Linux C++编程入门教程

概述

本文介绍了在Linux环境下搭建C++开发环境的全过程，包括安装Linux操作系统、配置必要的开发工具以及设置合适的开发环境。文中详细讲解了如何在Ubuntu上安装GCC编译器，并演示了如何使用gVim、VSCode等编辑器。此外，还涵盖了C++的基础语法和面向对象编程概念，以及如何在Linux下编写和运行简单的C++程序。全文围绕关键词Linux C++展开，旨在帮助读者快速入门并掌握相关技能。

Linux环境搭建

安装Linux操作系统

在开始之前，你需要一台安装了Linux操作系统的计算机。Linux有多个发行版，常见的有Ubuntu、Fedora、CentOS等。这里以Ubuntu为例进行说明。

1. 下载Ubuntu镜像：首先到Ubuntu官方网站下载Ubuntu的镜像文件。
2. 选择安装方式：可以使用虚拟机（如VirtualBox、VMware）安装，或者直接在物理机上安装。
3. 安装Ubuntu：
   • 在虚拟机或物理机上启动安装程序。
   • 选择语言和键盘布局。
   • 选择安装类型（如“安装Ubuntu”）。
   • 分配磁盘空间，选择安装位置。
   • 按照向导提示完成安装。

安装必要的开发工具（如GCC编译器）

为了编译C++程序，你需要安装GCC（GNU Compiler Collection）和其他开发工具。

1. 打开终端。
2. 更新软件包列表：

   sudo apt-get update

3. 安装GCC和G++（C++编译器）：

   sudo apt-get install build-essential

设置开发环境（如编辑器配置）

开发环境推荐使用gVim、Vim、VSCode或Sublime Text等编辑器。

• 安装gVim：

  sudo apt-get install vim-gtk

• 安装VSCode：
  1. 打开终端，下载VSCode的安装包：

     wget https://code.visualstudio.com/sha/download?build=stable&os=linux-deb-x64

  2. 安装VSCode：

     sudo dpkg -i code_*_amd64.deb

C++基础语法回顾

数据类型与变量

在C++中，变量用于存储数据。C++提供了多种数据类型，包括整型、浮点型、字符型等。

整型：

• int：整数（默认是32位）
• short：短整数（16位）
• long：长整数（64位）

浮点型：

• float：单精度浮点数
• double：双精度浮点数

字符型：

• char：字符（通常是8位）

#include <iostream>

int main() {
    int a = 10;
    short b = 20;
    long c = 30;
    float d = 2.5;
    double e = 3.14;
    char f = 'a';

    std::cout << "整型: " << a << std::endl;
    std::cout << "短整型: " << b << std::endl;
    std::cout << "长整型: " << c << std::endl;
    std::cout << "浮点型: " << d << std::endl;
    std::cout << "双精度浮点型: " << e << std::endl;
    std::cout << "字符型: " << f << std::endl;

    return 0;
}

控制结构（条件语句和循环）

C++中的控制结构包括条件语句（if-else）和循环（for、while、do-while）。

条件语句：

• if：判断条件是否为真。
• if-else：提供两个分支的选择。
• switch：多路分支选择。

#include <iostream>

int main() {
    int x = 10;

    if (x > 5) {
        std::cout << "x > 5" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "x <= 5" << std::endl;
    }

    int y = 7;
    switch (y) {
        case 5:
            std::cout << "y = 5" << std::endl;
            break;
        case 7:
            std::cout << "y = 7" << std::endl;
            break;
        default:
            std::cout << "y 不是5或7" << std::endl;
            break;
    }

    return 0;
}

循环：

• for：适用于已知循环次数的情况。
• while：适用于未知循环次数的情况。
• do-while：类似于while，但至少执行一次循环。

#include <iostream>

int main() {
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        std::cout << "for 循环: " << i << std::endl;
    }

    int j = 0;
    while (j < 5) {
        std::cout << "while 循环: " << j << std::endl;
        j++;
    }

    int k = 0;
    do {
        std::cout << "do-while 循环: " << k << std::endl;
        k++;
    } while (k < 5);

    return 0;
}

函数和数组

函数用于封装代码逻辑，提高代码复用性。数组用于存储一组相同类型的变量。

函数：

• 函数定义：return_type function_name(parameters) { ... }
• 函数调用：function_name(args)

#include <iostream>

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

int main() {
    int result = add(3, 2);
    std::cout << "结果: " << result << std::endl;
    return 0;
}

数组：

• 一维数组：type array_name[size];
• 多维数组：type array_name[row][col];

#include <iostream>

int main() {
    int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        std::cout << "数组元素: " << arr[i] << std::endl;
    }

    int mat[2][3] = {
        {1, 2, 3},
        {4, 5, 6}
    };

    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        for (int j = 0; j < 3; j++) {
            std::cout << "二维数组: " << mat[i][j] << std::endl;
        }
    }

    return 0;
}

基本的输入输出操作

C++提供了标准输入输出流，即std::cin和std::cout，用于读取和输出数据。

#include <iostream>

int main() {
    int num;
    std::cout << "请输入一个整数: ";
    std::cin >> num;
    std::cout << "你输入的整数是: " << num << std::endl;

    std::cout << "请输入两个整数: ";
    int a, b;
    std::cin >> a >> b;
    std::cout << "你输入的两个整数是: " << a << " 和 " << b << std::endl;

    return 0;
}

在Linux下编写第一个C++程序

创建并编辑源代码文件

1. 打开终端。
2. 创建一个新的文本文件：

   touch hello.cpp

3. 使用你喜欢的编辑器打开文件：

   vim hello.cpp

4. 编写以下代码：

   #include <iostream>
   
   int main() {
      std::cout << "Hello, world!" << std::endl;
      return 0;
   }

使用命令行编译C++程序

1. 转到包含源代码文件的目录。
2. 使用g++编译源代码：

   g++ -o hello hello.cpp

   这会生成一个名为hello的可执行文件。

运行程序并查看输出

1. 运行生成的可执行文件：

   ./hello

2. 查看输出：

   Hello, world!

常见Linux命令与开发工具介绍

常用Linux命令（如ls, cd, mkdir, rm等）

• ls：列出文件和目录。
• cd：更改目录。
• mkdir：创建目录。
• rm：删除文件或目录。

# 列出当前目录下的文件和目录
ls

# 更改到/home/user目录
cd /home/user

# 创建一个名为newdir的目录
mkdir newdir

# 删除一个名为file的文件
rm file

使用版本控制系统（如Git）

Git是一个分布式版本控制系统，用于跟踪文件的更改。

1. 安装Git：

   sudo apt-get install git

2. 初始化Git仓库：

   git init

3. 创建新文件并添加到仓库：

   echo "Hello, world!" > hello.txt
   git add hello.txt

4. 提交更改：

   git commit -m "添加hello.txt"

5. 查看提交历史：

   git log

调试工具（如GDB）

GDB（GNU Debugger）是一个强大的调试工具，用于跟踪程序的执行。

1. 安装GDB：

   sudo apt-get install gdb

2. 编译程序时启用调试信息：

   g++ -o hello hello.cpp -g

3. 使用GDB启动程序：

   gdb ./hello

4. 设置断点：

   break main

5. 运行程序：

   run

6. 查看变量值：

   print i

C++面向对象编程入门

类和对象的概念

在面向对象编程中，类是对一组对象的抽象描述，对象是类的具体实例。

#include <iostream>

class Person {
public:
    std::string name;
    int age;

    void introduce() {
        std::cout << "我叫" << name << "，今年" << age << "岁。" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Person person1;
    person1.name = "张三";
    person1.age = 20;
    person1.introduce();

    return 0;
}

成员变量与成员函数

成员变量用于存储数据，成员函数用于实现功能。

#include <iostream>

class Rectangle {
public:
    int length;
    int width;

    int area() {
        return length * width;
    }
};

int main() {
    Rectangle rect;
    rect.length = 10;
    rect.width = 5;
    std::cout << "矩形的面积是: " << rect.area() << std::endl;

    return 0;
}

继承与多态

继承用于创建类层次结构，子类从父类继承属性和方法。多态是指使用基类类型来表示不同的类对象。

#include <iostream>

class Shape {
public:
    virtual void area() = 0;
};

class Rectangle : public Shape {
public:
    int length;
    int width;

    void area() override {
        std::cout << "矩形的面积是: " << length * width << std::endl;
    }
};

class Circle : public Shape {
public:
    int radius;

    void area() override {
        std::cout << "圆的面积是: " << 3.14 * radius * radius << std::endl;
    }
};

int main() {
    Rectangle rect;
    rect.length = 10;
    rect.width = 5;
    rect.area();

    Circle circle;
    circle.radius = 3;
    circle.area();

    return 0;
}

标准模板库（STL）简介

STL（Standard Template Library）提供了丰富的容器（如vector、list）和算法（如sort、find）。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

int main() {
    std::vector<int> numbers = {10, 20, 30, 40, 50};

    std::sort(numbers.begin(), numbers.end());

    for (int num : numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    std::vector<int>::iterator it = std::find(numbers.begin(), numbers.end(), 30);
    if (it != numbers.end()) {
        std::cout << "找到30了" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "没找到30" << std::endl;
    }

    return 0;
}

编写简单的C++应用程序

文件操作

C++提供了文件操作函数，如ifstream和ofstream。

#include <iostream>
#include <fstream>

int main() {
    std::ofstream file("output.txt");
    file << "Hello, world!" << std::endl;
    file.close();

    std::ifstream inputFile("output.txt");
    std::string content;
    while (std::getline(inputFile, content)) {
        std::cout << content << std::endl;
    }
    inputFile.close();

    return 0;
}

简单的图形界面程序开发（如使用Qt框架）

Qt是一个跨平台的图形用户界面库。

1. 安装Qt：

   sudo apt-get install qt5-default

2. 创建一个简单的Qt应用程序：
   使用Qt Creator创建一个新项目，选择“Qt Widgets Application”。

#include <QApplication>
#include <QWidget>
#include <QPushButton>

int main(int argc, char *argv[]) {
    QApplication app(argc, argv);

    QWidget window;
    QPushButton *button = new QPushButton("Hello, Qt", &window);
    window.setWindowTitle("Hello, Qt");
    window.show();

    return app.exec();
}

1. 编译并运行程序：
   使用Qt Creator的构建和运行功能来编译和运行程序。

实现用户交互

用户交互可以通过命令行或图形用户界面实现。

命令行用户交互：

#include <iostream>

int main() {
    std::cout << "请输入你的名字: ";
    std::string name;
    std::cin >> name;
    std::cout << "你好，" << name << "!" << std::endl;

    return 0;
}

图形用户界面用户交互：
继续使用以上Qt的简单图形界面程序，增加更多的交互功能，如按钮点击事件等。

#include <QApplication>
#include <QWidget>
#include <QPushButton>
#include <QVBoxLayout>
#include <QLabel>

int main(int argc, char *argv[]) {
    QApplication app(argc, argv);

    QWidget window;
    QPushButton *button = new QPushButton("Hello, Qt", &window);
    QLabel *label = new QLabel("点击按钮", &window);

    QVBoxLayout *layout = new QVBoxLayout;
    layout->addWidget(label);
    layout->addWidget(button);
    window.setLayout(layout);

    QObject::connect(button, &QPushButton::clicked, label, &QLabel::setText, "按钮被点击了");
    window.setWindowTitle("Hello, Qt");
    window.show();

    return app.exec();
}

通过以上的步骤和示例，你可以熟悉在Linux环境中编写和运行C++程序，以及一些基本的开发工具和面向对象编程的概念。希望这些内容能够帮助你顺利入门Linux下的C++编程。