从 Python 到 C++：第一步——基础语法结构与数据类型对比学习

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前言

年也过完了，心也该静下来了，上年立的flag也变成今年的了，再喊一遍口号，今年要更努力，把c++学会并将c++学习笔记系列更新完毕。敬请期待～

1. C++ 基础语法结构

C++ 是一种强类型、静态编译的语言，程序执行时需要明确指定每一个元素的类型。我们从 C++ 的基础语法结构开始，通过对比 Python 来帮助你快速理解。

1.1 程序入口：main 函数

C++ 程序的执行从 main 函数开始，这是程序的入口点，Python 没有类似的强制入口函数，直接从脚本顶层代码开始执行。

hello.cpp：

#include <iostream> // 引入输入输出流库
using namespace std; // 使用 std 命名空间

// main() 是程序开始执行的地方
int main() {
    cout << "Hello World"; // 输出 Hello World
    return 0; // 函数执行完成，返回结果0
}

实例解析：

• • #include <iostream>：引入输入输出流库，用于 cout 输出。
• • using namespace std;：使用 std 命名空间，让后续代码可以直接使用标准库的函数和对象。
• • // main()...：这是单行注释，在代码中解释某部分功能。
• • int main()：定义一个名为 main 的函数，返回类型为 int，{} 内为代码块。
• • cout << "Hello World";：输出 Hello World 字符串到控制台。
• • return 0;：标识程序正常结束。

1.2 C++ 函数基本结构

在 C++ 中，函数有 返回类型、函数名 和 参数列表。每个函数执行的代码放在 {} 内部，执行结束时可以通过 return 返回结果。

函数结构：

int main() {} // 返回类型为 int，函数名为 main

• • int：函数的返回类型。
• • main：函数名。
• • {}：代码块，包含函数体内部的代码。

1.3 命名空间

在 C++ 中，命名空间是用来避免命名冲突的机制。标准库的所有内容都放在 std 命名空间中。为了简化代码，通常会在文件开头使用 using namespace std;，这样就可以直接使用标准库的函数和对象。

命名空间的使用：

using namespace std;  // 引入标准命名空间

// 如果不使用命名空间
std::cout << "Hello World";  // 显式指定使用 std 命名空间

如果没有 using namespace std;，在代码中每次使用标准库函数时都需要加上 std:: 前缀，就像在 Python 中使用 os.path 而不是直接 path。

优点：

• • 代码更简洁，避免重复书写命名空间。

缺点：

• • 如果多个库有相同的命名空间，可能会发生冲突。
• • 代码不太清晰，可能难以追溯使用的是哪个库。

1.4 注释

注释用于解释代码的作用。在 C++ 中有两种注释形式：

• 单行注释： 使用 // 来注释一行。

// 这是单行注释

• 多行注释： 使用 /* */ 来注释多行。

/* 这是
   多行注释 */

注释有助于代码的可读性，但不会被编译器执行。

1.5 代码执行与行

在 Python 中，代码是按行执行的，每行代码通常会以换行符结束。而在 C++ 中，代码是按语句（分号 ;）来结束的，因此同一行可以写多条语句。

int main() {cout << "Hello World"; return 0;}

你也可以将这些语句分成多行，按需格式化代码，使代码更易读。

int main() {
    cout << "Hello World";  // 输出内容
    return 0;  // 返回值
}

1.6 标识符命名规则

在 C++ 中，标识符（例如变量名、函数名、类名等）遵循一定的命名规则：

1. 1. 标识符只能包含字母（a-z、A-Z）、数字（0-9）和下划线（_）。但是，标识符的第一个字符必须是字母或下划线，不能以数字开头。
   • • 有效的标识符： myVar、MyVariable、_myVar、var_1
   • • 无效的标识符： 1var、@var
2. 2. 区分大小写： C++ 是大小写敏感的，所以 myVar 和 MyVar 是两个不同的标识符。
3. 3. 保留字（关键字）： C++ 语言有一些保留字，像 if、else、int 等，这些不能作为标识符使用。完整关键字

示例代码：

int myVariable = 10;  // 正确
int MyVariable = 20;  // 正确，但与 myVariable 不同
int 1var = 30;  // 错误，不能以数字开头

2. C++ 数据类型解析

在 C++ 中，数据类型是非常重要的，它决定了变量存储数据的形式和大小。与 Python 不同，C++ 是静态类型语言，我们必须在使用变量时显式声明其数据类型。常用的数据类型如下：

2.1 基本数据类型

• 整数类型（int） 用于存储整数。示例代码：

int x = 100;
cout << x << endl;

• 浮点类型（float, double） 用于存储小数。示例代码：

double pi = 3.14159;
cout << pi << endl;

• 字符类型（char） 用于存储单个字符。示例代码：

char grade = 'A';
cout << grade << endl;

• 布尔类型（bool） 用于存储布尔值 true 或 false。示例代码：

bool isStudent = true;
cout << (isStudent ? "Yes" : "No") << endl;

2.2 空类型（void）

表示无返回值或空指针的类型。

示例代码：

void printMessage() {
    cout << "Hello, C++!" << endl;
}

int main() {
    printMessage();
    return 0;
}

3. C++ 控制结构

C++ 中的控制结构包括条件判断、循环结构等。它们决定了程序的执行流程。

3.1 条件判断

C++ 中使用 if、else if 和 else 语句进行条件判断，类似于 Python 中的 if 语句。

示例代码：

int a = 5;
if (a > 10) {
    cout << "a is greater than 10" << endl;
} else if (a == 5) {
    cout << "a is 5" << endl;
} else {
    cout << "a is less than 5" << endl;
}

3.2 循环结构

C++ 提供了多种循环结构：

• for 循环 适用于已知循环次数的情况。示例代码：

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    cout << i << endl;
}

• while 循环 适用于条件为真时执行的情况。示例代码：

int i = 0;
while (i < 5) {
    cout << i << endl;
    i++;
}

4. C++ 输入输出

在 C++ 中，输入输出通常通过 cin 和 cout 来实现。cin 用于接收输入，cout 用于输出数据。

4.1 cin 输入

cin 用于从控制台读取数据，读取后赋值给指定的变量。

示例代码：

int age;
cout << "Enter your age: ";
cin >> age;
cout << "Your age is: " << age << endl;

5. 总结

• • 数据类型： C++ 的数据类型需要显式声明，类型的大小是固定的，且 C++ 是强类型语言。而 Python 是动态类型语言，变量类型由解释器自动推断。
• • 控制结构： C++ 的控制结构与 Python 相似，但 C++ 更加严格地要求代码块使用 {} 来明确范围。
• • 输入输出： C++ 采用 cin 和 cout 进行输入输出，且需要关注格式问题，而 Python 通过 input() 和 print() 进行输入输出，语法更加简洁。

通过这种对比学习方法，相信我们能够更快速地理解和掌握 C++ 的基本语法和数据结构，并为后续的学习打下坚实基础。