x*x; x=x+1; y=x*x; 例： 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 注：这种方式不能用于变量初始化！

26 赋值与逗号运算 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 其他常见赋值运算符 += 、 -= 、 *= 、 /= 、 %= x += 3;x = x+3; x /= 3;x = x/3; 逗号运算符： int a=2, b; a = 3*5, a+10; b = (3*5, a+10); ex02_datatype_04.cpp - 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 表达式 1 ，表达式 2 注意运算的优先级！ 例：

27 赋值与逗号运算 其运算符的使用方法见后面的讲义 位操作运算符：按二进制位进行运算 & 、 | 、 ^ ( 异或 ) 、 ~ ( 取反 ) 、 > ( 右移 ) 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; 例： a : b : ex02_datatype_05.cpp / 补码 a&b a | b ~ a a ^ b a<<3 a>>2 : : : : : :

28 运算优先级 () ++ ( 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 (, ) 高 低 详见课程主页或教材 常见运算符的优先级

29 常用数学函数 abs(x) | x | exp(x) e x log(x) ln x log10(x) lg x sqrt(x) pow(x,y) x y 需加入 cmath 头文件 : #include 取整函数： ceil, floor, round, trunc 三角函数： sin, cos, tan, asin, acos, atan 双曲三角函数： sinh,cosh,tanh,asinh,acosh,atanh

30 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 语句 程序由语句构成， C++ 的语句包括：

31 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*ca+b*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 表达式中的运算符含赋值运算符 a+(b=3)*c 赋值表达式的值是赋值号左边变量的值

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

33 主要内容 C++ 语言概述 C++ 编程基础 数据的简单输入输出

34 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 cout << "The double quotation mark is \" \n"; x = ; y = ; cout << "x=" << x << "\t y=" << y << "\n"; ex02_IO_01.cpp 例：

35 简单的输入输出 从标准输入设备（键盘）中输入： cin cin >> x ; ex02_IO_02.cpp 例： 在输入语句前通常需要输出一些提示信息 cout << "Please input x: "; cin >> x ; 例：

36 操纵符 含义 endl 插入换行符，并刷新流 setw(n) 设置域宽 setfill( 字符 ) 设置填充 fixed 使用定点方式输出 scientific 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） 需加入头文件 iomanip

37 操纵符 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; cout <<left; cout << "x=" << setw(20) << x << "MATH" <<endl; cout << setw(20) << "x=" << x << "MATH" <<endl; ex02_IO_03.cpp 例： 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 操纵符的作用范围： 详细使用方法见第七讲

38 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 每月还款计算公式： 等额本息贷款计算公式 等额本金贷款计算公式 L ：贷款总额 r m ：月利率 y ：还贷年限 R ：已还款的本金总额

39 举例：贷款问题 // 等额本息 #include #include // 数学函数 using namespace std; 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; // 见下页

40 举例：贷款问题 // 接上页 // 计算每月需还款金额 double vtmp = pow(1+rate_month,12*year); 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; } ex02_loan.cpp

41 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

42 举例：显示时间 // 显示当前时间（时 : 分 : 秒） #include 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

43 课后练习 课后练习（自己练习） 教材第二章： p p p , 2.14, 2.15, 2.16, 2.17 p , 2.24 p , 2.26, 2.27, 2.29

44 上机作业 3 、（思考题，选做） 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 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 ） 1 、编写程序，从键盘读入圆柱体的半径和高度，用下面的公式计算其面 积和体积：（程序取名 hw02_01.cpp ） area = radius  radius   volume = area  hight （程序取名 hw02_03.cpp ）