学习c++的第五天

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学习c++的第五天

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循环

循环类型

循环控制语句

无限循环

判断

判断语句

? : 运算符

函数

函数定义

函数声明

函数参数

参数的默认值

调用函数

Lambda 函数与表达式

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循环

循环类型

在计算机科学中，循环是一种重复执行一段代码直到满足某个条件的控制结构。通常，循环由一个条件表达式和一个要重复执行的代码块组成。当条件表达式为true时，代码块被执行；当条件表达式为false时，循环终止。

循环的基本类型有三种：while循环、do-while循环和for循环。

• while循环会在每次循环前先检查条件表达式的值。只有当条件表达式的值为true时，代码块才会被执行。
• do-while循环则是在执行代码块后再检查条件表达式的值。这意味着代码块至少会被执行一次，即使条件表达式一开始就为false。
• for循环能够提供更加紧凑的语法，它通常用于已知要重复的次数的情况下。for循环由一个初始化语句、一个条件表达式和一个更新语句组成，它们定义了循环的起始条件、执行条件和每次循环后的操作。

实例

#include <iostream>
using namespace std;int main() {int n = 10;// while循环示例cout << "while循环示例：" << endl;while (n > 0) {cout << "当前n的值为：" << n << endl;n--;}n = 10; // 重置n的值// do-while循环示例cout << "\ndo-while循环示例：" << endl;do {cout << "当前n的值为：" << n << endl;n--;} while (n > 0);n = 10; // 重置n的值// for循环示例cout << "\nfor循环示例：" << endl;for (int i = 0; i < n; i++) {cout << "当前i的值为：" << i << endl;}return 0;
}

这个示例程序演示了三种不同类型的循环：while循环、do-while循环和for循环。程序开始时，我们初始化了一个变量 n 的值为10。

首先是while循环，它通过判断 n 是否大于0来决定是否继续执行循环体内的代码块。在每次迭代中，我们打印出 n 的当前值，并将 n 自减1，直到 n 不再大于0为止。

接下来是 do-while 循环。这种循环先执行一次循环体内的代码块，然后再判断条件是否满足。在这个示例中，我们使用了与上面相同的代码体，并在每次迭代之前将 n 的值递减1。

最后是 for 循环，在其括号内，我们首先初始化一个循环变量 i 的值为0，然后设置循环继续的条件为 i 小于 n。在每次迭代中，我们打印出 i 的当前值，并将 i 自增1，直到 i 不再小于 n。

循环控制语句

循环控制语句是用于在循环过程中改变循环行为的特殊语句。在C++中，有三种常见的循环控制语句：break、continue和goto。

1、break: 当break语句出现在循环体内时，它会终止当前所在的循环，并将控制转移到循环后的下一条语句。使用break可以提前跳出循环，而不必等到循环条件变为false。例如：

for (int i = 0; i < 10; i++) {if (i == 5) {break; // 当i等于5时跳出循环}cout << i << endl;
}

2、continue: continue语句用于跳过当前迭代的剩余代码，并开始下一次迭代。当continue语句执行时，程序将立即跳到循环的下一个迭代。例如：

for (int i = 0; i < 10; i++) {if (i == 5) {continue; // 当i等于5时跳过本次循环剩余代码，开始下一次迭代}cout << i << endl;
}

3、goto: goto语句允许无条件地转移到程序中的标签位置。尽管goto可以使控制流难以理解和维护，但在某些情况下它可能是有用的。通常情况下，最好避免使用goto语句。例如：

for (int i = 0; i < 10; i++) {if (i == 5) {goto end; // 当i等于5时跳转到标签end处}cout << i << endl;
}end:
cout << "循环结束" << endl;

无限循环

无限循环指的是在程序中使用一个循环结构，循环条件始终为真，从而使循环永远不会退出。在C++中实现无限循环的最常用方式是使用while或for循环，并将循环条件设置为true。

以下是一个使用while循环实现无限循环的示例：

while (true) {// 循环体
}

以下是一个使用for循环实现无限循环的示例：

for (;;) {// 循环体
}

需要注意的是，在编写无限循环时，应确保程序能够在某些条件下退出循环，否则程序将一直运行下去，可能导致系统崩溃或其他问题。例如，在编写服务器程序时，可以使用无限循环来监听客户端请求，但当接收到特定的信号时，程序应该退出循环并关闭服务器。

实例1

#include <iostream>int main() {while (true) { // 无限循环std::cout << "这是一个无限循环示例。" << std::endl;char choice;std::cout << "是否继续循环？(y/n): ";std::cin >> choice;if (choice == 'n' || choice == 'N') {break; // 当用户选择"n"或"N"时跳出循环}}std::cout << "循环结束。" << std::endl;return 0;
}

在上面的代码中，使用while (true)创建了一个无限循环。在循环体中，输出一条消息并提示用户是否要继续循环。根据用户输入的选择，如果输入是"n"或"N"，则使用break语句跳出循环；否则，继续执行下一次循环。

实例2

由于构成循环的三个表达式中任何一个都不是必需的，可以将某些条件表达式留空来构成一个无限循环。

#include <iostream>
using namespace std;int main()
{for (; ; ){printf("This loop will run forever.\n");}return 0;
}

当条件表达式不存在时，它被假设为真。您也可以设置一个初始值和增量表达式，但是一般情况下，C++ 程序员偏向于使用 for(;;) 结构来表示一个无限循环。

注意：可以按 Ctrl + C 键终止一个无限循环。

判断

判断语句

判断语句（条件语句）用于根据给定的条件来选择是否执行特定的代码块。在C++中，最常见的判断语句是if语句和switch语句。

1、if语句：if语句根据给定的条件决定是否执行某个代码块或语句。语法如下：

if (condition) {// 在条件为真时执行的代码块
} else {// 在条件为假时执行的代码块（可选）
}

condition是一个布尔表达式，如果它的值为真，则执行第一个代码块；如果为假，则执行else后面的代码块（可选）。例如：

int x = 5;if (x > 10) {std::cout << "x大于10" << std::endl;
} else {std::cout << "x不大于10" << std::endl;
}

2、switch语句：switch语句根据表达式的值在多个选项中进行选择，并执行与选项相关联的代码块。它提供了一种更清晰的方式来处理多个条件的情况。语法如下：

switch (expression) {case value1:// 与value1相关联的代码块break;case value2:// 与value2相关联的代码块break;// 可以有更多的case语句default:// 如果expression与所有case值都不匹配时执行的代码块（可选）
}

expression是一个表达式，value1、value2等是可能的值。当expression与某个case的值相等时，将执行与该case相关联的代码块。如果没有任何一个case匹配，可以使用default来执行默认代码块（可选）。每个case后面都必须使用break语句终止代码块的执行，以防止进入下一个case。例如：

int day = 3;switch (day) {case 1:std::cout << "周一" << std::endl;break;case 2:std::cout << "周二" << std::endl;break;case 3:std::cout << "周三" << std::endl;break;default:std::cout << "其他" << std::endl;break;
}

? : 运算符

C++中的?:运算符是三元条件运算符，也称为“三目运算符”。它提供了一种简洁的方式来在两个选项之间进行选择。它的语法如下：

condition ? value1 : value2

condition是一个布尔表达式。如果它的值为真，则返回value1；否则返回value2。可以将结果赋给变量或直接使用它。例如：

int x = 5;
std::string message = (x > 10) ? "x大于10" : "x不大于10";
std::cout << message << std::endl;

在上面的示例中，使用三元条件运算符将一个字符串赋值给message变量，该字符串取决于x是否大于10。如果x大于10，则返回第一个值；否则返回第二个值。最终输出的结果会根据x的值而不同。

需要注意的是，虽然?:运算符可以简化某些条件控制情况的代码，但过度使用可能会导致代码难以理解和维护。应该适当地使用它，以保持代码的清晰度和可读性。

函数

函数是一组一起执行一个任务的语句。每个 C++ 程序都至少有一个函数，即主函数 main() ，所有简单的程序都可以定义其他额外的函数。

函数声明告诉编译器函数的名称、返回类型和参数。函数定义提供了函数的实际主体。

C++ 标准库提供了大量的程序可以调用的内置函数。例如，函数 strcat() 用来连接两个字符串，函数 memcpy() 用来复制内存到另一个位置。函数还有很多叫法，比如方法、子例程或程序，等等。

函数定义

函数定义指定了函数的实际代码。它描述了函数应该做什么，以及如何实现该功能。函数定义通常在源文件中定义。

函数的基本语法如下：

return_type function_name(parameter_list) {// 函数的代码块return value;
}

其中：

• return_type是函数返回值的数据类型，可以是任何有效的C++数据类型或void（如果函数没有返回值）。
• function_name是函数的名称，可以自行命名，但要符合标识符的命名规则。
• parameter_list是函数的参数列表，在函数调用时将传递给函数的变量。如果函数没有参数，则可以留空或使用void。
• 函数代码块中包含的语句是函数的主体。在这里，我们可以执行所需的操作，并使用return语句返回值（如果有的话）。

下面是一个简单函数的示例：

int add(int a, int b) {int sum = a + b;return sum;
}

在这个例子中，函数名为“add”，它包含两个整数参数“a”和“b”。函数的主体定义了一个变量“sum”，并将结果返回给调用者。可以通过调用该函数，并传递所需的参数来使用该函数：

int x = 5;
int y = 10;
int result = add(x, y);

在上面的示例中，我们将变量“x”和“y”的值传递给“add”函数，并将计算结果存储在“result”变量中。

需要注意的是，在C++中，函数可以具有默认参数、函数重载、指针参数和引用参数等特性，这些特性使得函数更加灵活和强大。同时，函数还可以返回数组、结构体和类等复杂数据类型，以满足各种编程需求。

函数声明

函数声明是指在使用函数之前提前声明函数的存在和函数的签名（名称、参数列表和返回类型）。函数声明的目的是为了让编译器知道函数的存在，并且可以在调用函数时进行类型检查。

函数声明通常位于头文件中，并且使用与函数定义相同的语法，但在函数体的位置使用分号结束，而不是具体的函数实现。

下面是函数声明的一般语法：

return_type function_name(parameter_list);

其中的各个部分与函数定义的语法相同。

例如，我们有一个函数定义如下：

int add(int a, int b) {return a + b;
}

对应的函数声明可以写作：

int add(int a, int b);

在头文件中声明函数后，可以在其他源文件中包含该头文件并使用该函数，而无需知道其具体实现细节。

需要注意的是，如果函数定义位于同一个源文件中，并且出现在函数调用之后，则可以省略函数声明。但是，如果函数定义在其他源文件中，或者函数调用出现在函数定义之前的位置，就需要先进行函数声明。

函数声明在大型项目中非常重要，它可以帮助确保函数在程序中正确地使用和调用。此外，函数声明还有助于提高代码的可读性和可维护性，因为它清晰地表明了函数的接口和功能。

函数参数

如果函数要使用参数，则必须声明接受参数值的变量。这些变量称为函数的形式参数。形式参数就像函数内的其他局部变量，在进入函数时被创建，退出函数时被销毁。当调用函数时，有三种向函数传递参数的方式：

• 传值调用（Call by Value）：将实参的值复制给形参，在函数内部操作形参，不影响实参的值。
• 指针调用（Call by Pointer）：将实参的地址作为形参传递给函数，在函数内部通过指针访问和修改实参的值。
• 引用调用（Call by Reference）：将实参的引用作为形参传递给函数，在函数内部直接访问和修改实参的值。

默认情况下，C++使用传值调用来传递参数，这意味着在函数内部，对形参的任何修改都不会影响原始的实参值。但是，如果我们希望在函数内部修改实参值，则可以使用指针调用或引用调用。这两种方式都允许函数直接对实参进行修改。

需要注意的是，指针调用和引用调用虽然可以修改实参值，但也需要注意潜在的问题。例如，如果不小心修改了指针或引用本身的值，则可能会导致程序出现错误或崩溃。因此，在使用这些调用方式时，需要格外小心。

另外，C++还支持默认参数，在函数声明时为参数设置默认值。这可以让函数更加灵活，避免在调用函数时重复输入相同的参数值。

参数的默认值

在C++中，可以为函数的参数设置默认值，这样在调用函数时可以选择不提供对应的参数值，而是使用默认值。这种设置默认值的参数称为默认参数（Default Parameters）。

在函数声明或定义中，可以通过在参数列表中为参数指定一个默认值来设置默认参数。例如：

void printMessage(const std::string& message = "Hello, World!");

在上面的例子中，函数printMessage有一个类型为std::string的参数message，并将其默认值设置为"Hello, World!"。这意味着如果在调用该函数时没有提供参数值，将使用默认值。

当函数有多个参数时，可以为其中的某些参数设置默认值。但是，默认参数必须从右向左连续设置。也就是说，在设置了默认参数后，右侧的所有参数都必须拥有默认值。

void printNumbers(int a, int b = 0, int c = 0);

在上面的例子中，函数printNumbers有三个参数，其中b和c都有默认值，而a没有默认值。这样可以实现在调用函数时灵活地选择是否提供b和c的值。

需要注意的是，一旦为参数设置了默认值，那么这个参数可以被省略，但是如果提供了对应的参数值，它将覆盖默认值。

printMessage(); // 使用默认值"Hello, World!"
printMessage("Hello, C++!"); // 使用指定的参数值"Hello, C++!"

通过设置默认参数，我们可以在函数定义时为参数提供一个常用的默认值，以便在调用函数时减少重复输入，并提供更灵活的使用方式。 

实例

#include <iostream>// 带有默认参数的函数，计算两个数的乘积，默认为2
int multiply(int a, int b = 2) {return a * b;
}int main() {int x = 5;int y = 3;// 调用函数时只提供一个参数值，将使用默认值作为第二个参数int result1 = multiply(x); // 等同于 multiply(x, 2)std::cout << "结果1：" << result1 << std::endl; // 输出：结果1：10// 调用函数时提供两个参数值，将覆盖默认值int result2 = multiply(x, y);std::cout << "结果2：" << result2 << std::endl; // 输出：结果2：15return 0;
}

在上面的代码中，multiply函数有两个参数 a 和 b，其中 b 的默认值被设置为2。在 main 函数中，我们首先调用 multiply 函数并只提供一个参数 x，这样将使用默认值2作为第二个参数的值，然后计算乘积并将结果存储在 result1 中。接着，我们再次调用 multiply 函数，但这次提供了两个参数 x 和 y，这将覆盖默认值，并计算乘积并将结果存储在 result2 中。

通过设置默认参数，我们可以在函数定义时为参数提供一个常用的默认值，以便在调用函数时减少重复输入，并提供更灵活的使用方式。

调用函数

以下是一个C++函数综合示例代码，其中包含了函数的定义、声明、重载和引用参数等特性

#include <iostream>
using namespace std;// 声明函数原型
int add(int x, int y); // 加法函数
double add(double x, double y); // 重载的加法函数，用于处理浮点数
void swap(int& x, int& y); // 交换函数，使用引用参数来修改变量值int main() {// 调用加法函数int a = 5, b = 10;int sum = add(a, b);cout << "Sum = " << sum << endl;double c = 3.14, d = 2.71;double sum2 = add(c, d);cout << "Sum2 = " << sum2 << endl;// 调用交换函数int x = 100, y = 200;cout << "Before swap: x = " << x << ", y = " << y << endl;swap(x, y);cout << "After swap: x = " << x << ", y = " << y << endl;return 0;
}// 定义加法函数
int add(int x, int y) {return x + y;
}// 重载的加法函数，用于处理浮点数
double add(double x, double y) {return x + y;
}// 定义交换函数
void swap(int& x, int& y) {int temp = x;x = y;y = temp;
}

在上面的示例代码中，我们定义了三个函数：

• add(int x, int y)：加法函数，用于计算两个整数的和。
• add(double x, double y)：重载的加法函数，用于计算两个浮点数的和。
• swap(int& x, int& y)：交换函数，用于交换两个整数变量的值。

在主函数中，我们分别使用这些函数来进行加法运算和变量交换操作。需要注意的是，我们对交换函数使用了引用参数，这允许我们通过函数修改变量值而无需使用指针。

通过这个示例代码，我们可以看到C++函数的多种特性，包括函数声明、函数重载和引用参数等。这些特性使得函数更加灵活和强大，可以满足各种编程需求。

Lambda 函数与表达式

Lambda函数是C++11引入的一种匿名函数形式，它允许我们在需要函数对象的地方直接定义一个函数，而无需显式地定义一个命名函数。Lambda函数常用于简化代码、提高可读性以及在需要函数对象的场景中使用。

Lambda函数的基本语法如下：

[capture list] (parameter list) -> return type { function body }

其中，capture list 是用于捕获变量的列表，用来定义Lambda函数所依赖的外部变量；parameter list 是函数参数列表，类似于普通函数；return type 是函数返回类型，可以省略，编译器会自动推断；function body 是函数体，包含了实际的代码逻辑。

下面是一个示例代码，演示了Lambda函数的使用：

#include <iostream>int main() {int x = 5;// Lambda函数示例auto square = [x](int y) -> int {return x * y;};int result = square(3); // 调用Lambda函数std::cout << "结果：" << result << std::endl; // 输出：结果：15return 0;
}

在上面的代码中，我们定义了一个Lambda函数 square，它接受一个整数参数 y，并返回 x * y 的结果。Lambda函数通过 [x] 的方式捕获了外部变量 x，使得在Lambda函数体内可以直接使用外部变量。然后，我们调用Lambda函数 square，传入参数3，并将结果存储在 result 中。最后，输出结果为15。

Lambda函数的优点之一是可以直接在需要函数对象的地方定义和使用它们，这样可以避免创建额外的命名函数，使代码更加简洁和可读。此外，Lambda函数还可以灵活地捕获外部变量，提供了一种方便的方式来共享上下文信息。