C++ 速记表

基础语法

Hello World & 注释

// Hello World
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    cout << "Hello, World!" << endl;
    return 0;
}
// 单行注释
/* 多行注释 */
/**
 * Doxygen 文档注释
 * @param x 参数说明
 * @return 返回值说明
 */

输入输出

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
    // 输出
    cout << "Hello, World!" << endl;
    cout << "Number: " << 42 << ", Float: " << 3.14 << endl;
    // 输入
    string name;
    int age;
    cout << "Enter your name: ";
    cin >> name;
    cout << "Enter your age: ";
    cin >> age;
    cout << "Hello, " << name << "!" << endl;
    return 0;
}

变量与常量

声明方式

int x = 10;
auto y = 20;           // C++11 类型推导
const int MAX = 100;
constexpr int SIZE = 50;
int& ref = x;          // 引用
const int* ptr = &x;   // 指针

引用

int x = 10;
int& ref = x;
ref = 20;  // x 也变为 20
// 常量引用
const int& cref = x;
// 右值引用 (C++11)
int&& rref = 10;

作用域

int globalVar = 0;  // 全局
int main() {
    int localVar = 0;  // 局部
    {
        int blockVar = 0;  // 块作用域
    }
    static int staticVar = 0;  // 静态
}

数据类型

基本类型

// 整数
int short long long long
unsigned int unsigned long
// 浮点数
float double long double
// 字符
char wchar_t char16_t char32_t  // C++11
// 布尔
bool
// 空类型
void

STL 容器

#include <vector>
#include <string&gt;
#include <map>
#include <set>
vector<int> v;
string s;
map<string, int> m;
set<int> st;

类型转换

// C 风格
int i = (int)3.14;
// C++ 风格
static_cast<int>(3.14)
dynamic_cast<Derived*>(base)
const_cast<int*>(const_ptr)
reinterpret_cast<int*>(ptr)

auto 与 decltype

C++11

auto x = 10;  // int
auto s = "hello"s;  // string
auto vec = vector<int>{1, 2, 3};
decltype(x) y = 20;  // y 的类型与 x 相同

运算符

基本运算符

// 算术
+  -  *  /  %  ++  --
// 比较
==  !=  >  <  >=  <=
// 逻辑
&&  ||  !
// 位运算
&  |  ^  ~  <<  >>
// 赋值
=  +=  -=  *=  /=  %=  &=  |=  ^=  <<=  >>=

作用域运算符

::         // 全局作用域
class::    // 类作用域
namespace::  // 命名空间

成员访问

.          // 对象成员
->         // 指针成员
.*         // 成员指针
->*        // 成员指针

其他运算符

sizeof()   // 大小
typeid()   // 类型信息
new delete // 内存管理
?:         // 三元运算符

字符串

string 基础

#include <string&gt;
string s = "Hello";
s += " World";
s.append(" !");
s.length();
s.size();
s.empty();
s.clear();
s[0] = 'h';
s.at(0) = 'h';

字符串方法

s.substr(0, 5);
s.find("sub");
s.rfind("sub");
s.find_first_of("aeiou");
s.find_last_of("aeiou");
s.replace(0, 5, "Hi");
s.insert(5, "text");
s.erase(0, 5);
s.c_str();  // 转 C 字符串

字符串转换

// 数字转字符串
to_string(42);
to_string(3.14);
// 字符串转数字
stoi("42");
stol("1000");
stof("3.14");
stod("3.14159");

字符串流

#include <sstream>
stringstream ss;
ss << "Value: " << 42;
string result = ss.str();
// 解析
ss.str("10 20 30");
int a, b, c;
ss >> a >> b >> c;

STL 容器

vector

#include <vector>
vector<int> v = {1, 2, 3};
v.push_back(4);
v.pop_back();
v[0] = 100;
v.at(0) = 100;
v.size();
v.empty();
v.clear();
v.front();
v.back();
v.insert(v.begin(), 5);
v.erase(v.begin());

map

#include <map>
map<string, int> m;
m["key"] = 100;
m.insert({"key2", 200});
m["key"];
m.at("key");
m.count("key");
m.find("key") != m.end();
m.erase("key");
for (auto& [key, value] : m) {  // C++17
    cout << key << ": " << value << endl;
}

set

#include <set>
set<int> s;
s.insert(10);
s.insert(20);
s.count(10);
s.find(10) != s.end();
s.erase(10);
for (int x : s) {
    cout << x << endl;
}

unordered_map/set

C++11 哈希表

#include <unordered_map>
#include <unordered_set>
unordered_map<string, int> umap;
unordered_set<int> uset;
// 用法同 map/set，但无序，性能更好

deque & list

#include <deque>
#include <list>
deque<int> dq;
dq.push_front(1);
dq.push_back(2);
list<int> lst;
lst.push_front(1);
lst.push_back(2);

STL 算法

排序与查找

#include <algorithm>
sort(v.begin(), v.end());
sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());
auto it = find(v.begin(), v.end(), 5);
binary_search(v.begin(), v.end(), 5);
lower_bound(v.begin(), v.end(), 5);
upper_bound(v.begin(), v.end(), 5);

变换与过滤

// transform
vector<int> result(v.size());
transform(v.begin(), v.end(), result.begin(), 
    [](int x) { return x * 2; });
// copy_if
vector<int> evens;
copy_if(v.begin(), v.end(), back_inserter(evens),
    [](int x) { return x % 2 == 0; });

累积与计数

#include <numeric>
int sum = accumulate(v.begin(), v.end(), 0);
int product = accumulate(v.begin(), v.end(), 1, multiplies<int>());
int cnt = count(v.begin(), v.end(), 5);
int cnt = count_if(v.begin(), v.end(), [](int x) { return x &gt; 10; });

其他算法

reverse(v.begin(), v.end());
rotate(v.begin(), v.begin() + 2, v.end());
unique(v.begin(), v.end());  // 需先排序
int minVal = *min_element(v.begin(), v.end());
int maxVal = *max_element(v.begin(), v.end());

控制流

if / else

if (condition) {
    // 执行
} else if (other) {
    // 执行
} else {
    // 执行
}
// if 初始化 (C++17)
if (auto it = m.find("key"); it != m.end()) {
    cout << it->second << endl;
}

switch

switch (value) {
    case 1:
        cout << "one" << endl;
        break;
    case 2:
    case 3:
        cout << "two or three" << endl;
        break;
    default:
        cout << "other" << endl;
}

循环

for (int i = 0; i < 10; i++) {}
// 范围 for (C++11)
for (auto& item : vec) {}
for (const auto& [key, value] : map) {}  // C++17
while (condition) {}
do {} while (condition);

函数

函数定义

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}
// 默认参数
void greet(string name = "Guest") {
    cout << "Hello, " << name << endl;
}
// 内联函数
inline int square(int x) {
    return x * x;
}

Lambda 表达式

C++11

auto add = [](int a, int b) { return a + b; };
int x = 10;
auto captureByValue = [x]() { return x; };
auto captureByRef = [&x]() { x++; };
auto captureAll = [=]() { /* 值捕获所有 */ };
auto captureAllRef = [&]() { /* 引用捕获所有 */ };

函数模板

template<typename T>
T max(T a, T b) {
    return (a &gt; b) ? a : b;
}
auto result = max(10, 20);
auto result = max(3.14, 2.71);

可变参数模板

C++11

template<typename... Args>
void print(Args... args) {
    (cout << ... << args) << endl;  // C++17 折叠表达式
}
print(1, 2, 3, "hello");

面向对象

类定义

class Person {
private:
    string name;
    int age;
public:
    Person(string n, int a) : name(n), age(a) {}
    void greet() {
        cout << "Hello, I'm " << name << endl;
    }
    int getAge() const { return age; }
    static int count;
};

继承

class Student : public Person {
private:
    string major;
public:
    Student(string n, int a, string m) 
        : Person(n, a), major(m) {}
    void study() {
        cout << "Studying " << major << endl;
    }
};

虚函数与多态

class Animal {
public:
    virtual void makeSound() {
        cout << "Some sound" << endl;
    }
    virtual ~Animal() {}  // 虚析构
};
class Dog : public Animal {
public:
    void makeSound() override {  // C++11
        cout << "Woof!" << endl;
    }
};

运算符重载

class Complex {
    double real, imag;
public:
    Complex operator+(const Complex& other) {
        return Complex(real + other.real, imag + other.imag);
    }
    friend ostream& operator<<(ostream& os, const Complex& c) {
        os << c.real << "+" << c.imag << "i";
        return os;
    }
};

智能指针

unique_ptr

C++11 独占所有权

#include <memory>
unique_ptr<int> ptr = make_unique<int>(10);
*ptr = 20;
unique_ptr<vector<int>> v = make_unique<vector<int>>();
v->push_back(1);

shared_ptr

C++11 共享所有权

shared_ptr<int> ptr1 = make_shared<int>(10);
shared_ptr<int> ptr2 = ptr1;  // 引用计数增加
ptr1.use_count();  // 2
ptr1.reset();      // 释放

weak_ptr

避免循环引用

shared_ptr<int> sptr = make_shared<int>(10);
weak_ptr<int> wptr = sptr;
if (auto ptr = wptr.lock()) {
    // 使用 ptr
}

异常处理

try/catch

try {
    throw runtime_error("Something went wrong");
} catch (const runtime_error& e) {
    cerr << "Error: " << e.what() << endl;
} catch (const exception& e) {
    cerr << "Exception: " << e.what() << endl;
} catch (...) {
    cerr << "Unknown exception" << endl;
}

自定义异常

class ValidationError : public exception {
    string message;
public:
    ValidationError(const string& msg) : message(msg) {}
    const char* what() const noexcept override {
        return message.c_str();
    }
};
throw ValidationError("Invalid input");

文件操作

读取文件

#include <fstream>
ifstream file("input.txt");
if (!file.is_open()) {
    cerr << "Error opening file" << endl;
}
string line;
while (getline(file, line)) {
    cout << line << endl;
}
file.close();

写入文件

ofstream file("output.txt");
file << "Hello World" << endl;
file << "Value: " << 42 << endl;
file.close();

现代 C++ 特性

结构化绑定

C++17

auto [x, y] = make_pair(1, 2);
map<string, int> m;
for (auto [key, value] : m) {
    cout << key << ": " << value << endl;
}

optional

C++17

#include <optional>
optional<int> find(vector<int>& v, int target) {
    auto it = std::find(v.begin(), v.end(), target);
    if (it != v.end()) return *it;
    return nullopt;
}
if (auto result = find(v, 5)) {
    cout << *result << endl;
}

variant

C++17

#include <variant>
variant<int, string> v;
v = 42;
v = "hello";
if (holds_alternative<int>(v)) {
    cout << get<int>(v) << endl;
}

Concepts

C++20

template<typename T>
concept Numeric = std::is_arithmetic_v<T&gt;;
template<Numeric T>
T add(T a, T b) {
    return a + b;
}

最佳实践

代码风格

// 使用 auto
auto v = vector<int>{1, 2, 3};
// 使用范围 for
for (const auto& item : vec) {}
// 使用智能指针
auto ptr = make_unique<int>(10);
// 使用 const
void func(const string& s);

性能优化

// 使用 move 语义
vector<int> v1 = {1, 2, 3};
vector<int> v2 = move(v1);
// 预留容量
vector<int> v;
v.reserve(1000);
// 使用 emplace
v.emplace_back(1, 2, 3);  // 原地构造

常见陷阱

// 避免悬空指针
int* ptr = new int(10);
delete ptr;
ptr = nullptr;
// 避免浅拷贝
// 实现深拷贝构造函数和赋值运算符
// 避免内存泄漏
// 使用智能指针

工具链

编译器

# GCC
g++ -std=c++17 -Wall -O2 main.cpp -o main
# Clang
clang++ -std=c++17 -Wall -O2 main.cpp -o main
# MSVC
cl /std:c++17 /W4 /O2 main.cpp

构建工具

# CMake
cmake -B build
cmake --build build
# Make
make
make clean

调试与分析

# GDB
g++ -g main.cpp -o main
gdb ./main
# Valgrind (内存检查)
valgrind --leak-check=full ./main

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输入输出

变量与常量

声明方式

引用

作用域

数据类型

基本类型

STL 容器

类型转换

auto 与 decltype

运算符

基本运算符

作用域运算符

成员访问

其他运算符

字符串

string 基础

字符串方法

字符串转换

字符串流

STL 容器

vector

map

set

unordered_map/set

deque & list

STL 算法

排序与查找

变换与过滤

累积与计数

其他算法

控制流

if / else

switch

循环

函数

函数定义

Lambda 表达式

函数模板

可变参数模板

面向对象

类定义

继承

虚函数与多态

运算符重载

智能指针

unique_ptr

shared_ptr

weak_ptr

异常处理

try/catch

自定义异常

文件操作

读取文件

写入文件

现代 C++ 特性

结构化绑定

optional

variant

Concepts

最佳实践

代码风格

性能优化

常见陷阱

工具链

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构建工具

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