C++经典程序

C++有许多经典的程序示例，以下是其中一些简单但常见的例子，以帮助你更好地了解C++语言的基本概念。

1. **Hello World程序:**
   ```cpp
   #include <iostream>
   
   int main() {
       std::cout << "Hello, World!" << std::endl;
       return 0;
   }
   ```

2. **计算器程序:**
   ```cpp
   #include <iostream>
   
   int main() {
       double num1, num2, result;
       char op;
   
       std::cout << "Enter first number: ";
       std::cin >> num1;
   
       std::cout << "Enter operator (+, -, *, /): ";
       std::cin >> op;
   
       std::cout << "Enter second number: ";
       std::cin >> num2;
   
       switch(op) {
           case '+':
               result = num1 + num2;
               break;
           case '-':
               result = num1 - num2;
               break;
           case '*':
               result = num1 * num2;
               break;
           case '/':
               if(num2 != 0)
                   result = num1 / num2;
               else {
                   std::cout << "Error! Division by zero." << std::endl;
                   return 1; // Exit with an error code
               }
               break;
           default:
               std::cout << "Error! Invalid operator." << std::endl;
               return 1; // Exit with an error code
       }
   
       std::cout << "Result: " << result << std::endl;
   
       return 0;
   }
   ```

3. **循环程序:**
   ```cpp
   #include <iostream>
   
   int main() {
       for (int i = 1; i <= 5; ++i) {
           std::cout << "Iteration " << i << std::endl;
       }
   
       return 0;
   }
   ```

4. **数组和循环:**
   ```cpp
   #include <iostream>
   
   int main() {
       const int size = 5;
       int numbers[size] = {1, 2, 3, 4, 5};
   
       std::cout << "Array elements: ";
       for (int i = 0; i < size; ++i) {
           std::cout << numbers[i] << " ";
       }
       std::cout << std::endl;
   
       return 0;
   }
   ```

当然，接下来是一些稍微复杂一点的C++程序，涉及到函数、类和文件操作等方面：

5. **函数示例:**
   ```cpp
   #include <iostream>
   
   // 函数声明
   int add(int a, int b);
   
   int main() {
       int num1, num2, sum;
   
       std::cout << "Enter first number: ";
       std::cin >> num1;
   
       std::cout << "Enter second number: ";
       std::cin >> num2;
   
       // 调用函数
       sum = add(num1, num2);
   
       std::cout << "Sum: " << sum << std::endl;
   
       return 0;
   }
   
   // 函数定义
   int add(int a, int b) {
       return a + b;
   }
   ```

6. **类和对象示例:**
   ```cpp
   #include <iostream>
   
   // 类的声明
   class Rectangle {
   public:
       double length;
       double width;
   
       double calculateArea();
   };
   
   // 类的成员函数定义
   double Rectangle::calculateArea() {
       return length * width;
   }
   
   int main() {
       // 创建对象
       Rectangle rect;
   
       // 初始化对象的属性
       rect.length = 5.0;
       rect.width = 3.0;
   
       // 调用对象的方法
       double area = rect.calculateArea();
   
       std::cout << "Area of the rectangle: " << area << std::endl;
   
       return 0;
   }
   ```

7. **文件操作示例:**
   ```cpp
   #include <iostream>
   #include <fstream>
   
   int main() {
       std::ofstream outFile("example.txt");
   
       if (outFile.is_open()) {
           outFile << "Hello, File!\n";
           outFile << "This is a C++ file example.\n";
           outFile.close();
           std::cout << "File written successfully.\n";
       } else {
           std::cout << "Unable to open file.\n";
       }
   
       return 0;
   }
   ```

8. **递归函数:**
   ```cpp
   #include <iostream>
   
   int factorial(int n) {
       if (n <= 1) {
           return 1;
       }
       return n * factorial(n - 1);
   }
   
   int main() {
       int num;
       std::cout << "Enter a number: ";
       std::cin >> num;
       std::cout << "Factorial of " << num << ": " << factorial(num) << std::endl;
       return 0;
   }
   ```

9. **链表:**
   ```cpp
   #include <iostream>
   
   struct Node {
       int data;
       Node* next;
   };
   
   int main() {
       // 略，包括链表的创建、插入和打印等操作
       return 0;
   }
   ```

10. **异常处理:**
    ```cpp
    #include <iostream>
    
    int main() {
        try {
            // 程序代码，可能引发异常
        } catch (const std::exception& e) {
            std::cerr << "Exception caught: " << e.what() << std::endl;
        } catch (...) {
            std::cerr << "Unknown exception caught." << std::endl;
        }
        return 0;
    }
    ```

11. **多线程:**
    ```cpp
    #include <iostream>
    #include <thread>
    
    void printNumbers() {
        for (int i = 1; i <= 5; ++i) {
            std::cout << "Thread: " << i << std::endl;
        }
    }
    
    int main() {
        std::thread t(printNumbers);
        t.join(); // 等待线程结束
        return 0;
    }
    ```

12. **文件读取和写入:**
    ```cpp
    #include <iostream>
    #include <fstream>
    #include <string>
    
    int main() {
        std::ifstream inFile("input.txt");
        std::ofstream outFile("output.txt");
    
        if (inFile.is_open() && outFile.is_open()) {
            std::string line;
            while (std::getline(inFile, line)) {
                // 处理每一行数据
                outFile << line << std::endl;
            }
    
            inFile.close();
            outFile.close();
        } else {
            std::cout << "Unable to open files." << std::endl;
        }
    
        return 0;
    }
    ```

13. **面向对象继承:**
    ```cpp
    #include <iostream>
    
    // 基类
    class Shape {
    public:
        virtual double area() const = 0; // 纯虚函数，表示需要在派生类中实现
    };
    
    // 派生类
    class Circle : public Shape {
    private:
        double radius;
    
    public:
        Circle(double r) : radius(r) {}
    
        double area() const override {
            return 3.14 * radius * radius;
        }
    };
    
    int main() {
        Circle circle(5.0);
        std::cout << "Area of the circle: " << circle.area() << std::endl;
        return 0;
    }
    ```

14. **模板:**
    ```cpp
    #include <iostream>
    
    // 函数模板
    template <typename T>
    T add(T a, T b) {
        return a + b;
    }
    
    int main() {
        std::cout << "Sum of integers: " << add(5, 7) << std::endl;
        std::cout << "Sum of doubles: " << add(3.14, 2.71) << std::endl;
        return 0;
    }
    ```

15. **STL容器:**
    ```cpp
    #include <iostream>
    #include <vector>
    
    int main() {
        std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
    
        for (int num : numbers) {
            std::cout << num << " ";
        }
    
        std::cout << std::endl;
    
        return 0;
    }
    ```

16. **STL算法:**
    ```cpp
    #include <iostream>
    #include <algorithm>
    #include <vector>
    
    int main() {
        std::vector<int> numbers = {5, 2, 8, 1, 6};
    
        // 使用STL算法对容器进行排序
        std::sort(numbers.begin(), numbers.end());
    
        for (int num : numbers) {
            std::cout << num << " ";
        }
    
        std::cout << std::endl;
    
        return 0;
    }
    ```

17. **Lambda表达式:**
    ```cpp
    #include <iostream>
    #include <vector>
    
    int main() {
        std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
    
        // 使用Lambda表达式对每个元素进行平方操作
        std::for_each(numbers.begin(), numbers.end(), [](int& num) {
            num = num * num;
        });
    
        for (int num : numbers) {
            std::cout << num << " ";
        }
    
        std::cout << std::endl;
    
        return 0;
    }
    ```

18. **网络编程基础:**
    ```cpp
    // 编写一个简单的TCP服务器或客户端程序，涉及socket编程
    // 这里可能涉及到很多代码，可以参考相关网络编程的C++库或教程
    ```

19. **图形用户界面(GUI)应用:**
    ```cpp
    // 使用Qt或其他GUI库创建一个简单的窗口应用程序
    // 这里可能涉及到GUI库的使用，事件处理等
    ```

20. **数据结构 - 栈:**
    ```cpp
    #include <iostream>
    #include <stack>
    
    int main() {
        std::stack<int> myStack;
    
        myStack.push(1);
        myStack.push(2);
        myStack.push(3);
    
        while (!myStack.empty()) {
            std::cout << myStack.top() << " ";
            myStack.pop();
        }
    
        std::cout << std::endl;
    
        return 0;
    }
    ```

21. **数据结构 - 队列:**
    ```cpp
    #include <iostream>
    #include <queue>
    
    int main() {
        std::queue<int> myQueue;
    
        myQueue.push(1);
        myQueue.push(2);
        myQueue.push(3);
    
        while (!myQueue.empty()) {
            std::cout << myQueue.front() << " ";
            myQueue.pop();
        }
    
        std::cout << std::endl;
    
        return 0;
    }
    ```

22. **多态和虚函数:**
    ```cpp
    #include <iostream>
    
    // 基类
    class Animal {
    public:
        virtual void makeSound() const {
            std::cout << "Animal makes a sound" << std::endl;
        }
    };
    
    // 派生类
    class Dog : public Animal {
    public:
        void makeSound() const override {
            std::cout << "Dog barks" << std::endl;
        }
    };
    
    int main() {
        Animal* animalPtr = new Dog();
        animalPtr->makeSound(); // 调用派生类的虚函数
        delete animalPtr;
        return 0;
    }
    ```

23. **数据库连接:**
    ```cpp
    // 使用C++连接数据库，例如MySQL、SQLite等
    // 这里可能涉及到数据库API的使用，SQL查询等
    ```

24. **正则表达式:**
    ```cpp
    #include <iostream>
    #include <regex>
    
    int main() {
        std::string text = "Hello, 12345!";
        std::regex pattern("\\d+");
    
        if (std::regex_search(text, pattern)) {
            std::cout << "Numbers found in the text." << std::endl;
        } else {
            std::cout << "No numbers found in the text." << std::endl;
        }
    
        return 0;
    }
    ```

25. **游戏编程基础:**
    ```cpp
    // 编写一个简单的控制台游戏，涉及到游戏循环、用户输入处理等
    ```

26. **OpenGL图形编程:**
    ```cpp
    // 使用OpenGL库进行简单的图形渲染，例如绘制三角形
    // 这里可能涉及到OpenGL的初始化，渲染循环等
    ```

27. **Web服务器:**
    ```cpp
    // 编写一个简单的Web服务器，处理HTTP请求
    // 这里可能涉及到socket编程、HTTP协议解析等
    ```

28. **单元测试:**
    ```cpp
    // 使用C++的单元测试框架，例如

Catch2 或 Google Test，编写一些简单的测试用例来验证程序的正确性。

```cpp
#define CATCH_CONFIG_MAIN
#include <iostream>
#include "catch.hpp"

// 示例类
class Calculator {
public:
    int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }

    int multiply(int a, int b) {
        return a * b;
    }
};

// 测试用例
TEST_CASE("Calculator addition", "[Calculator]") {
    Calculator calc;
    REQUIRE(calc.add(2, 3) == 5);
    REQUIRE(calc.add(-1, 1) == 0);
    REQUIRE(calc.add(0, 0) == 0);
}

TEST_CASE("Calculator multiplication", "[Calculator]") {
    Calculator calc;
    REQUIRE(calc.multiply(2, 3) == 6);
    REQUIRE(calc.multiply(-2, 3) == -6);
    REQUIRE(calc.multiply(0, 5) == 0);
}
```

29. **XML或JSON解析:**
    ```cpp
    // 使用第三方库（如pugixml或jsoncpp）解析和生成XML或JSON数据
    // 这里可能涉及到文件读取、数据结构映射等
    ```

30. **机器学习基础:**
    ```cpp
    // 使用开源机器学习库（如Eigen、MLPack）进行简单的线性回归或分类任务
    // 这里可能涉及到矩阵运算、模型训练和预测等
    ```

这是一系列更高级的示例，涉及到面向对象设计、数据结构、网络编程、图形编程、数据库连接、正则表达式、游戏编程、OpenGL图形编程、Web服务器、单元测试、XML/JSON解析、机器学习等方面。你可以选择其中感兴趣或适合你学习目标的主题进行深入学习。每个示例都可能需要额外的学习和研究，以理解相关的概念和技术。