C++ 基础教程¶

C++ 简介¶

C++ 由 C 语言发展而来，保留了底层内存控制能力，同时加入了类、对象、模板、异常、命名空间、标准库容器等特性。

常见应用场景：

系统软件、游戏引擎、图形图像处理。
高性能服务、数据库、编译器。
逆向、Pwn、CTF 二进制分析中的源码理解和利用实验。

第一个程序：

#include <iostream>

int main() {
    std::cout << "Hello, C++!\n";
    return 0;
}

C++ 环境设置¶

常见编译器：

平台	编译器
Windows	MSVC、MinGW-w64、Clang
Linux	GCC、Clang
macOS	Apple Clang

Linux 安装 GCC：

sudo apt update
sudo apt install g++

编译：

g++ -std=c++17 main.cpp -o main

C++ 基本语法¶

C++ 程序通常由头文件、函数、语句和表达式组成。

#include <iostream>

int main() {
    int x = 10;
    std::cout << x << '\n';
    return 0;
}

要点：

语句通常以分号 ; 结尾。
{} 表示代码块。
main 是程序入口函数。
标准库名称通常位于 std 命名空间下。

C++ 注释¶

单行注释：

// 这是单行注释

多行注释：

/*
  这是多行注释
*/

注释应解释“为什么这样做”，不要重复代码表面含义。

C++ 数据类型¶

常见基础类型：

类型	含义
`bool`	布尔值
`char`	字符
`int`	整数
`float`	单精度浮点数
`double`	双精度浮点数
`void`	无类型，常用于无返回值函数

固定宽度整数建议使用 <cstdint>：

#include <cstdint>

std::int32_t a = 123;
std::uint64_t b = 456;

C++ 变量类型¶

变量是有名字的对象。

int age = 18;
double score = 99.5;
char grade = 'A';
bool ok = true;

现代 C++ 中可以使用 auto 让编译器推导类型：

auto n = 42;       // int
auto text = "hi"; // const char*

C++ 变量作用域¶

作用域决定名字在哪里可见。

int global_value = 1;

int main() {
    int local_value = 2;
    {
        int block_value = 3;
    }
}

常见作用域：

全局作用域。
命名空间作用域。
函数作用域。
块作用域。
类作用域。

C++ 常量¶

const 表示对象初始化后不可修改。

const int max_count = 100;

constexpr 表示可在编译期求值：

constexpr int square(int x) {
    return x * x;
}

优先使用 const、constexpr，避免使用宏定义常量。

C++ 修饰符类型¶

整数类型可使用修饰符改变范围或符号性：

修饰符	示例
`signed`	`signed int`
`unsigned`	`unsigned int`
`short`	`short int`
`long`	`long int`
`long long`	`long long int`

注意无符号整数下溢会回绕，条件判断中要特别小心。

C++ 存储类¶

常见存储相关关键字：

关键字	含义
`static`	静态存储期或内部链接
`extern`	声明外部定义
`thread_local`	线程局部对象
`mutable`	允许在 `const` 对象中修改成员

示例：

static int counter = 0;
extern int shared_value;
thread_local int thread_id = 0;

C++ 运算符¶

常见运算符：

类型	示例
算术	`+ - * / %`
比较	`== != < > <= >=`
逻辑	`&& \|\| !`
位运算	`& \| ^ ~ << >>`
赋值	`= += -= *= /=`
成员访问	`. ->`

位运算在 CTF、逆向和密码学实现中很常见。

C++ 循环¶

for 循环：

for (int i = 0; i < 5; ++i) {
    std::cout << i << '\n';
}

范围 for：

for (int x : values) {
    std::cout << x << '\n';
}

while 循环：

while (condition) {
    // ...
}

C++ 判断¶

if 语句：

if (score >= 60) {
    std::cout << "pass\n";
} else {
    std::cout << "fail\n";
}

switch 语句：

switch (op) {
case 1:
    break;
default:
    break;
}

C++ 函数¶

函数用于封装可复用逻辑。

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

函数声明和定义可以分离：

int add(int a, int b); // 声明

C++ 数字¶

C++ 支持整数、浮点数和复数。数学函数位于 <cmath>。

#include <cmath>

double x = std::sqrt(9.0);
double y = std::pow(2.0, 10.0);

随机数可使用 <random>，不要用简单取模生成安全随机数。

C++ 数组¶

C 风格数组：

int a[3] = {1, 2, 3};

现代 C++ 优先使用 std::array 或 std::vector：

#include <array>
std::array<int, 3> a = {1, 2, 3};

C++ 字符串¶

std::string 位于 <string>。

#include <string>

std::string s = "flag";
s += "{demo}";

相比 C 字符串，std::string 会自动管理长度和内存。

C++ 指针¶

指针保存对象地址。

int x = 10;
int* p = &x;
std::cout << *p << '\n';

要避免空指针、悬空指针和越界访问。资源所有权优先使用智能指针。

C++ 引用¶

引用是对象的别名，必须初始化。

int x = 10;
int& ref = x;
ref = 20;

函数参数常用引用避免拷贝：

void print(const std::string& s);

C++ 日期 & 时间¶

传统 C 时间库位于 <ctime>，现代 C++ 时间库位于 <chrono>。

#include <chrono>

auto now = std::chrono::system_clock::now();

计时常用：

auto start = std::chrono::steady_clock::now();
// ...
auto end = std::chrono::steady_clock::now();

C++ 基本的输入输出¶

<iostream> 提供标准输入输出。

#include <iostream>

int n;
std::cin >> n;
std::cout << "n=" << n << '\n';

常见对象：

std::cin：标准输入。
std::cout：标准输出。
std::cerr：标准错误。

C++ 结构体(struct)¶

结构体用于组织多个字段。

struct Point {
    int x;
    int y;
};

Point p{1, 2};

C++ 中 struct 和 class 的主要默认区别是成员访问权限：struct 默认 public，class 默认 private。

C++ vector 容器¶

std::vector 是动态数组。

#include <vector>

std::vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);

常用操作：

操作	含义
`push_back`	尾部添加
`pop_back`	删除尾部
`size`	元素数量
`empty`	是否为空
`at`	带边界检查访问

C++ 数据结构¶

C++ 标准库提供了常用数据结构：

数据结构	容器
动态数组	`std::vector`
双端队列	`std::deque`
链表	`std::list`、`std::forward_list`
栈	`std::stack`
队列	`std::queue`
优先队列	`std::priority_queue`
集合	`std::set`、`std::unordered_set`
映射	`std::map`、`std::unordered_map`

做算法题和 CTF 脚本辅助时，熟悉这些容器会显著提高效率。