一、C++ 基础语法概览

1.1 变量与数据类型

C++ 支持多种数据类型，包括基本类型（int、float、char、bool）、构造类型（array、struct、class）、指针、引用等。

代码语言：javascript

代码运行次数：0

运行

AI代码解释

cpp复制编辑int age = 25;
float score = 89.5f;
char grade = 'A';
bool passed = true;

1.2 控制结构

C++ 支持标准的流程控制语句，如 if、switch、for、while、do-while。

代码语言：javascript

代码运行次数：0

运行

AI代码解释

cpp复制编辑if (score >= 60) {
    cout << "Passed!" << endl;
} else {
    cout << "Failed!" << endl;
}

1.3 函数定义

函数是 C++ 的基础构建块之一：

代码语言：javascript

代码运行次数：0

运行

AI代码解释

cpp复制编辑int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

---

二、面向对象编程（OOP）

C++ 是最早支持面向对象编程的语言之一，核心概念包括类、对象、继承、多态、封装等。

2.1 类与对象

代码语言：javascript

代码运行次数：0

运行

AI代码解释

cpp复制编辑class Student {
private:
    string name;
    int age;
public:
    Student(string n, int a) : name(n), age(a) {}
    void introduce() {
        cout << "Name: " << name << ", Age: " << age << endl;
    }
};

2.2 继承与多态

继承允许子类复用父类的代码，而多态允许使用基类指针操作派生类对象。

代码语言：javascript

代码运行次数：0

运行

AI代码解释

cpp复制编辑class Animal {
public:
    virtual void sound() {
        cout << "Animal sound" << endl;
    }
};

class Dog : public Animal {
public:
    void sound() override {
        cout << "Woof!" << endl;
    }
};

void makeSound(Animal* a) {
    a->sound(); // 多态调用
}

---

三、STL：标准模板库

C++ 的标准模板库提供了常用的数据结构与算法的实现，如 vector、map、set、queue 等。

3.1 Vector 动态数组

代码语言：javascript

代码运行次数：0

运行

AI代码解释

cpp复制编辑#include <vector>

vector<int> nums = {1, 2, 3, 4};
nums.push_back(5);

3.2 Map 映射容器

代码语言：javascript

代码运行次数：0

运行

AI代码解释

cpp复制编辑#include <map>

map<string, int> ages;
ages["Alice"] = 30;
ages["Bob"] = 25;

3.3 算法头文件中的常用函数

代码语言：javascript

代码运行次数：0

运行

AI代码解释

cpp复制编辑#include <algorithm>

vector<int> data = {3, 1, 4, 1, 5};
sort(data.begin(), data.end());

---

四、内存管理

C++ 的内存控制细粒度强，支持手动申请与释放内存（尤其是在使用裸指针时）。

4.1 指针与引用

代码语言：javascript

代码运行次数：0

运行

AI代码解释

cpp复制编辑int a = 10;
int* p = &a;
cout << *p << endl;

int& ref = a;
ref = 20;

4.2 动态内存管理

代码语言：javascript

代码运行次数：0

运行

AI代码解释

cpp复制编辑int* arr = new int[5]; // 分配内存
delete[] arr;          // 释放内存

使用智能指针（C++11 之后）更为推荐：

代码语言：javascript

代码运行次数：0

运行

AI代码解释

cpp复制编辑#include <memory>

shared_ptr<int> sp = make_shared<int>(100);

---

五、异常处理

C++ 提供 try-catch 结构处理运行时错误。

代码语言：javascript

代码运行次数：0

运行

AI代码解释

cpp复制编辑try {
    throw runtime_error("Something went wrong");
} catch (const exception& e) {
    cout << e.what() << endl;
}

---

六、C++11/14/17/20 新特性一览

6.1 auto 与类型推断

代码语言：javascript

代码运行次数：0

运行

AI代码解释

cpp复制编辑auto x = 10; // 自动推断为 int

6.2 Lambda 表达式

代码语言：javascript

代码运行次数：0

运行

AI代码解释

cpp复制编辑vector<int> v = {1, 2, 3, 4};
for_each(v.begin(), v.end(), [](int x){ cout << x << " "; });

6.3 Range-based for 循环

代码语言：javascript

代码运行次数：0

运行

AI代码解释

cpp复制编辑for (int n : v) {
    cout << n << " ";
}

6.4 结构化绑定（C++17）

代码语言：javascript

代码运行次数：0

运行

AI代码解释

cpp复制编辑pair<int, string> p = {1, "apple"};
auto [id, name] = p;

---

七、实战示例：简易学生信息系统

下面是一个简单的 C++ 控制台程序，用于录入与展示学生信息。

代码语言：javascript

代码运行次数：0

运行

AI代码解释

cpp复制编辑#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

class Student {
private:
    string name;
    int age;
    float grade;
public:
    Student(string n, int a, float g) : name(n), age(a), grade(g) {}
    void display() const {
        cout << "Name: " << name << ", Age: " << age << ", Grade: " << grade << endl;
    }
};

int main() {
    vector<Student> students;
    int n;
    cout << "Enter number of students: ";
    cin >> n;

    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        string name;
        int age;
        float grade;
        cout << "Student " << i + 1 << " Name: ";
        cin >> name;
        cout << "Age: ";
        cin >> age;
        cout << "Grade: ";
        cin >> grade;
        students.emplace_back(name, age, grade);
    }

    cout << "\nStudent List:\n";
    for (const auto& s : students) {
        s.display();
    }

    return 0;
}

---

八、C++ 的实际应用领域

1. 游戏开发：如 Unreal Engine、Unity 的底层部分。
2. 系统开发：操作系统内核、驱动程序（如 Windows 内核部分）。
3. 金融高频交易：对延迟敏感的金融交易系统。
4. 嵌入式系统：在硬件性能受限的情况下执行高效代码。
5. 图形：如 OpenCV 库的底层实现。

---

九、结语

C++ 虽然学习曲线较陡，但其高效执行能力和灵活的编程范式使其在众多应用场景中依然保持强劲生命力。掌握 C++ 不仅能提升对底层计算机原理的理解，还能为系统级开发打下坚实基础。通过本篇文章对 C++ 的基础、面向对象特性、STL 使用与实战代码的全面介绍，相信读者能更系统地把握这门语言的核心精髓。