C++基础教程(1)：输入、处理、输出

请先阅读如何理解计算机与程序。简单程序运行可使用在C++在线编辑器，如：GDB Online, Online Cpp Compiler, W3School，也可以下载客户端Visual Studio. C++ 是作为 C 的扩展而开发的，两种语言的语法几乎相同，主要区别是 C++ 支持类和对象，而 C 不支持。C++可以应用于操作系统、图形用户界面和嵌入式系统的开发。

简单案例

这里通过程序2-1来理解C++语言的基本结构。

第1行：

// A simple C++ program

// 表示注释的开始。编译器会忽略从双斜杠到行尾的所有内容。 注释仅为了提高程序的可读性，不被计算机执行。也可以通过/*....*/进行多行注释。

/* 这行是注释
这行也是注释 */
cout << "Hello World!";

第2行：

#include <iostream> 

因为这一行以 # 开头，所以它被称为预处理器指令。#include 指令使程序中包含另一个文件的内容。 括号内iostream是包含的文件名称。iostream 文件储存了 C++ 程序在屏幕上显示输出与从键盘读取输入的代码。 iostream 文件称为头文件，因此它应该包含在程序的头部或顶部。

第3行：

using namespace std;

程序的实体，如变量、函数、对象等，通常具有唯一名称。using namespace std;语句表示程序将访问std中声明的变量。程序需要访问std命名空间的原因是因为iostream文件创建的每个名称都是std命名空间的一部分。 为了让程序使用iostream中的实体，它必须有权访问std命名空间。

第4行：

空白行，让代码更具可读性。C++ 编译时忽略空白行。

第5行：

int main()

这标志着一个函数的开始。 int 一词代表整数(integer)，表示函数在完成执行时向操作系统发送一个整数值。

第6行：

{

这称为左大括号，它与函数 main 的开头相关联。 构成函数的所有语句都包含在一组大括号中。 如果你从左大括号往下看第三行，你会看到右大括号。 两个大括号之间的所有内容都是函数 main 的内容。

第7行：

cout << "Programming is great fun!";

简单地说，这一行在屏幕上显示一条消息。该行的末尾是一个分号，标记 C++ 中完整语句的结束。

第8行：

return 0;

这会在程序完成时将整数值 0 发送回操作系统。 值 0 通常表示主程序执行成功。

第9行：

}

这个大括号标志着 main 函数的结束。 由于 main 是这个程序中唯一的函数，它也标志着程序的结束。

另一个案例

我们可以看到程序包含的基本结构如下图。每个程序必须包含一个main的主程序，表示程序开始自动从此处执行。程序的主体需要放在main函数当中。

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
//这里是程序的主体部分
}

在程序的主体中我们看到一个语句（第7行）：

int apples;

这是用户定义了一个变量。

在如何理解计算机与程序的文章中介绍了程序语言的组成：关键词、程序员定义的标识符、运算符、标点符号、语法。我们来分析下Program 2-9中的成分。

• 关键词：int, using, namespace, return
• 程序员定义的标识符：apples
• 运算符：=
• 标点符号：; ( ) { } <<
• 语法：main函数后要加()，函数主体要在{}里面且要需要缩进，语句结束要用冒号; 等等

输入、处理、输出(Input, Processing, Output)

计算机程序的三个主要部分：

1. 输入：输入是输入到程序中的数据。这可以通过各种输入设备来完成，例如键盘、鼠标或麦克风。
2. 处理：处理是程序对输入数据所做的工作。这可以包括计算、比较和逻辑运算。对数据处理涉及到变量的问题，需要重点关注变量。
3. 输出：输出是处理的结果。这可以显示在屏幕上、打印到打印机或保存到文件中。

由此可知道三者也是相关的：输入的数据用于执行处理，处理的结果即是输出。我们通过以下案例进一步了解。

1、输入(Input)

第14、16行

cin >> length;
cin >> width;

将键盘输入的信息保存在变量length与width中。C++的输入可以参考W3school的介绍。变量需要先定义，然后才能使用，所以可以看到第7行定义了三length与width量。变量的概念在程序中非常重要，因此需要重点介绍。

2、变量(Variables)

变量是代表存储在计算机内存中的值的名称。程序使用变量来访问和操作存储在内存中的数据。变量需要先定义，然后才能使用。

第9行

int length, width, area;

此处是变量的定义，定义了变量的类型与变量名。这里的变量类型是int，变量名分别是length、width与area。变量类型除了int之外，还有bool， string， char等多种数据类型，具体可参考接下来的介绍。变量名称可以自己定义，只要符合要求就可以。定义变量之后便可以通过赋值语句对变量赋值：

length = 5;
width = 3;

也可以通过键盘输入，如第14、16行：

cin >> length;
cin >> width;

案例：变量定义与赋值同时进行

#include <iostream>
using namespace std;
 
int main () 
{
  int num1 = 1000; //定义一个整型变量，然后赋值1000；
  float num2 = 5.75; //定义一个浮点型的变量，然后赋值5.75；
  cout << num1;
  cout << num2;
  return 0;
}

案例：变量定义与赋值分开

#include <iostream>
using namespace std;
 
int main () 
{
    int myNum; //先定义变量
    myNum = 15; //然后才赋值
    cout << myNum;
}

3、数据类型(Data Type)

w3school总结了C++内置的基本数据类型，并且介绍了数据类型的特点。同时w3school提供在线的C++编译器，使用很方便。

除了基本的数据类型，C++还提供了常用的字符串类型(string)，用于存储字符序列（文本）。 字符串值必须用双引号括起来。字符串虽然不是内置类型，但只需要在预处理指令中添加#include <string>。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
  string greeting = "Hello"; //定义字符串型的变量，并赋值"Hello"。
  cout << greeting;
  return 0;
}

另外C++语言还提供复杂一些的数据类型，如array与structure类型。

4、处理

从外部世界收集到信息，并用变量来代表存储的信息后，程序通常会以某种方式对其进行处理。

第17行

area = length * width;

将变量length的值与变量width的值相乘，并赋值给定义的变量area。这些就是处理过程，需要用到各种运算符(Operators)。C++的运算符可分为：

• 算术运算符
• 赋值运算符
• 比较运算符
• 逻辑运算符
• 按位运算符

具体使用方式同样参考w3school，这里不具体介绍。

5、输出

对于以下案例:

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
  cout << "Hello World!";
  cout << "I am learning C++";
  return 0;
}

输出结果为：

Hello World!I am learning C++

cout 对象与 << 运算符一起用于输出值/打印文本。程序员可以根据需要多次使用cout 对象。 但是请注意它不会在输出的末尾插入新行。如果要插入新行，你可以使用 \n 字符。换行符 (\n) 又称为转义字符(escape sequence)。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
  cout << "Hello World!\n";
  cout << "I am learning C++";
  return 0;
}

输出结果为

Hello World!
I am learning C++

除了在屏幕上输出结果，还可以输出保存的文件，这时不介绍。