C++ 基础语法 - 1 前言、OJ、编辑器、输入输出与 int 类型变量

前言

你好，我是 Hatmic！

我在 14 岁的时候开始编写这套适合零基础学习者的 C++ 的教程，记录我的所学。并通过教程的方式将知识分享给其他人。

本套教程将讲解 C++ 的基础语法，希望我的读者们能有所收获！

练习

在国际上，有很多 OJ（Online Judge）可供选择。其中最常见的是美国的 Codeforces 和日本的 ATCoder，在这两个平台中，有丰富的题目可供练习，定期也有比赛。对于我们初学者，ATCoder 的 ABC 比赛是很适合的。关于这两个网站我不多赘述，在网络上有很多说明。

编辑器

C++ 的编辑器多种多样，其中，对于 Windows 用户，我们推荐 Dev-C++ 作为新手编写 C++ 代码的工具；对于 Mac 用户，我们推荐 Xcode。关于安装及使用这些编辑器（IDE），网上有很多的教程，请读者自行搜索。

其中，对于 Dev-C++，我推荐由 Embarcadero 公司维护的新版本，是支持 C++ 98 及更高版本的。

1.1 输出

在 C++ 中，可以使用 std::cin 和 std::cout 来进行标准输入输出。但在使用他们之前，我们要包含输入输出流库 <iostream> 。在 C++ 中有很多库（或者称为头文件），不同的库中包含了不同的功能。这里提到的 <iostream> 库包含了输入输出的功能，我们在后面学习中会学更多的功能，遇到不同的头文件。

C++ 中，我们一定要有一个 main 函数。我们要在 main 函数中编写程序中的核心的内容。

让我们尝试一下输出 Hello, World 吧！

#include <iostream>

int main () {
    std::cout << "Hello, World!" << std::endl;
    return 0;
}

请注意，在 C++ 代码中，每一句的结尾一定要有 ;。如果你的句末没有 ;，就会被提示编译错误（CE）。

在上面这份代码中，我们对于输出的内容要使用 << 重载运算符插入到输出流中。std::endl 是用于输出换行并刷新缓冲区。你可以先不必了解这些概念性的东西，也许我们在后面会讲到，也许随着你写得代码越来越多你也会会逐渐理解。

如果你想输出 Hello, World! 这样的文字，就必须要用两个 " 将其包裹起来。

在 main 函数的结尾，我们通常会加上 return 0; 来返回整数类型的 0，代表着程序运行结束。

在代码中，我们可以使用 std 命名空间，这样你就可以直接使用 cout、endl，而在前面无需加上 std 前缀。这样可以让代码更加简洁易读。

如果要使用 std 命名空间，你只需要在代码中添加 using namespace std; 即可，完整代码如下：

#include <iostream>

using namespace std;

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

1.2 输入与变量

在 C++ 中，我们可以使用 std::cin 来做标准输入，其中输入的内容要用输入操作符 >> 连接。我们仍要引入 <iostream> 库。

在算法竞赛中，输入的内容通常是需要被保存的，这时候就需要变量。

变量的类型有很多种，常见的如 int、long long、double、char 等等，我们后续都会讲到。这里我们以 int 类型变量举例。

int 类型变量是 C++ 中表示整数类型的数据类型之一。它通常占用 4 个字节（32 位），能保存的整数的范围约在 $-2,147,483,648$ 到 $2,147,483,648$，也就是 $-2^{31}-1$ 到 $2^{31}-1$ 这个范围。

声明一个 int 类型的变量可以使用语法 int myInt;，这将在内存中分配存储整数值的空间。其中 myInt 是变量名，你可以把他改成任何合法的变量名（关于合法，你可以理解成和你现有的变量名、函数名以及标准模板库中的功能名字不冲突的）。你可以把变量想成一个盒子，每个盒子存储一个内容，也占用一些空间。

接下来是一个例子：

#include <iostream>

using namespace std;

int main () {
    int a; // 定义整数类型变量 a 
    cin >> a; // 输入 a 变量（应该是一个整数） 
    cout << a << endl; // 输出 a 变量并换行 
    return 0;
}

在这个例子中，我们定义了一个 int 类型变量 $a$，并且输入一个整数 $a$。当我们输入一个符合条件的整数时，比如 10，你会发现程序输出了一个 10。

请注意：在 C++ 中，对于任何变量的定义一定是要先声明的。如果没有声明就会产生编译错误。

1.3 变量的赋值与运算

当你输出一个没有被处理过的变量时，你会发现这个变量是一个奇怪的数字。这是因为如果你没有为变量赋值，那么这块内存中原本可能包含着其他数据留下的残留内容，或者是操作系统随机分配的数值。

对于变量的赋值，我们前面提到过可以通过输入的方式为变量赋值。不过如果你不想通过输入的方式，那我们有别的办法。

我们可以可以通过赋值操作符 = 对 int 变量进行赋值，比如 int myInt = 10;。

当我们这样做了之后，int 类型变量 myInt 就存了 10 这个数字。试试看吧！

#include <iostream>

using namespace std;

int main () {
    int a; // 定义整数类型变量 a 
    cin >> a; // 输入 a 变量（应该是一个整数） 
    int b = 10; // 定义整数类型变量 b，并将其赋值为 10 
    cout << a << " " << b << endl; // 输出两行，分别是变量 a, b
    return 0;
}

除了赋值操作以外，int 类型变量还可以进行一些数学运算。包括加、减、乘、除等。除了这些基本的数学运算，还有位运算、异或运算等。这两种运算可以先有所了解，后面会提到的。

每一种运算都对应着运算符，请看下表：

加	减	乘	除	取模
`+`	`-`	`*`	`/`	`%`

取模运算其实是在求两个数相除后得到的余数，书写上常用 mod 表示。比如 $10 \mod 3 = 1$，即 $10$ 除以 $3$ 得到的余数。当 $a \mod b = 0$ 的时候，则说明 $a$ 是 $b$ 的倍数。

运算的优先级和数学上运算的优先级是一样的。你也可以用小括号 () 来确定运算的优先级，和数学一样，小括号的运算优先级是最大的。但没有中括号、大括号，这些都可以用小括号来代替。

例如 int b = a + 1; 表示将变量 a 加上 1 的值存在变量 b 中。

此外，变量还可以进行自增、自减等操作。你可以理解成：将 n 变量原来的值和另外一个值进行运算，运算后的结果存储在变量 n 中。

接下来一个简单的示例，可以帮助你更好地了解变量的赋值与运算：

#include <iostream>

using namespace std;

int main () {
    int m = 10; // 为变量 m 赋值为 10 
    cout << m << endl; // 输出 m 的值 10
    int n = m; // 将变量 n 赋值为 m，则 n 的值为 10 
    cout << n << endl; //  输出 n 的值为 10 
    n = n + 1; // n 存储的值为 10 + 1 = 11
    cout << n << endl;
    n = n - 2; // n 存储的值为 11 - 2 = 9
    cout << n << endl;
    n = n / 3; // n 存储的值为 9 / 3 = 3 
    cout << n << endl;
    n = n * 0; // n 存储的值为 3 * 0 = 0 
    cout << n << endl;
    return 0;
}

将一个新的值存到变量中一定要用赋值操作（或者通过输入的方式），如果没有赋值操作，那如 n + 1 这样的单独的语句是没有任何意义的。

此外，还有一些简单的写法，如 n = n + 1 可以简化为 n += 1，a = a - b 可以简化为 a -= b。这些简单的写法很实用，请读者们自己探索。