C++ 学习笔记：基础语法与数据类型详解

C++ 学习笔记

1、类型表示范围

类型	字节数	位宽	十进制范围（大约）	具体值范围
char	1	8 位	-128 ~ 127	-2⁷ ~ 2⁷-1
short	2	16 位	-32,768 ~ 32,767	-2¹⁵ ~ 2¹⁵-1
int	4	32 位	-21 亿 ~ 21 亿	-2,147,483,648 ~ 2,147,483,647
long	4/8	32/64 位	同 int 或 long long	系统相关
long long	8	64 位	-922 亿亿 ~ 922 亿亿	-9,223,372,036,854,775,808 ~ 9,223,372,036,854,775,807

类型	字节数	十进制范围（大约）	具体值范围
unsigned char	1	0 ~ 255	0 ~ 2⁸-1
unsigned short	2	0 ~ 65,535	0 ~ 2¹⁶-1
unsigned int	4	0 ~ 42.9 亿	0 ~ 2³²-1
unsigned long	4/8	同 uint 或 ulong long	系统相关
unsigned long long	8	0 ~ 1844 亿亿	0 ~ 2⁶⁴-1

类型	字节数	十进制范围（大约）	最小值（大约）	有效数字（十进制）	精度说明
float	4	±3.4×10³⁸	±1.2×10⁻³⁸	6~7 位	单精度浮点
double	8	±1.8×10³⁰⁸	±2.2×10⁻³⁰⁸	15~16 位	双精度浮点
long double	8/16	范围更大	精度更高	18~19 位或更多	扩展精度浮点

TIP：float 的表示范围比 long long 大得多

后缀	含义
U	表示无符号数
L	long long
UL	unsigned long
ULL	unsigned long long
F	float
D	double

2、cout

标志	功能	示例代码	输出示例
fixed	固定小数格式	cout << fixed << 123.456;	123.456000
scientific	科学计数法	cout << scientific << 123.456;	1.234560e+02
defaultfloat	恢复默认格式	cout << defaultfloat << 123.456;	123.456
showpoint	总是显示小数点	cout << showpoint << 100;	100.000
noshowpoint	取消显示小数点	cout << noshowpoint << 100.0;	100
showpos	显示正号	cout << showpos << 42;	+42
noshowpos	取消显示正号	cout << noshowpos << +42;	42
boolalpha	布尔显示 true/false	cout << boolalpha << true;	true
noboolalpha	布尔显示 1/0	cout << noboolalpha << true;	1

方法/标志	功能	示例代码	输出示例
width(n)	设置输出宽度	cout.width(10); cout << 123;	123
setw(n)	设置宽度 (常用)	cout << setw(10) << 456;	456
left	左对齐	cout << left << setw(10) << "ABC";	ABC
right	右对齐 (默认)	cout << right << setw(10) << "DEF";	DEF
internal	内部对齐 (符号左)	cout << internal << setw(10) << -123;	- 123
fill(ch)	设置填充字符	cout.fill('*'); cout.width(10) << 123;	*******123
setfill(ch)	设置填充字符	cout << setfill('-') << setw(10) << 456;	-------456

方法	功能	示例代码	输出示例
precision(n)	设置精度	cout.precision(3); cout << 3.14159;	3.14
setprecision(n)	设置精度 (常用)	cout << setprecision(5) << 3.14159;	3.1416
fixed + setprecision	固定小数位数	cout << fixed << setprecision(2) << 3.14159;	3.14
scientific + setprecision	科学计数法精度	cout << scientific << setprecision(3) << 3.14159;	3.142e+00

标志/方法	功能	示例代码	输出示例
dec	十进制 (默认)	cout << dec << 255;	255
hex	十六进制	cout << hex << 255;	ff
oct	八进制	cout << oct << 255;	377
showbase	显示进制前缀	cout << showbase << hex << 255;	0xff
noshowbase	取消进制前缀	cout << noshowbase << hex << 255;	ff
uppercase	大写字母	cout << uppercase << hex << 255;	FF
nouppercase	小写字母	cout << nouppercase << hex << 255;	ff
bitset<n>(num)	二进制输出	cout << bitset<8>(255);	11111111

方法/标志	功能	示例代码	说明
flush	刷新缓冲区	cout << "处理中..." << flush;	立即输出
endl	换行并刷新	cout << "Line 1" << endl;	换行 + 刷新
ends	输出空字符	cout << "Hello" << ends;	输出 Hello\0
unitbuf	每次输出都刷新	cout << unitbuf;	无缓冲输出
nounitbuf	恢复缓冲	cout << nounitbuf;	正常缓冲

用途	示例代码	输出示例
表格对齐	cout << left << setw(10) << "姓名" << right << setw(8) << "成绩";	姓名 成绩
货币格式	cout << fixed << setprecision(2) << "$" << 19.99;	$19.99
科学数据	cout << scientific << setprecision(3) << 0.00123456;	1.235e-03
填充编号	cout << setfill('0') << right << setw(5) << 42;	00042
地址格式	cout << hex << showbase << uppercase << 0xdeadbeef;	0xDEADBEEF

TIP：使用 setw, setprecision, setfill 需要 #include <iomanip>。使用二进制输出，需要 #include <bitset>。作用范围：有些设置只影响下一个输出例如 width()，有些设置会保持有效直到被更改。

3、char

• char 的本质上是 数字，通过 ASCII 表跟对应的数值联系起来
• char 和整形运算，会先将字符转换为对应的数值，运算结果是一个数字

类型	字节数	范围	映射表
[signed] char	1B	-128~127	ASCII
unsigned char	1B	0~255	ASCII

常见转义字符	含义	ASCII 值
\n	换行	010
\t	水平制表	009
\	反斜杠字符	092
'	单引号字符	039
"	双引号字符	034

4、string

容量操作方法	功能	示例
length() / size()	字符串长度	s.length(); / s.size();
empty()	是否为空	if(s.empty()) { ... }
capacity()	容量大小	s.capacity();
reserve(n)	预分配空间	s.reserve(100);
resize(n)	调整大小	s.resize(10);
resize(n, c)	调整大小并填充	s.resize(10, 'x');
shrink_to_fit()	释放多余空间	s.shrink_to_fit();
max_size()	最大可能长度	s.max_size();

元素访问方法	功能	示例
operator[]	访问字符	char c = s[0];
at(n)	访问字符 (检查边界)	char c = s.at(0);
front()	第一个字符	char c = s.front();
back()	最后一个字符	char c = s.back();

修改方法	功能	示例
push_back(c)	末尾添加字符	s.push_back('!');
append(str)	追加字符串	s.append(" world");
operator+=	追加	s += " world";
insert(pos, str)	插入字符串	s.insert(0, "Hello ");
insert(pos, n, c)	插入 n 个字符	s.insert(5, 3, '*');

删除方法	功能	示例
pop_back()	删除末尾字符	s.pop_back();
erase(pos)	删除 pos 处字符	s.erase(5);
erase(pos, len)	删除从 pos 开始的 len 个字符	s.erase(5, 3);
erase(iterator)	删除迭代器指向的字符	s.erase(s.begin());
erase(first, last)	删除迭代器范围	s.erase(s.begin(), s.begin()+3);
clear()	清空字符串	s.clear();

替换方法	功能	示例
replace(pos, len, str)	替换子串	s.replace(0, 5, "Hi");
replace(first, last, str)	替换迭代器范围	s.replace(s.begin(), s.begin()+5, "Hi");

字符串操作	功能	示例
substr(pos)	从 pos 开始的子串	string sub = s.substr(6);
substr(pos, len)	从 pos 开始 len 长度的子串	string sub = s.substr(0, 5);
find(str, pos)	查找子串位置	int pos = s.find("world");
rfind(str, pos)	从后往前查找	int pos = s.rfind("world");
find_first_of(str, pos)	查找任意字符首次出现	int pos = s.find_first_of("aeiou");
find_last_of(str, pos)	查找任意字符最后出现	int pos = s.find_last_of("aeiou");
find_first_not_of(str, pos)	查找不在 str 中的字符	int pos = s.find_first_not_of(" ");
find_last_not_of(str, pos)	从后往前查找不在 str 中的字符	int pos = s.find_last_not_of(" ");
compare(str)	比较字符串	if(s.compare("hello") == 0) { ... }
swap(str)	交换字符串	s1.swap(s2);
copy(buf, len, pos)	复制到字符数组	char buf[10]; s.copy(buf, 5, 0);

迭代器	功能	示例
begin() / end()	正向迭代器	for(auto it=s.begin(); it!=s.end(); ++it)
cbegin() / cend()	const 正向迭代器	for(auto it=s.cbegin(); it!=s.cend(); ++it)
rbegin() / rend()	反向迭代器	for(auto it=s.rbegin(); it!=s.rend(); ++it)
crbegin() / crend()	const 反向迭代器	for(auto it=s.crbegin(); it!=s.crend(); ++it)

数字转换	功能	示例
to_string(num)	数字转字符串	string s = to_string(123);
stoi(str)	字符串转 int	int n = stoi("123");
stol(str)	字符串转 long	long n = stol("123");
stoll(str)	字符串转 long long	long long n = stoll("123");
stof(str)	字符串转 float	float f = stof("123.45");
stod(str)	字符串转 double	double d = stod("123.45");
stold(str)	字符串转 long double	long double ld = stold("123.45");

5、逻辑运算符

优先级：非 > 与 > 异或 > 或

6、枚举

• 枚举本质上是一个 被命名的整型常数集合，在 C/C++ 语言中它是一种基本数据类型
• 枚举的作用是提高代码的可读性、可维护性和键入性，因为枚举可以将一些数字或字符串符号化 —— 将数字标号定义为具体的符号

#include <iostream>
using namespace std;

enum Season {
    SPRING,      // 0
    SUMMER = 3,  // 3
    AUTUMN,      // 4
    WINTER       // 5
};

int main() {
    Season s1 = AUTUMN;
    cout << s1; // 输出 0
    switch(s1) {
        case SPRING: cout << "春天" << endl; break;
        default: cout << "不是春天" << endl;
    }
    return 0;
}

7、随机数

#include <iostream>
#include <cstdlib> // 添加 rand(), srand()
#include <ctime>   // 添加 time()
using namespace std;

int main() {
    srand(time(0)); // 使用当前时间作为随机种子
    int r = rand() % 100;
    return 0;
}

Tip

1. 需要设置随机种子，才能使得每次运行生成的随机数不同
2. 设置完随机种子后，会生成一个随机数序列，每次调用 rand() 会从这个序列中选出一个随机数
3. time(0) 返回以秒为单位的时间戳，如果将 srand(time(0)) 放在 for 循环里面，而每次 for 循环执行的时间间隔少于一秒，则每次循环都会生成相同的随机数序列

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
using namespace std;

int main() {
    for(int i = 1; i < 5; i++) {
        // 每个 for 循环中将会生成相同的随机数序列
        srand(time(0)); // 调用这个序列的 rand() 将会使得每个循环获得到的随机数相同
        cout << rand() << " " << rand() << endl;
    }
    return 0;
}

8、数组

• 一维数组

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    // 1、数组的声明
    int arr1[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    
    // 2、访问元素
    cout << arr1[0] << endl;
    
    // 3、遍历数组
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        cout << arr1[i] << " ";
    }
    return 0;
}

注意：数组下标从 0 开始，访问越界会导致未定义行为。建议使用 std::vector 替代原生数组以获得更好的安全性。

9、其他

• 预处理指令：#include, #define, #ifdef 等
• 命名空间：using namespace std; 避免重复输入 std
• 注释：// 单行注释，/* */ 多行注释

---

本文主要介绍了 C++ 基础部分的第一章内容，后续章节将涵盖指针、结构体、引用、函数及 static 关键字等进阶主题。建议读者结合实践练习巩固上述知识点。