入门
hello.cpp
#include <iostream>
int main() {
std::cout << "Hello Quick Reference\n";
return 0;
}
编译运行
$ g++ hello.cpp -o hello
$ ./hello
Hello Quick Reference
变量
int number = 5; // 整数
float f = 0.95; // 浮点数
double PI = 3.14159; // 浮点数
char yes = 'Y'; // 特点
std::string s = "ME"; // 字符串（文本）
bool isRight = true; // 布尔值
// 常量
const float RATE = 0.8;
int age {25}; // 自 C++11
std::cout << age; // 打印 25
原始数据类型
| 数据类型 | 大小 | 范围 |
|---|---|---|
int | 4 bytes | -231 到 231-1 |
float | 4 bytes | N/A |
double | 8 bytes | N/A |
char | 1 byte | -128 到 127 |
bool | 1 byte | true / false |
void | N/A | N/A |
wchar_t | 2 到 4 bytes | 1 个宽字符 |
用户输入
int num;
std::cout << "Type a number: ";
std::cin >> num;
std::cout << "You entered " << num;
交换
int a = 5, b = 10;
std::swap(a, b);
// 输出: a=10, b=5
std::cout << "a=" << a << ", b=" << b;
// 整数交换的奇技淫巧
(x ^= y), (y ^= x), (x ^= y);
// 注意！ 以下操作会造成 undefined behavior
x ^= y ^= x ^= y;
注释
// C++中的单行注释
/* 这是一个多行注释
在 C++ 中 */
if 语句
if (a == 10) {
// do something
}
循环
for (int i = 0; i < 10; i++) {
std::cout << i << "\n";
}
函数
#include <iostream>
void hello(); // 声明
int main() { // 主函数
hello(); // 执行函数
}
void hello() { // 定义
std::cout << "Hello Quick Reference!\n";
}
引用
int i = 1;
int& ri = i; // ri 是对 i 的引用
ri = 2; // i 现在改为 2
std::cout << "i=" << i;
i = 3; // i 现在改为 3
std::cout << "ri=" << ri;
ri 和 i 指的是相同的内存位置
命名空间
#include <iostream>
namespace ns1 {int val(){return 5;}}
int main()
{
std::cout << ns1::val();
}
#include <iostream>
namespace ns1 {int val(){return 5;}}
using namespace ns1;
using namespace std;
int main()
{
cout << val();
}
名称空间允许名称下的全局标识符
C++ 数组
定义
std::array<int, 3> marks; // 定义
marks[0] = 92;
marks[1] = 97;
marks[2] = 98;
// 定义和初始化
std::array<int, 3> marks = {92, 97, 98};
// 有空成员
std::array<int, 3> marks = {92, 97};
std::cout << marks[2]; // 输出: 0
操控
┌─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┐
| 92 | 97 | 98 | 99 | 98 | 94 |
└─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┘
0 1 2 3 4 5
std::array<int, 6> marks = {
92, 97, 98, 99, 98, 94
};
// 打印第一个元素
std::cout << marks[0];
// 将第 2 个元素更改为 99
marks[1] = 99;
// 从用户那里获取输入
std::cin >> marks[2];
展示
char ref[5] = {'R', 'e', 'f'};
// 基于范围的for循环
for (const int &n : ref) {
std::cout << std::string(1, n);
}
// 传统的for循环
for (int i = 0; i < sizeof(ref); ++i) {
std::cout << ref[i];
}
多维
j0 j1 j2 j3 j4 j5
┌────┬────┬────┬────┬────┬────┐
i0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
├────┼────┼────┼────┼────┼────┤
i1 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 |
└────┴────┴────┴────┴────┴────┘
int x[2][6] = {
{1,2,3,4,5,6}, {6,5,4,3,2,1}
};
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
for (int j = 0; j < 6; ++j) {
std::cout << x[i][j] << " ";
}
}
// 输出: 1 2 3 4 5 6 6 5 4 3 2 1
C++ 条件
If Clause
if (a == 10) {
// do something
}
int number = 16;
if (number % 2 == 0)
{
std::cout << "even";
}
else
{
std::cout << "odd";
}
// 输出: even
Else if 语句
int score = 99;
if (score == 100) {
std::cout << "Superb";
}
else if (score >= 90) {
std::cout << "Excellent";
}
else if (score >= 80) {
std::cout << "Very Good";
}
else if (score >= 70) {
std::cout << "Good";
}
else if (score >= 60)
std::cout << "OK";
else
std::cout << "What?";
运算符
关系运算符
a == b | a 等于 b |
a != b | a 不等于 b |
a < b | a 小于 b |
a > b | a 大于 b |
a <= b | a 小于或等于 b |
a >= b | a 大于或等于 b |
赋值运算符
a += b | Aka a = a + b |
a -= b | Aka a = a - b |
a *= b | Aka a = a * b |
a /= b | Aka a = a / b |
a %= b | Aka a = a % b |
逻辑运算符
exp1 && exp2 | Both are true (AND) |
| `exp1 | |
!exp | exp is false (NOT) |
位运算符
a & b | Binary AND |
| `a | b` |
a ^ b | Binary XOR |
a ~ b | Binary One's Complement |
a << b | Binary Shift Left |
a >> b | Binary Shift Right |
三元运算符
┌── True ──┐
Result = Condition ? Exp1 : Exp2;
└───── False ─────┘
int x = 3, y = 5, max;
max = (x > y) ? x : y;
// 输出: 5
std::cout << max << std::endl;
int x = 3, y = 5, max;
if (x > y) {
max = x;
} else {
max = y;
}
// 输出: 5
std::cout << max << std::endl;
switch 语句
int num = 2;
switch (num) {
case 0:
std::cout << "Zero";
break;
case 1:
std::cout << "One";
break;
case 2:
std::cout << "Two";
break;
case 3:
std::cout << "Three";
break;
default:
std::cout << "What?";
break;
}
C++ 循环
While
int i = 0;
while (i < 6) {
std::cout << i++;
}
// 输出: 012345
Do-while
int i = 1;
do {
std::cout << i++;
} while (i <= 5);
// 输出: 12345
Continue 语句
for (int i = 0; i < 10; i++) {
if (i % 2 == 0) {
continue;
}
std::cout << i;
} // 输出: 13579
无限循环
while (true) { // true or 1
std::cout << "无限循环";
}
for (;;) {
std::cout << "无限循环";
}
for(int i = 1; i > 0; i++) {
std::cout << "infinite loop";
}
for_each (C++11 起)
#include <iostream>
int main()
{
auto print = [](int num) {
std::cout << num << std::endl;
};
std::array<int, 4> arr = {1, 2, 3, 4};
std::for_each(arr.begin(), arr.end(), print);
return 0;
}
基于范围 (C++11 起)
for (int n : {1, 2, 3, 4, 5}) {
std::cout << n << " ";
}
// 输出: 1 2 3 4 5
std::string hello = "Quick Reference.ME";
for (char c: hello)
{
std::cout << c << " ";
}
// 输出: Q u i c k R e f . M E
中断语句
int password, times = 0;
while (password != 1234) {
if (times++ >= 3) {
std::cout << "Locked!\n";
break;
}
std::cout << "Password: ";
std::cin >> password; // input
}
Several variations
for (int i = 0, j = 2; i < 3; i++, j--){
std::cout << "i=" << i << ",";
std::cout << "j=" << j << ";";
}
// 输出: i=0,j=2;i=1,j=1;i=2,j=0;
auto
std:: string s = "hello world";
for(auto c: s){
std:: cout << c << " ";
}
// 输出: h e l l o w o r l d
C++ 函数
参数和返回
#include <iostream>
int add(int a, int b) {
return a + b;
}
int main() {
std::cout << add(10, 20);
}
add 是一个接受 2 个整数并返回整数的函数
重载
void fun(string a, string b) {
std::cout << a + " " + b;
}
void fun(string a) {
std::cout << a;
}
void fun(int a) {
std::cout << a;
}
内置函数
#include <iostream>
#include <cmath> // 导入库
int main() {
// sqrt() 来自 cmath
std::cout << sqrt(9);
}
Lambda 表达式
Lambda 表达式可以在函数内定义，可以理解为在函数内定义的临时函数。格式：
auto func = []() -> return_type { };
[]为捕获列表，能够捕获其所在函数的局部变量- 一个空的捕获列表代表Lambda表达式不捕获任何的变量
- 对于值捕获，直接在中括号中填写要捕获的变量即可：
int val = 5; auto func = [val]() -> return_type { };
- 对于引用捕获，需要在捕获的变量前添加
&：string str("hello world!"); auto func = [&str]() -> return_type { }; - 如果变量太多，需要编译器根据我们编写的代码自动捕获，可以采用隐式捕获的方式。
- 全部值捕获：
int val1, val2; auto func = [=]() -> int { return val1 + val2; }; - 全部引用捕获：
string str1("hello"), str2("word!"); auto func = [&]() -> string { return str1 + str2; }; - 混合隐式捕获：如果希望对一部分变量采用值捕获，对其他变量采用引用捕获，可以混合使用：
int val1 = 123, val2 = 456; string str1("123"), str2(456); auto func1 = [=, &str1]() -> int { return val1 == std::stoi(str1) ? val1 : val2; }; auto func2 = [&, val1]() -> int { return str1 == std::to_string(val1) ? str1 : str2; };
- 全部值捕获：
()是参数列表，我们只需要按照普通函数的使用方法来使用即可return_type是函数的返回类型，-> return_type可以不写，编译器会自动推导{}中的内容就是函数体，依照普通函数的使用方法使用即可
此处给出一个 Lambda 表达式的实际使用例子(当然可以使用 str::copy):
// vec中包含1, 2, 3, 4, 5
std::vector<int> vec({1, 2, 3, 4, 5});
std::for_each(vec.begin(), vec.end(),
[](int& ele) -> void
{
std::cout << ele
<< " ";
});
C++多线程
多线程介绍
g++编译选项：-std=c++11。包含头文件：
#include <thread>：C++多线程库#include <mutex>：C++互斥量库#include <future>：C++异步库
线程的创建
以普通函数作为线程入口函数：
void entry_1() { }
void entry_2(int val) { }
std::thread my_thread_1(entry_1);
std::thread my_thread_2(entry_2, 5);
以类对象作为线程入口函数：
class Entry
{
void operator()() { }
void entry_function() { }
};
Entry entry;
// 调用operator()()
std::thread my_thread_1(entry);
// 调用Entry::entry_function
std::thread my_thread_2(&Entry::entry_function, &entry);
以lambda表达式作为线程入口函数：
std::thread my_thread([]() -> void
{
// ...
});
线程的销毁
thread my_thread;
// 阻塞
my_thread.join();
// 非阻塞
my_thread.detach();
this_thread
// 获取当前线程ID
std::this_thread::get_id();
// 使当前线程休眠一段指定时间
std::this_thread::sleep_for();
// 使当前线程休眠到指定时间
std::this_thread::sleep_until();
// 暂停当前线程的执行，让别的线程执行
std::this_thread::yield();
锁
#include <mutex>
锁的基本操作
创建锁
std::mutex m;
上锁
m.lock();
解锁
m.unlock();
尝试上锁：成功返回true，失败返回false
m.try_lock();
解锁
m.unlock();
更简单的锁 —— std::lock_guard<Mutex>
构造时上锁，析构时解锁
std::mutex m;
std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
额外参数：std::adopt_lock：只需解锁，无需上锁
// 手动上锁
m.lock();
std::lock_guard<mutex> lock(m,
std::adopt_lock);
unique_lock<Mutex>
构造上锁，析构解锁
std::mutex m;
std::unique_lock<mutex> lock(m);
std::adopt_lock
只需解锁，无需上锁
// 手动上锁
m.lock();
std::unique_lock<mutex> lock(m,
std::adopt_lock);
std::try_to_lock
尝试上锁，可以通过std::unique_lock<Mutex>::owns_lock()查看状态
std::unique_lock<mutex> lock(m,
std::try_to_lock);
if (lock.owns_lock())
{
// 拿到了锁
}
else
{
// 没有
}
std::defer_lock
绑定锁，但不上锁
std::unique_lock<mutex> lock(m,
std::defer_lock);
lock.lock();
lock.unlock();
std::unique_lock<Mutex>::release
返回所管理的mutex对象指针，**释放所有权。**一旦释放了所有权，那么如果原来互斥量处于互斥状态，程序员有责任手动解锁。
std::call_once
当多个线程通过这个函数调用一个可调用对象时，只会有一个线程成功调用。
std::once_flag flag;
void foo() { }
std::call_once(flag, foo);
std::condition_variable
创建条件变量
std::condition_variable cond;
等待条件变量被通知
std::unique_lock<std::mutex>
lock;
extern bool predicate();
// 调用方式 1
cond.wait(lock);
// 调用方式 2
cond.wait(lock, predicate);
wait不断地尝试重新获取并加锁该互斥量，如果获取不到，它就卡在这里并反复尝试重新获取，如果获取到了，执行流程就继续往下走wait在获取到互斥量并加锁了互斥量之后：- 如果
wait被提供了可调用对象，那么就执行这个可调用对象：- 如果返回值为
false，那么wait继续加锁，直到再次被 notified - 如果返回值为
true，那么wait返回，继续执行流程
- 如果返回值为
- 如果
wait没有第二个参数，那么直接返回，继续执行
- 如果
std::condition_variable::notify_one
notify_one 唤醒一个调用 wait 的线程。注意在唤醒之前要解锁，否则调用 wait 的线程也会因为无法加锁而阻塞。
std::condition_variable::notify_all
唤醒所有调用 wait 的线程。
获取线程的运行结果
#include <future>
创建异步任务
double func(int val);
// 使用std::async创建异步任务
// 使用std::future获取结果
// future模板中存放返回值类型
std::future<double> result =
std::async(func, 5);
获取异步任务的返回值
等待异步任务结束，但是不获取返回值：
result.wait();
获取异步任务的返回值：
int val = result.get();
注：
get()返回右值，因此只可调用一次- 只要调用上述任意函数，线程就会一直阻塞到返回值可用（入口函数运行结束）
std::async 的额外参数
额外参数可以被放在 std::async 的第一个参数位置，用于设定 std::async 的行为：
std::launch::deferred：入口函数的运行会被推迟到std::future<T>::get()或者std::future<T>::wait()被调用时。此时调用线程会直接运行线程入口函数，换言之，不会创建子线程std::launch::async：立即创建子线程，并运行线程入口函数std::launch::deferred | std::launch::async：默认值，由系统自行决定
返回值的状态
让当前线程等待一段时间（等待到指定时间点），以期待返回值准备好：
extern double foo(int val) {}
std::future<double> result =
async(foo, 5);
//返回值类型
std::future_status status;
// 等待一段时间
status = result.wait_for(
std::chrono::seconds(1)
);
// 等待到某一时间点
status = result.wait_for(
std::chrono::now() +
std::chrono::seconds(1)
);
在指定的时间过去后，可以获取等待的结果：
// 返回值已经准备好
if (status ==
std::future_status::ready)
{
}
// 超时：尚未准备好
else if (status ==
std::future_status::timeout)
{ }
// 尚未启动: std::launch::deferred
else if (status ==
std::future_status::deferred)
{ }
多个返回值
如果要多次获取结果，可以使用std::shared_future，其会返回结果的一个拷贝。
std::shared_future<T> result;
对于不可拷贝对象，可以在std::shared_future中存储对象的指针，而非指针本身。
创建线程
void threadFunction() {
// 线程函数体
std::cout << "From thread" << std::endl;
}
int main() {
// 创建线程并开始执行线程函数
std::thread t(threadFunction);
// 等待线程执行完毕
t.join();
return 0;
}
传递参数给线程函数
void threadFunction(int value) {
// 线程函数体
std::cout << "Received value: " << value << std::endl;
}
int main() {
int data = 42;
std::thread t(threadFunction, data);
t.join();
return 0;
}
使用Lambda表达式创建线程
int main() {
int data = 42;
std::thread t([data]() {
// Lambda 表达式作为线程函数
std::cout << "Received value: " << data << std::endl;
});
t.join();
return 0;
}
处理线程间的同步：
#include <mutex>
std::mutex mtx;
void threadFunction() {
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
std::cout << "Thread safe output." << std::endl;
}
int main() {
std::thread t1(threadFunction);
std::thread t2(threadFunction);
t1.join();
t2.join();
return 0;
}
使用std::async启动异步任务：
#include <future>
int taskFunction() {
// 异步任务
return 42;
}
int main() {
// 启动异步任务
std::future<int> fut = std::async(std::launch::async, taskFunction);
// 获取异步任务的结果
int result = fut.get();
std::cout << "Result: " << result << std::endl;
return 0;
}
C++ 预处理器
预处理器
- if
- elif
- else
- endif
- ifdef
- ifndef
- define
- undef
- include
- line
- error
- pragma
- defined
- __has_include
- __has_cpp_attribute
- export
- import
- module
Includes
#include "iostream"
#include <iostream>
Defines
#define FOO
#define FOO "hello"
#undef FOO
If
#ifdef DEBUG
console.log('hi');
#elif defined VERBOSE
...
#else
...
#endif
Error
#if VERSION == 2.0
#error Unsupported
#warning Not really supported
#endif
宏
#define DEG(x) ((x) * 57.29)
令牌连接
#define DST(name) name##_s name##_t
DST(object); #=> object_s object_t;
字符串化
#define STR(name) #name
char * a = STR(object); #=> char * a = "object";
文件和行
#define LOG(msg) console.log(__FILE__, __LINE__, msg)
#=> console.log("file.txt", 3, "hey")
各种各样的
转义序列
\b | 退格键 |
\f | 换页 |
\n | 换行 |
\r | 返回 |
\t | 水平制表符 |
\v | 垂直制表符 |
\\ | 反斜杠 |
\' | 单引号 |
\" | 双引号 |
\? | 问号 |
\0 | 空字符 |
关键字
- alignas
- alignof
- and
- and_eq
- asm
- atomic_cancel
- atomic_commit
- atomic_noexcept
- auto
- bitand
- bitor
- bool
- break
- case
- catch
- char
- char8_t
- char16_t
- char32_t
- class
- compl
- concept
- const
- consteval
- constexpr
- constinit
- const_cast
- continue
- co_await
- co_return
- co_yield
- decltype
- default
- delete
- do
- double
- dynamic_cast
- else
- enum
- explicit
- export
- extern
- false
- float
- for
- friend
- goto
- if
- inline
- int
- long
- mutable
- namespace
- new
- noexcept
- not
- not_eq
- nullptr
- operator
- or
- or_eq
- private
- protected
- public
- reflexpr
- register
- reinterpret_cast
- requires
- return
- short
- signed
- sizeof
- static
- static_assert
- static_cast
- struct
- switch
- synchronized
- template
- this
- thread_local
- throw
- true
- try
- typedef
- typeid
- typename
- union
- unsigned
- using
- virtual
- void
- volatile
- wchar_t
- while
- xor
- xor_eq
- final
- override
- transaction_safe
- transaction_safe_dynamic
预处理器
- if
- elif
- else
- endif
- ifdef
- ifndef
- define
- undef
- include
- line
- error
- pragma
- defined
- __has_include
- __has_cpp_attribute
- export
- import
- module
另见
- C++ Infographics & Cheat Sheets (hackingcpp.com)
- C++ reference (cppreference.com)
- C++ Language Tutorials (cplusplus.com)
- C++备忘清单