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这篇文章完全是对C语言的补课,如果C语言学的好,可跳过。
变量、数据类型与运算符
在 C++ 编程中,理解变量、数据类型和运算符是构建程序的基石。本教程将详细介绍这些基础概念,并通过示例代码帮助你更好地掌握。
一、C++ 语法基础
- 分号与大小写敏感性
- 在 C++ 中,每一条语句都必须以分号
;
结尾,分号是语句结束的标志,编译器依靠它来识别一条语句的结束位置。例如:int num = 5; // 这是一个完整的语句,声明并初始化一个整数变量 num,末尾的分号表示语句结束 std::cout << "Hello"; // 输出语句,用于向控制台输出字符串 "Hello",同样以分号结尾
- C++ 是区分大小写的语言,这意味着变量名、函数名、关键字等标识符,大写和小写字母被视为不同的符号。例如:
int num = 10; int Num = 20; // num 和 Num 是不同的变量,编译器会将它们区分对待
- 在 C++ 中,每一条语句都必须以分号
二、变量
- 变量的含义
- 变量是程序中用于存储数据的容器,它就像一个盒子,可以存放各种类型的数据,如数字、字符、字符串等。在程序运行过程中,变量的值可以根据需要进行改变,这使得程序能够根据不同的情况进行灵活的处理。例如,我们可以使用一个变量来存储用户输入的年龄,或者计算过程中的中间结果。
- 变量的声明
- 在使用变量之前,必须先进行声明,声明变量的目的是告诉编译器变量的数据类型和名称,以便编译器为其分配相应的内存空间。变量声明的基本语法是:
数据类型 变量名;
。例如:int age; // 声明一个名为 age 的整数变量,此时变量的值是未定义的,可能是内存中的任意值 char grade; // 声明一个名为 grade 的字符变量 float price; // 声明一个名为 price 的单精度浮点数变量
- 在使用变量之前,必须先进行声明,声明变量的目的是告诉编译器变量的数据类型和名称,以便编译器为其分配相应的内存空间。变量声明的基本语法是:
- 变量的初始化
- 初始化是在声明变量的同时给它赋一个初始值,这是一个良好的编程习惯,可以避免变量在未初始化的情况下被使用,从而产生不可预测的结果。例如:
int count = 0; // 声明并初始化为 0 float temperature = 25.5f; // 声明并初始化为 25.5,注意单精度浮点数常量后面要加 f 后缀,以区分双精度浮点数 char symbol = 'A'; // 声明并初始化为字符 'A'
- 初始化是在声明变量的同时给它赋一个初始值,这是一个良好的编程习惯,可以避免变量在未初始化的情况下被使用,从而产生不可预测的结果。例如:
- 变量的使用
- 一旦变量被声明和初始化(或者赋值),我们就可以在程序中使用它来存储和操作数据。例如:
int num1 = 5; int num2 = 3; int sum = num1 + num2; // 使用 num1 和 num2 进行加法运算,并将结果存储在 sum 中 std::cout << "The sum is: " << sum << std::endl; // 输出 sum 的值 num1 = 10; // 给 num1 重新赋值为 10
- 一旦变量被声明和初始化(或者赋值),我们就可以在程序中使用它来存储和操作数据。例如:
三、数据类型
- 整数类型
int
(有符号整数):这是最常用的整数数据类型,通常占用 4 个字节(32 位)的内存空间,在大多数现代计算机系统中,它可以表示的范围大致为 -2147483648 到 2147483647。例如:int number = 100; // 存储一个整数值 100
unsigned int
(无符号整数):与int
不同,unsigned int
只能表示非负整数,它的取值范围是 0 到 4294967295(同样占用 4 个字节)。例如:unsigned int positiveNumber = 200U; // 注意无符号整数常量后面要加 U 后缀,用于明确表示这是一个无符号数
short
(短整数):通常占用 2 个字节(16 位),有符号short
的取值范围大致为 -32768 到 32767,无符号short
的取值范围为 0 到 65535。例如:short smallNumber = 32767; // short 类型的最大值 unsigned short unsignedSmallNumber = 65535U; // 无符号 short 类型的最大值
long
(长整数):在不同的系统上,long
占用的字节数可能不同,一般在 32 位系统上占用 4 个字节,与int
相同;在 64 位系统上可能占用 8 个字节,能够表示更大范围的整数。有符号long
的最小值和最大值依赖于系统,无符号long
同理。例如:long bigNumber = 2147483648L; // 注意 long 类型常量后面要加 L 后缀,这里表示一个较大的整数,在 32 位系统上可能会超出 int 的范围 unsigned long unsignedBigNumber = 4294967295UL; // 无符号 long 类型常量加 UL 后缀
long long
(长长整数):通常占用 8 个字节(64 位),有符号long long
的取值范围非常大,大致为 -9223372036854775808 到 9223372036854775807,无符号long long
的取值范围为 0 到 18446744073709551615。例如:long long veryBigNumber = 9223372036854775807LL; // 注意 long long 类型常量后面要加 LL 后缀 unsigned long long unsignedVeryBigNumber = 18446744073709551615ULL; // 无符号 long long 类型常量加 ULL 后缀
- 字符类型
char
(字符):用于存储单个字符,如字母、数字、标点符号等,它占用 1 个字节的内存空间。例如:char letter = 'A'; // 存储字符 'A' char digit = '5'; // 存储字符 '5' char punctuation = '.'; // 存储标点符号 '.'
- 字符在计算机中是以 ASCII 码(美国信息交换标准代码)的形式存储的,每个字符都对应一个唯一的整数值。例如,字符 ‘A’ 的 ASCII 码值是 65,我们可以通过将字符变量以整数形式输出查看其 ASCII 码值:
std::cout << "The ASCII value of " << letter << " is: " << (int)letter << std::endl;
- 浮点类型
float
(单精度浮点数):占用 4 个字节的内存空间,用于表示带有小数部分的数值。它可以表示的精度有限,大约为 6 - 7 位有效数字。例如:float pi = 3.14159f; // 注意单精度浮点数常量后面要加 f 后缀,以区分双精度浮点数 float temperature = 25.5f; // 存储一个单精度浮点数温度值
double
(双精度浮点数):占用 8 个字节,比float
能够表示更精确的小数数值,大约有 15 - 16 位有效数字。在 C++ 中,如果没有特别指定,浮点常量默认为double
类型。例如:
推荐看看这个篇文章double morePrecisePi = 3.141592653589793; // 双精度浮点数可以更精确地表示圆周率 double anotherNumber = 123.456789; // 存储一个双精度浮点数
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- 布尔类型
bool
(布尔):用于表示逻辑值,只有两个可能的取值:true
(真)和false
(假),它通常占用 1 个字节的内存空间。例如:bool isTrue = true; bool isFalse = false;
- 布尔类型常用于条件判断语句中,如
if
语句,根据布尔值的真假来决定程序的执行路径。例如:if (isTrue) {std::cout << "The condition is true." << std::endl; } else {std::cout << "The condition is false." << std::endl; }
四、基本运算符
- 算术运算符
- 加法(
+
)、减法(-
)、乘法(*
)、除法(/
):这些运算符用于基本的数学运算,操作数通常为整数或浮点数类型。例如:int num1 = 10; int num2 = 3; int sum = num1 + num2; // 加法,结果为 13 int difference = num1 - num2; // 减法,结果为 7 int product = num1 * num2; // 乘法,结果为 30 int quotient = num1 / num2; // 除法,整数除法会舍去小数部分,结果为 3 float num3 = 5.0f; float num4 = 2.0f; float divisionResult = num3 / num4; // 浮点数除法,结果为 2.5f
- 取余(
%
):用于求两个整数相除的余数,操作数必须为整数类型。例如:int remainder = 10 % 3; // 结果为 1
- 自增(
++
)和自减(--
):这两个运算符用于将变量的值增加或减少 1。++
可以放在变量前面(前置自增)或后面(后置自增),--
同理。前置自增会先将变量的值增加 1,然后再使用变量的值;后置自增会先使用变量的值,然后再将变量的值增加 1。例如:int num = 5; int result1 = ++num; // 前置自增,num 先变为 6,result1 的值为 6 int result2 = num++; // 后置自增,result2 的值为 6(num 先被使用,然后变为 7)
- 注意事项:在进行除法运算时,如果两个操作数都是整数,结果将是整数除法的结果,舍去小数部分。如果需要得到精确的浮点数结果,至少有一个操作数应该是浮点数类型。另外,自增和自减运算符可能会使代码的可读性变差,在复杂的表达式中要谨慎使用,避免产生意想不到的结果。
- 加法(
- 赋值运算符
- 基本赋值(
=
):用于将右侧表达式的值赋给左侧的变量。例如:int num = 10; // 将 10 赋值给变量 num float price = 9.99f; // 将 9.99 赋值给变量 price
- 复合赋值运算符(
+=
、-=
、*=
、/=
、%=
等):这些运算符是基本赋值运算符和算术运算符的组合,用于简化变量的更新操作。例如:int num = 5; num += 3; // 等价于 num = num + 3,结果为 8 num *= 2; // 等价于 num = num * 2,结果为 16
- 基本赋值(
- 逻辑运算符
- 逻辑与(
&&
)、逻辑或(||
)、逻辑非(!
):这些运算符用于逻辑判断,操作数通常为布尔类型,常用于条件语句中。逻辑与只有当两个操作数都为真时结果才为真;逻辑或只要有一个操作数为真结果就为真;逻辑非用于取反操作数的逻辑值。例如:bool condition1 = true; bool condition2 = false; bool resultAnd = condition1 && condition2; // 结果为 false bool resultOr = condition1 || condition2; // 结果为 true bool resultNot =!condition1; // 结果为 false
- 注意事项:在使用逻辑与和逻辑或运算符时,要注意短路求值的特性。对于逻辑与,如果第一个操作数为假,则不会计算第二个操作数,因为整个表达式已经确定为假;对于逻辑或,如果第一个操作数为真,则不会计算第二个操作数,因为整个表达式已经确定为真。这在某些情况下可以提高程序的效率,但也可能会产生一些意想不到的结果,需要谨慎使用。
- 逻辑与(
- 位移运算符
- 左移(
<<
)和右移(>>
):位移运算符用于将二进制位进行移动,操作数通常为整数类型。左移运算符将操作数的二进制位向左移动指定的位数,右边用 0 填充;右移运算符将操作数的二进制位向右移动指定的位数,对于无符号数,左边用 0 填充,对于有符号数,左边的填充取决于具体的编译器实现(通常是用符号位填充)。例如:int num = 5; // 二进制表示为 00000101 int leftShifted = num << 2; // 左移 2 位,结果为 20(二进制表示为 00010100) int rightShifted = num >> 1; // 右移 1 位,结果为 2(二进制表示为 00000010)
- 注意事项:位移运算符在处理有符号整数时,右移操作可能会导致符号位的变化,从而产生意想不到的结果。在实际应用中,要确保对位移操作的理解和使用是正确的,尤其是在涉及到有符号数的情况下。
- 左移(
- 运算优先级
- 在 C++ 中,运算符有一定的运算优先级,就像数学中的四则运算先乘除后加减一样。例如,乘法和除法的优先级高于加法和减法,括号可以改变运算的优先级。完整的运算符优先级顺序如下(从高到低):
- 括号
()
- 后缀自增和自减(如
++i
、--i
)、函数调用、数组下标访问等 - 前缀自增和自减(如
i++
、i--
)、逻辑非!
、按位取反~
、正号+
、负号-
- 乘法
*
、除法/
、取余%
- 加法
+
、减法-
- 左移
<<
、右移>>
- 小于
<
、小于等于<=
、大于>
、大于等于>=
- 等于
==
、不等于!=
- 按位与
&
- 按位异或
^
- 按位或
|
- 逻辑与
&&
- 逻辑或
||
- 条件运算符
?:
- 赋值运算符(
=
、+=
、-=
等) - 逗号运算符
,
- 括号
- 例如:
int result = 2 + 3 * 4; // 先计算乘法,结果为 14(而不是 20) int resultWithParentheses = (2 + 3) * 4; // 先计算括号内的加法,结果为 20
- 注意事项:虽然运算符有明确的优先级顺序,但为了提高代码的可读性和可维护性,建议在复杂的表达式中使用括号来明确运算的顺序,避免因优先级问题导致的错误。
- 在 C++ 中,运算符有一定的运算优先级,就像数学中的四则运算先乘除后加减一样。例如,乘法和除法的优先级高于加法和减法,括号可以改变运算的优先级。完整的运算符优先级顺序如下(从高到低):
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C++ 变量生命周期与修饰关键字详解
在 C++ 编程中,理解变量的生命周期以及用于修饰变量的关键字至关重要,这有助于我们更精准地控制变量的行为和内存使用,编写出更健壮、高效的代码。
一、变量的生命周期
- 基于作用域的生命周期
- 在 C++ 中,变量的生命周期通常由其所在的作用域决定,而作用域在代码中通过花括号
{}
来界定。当程序执行进入一个包含变量声明的作用域时,该变量被创建(即分配内存空间);当程序执行离开这个作用域时,变量被销毁(其占用的内存空间被释放),这一过程就是变量的生命周期。 - 例如:
{int num = 10; // num 在这个花括号内被创建,生命周期开始std::cout << num << std::endl; // 输出 10 } // 程序离开这个花括号,num 的生命周期结束,其占用的内存被释放
- 在 C++ 中,变量的生命周期通常由其所在的作用域决定,而作用域在代码中通过花括号
- 不同作用域中的重名变量
- 由于变量的生命周期是基于作用域的,所以在不同的作用域(由不同的
{}
界定)中可以定义重名的变量。例如:int main() {int num = 5; // 第一个 num,生命周期从这里开始std::cout << "Outer num: " << num << std::endl; // 输出 Outer num: 5{int num = 10; // 第二个 num,与第一个 num 处于不同的作用域,生命周期从这里开始std::cout << "Inner num: " << num << std::endl; // 输出 Inner num: 10} // 内层的 num 生命周期结束std::cout << "Outer num again: " << num << std::endl; // 输出 Outer num again: 5,外层的 num 不受内层重名变量的影响return 0; }
- 由于变量的生命周期是基于作用域的,所以在不同的作用域(由不同的
二、修饰变量的关键字
-
const
关键字- 含义与作用:
const
关键字用于修饰变量,表示该变量是常量,即其值在初始化后不能被修改。这有助于增强程序的安全性和可读性,避免因意外修改数据而导致的错误。 - 示例代码:
const float pi= 3.1415926; // 定义一个常量 MAX_VALUE,其值不能被改变 // pi= 3.14; // 这行代码会导致编译错误,因为试图修改常量的值
- 含义与作用:
-
static
关键字- 局部静态变量:
- 含义与作用:当
static
关键字用于修饰局部变量时,该变量就成为了局部静态变量。与普通局部变量不同,局部静态变量的生命周期贯穿整个程序的运行过程,但其作用域仍然局限于定义它的函数内部。这意味着它在第一次进入函数时被初始化,并且在函数多次调用之间保持地址不变,也就是不会释放内存,也就是第二次执行 static int count = 0;是不起作用的,因为count 已经定义过了,而不是像普通局部变量那样每次函数调用时都重新创建和初始化。 - 示例代码:
void incrementCounter() {static int count = 0; // 局部静态变量 count,初始化为 0count++;std::cout << "Count: " << count << std::endl; } int main() {incrementCounter(); // 输出 Count: 1incrementCounter(); // 输出 Count: 2incrementCounter(); // 输出 Count: 3return 0; }
- 含义与作用:当
- 局部静态变量:
C++ 流程控制语句详解
一、if-else
语句
- 基本语法和示例:
if-else
语句用于根据条件执行不同的代码块。语法如下:
if (condition) {// 如果 condition 为真,执行这里的代码
} else {// 如果 condition 为假,执行这里的代码
}
例如,判断一个数是否大于 10:
int num;
std::cout << "请输入一个整数:";
std::cin >> num;if (num > 10) {std::cout << num << " 大于 10。" << std::endl;
} else {std::cout << num << " 小于等于 10。" << std::endl;
}
- 注意事项:
condition
必须是一个能够求值为布尔值(true
或false
)的表达式。在 C++ 中,非零值被视为true
,零值被视为false
。- 花括号
{}
的使用很重要,即使代码块只有一行,也建议使用花括号,以增强代码的可读性和可维护性,避免因后续添加代码时忘记添加花括号而导致逻辑错误。
二、if-else
分支嵌套
- 语法和示例:
当需要根据多个条件进行更复杂的判断时,可以使用if-else
嵌套。语法如下:
if (condition1) {// 如果 condition1 为真,执行这里的代码if (condition2) {// 如果 condition1 和 condition2 都为真,执行这里的代码} else {// 如果 condition1 为真但 condition2 为假,执行这里的代码}
} else {// 如果 condition1 为假,执行这里的代码if (condition3) {// 如果 condition1 为假且 condition3 为真,执行这里的代码} else {// 如果 condition1 和 condition3 都为假,执行这里的代码}
}
例如,判断一个年份是否为闰年(简化版,暂不考虑世纪闰年的精确判断):
int year;
std::cout << "请输入一个年份:";
std::cin >> year;if (year % 4 == 0) {std::cout << year << " 是闰年。" << std::endl;
} else {std::cout << year << " 不是闰年。" << std::endl;
}
- 注意事项:
- 嵌套层数不宜过多,过多的嵌套会使代码难以阅读和理解,容易出现逻辑错误。一般建议尽量将复杂的条件判断分解成多个简单的
if-else
语句,或者考虑使用其他更合适的算法或数据结构来实现需求。 - 注意每个
if
和else
的配对关系,可以通过适当的缩进使代码结构清晰,避免因配对错误而导致的逻辑混乱。
- 嵌套层数不宜过多,过多的嵌套会使代码难以阅读和理解,容易出现逻辑错误。一般建议尽量将复杂的条件判断分解成多个简单的
三、循环语句
for
循环- 基本语法和示例:
for
循环用于在已知循环次数的情况下重复执行一段代码。语法如下:
- 基本语法和示例:
for (初始化表达式; 条件表达式; 更新表达式) {// 循环体,只要条件表达式为真,就会重复执行这里的代码
}
例如,计算 1 到 5 的整数和:
int sum = 0;
for (int i = 1; i <= 5; i++) {sum += i;
}
std::cout << "1 到 5 的和为:" << sum << std::endl;
- **注意事项**:- 初始化表达式只会在循环开始前执行一次,用于初始化循环变量。- 条件表达式在每次循环迭代开始前被求值,如果为假,则循环结束。- 更新表达式在每次循环迭代结束后执行,用于更新循环变量的值。- 循环变量的作用域通常局限于 `for` 循环内部,在循环外部无法直接访问(除非在循环外提前声明)。
while
循环- 基本语法和示例:
while
循环用于在条件为真时重复执行一段代码,条件在每次循环开始前进行检查。语法如下:
- 基本语法和示例:
while (condition) {// 循环体,只要 condition 为真,就会重复执行这里的代码
}
例如,使用 while
循环实现上述计算 1 到 5 的整数和:
int sum = 0;
int i = 1;
while (i <= 5) {sum += i;i++;
}
std::cout << "1 到 5 的和为:" << sum << std::endl;
- **注意事项**:- 要确保循环条件在某个时刻会变为假,否则会导致无限循环,使程序陷入死锁状态。- 在循环体中必须有能够改变循环条件的语句,否则循环将永远不会结束。
do-while
循环- 基本语法和示例:
do-while
循环与while
循环类似,但它会先执行一次循环体,然后再检查条件。语法如下:
- 基本语法和示例:
do {// 循环体,先执行一次,然后再判断条件
} while (condition);
例如,使用 do-while
循环实现一个简单的猜数字游戏(简化版,假设数字固定为 5),让用户不断猜测直到猜对为止:
int guess;
do {std::cout << "请猜一个数字:";std::cin >> guess;if (guess > 5) {std::cout << "太大了!" << std::endl;} else if (guess < 5) {std::cout << "太小了!" << std::endl;}
} while (guess!= 5);
std::cout << "恭喜你,猜对了!" << std::endl;
- **注意事项**:- 由于循环体至少会执行一次,所以在某些情况下可能会导致不必要的操作,因此要根据具体需求选择合适的循环结构。- 同样要注意循环条件的正确性,避免无限循环。
四、循环嵌套
- 语法和示例(以
for
循环嵌套为例):
循环嵌套是指在一个循环内部再放置另一个循环。语法如下:
for (初始化表达式 1; 条件表达式 1; 更新表达式 1) {// 外层循环体for (初始化表达式 2; 条件表达式 2; 更新表达式 2) {// 内层循环体}
}
例如,使用嵌套的 for
循环打印一个简单的乘法口诀表(只到 3×3):
for (int i = 1; i <= 3; i++) {for (int j = 1; j <= i; j++) {std::cout << j << " × " << i << " = " << i * j << "\t";}std::cout << std::endl;
}
- 注意事项:
- 循环嵌套会增加代码的执行时间和复杂度,尤其是当嵌套层数较多且循环次数较大时。因此,在实际应用中,要谨慎使用循环嵌套,尽量优化算法,减少不必要的循环操作。
- 注意内层循环和外层循环的变量命名,避免混淆和冲突。同时,要确保内层循环的初始化和更新操作不会影响外层循环的正常执行。
五、break
和 continue
语句
break
语句- 语法和示例:
break
语句用于立即跳出当前所在的循环(for
、while
、do-while
)或switch
语句。例如,在一个循环中查找一个特定的数字(假设为 7),当找到时就使用break
结束循环:
- 语法和示例:
int num = 1;
while (num <= 10) {if (num == 7) {std::cout << "找到了数字 7。" << std::endl;break;}num++;
}
- **注意事项**:- `break` 只会跳出最内层的循环或 `switch` 语句,如果存在多层嵌套,只会跳出包含 `break` 语句的那一层,而不会跳出所有嵌套的循环。- 在某些情况下,过度使用 `break` 可能会使代码的逻辑变得不清晰,因此应谨慎使用,确保其使用场景符合代码的逻辑结构和意图。
continue
语句- 语法和示例:
continue
语句用于跳过当前循环迭代中剩余的代码,直接进入下一次循环迭代。例如,打印 1 到 10 中的奇数:
- 语法和示例:
for (int i = 1; i <= 10; i++) {if (i % 2 == 0) {continue;}std::cout << i << " ";
}
- **注意事项**:- 与 `break` 类似,`continue` 也只影响当前所在的循环层。- 使用 `continue` 时要注意循环变量的更新和条件判断,确保不会因为跳过某些迭代而导致逻辑错误,例如在循环中遗漏了对某些变量的必要更新操作,从而使循环条件永远无法满足或出现异常情况。
六、switch
语句
- 基本语法和示例:
switch
语句用于根据一个表达式的不同取值执行不同的代码块。语法如下:
switch (表达式) {case 常量表达式 1:// 当表达式的值等于常量表达式 1 时执行的语句块break;case 常量表达式 2:// 当表达式的值等于常量表达式 2 时执行的语句块break;//...default:// 当表达式的值与所有常量表达式都不匹配时执行的语句块break;
}
例如,根据用户输入的数字输出对应的星期几(简化版,只考虑 1 - 5):
int day;
std::cout << "请输入一个数字(1 - 5):";
std::cin >> day;switch (day) {case 1:std::cout << "星期一" << std::endl;break;case 2:std::cout << "星期二" << std::endl;break;case 3:std::cout << "星期三" << std::endl;break;case 4:std::cout << "星期四" << std::endl;break;case 5:std::cout << "星期五" << std::endl;break;default:std::cout << "无效的输入!" << std::endl;break;
}
- 注意事项:
switch
后面括号内的表达式必须是整数类型(包括char
类型)或能够隐式转换为整数类型的表达式,不能是浮点数、字符串等其他类型。- 每个
case
后面的常量表达式必须是唯一的,否则会导致编译错误。 - 不要忘记在每个
case
语句块的末尾加上break
语句(除非有意让程序fall-through
,即不添加break
使程序继续执行下一个case
的代码,但这种情况应添加清晰的注释说明意图,以免造成误解和逻辑错误),否则程序会继续执行下一个case
的语句块,这可能不是预期的行为。
掌握好这些分支语句和循环语句及其相关特性,是编写高效、灵活、逻辑正确的 C++ 程序的关键。通过不断的练习和实际应用,逐渐熟悉它们的用法和适用场景,能够提升编程能力,解决各种复杂的编程问题。
可以看看其他博主的
https://blog.csdn.net/weixin_46531416/article/details/120191176
数组
https://blog.csdn.net/weixin_46531416/article/details/120269502
指针
https://blog.csdn.net/weixin_46531416/article/details/120368009
https://blog.csdn.net/weixin_46531416/article/details/120559521
函数
https://blog.csdn.net/weixin_46531416/article/details/120250776
结构体
https://blog.csdn.net/weixin_46531416/article/details/120379878
总结性文章
https://blog.csdn.net/weixin_46531416/article/details/120171796