C++ 核心語法精講：指標、引用、時間處理、I/O 流與結構體

指標：記憶體地址的直接操作

指標儲存變數的記憶體位址。宣告形式 型別* 名稱，解參考用 *ptr，取址用 &var。

基本操作

int var = 20;
int* ip = &var;      // ip 指向 var
cout << *ip;         // 20，透過指標讀取值
*ip = 30;            // 修改 var 為 30

指標類型與大小

• 所有指標大小相同（32 位元 4 bytes，64 位元 8 bytes），儲存的是位址。
• 類型決定解參考時讀寫多少位元組與指標運算步長（ptr+1 前進 sizeof(型別) 位元組）。

引用：變數的別名

引用是已存在變數的別名，宣告 型別& 別名 = 原變數。初始化後不可重新綁定，無空引用。

引用 vs 指標三大差異

常見用途

• 函數參數：void swap(int& a, int& b) 避免拷貝、可修改實參
• 返回值：int& func() 返回左值（如運算子 []）
• 範圍 for：for (auto& x : vec) 避免拷貝

日期與時間：<ctime> 傳統 API

C++ 繼承 C 的時間設施，核心型別：

• time_t：自 1970-01-01 秒數
• tm 結構：分解時間（年、月、日、時、分、秒、週、年內天、夏令時）

關鍵函數

time_t now = time(nullptr);           // 目前時間戳
tm* local = localtime(&now);          // 轉本地時間結構
tm* gmt = gmtime(&now);               // 轉 UTC
char* str = asctime(local);           // 格式化字串
time_t t = mktime(local);             // 結構轉時間戳
double diff = difftime(t2, t1);       // 秒差

格式化輸出 strftime

char buf[80];
strftime(buf, sizeof(buf), "%Y-%m-%d %H:%M:%S", local);
cout << buf;  // 2024-01-15 14:30:00

I/O 流：<iostream> 體系

C++ 以流統一處理輸入輸出，核心物件：

常用操作

// 輸出
cout << "Hello" << ' ' << 123 << endl;  // endl 換行並刷新緩衝

// 輸入
string name; int age;
cin >> name >> age;  // 連續提取，遇空白停止

// 讀整行
getline(cin, name);  // 含空白

// 忽略字元
cin.ignore();        // 忽略 1 字元
cin.ignore(100, '\n'); // 忽略至換行或 100 字元

結構體：異質資料聚合

struct 定義使用者自訂型別，可包含不同型別成員。

定義與實例化

struct Book {
    char title[50];
    char author[50];
    int id;
};

Book b1;              // 預設建構
Book b2 = {"C++ Primer", "Lippman", 101};  // 聚合初始化

成員存取

strcpy(b1.title, "Effective C++");
b1.id = 102;
cout << b1.title << ' ' << b1.id;

結構體做函數參數

void printBook(const Book& b) {  // 傳參考避免拷貝
    cout << b.title << ' ' << b.author << ' ' << b.id << endl;
}

完整範例：通訊錄原型

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <ctime>
using namespace std;

struct Contact {
    char name[32];
    char phone[16];
    time_t created;
};

void addContact(Contact& c) {
    cout << "Name: "; cin.getline(c.name, 32);
    cout << "Phone: "; cin.getline(c.phone, 16);
    c.created = time(nullptr);
}

void showContact(const Contact& c) {
    char buf[80];
    strftime(buf, sizeof(buf), "%F %T", localtime(&c.created));
    cout << c.name << " | " << c.phone << " | " << buf << endl;
}

int main() {
    Contact c;
    addContact(c);
    showContact(c);
    return 0;
}

核心心法

1. 指標：誰擁有記憶體？誰負責釋放？ 現代 C++ 用智慧指標/容器替代裸指標。
2. 引用：首選函數參數/返回值，只在需「可空」或「重新綁定」時用指標。
3. 時間：chrono (C++11) 取代 ctime，型別安全、精度高、支援字面量。
4. I/O：錯誤用 cerr、日誌用 clog、一般輸出用 cout。
5. 結構體：資料導向設計，搭配 const& 參數、std::string 替代字元陣列更安全。

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