C++入门教程

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C++ 是一门功能强大的通用编程语言，广泛应用于系统软件、游戏开发、嵌入式系统和高性能计算等领域。本文将带你快速入门 C++ 编程。

什么是 C++？

C++ 由 Bjarne Stroustrup 于 1979 年在贝尔实验室开发，是 C 语言的扩展。它支持：

  • 面向过程编程：继承自 C 语言
  • 面向对象编程：类、继承、多态、封装
  • 泛型编程：模板（Templates）
  • 函数式编程：Lambda 表达式（C++11）

环境配置

1. 安装编译器

**Linux (Ubuntu/Debian)**：

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sudo apt update
sudo apt install g++ build-essential

macOS：

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xcode-select --install

Windows：

2. 验证安装

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g++ --version

第一个 C++ 程序

创建文件 hello.cpp：

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#include <iostream>

int main() {
    std::cout << "Hello, World!" << std::endl;
    return 0;
}

编译并运行：

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g++ hello.cpp -o hello
./hello

基本语法

变量与数据类型

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#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    // 基本数据类型
    int age = 25;              // 整数
    double price = 99.99;      // 双精度浮点数
    float rate = 3.14f;        // 单精度浮点数
    char grade = 'A';          // 字符
    bool isActive = true;      // 布尔值
    
    // 字符串（需要 #include <string>）
    std::string name = "张三";
    
    std::cout << "姓名: " << name << std::endl;
    std::cout << "年龄: " << age << std::endl;
    
    return 0;
}

控制流语句

条件语句：

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int score = 85;

if (score >= 90) {
    std::cout << "优秀" << std::endl;
} else if (score >= 60) {
    std::cout << "及格" << std::endl;
} else {
    std::cout << "不及格" << std::endl;
}

循环语句：

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// for 循环
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    std::cout << i << " ";
}

// while 循环
int j = 0;
while (j < 5) {
    std::cout << j << " ";
    j++;
}

// 范围 for 循环 (C++11)
int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
for (int num : arr) {
    std::cout << num << " ";
}

函数

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#include <iostream>

// 函数声明
int add(int a, int b);
void greet(std::string name);

int main() {
    int result = add(3, 5);
    std::cout << "3 + 5 = " << result << std::endl;
    
    greet("小明");
    return 0;
}

// 函数定义
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

void greet(std::string name) {
    std::cout << "你好, " << name << "!" << std::endl;
}

面向对象编程

类与对象

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#include <iostream>
#include <string>

class Person {
private:
    std::string name;
    int age;

public:
    // 构造函数
    Person(std::string n, int a) : name(n), age(a) {}
    
    // 成员函数
    void introduce() {
        std::cout << "我是 " << name << "，今年 " << age << " 岁。" << std::endl;
    }
    
    // Getter
    std::string getName() { return name; }
    int getAge() { return age; }
    
    // Setter
    void setAge(int a) { age = a; }
};

int main() {
    Person p1("张三", 25);
    p1.introduce();
    
    p1.setAge(26);
    std::cout << "明年 " << p1.getName() << " 就 " << p1.getAge() << " 岁了。" << std::endl;
    
    return 0;
}

继承

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#include <iostream>

// 基类
class Animal {
protected:
    std::string name;
    
public:
    Animal(std::string n) : name(n) {}
    
    virtual void speak() {
        std::cout << name << " 发出声音" << std::endl;
    }
};

// 派生类
class Dog : public Animal {
public:
    Dog(std::string n) : Animal(n) {}
    
    void speak() override {
        std::cout << name << " 汪汪叫" << std::endl;
    }
};

class Cat : public Animal {
public:
    Cat(std::string n) : Animal(n) {}
    
    void speak() override {
        std::cout << name << " 喵喵叫" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Dog dog("旺财");
    Cat cat("咪咪");
    
    dog.speak();  // 旺财 汪汪叫
    cat.speak();  // 咪咪 喵喵叫
    
    return 0;
}

现代 C++ 特性 (C++11/14/17/20)

智能指针

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#include <iostream>
#include <memory>

class MyClass {
public:
    MyClass() { std::cout << "构造" << std::endl; }
    ~MyClass() { std::cout << "析构" << std::endl; }
    void hello() { std::cout << "Hello!" << std::endl; }
};

int main() {
    // unique_ptr - 独占所有权
    std::unique_ptr<MyClass> ptr1 = std::make_unique<MyClass>();
    ptr1->hello();
    
    // shared_ptr - 共享所有权
    std::shared_ptr<MyClass> ptr2 = std::make_shared<MyClass>();
    std::shared_ptr<MyClass> ptr3 = ptr2;  // 引用计数 +1
    
    return 0;
}  // 自动释放内存

Lambda 表达式

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#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

int main() {
    std::vector<int> nums = {3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6};
    
    // Lambda 排序
    std::sort(nums.begin(), nums.end(), [](int a, int b) {
        return a > b;  // 降序
    });
    
    // Lambda 遍历
    std::for_each(nums.begin(), nums.end(), [](int n) {
        std::cout << n << " ";
    });
    
    return 0;
}

auto 关键字

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auto x = 10;           // int
auto y = 3.14;         // double
auto str = "hello";    // const char*

std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
for (auto& num : vec) {
    num *= 2;
}

常用标准库

头文件 功能
<iostream> 输入输出流
<string> 字符串处理
<vector> 动态数组
<map> 键值对容器
<algorithm> 常用算法
<memory> 智能指针
<thread> 多线程
<fstream> 文件操作

编译选项建议

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# 启用 C++17 标准，开启所有警告
g++ -std=c++17 -Wall -Wextra -o program source.cpp

# 开启优化
g++ -std=c++17 -O2 -o program source.cpp

学习资源

  • cppreference.com - C++ 参考手册
  • LearnCpp - 免费在线教程
  • 《C++ Primer》- 经典入门书籍
  • 《Effective C++》- 进阶必读

总结

C++ 是一门功能强大但学习曲线较陡的语言。建议学习路线：

  1. 基础语法 → 变量、控制流、函数
  2. 面向对象 → 类、继承、多态
  3. 内存管理 → 指针、引用、智能指针
  4. 标准库 → STL 容器和算法
  5. 现代特性 → C++11/14/17/20 新特性

掌握这些基础后，你就可以开始编写实际的 C++ 项目了！