C++ 入門核心筆記：從輸入輸出到標準庫容器

前言

C++ 作為一門強大的系統級程式語言，其標準庫（STL）提供了豐富的工具。本文整理了 C++ 入門階段的核心知識點，涵蓋輸入輸出流、字串處理、變量定義、流控制、迴圈、向量容器與異常處理，幫助初學者快速建立知識框架。

一、輸入輸出流與命名空間

使用 cout 和 cin 需包含 <iostream> 標頭檔。為了避免每次都寫 std:: 前綴，常使用 using namespace std; 引入標準命名空間。若不使用此指令，則需完整寫出 std::cout。

二、變量定義與緩衝區機制

C++ 允許在程式碼任何位置定義變量（就近定義），提升了可讀性。輸出操作預設會將數據存放在緩衝區中以優化效能，緩衝區會在以下情況自動刷新：

• 緩衝區已滿
• 請求從標準輸入讀取數據（如 cin）
• 程式正常結束或主動呼叫 flush / endl

三、字串初始化與運算符重載

string 類支援多種初始化方式：

const string hao = "hello" + "!!"; // 字串常量相加
const string hu = "hu" + hao;      // 字串對象與常量相加，運算符重載體現

注意：不能直接用 + 連接兩個字串常量（如 "a" + "b"），至少一方必須是 string 對象。這正是運算符重載的典型應用——同一運算符根據操作數類型不同表現出不同行為。

四、函數重載與 const 關鍵字

函數重載允許同名函數通過參數列表差異實現不同功能。const 修飾變量時，表示其值在生命週期內不可修改，且必須在定義時初始化。

五、流控制器與格式化輸出

• endl：換行並刷新緩衝區
• setprecision(n)：設定浮點數有效位數

六、迴圈範圍與變量作用域

for (int i=2; i<5; ++i) 形成左閉右開區間 [2, 5)，取值 2,3,4。若變量在 for 初始化語句中定義，其作用域僅限於迴圈內部。

七、vector 容器與算法

vector 是動態陣列容器，支援隨機存取：

vector<double> homework;          // 定義 double 型向量
sort(homework.begin(), homework.end()); // 非遞減排序，平均 O(N log N)

存取元素用 homework[mid]，邊界檢查建議搭配 at()。

八、異常處理機制

當函數無法正常返回值時，可拋出異常：

if (size == 0)
    throw domain_error("median of an empty vector");

異常會沿呼叫堆疊向上傳播，直到被 catch 捕獲或導致程式終止。異常對象攜帶錯誤資訊供處理者使用。

九、多返回值的慣用做法

C++ 函數只能返回單一值，需返回多值時常用：

• 返回值表示成功/失敗狀態
• 通過引用參數或指標參數輸出結果數據

總結

掌握上述基礎概念是深入學習 C++ 的基石。建議多動手實驗緩衝區行為、運算符重載細節與異常傳播機制，結合《C++ Primer》系統學習。