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C++感受6-Hello World 交互版

news 来源：原创 2024/5/19 22:27:34

变量、常量
输入、输出、流
getline() 函数读入整行输入
Hello() 函数复习
新定义函数 Input() 实现友好的人机交互
还有 “痘痘” 为什么挤不到的分析……

1. DRY 原则简介

上一节课，我们写了两版“问候”程序。第一版的最大问题是重复的内容比较多，每一次问候都在重复从 cout 到 endl 的代码，中间只有人名不同。

刚学编程的人可能会说：“代码重复怕什么啊？在电脑里复制、粘贴文本非常快啊！”

问题不在于写代码是快还是慢，而在于重复的代码，难以修改、难以维护。

重复的代码，它们的背后的业务逻辑往往是相同或者高度相似的。如果有一天，这个业务逻辑发生改变，就会造成代码中所有重复的地方都要修改。我们现在的代码才几行而已，如果有一天q有上千，上万行代码，我们很可能都无法找出所有重复的地方，一个个修改过去也极大可能引发新的错误。

“不要到处写重复的代码”，这已经成为专门一条行业内的编码规矩，称为 “DRY”原则，也就是 “Dont’t repeat yourself”，不要重复你自己。

2. 新情景、新需求

第二版的问候程序，有很大的进步。因为我们把重复的，问候操作，写成一个函数，叫Hello()，多次调用。这样一来，将来，如果问候操作，需要变化，我们也只需要修改这个Hello（）函数即可。

// 我的第一个函数
void Hello(std::string_view XXX)
{std::cout << "你好，" << XXX << "！" << std::endl;
}

这一节课，我们要为问候业务，提出新的场景需求：模拟在上班路上，碰到谁，就问候谁的过程。

碰上谁，就问候谁……那我们能事先知道每一天上班会碰到谁吗？当然无法预知。这样一看，现有的这第二版问候程序就显得非常“死板”了。每一次运行这个程序，都是先问候志玲，再问候幂幂，再问候冰冰……无论运行多少次，它的问候过程都是一成不变的。

这就说到了“变”！我们需要可以变的姓名；这就引出这节谭，们要学习第一个重要的知识点：变量。

3. 认识变量和常量

程序中的数据，可以按可变和不可变区分，分成两大类：常量和变量。

3.1 常量

常量，就是在程序运行之后，无法修改，或禁止修改它的“量”的数据。

这里的“量”，更通俗易懂的说法是一个数据的“值”，或者说，一块内存里存放的内容。

我们以后会重点讲解常量。不过，大家要在今天记住这两个描述：“无能力修改” 和 “禁止修改”。

来举一个“恶俗”，但绝对管用的例子吧——

假设你是一个非常喜欢挤别人痘痘的人。然后，有个女生说她后背某个地方长了一颗很大的痘痘，可是她不告诉你这颗痘痘的位置。请问，你能挤掉一颗你看不见，摸不着的痘痘吗？当然不能，这就叫“无能力修改”。

另外一种情况，这颗痘痘就长在女生鼻头上，你看得见，摸得着，但是你能伸手就挤掉它吗？也不能，因为人家女生不允许你动它。

这就是将来我们会学习到的，最常见的两种类型的常量：一种是代码在客观上没有能力修改的数据，一种在语法上明确标明不让修改的数据。上一课第一版代码中的名字字符串，就是第一种，叫“字面常量”。它就像我们白纸黑字签下的字，一旦写下，就涂改不了。

3.2 变量

初中学习的代数，当一个数据我们暂时不知道它会是什么值时，我们可以用个字母，比如 x、y、z，来暂时先代表这个数据。在程序中，一个数据，我们暂时不知道它会是什么值；或者，知道它一开始的值，但这个值会随着程序的运行而不断变化，这情况下，我们也可以用一个字母，或者更好的，用一个单词来表达它，表达这个会变化的数据。

今天，我们不知道什么？答，我们不知道每一天上班路上会先遇到谁，后遇到谁。所以，就让我们写的C++程序，定义第一个真正意义上的变量，取名为 “谁” 吧！

你当然也可以使用 X 来表达，这样显得更加有科技感和神秘感。但是，我觉得用名字是“谁”这个变量，来表达程序中可能遇到谁谁谁谁……想一想是不是也挺直观的？

没错，这也是我们今天学习到又一个重要的知识点：变量的名字一定要能直观地表达它的作用。

来看一些常量与变量使用对比的例子——

“我的体重是 60 公斤”：人的体重很少一成不变，所以我们得用变量表达它，这个变量的名字可以叫 weight。
“我的身高 175 厘米……”：也一样，从小到大再到老，身高也会变化，这个变量可以叫 height。

3.3 变量常见使用过程

结合用变量表达待问候的人名的例子，我们来看看变量最常见的使用过程。

（1）定义变量

要使用变量，首先需要定义变量。C++定义变量时，需要给出变量名字，还需要直接或间接给出变量的类型。今天我们学习其中的“直接”方式：

变量类型变量名字;

即：先写下变量的类型，再写下它的名字，然后用分号结束，这是定义变量的一种常见语法。

在我们的例子，变量名是谁，它实际是要表达人的名字，所以它的类型应该是字符串。在 C++ 的标准库中，有一个叫 string 的类型，用来表达字符串。

std::string 谁;  // 定义了一个变量，名字叫谁，类型是 std::string

大家还记得前面课堂学习到的名字空间的知识点吧？特别是这个 std:: 的写法，你应该很熟悉了。

这样定义的变量谁，一开始时，它并不持任何字符内容（或者说，它持有一个空的字符串）。

2）修改变量的值

有了一个变量，接下来，就可以修改它的“量”了，也就是为它赋值。你可能猜到了，赋值操作在C++中，就是日常的 “=” 操作符（等号）。

下面演示了赋值 “张三” 给谁的代码：

谁 = "张三";  // 修改这个变量的值 （量、内存）

（3）使用变量

变量很方便用来传递一个值，比如，我们可以把谁作为之前我们写的 Hello() 函数的入参，以实现将谁的当前值（第2步中的 “张三”）传递给 Hello() 函数的入参（还记得吗，这个入参是一个“偷窥狂”，哦不是，是“观察者”）……

Hello(谁);  // 将谁的当前值，传递给 Hello() 函数入参，再于函数内部输出其值

（4）再改，再用

变量变量，比孙悟空还善变，悟空才能连续72变，我们的变量可以无穷尽地变下去……

谁 = "李天王";
Hello(谁);谁 = "孙悟空";
Hello(谁);// ...

3.4 变量使用完整示例代码

#include <iostream>
#include <string>
#include <string_view>void Hello(std::string_view XXX)
{std::cout << "你好，" << XXX << "！" << std::endl;
}int main()
{std::string 谁; 谁 = "志玲";Hello(谁);谁 = "幂幂";Hello(谁);谁 = "冰冰";Hello(谁);谁 = "热巴";Hello(谁);谁 = "真木阳子";Hello(谁);谁 = "井川遥";Hello(谁);谁 = "Lily Collins";Hello(谁);
}

问题来了：这个使用变量的版本，感觉写起来，比之前的常量版本还啰嗦呀？

4. 人机交互！

4.1 认识 getline()

尽管用了变量，但这个版本每次运行起来，输出结果还是一成不变；甚至写起来比常量的那个版本，还要麻烦、还啰嗦，并且，没有引入什么新功能呀？！

我们准备这样来模拟每天上班路上遇到谁问候谁的过程：我们让用户（其实，就是我们自己），在程序运行时，通过键盘输入一个姓名，输入谁，就表示我们遇到谁。

我们要输入的是一个姓名，一个字符串。并且，如果是外国人的话，那么他们的姓名中间可能包含空格。C++标准库提供了一个 getline() 的函数，特别适合于读入整行的字符串，包括中间的空格。

getline() 有两个入参。第一个入参指定输入流。什么叫“输入流”？

【输入、输出】：首先来理解什么叫“输入”：往程序里“塞”数据，就叫“输入”。大家顺便可以理解一下什么叫 “输出”，程序往外“吐”数据，就叫输出，也就是，编程时讲的输入和输出，是以程序为中心来理解的。

【流】：那什么叫流：水流、电流，都是流。流就是在同一个方向上的排着队的一大堆数据。比如，“车流”就是：同一个行驶方向上，有很多车一辆接一辆地往前走。

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我们现在写的程序，暂时只能使用键盘往程序里输入数据，一阵“噼噼啪啪”敲键盘，就可以往程序里输入一大串字符，因此它满足“输入流”的概念的三个要素：

同一个方向：键盘到主机
支持连续：噼噼啪啪快速输入，一个字符都不会丢
支持排队（即有序）：无论你击键有多少，都不可能出现先输入字符的后到，后输入的字符先到的乱序情况

所以，C++标准库就把键盘输入，包装成一个标准字符输入流，并且预先定义成一个变量。

如果是我写的标准库，那这个变量的名字肯定得叫噼噼啪啪，可惜不是。
这个预先定义的，代表标准输入流，或者说，绝大多数情况下，代表键盘的变量，它的真正的名字叫 cin。c指字符，in 指输入。加上标准库名字空间直接限定，就是 std::cin。

getline() 函数的第二个入参，在本例中，我们给的是我们自己定义的字符串变量，也就是谁。

当程序这样写时：

getline(std::cin, 谁);

执行该句代码并完成 getline() 的调用之后，变量谁的值，就是用户从键盘上输入的一行文本。输入一行文本，是指用户输入一些普通字符内容（包括汉字内容）之后，非常潇洒的拍下键盘上的回车键。getline()开始从行首一直读到行尾，不含回车换行。

如果用户在此期间就是不碰键盘，那程序就会“卡”在这一行一动不动。

4.2 问候程序的人机交互第一版

#include <iostream>
#include <string_view>
#include <string>void Hello(std::string_view XXX)
{std::cout << "你好，" << XXX << "！" << std::endl;
}int main()
{std::string 谁; std::getline(std::cin, 谁);Hello(谁);std::getline(std::cin, 谁);Hello(谁);
}

为了不浪费版面，暂时就只支持上班路上遇到两个吧！后面的遇到的，管他是大老板还是小保安，管她是不是你暗恋的办公室女神，咱们就全都假装没看到。

5. 是时候看视频了……

ffls09-HelloWorld-交互版

6. 最终版本代码

将 “遇见” 的过程，也封装成一个函数：Input()，该函数返回用户输入的姓名，并且提供了更好的人机交互界面。

#include <iostream>
#include <string_view>
#include <string>// 负责问候（输出）
void Hello(std::string_view XXX)
{std::cout << "你好，" << XXX << "！" << std::endl;
}// 负责遇见（输入）
std::string Input()
{std::cout << "遇见谁了？请输入他的名字：";std::string name;std::getline(std::cin, name);return name;
}int main()
{std::string 谁; 谁 = Input(); // 遇见谁Hello(谁);  // 问候谁谁 = Input(); // 纵不遇见你Hello(谁);   // 也想问候你
}

「本课终」