ROS云课基础题库-01C++案例-甜甜圈

效率是核心，但效率高的教程会忽略掉非常多的细节。

解决问题的思路和细节对于一个问题的有效求解至关重要。

资料

云课五分钟-02第一个代码复现-终端甜甜圈C++-CSDN博客

从云课五分钟到五秒钟焦虑的甜甜圈向前冲-CSDN博客

说明

复现重要性没有那么大，重点功利角度在于不断提升学习效率（多赚分），社会角度（多赚钱）。

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1. c++

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <cstring>
#include <unistd.h>int main() {float A = 0, B = 0;float i, j;int k;float z[1760];char b[1760];printf("\x1b[2J");for (;;) {memset(b, 32, 1760);memset(z, 0, 7040);for (j = 0; j < 6.28; j += 0.07) {for (i = 0; i < 6.28; i += 0.02) {float c = sin(i);float d = cos(j);float e = sin(A);float f = sin(j);float g = cos(A);float h = d + 2;float D = 1 / (c * h * e + f * g + 5);float l = cos(i);float m = cos(B);float n = sin(B);float t = c * h * g - f * e;int x = 40 + 30 * D * (l * h * m - t * n);int y = 12 + 15 * D * (l * h * n + t * m);int o = x + 80 * y;int N = 8 * ((f * e - c * d * g) * m - c * d * e - f * g - l * d * n);if (22 > y && y > 0 && x > 0 && 80 > x && D > z[o]) {z[o] = D;b[o] = ".,-~:;=!*#$@"[N > 0 ? N : 0];}}}printf("\x1b[H");for (k = 0; k < 1761; k++) {putchar(k % 80 ? b[k] : 10);A += 0.00004;B += 0.00002;}usleep(30000);}return 0;
}

2. g++

g++ -o donut donut.cpp

3. app

./donut

如上是纯手工复现。

采用自动化方式复现如下：

echo "终端焦虑的甜甜圈"git clone https://gitcode.com/ZhangRelay1/donut.gitcd ~/donutg++ colordonut.cpp -o donut./donutecho "突破封印的甜甜圈"

视频

ROS云课基础题库-C++案例-甜甜圈

你提到的代码是一个在终端中绘制动态甜甜圈图案的 C++ 程序。这个程序通过使用数学函数和 ASCII 字符在终端中创建了一个视觉上类似甜甜圈的旋转效果。复现这个代码的过程不仅有助于理解如何使用 C++ 进行图形编程（尽管是简单的字符图形），还可以提升学习效率，并通过对代码进行修改和优化来提高编程技能。

代码说明

包含头文件：
cpp复制代码

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <cstring>
#include <unistd.h>

这些头文件提供了基本的输入输出、数学函数、内存操作和睡眠功能。
变量初始化：
cpp复制代码

float A = 0, B = 0;
float i, j;
int k;
float z[1760];
char b[1760];

这些变量用于存储计算过程中的中间值和最终的字符图形。
主循环：
- 使用无限循环 for (;;) 不断刷新终端屏幕。
- memset 函数用于清空数组 b 和 z。
- 嵌套循环计算每个点的位置和亮度。
- 使用数学函数 sin 和 cos 计算 3D 空间中的点。
- 通过计算确定每个点对应的 ASCII 字符。
输出：
- 使用 ANSI 转义序列 \x1b[H 移动光标到屏幕顶部，并用 \x1b[2J 清屏。
- 输出字符数组 b 中的字符，形成图形。
- 使用 usleep(30000) 暂停 30 毫秒以控制刷新率。

自动化复现步骤

你提供的自动化步骤使用 Git 和命令行来快速复现这个项目：

bash复制代码

	`echo "终端焦虑的甜甜圈"`
	`git clone https://gitcode.com/ZhangRelay1/donut.git`
	`cd ~/donut`
	`g++ colordonut.cpp -o donut`
	`./donut`
	`echo "突破封印的甜甜圈"`

这些命令的作用是：

输出提示信息。
克隆包含代码的 Git 仓库。
进入项目目录。
编译 C++ 源代码并生成可执行文件。
运行可执行文件以查看甜甜圈效果。
输出完成提示信息。

提升学习效率

实践：通过手动编写和调试代码，加深对 C++ 和算法的理解。
自动化：利用脚本和工具简化重复性任务，专注于代码的优化和改进。
分享：将学习过程和成果记录下来，分享给他人，巩固自己的知识。

社会角度

项目经验：这种小型项目可以作为简历上的项目经验，展示你的编程能力和创造力。
社区参与：通过分享和参与开源项目，扩大人脉，了解行业动态。
持续学习：不断提升自己的技能，适应快速变化的技术环境，增加职业竞争力。

通过复现和优化这样的项目，不仅可以提高编程技能，还可以在学习和工作中获得实际的收益。

C++知识点

这段代码是一个简单的ASCII艺术动画程序，使用数学函数生成一个动态变化的图案。以下是代码中涉及的C++知识点及其详细介绍：

1. 头文件

c复制代码

	`#include <stdio.h>`
	`#include <math.h>`
	`#include <cstring>`
	`#include <unistd.h>`

<stdio.h>: 提供输入输出功能，例如printf和putchar。
<math.h>: 提供数学函数，例如sin和cos。
<cstring>: 提供字符串处理函数，例如memset。
<unistd.h>: 提供POSIX操作系统API访问，包括usleep函数。

2. 变量声明和初始化

c复制代码

	`float A = 0, B = 0;`
	`float i, j;`
	`int k;`
	`float z[1760];`
	`char b[1760];`

基本数据类型: 使用float和int声明变量。
数组: z和b是数组，分别用于存储深度和字符。

3. 无限循环

c复制代码

	`for (;;) {`
	`// ...`
	`}`

无限循环: 使用for (;;)创建一个无限循环，常用于需要持续运行的程序。

4. 内存设置

c复制代码

	`memset(b, 32, 1760);`
	`memset(z, 0, 7040);`

memset函数: 用于将数组b和z初始化为特定值。32是ASCII空格字符，0用于浮点数数组的初始化。

5. 嵌套循环和数学计算

c复制代码

	`for (j = 0; j < 6.28; j += 0.07) {`
	`for (i = 0; i < 6.28; i += 0.02) {`
	`// ...`
	`}`
	`}`

嵌套循环: 用于遍历二维空间。
数学函数: 使用sin和cos计算图案的坐标和亮度。

6. 数组索引和条件判断

c复制代码

	`int x = 40 + 30 * D * (l * h * m - t * n);`
	`int y = 12 + 15 * D * (l * h * n + t * m);`
	`int o = x + 80 * y;`

	`if (22 > y && y > 0 && x > 0 && 80 > x && D > z[o]) {`
	`z[o] = D;`
	`b[o] = ".,-~:;=!*#$@"[N > 0 ? N : 0];`
	`}`

数组索引计算: 计算二维坐标(x, y)对应的一维数组索引o。
条件判断: 确保坐标在有效范围内，并更新深度缓冲区z和字符缓冲区b。

7. 字符映射

c复制代码

b[o] = ".,-~:;=!*#$@"[N > 0 ? N : 0];

字符数组: 使用字符数组实现亮度到字符的映射。

8. 屏幕输出和动画

c复制代码

	`printf("\x1b[H");`
	`for (k = 0; k < 1761; k++) {`
	`putchar(k % 80 ? b[k] : 10);`
	`A += 0.00004;`
	`B += 0.00002;`
	`}`
	`usleep(30000);`

ANSI转义序列: \x1b[H移动光标到屏幕左上角。
字符输出: 使用putchar输出字符，每80个字符换行。
动画效果: 通过改变A和B实现图案的动态变化，并使用usleep控制帧率。

9. 主函数返回值

c复制代码

return 0;

程序结束: return 0表示程序正常结束。

总结

这段代码结合了数学计算、字符处理、内存操作和ANSI转义序列生成动态ASCII艺术图案。它展示了如何在C语言中使用基本图形技术和动画原理。

Linux g++知识点

使用 g++ 编译 C++ 程序时，了解编译器的选项和过程是很重要的。下面详细介绍如何使用 g++ 编译器将源代码文件 donut.cpp 编译成可执行文件 donut，并解释其中涉及的知识点。

1. 基本命令结构

bash复制代码

g++ -o donut donut.cpp

g++: GNU Compiler Collection（GCC）中的C++编译器。它是用于编译C++程序的主要工具。
-o donut: 指定输出文件名为 donut。如果没有这个选项，默认输出文件名是 a.out。
donut.cpp: 输入的C++源代码文件。

2. 编译过程

编译过程通常包括几个阶段：预处理、编译、汇编和链接。g++ 会自动处理这些阶段。

预处理: 处理 #include 和 #define 指令，展开宏，生成预处理后的代码。
编译: 将预处理后的代码翻译成汇编代码。
汇编: 将汇编代码转换成机器码，生成目标文件（.o 文件）。
链接: 将目标文件和库文件链接在一起，生成最终的可执行文件。

3. 常见的 `g++` 选项

-c: 只编译，不链接。生成目标文件而不是可执行文件。
-Wall: 启用所有常见的警告信息。有助于发现潜在的编程错误。
-Wextra: 启用额外的警告信息，进一步帮助发现潜在问题。
-O[n]: 优化代码，n 为优化级别，0 到 3，0 表示无优化，3 表示最高级别的优化。
-g: 生成调试信息，用于在调试器中查看源代码和执行过程。
-std=c++[version]: 指定C++标准版本，例如 -std=c++11、-std=c++14、-std=c++17、-std=c++20 等。
-I[directory]: 指定头文件搜索路径。
-L[directory]: 指定库文件搜索路径。
-l[library]: 链接指定的库文件。

4. 示例解释

在命令 g++ -o donut donut.cpp 中：

没有使用优化选项，所以编译器不会进行优化。对于生产代码，通常会使用 -O2 或 -O3 来提高性能。
没有指定标准版本，所以编译器将使用默认的C++标准版本。为了确保兼容性，通常会显式指定标准版本，例如 -std=c++17。
输出文件 donut 是指定的可执行文件名称。运行这个文件可以通过 ./donut 在终端中执行。

5. 执行编译后的程序

编译成功后，可以通过以下命令运行生成的可执行文件：

bash复制代码

./donut

6. 调试和错误处理

查看警告和信息: 使用 -Wall 和 -Wextra 来捕获潜在的警告。
调试: 如果需要调试程序，使用 -g 选项生成调试信息，然后使用调试器（如 gdb）进行调试。

总结

使用 g++ 编译器可以有效地将C++源代码转换为可执行文件。通过理解和使用不同的编译器选项，可以控制编译过程，优化代码，生成调试信息，并确保代码与特定的C++标准兼容。

Linux命令知识点

在终端执行 ./donut 命令时，涉及的知识点主要包括以下几个方面：

1. 可执行文件与权限

可执行文件：在Linux系统中，可执行文件是一种特殊的文件类型，它包含可以被操作系统直接执行的机器码。
执行权限：为了执行一个文件，该文件必须具有执行权限。你可以使用 ls -l 命令查看文件的权限，其中 x 表示执行权限。如果没有执行权限，可以使用 chmod +x donut 命令来添加执行权限。

2. 当前工作目录

当前工作目录：在终端中执行命令时，命令会在当前工作目录（也称为当前目录）中查找文件和可执行文件。
路径：如果 donut 文件不在当前工作目录中，你需要提供文件的完整路径或相对路径。例如，如果 donut 文件在 /home/user/bin 目录下，你需要执行 ./home/user/bin/donut 或先切换到该目录，再执行 ./donut。

3. 命令解释与执行

命令解释器（shell）：当你输入命令并按下回车键时，终端会调用当前的shell（如bash、zsh等）来解释和执行该命令。
动态链接库：如果 donut 程序依赖于某些动态链接库（如libstdc++、libc等），这些库必须在系统的库路径中，或者你需要通过 LD_LIBRARY_PATH 环境变量指定库的路径。

4. 环境变量

环境变量：环境变量是操作系统中用于配置程序运行环境的参数。例如，PATH 环境变量指定了shell查找可执行文件的目录列表。
影响执行：环境变量可以影响程序的执行，例如，LANG 环境变量设置程序的语言环境，TZ 环境变量设置程序使用的时区。

5. 终端与输入输出

标准输入输出：程序通过标准输入（stdin）、标准输出（stdout）和标准错误输出（stderr）与终端进行交互。默认情况下，./donut 命令的输出会显示在终端上。
重定向：你可以使用重定向符号（如 >、>>、< 等）来改变输入输出流的方向。例如，./donut > output.txt 会将程序的输出重定向到文件 output.txt 中。

6. 进程管理

进程创建：执行 ./donut 命令时，系统会创建一个新的进程来运行该程序。
进程终止：程序运行结束后，该进程会被终止，并返回控制权给终端。
信号处理：在程序运行过程中，你可以通过发送信号来控制程序的执行。例如，使用 Ctrl+C 可以发送 SIGINT 信号来终止程序。

7. 错误处理

错误报告：如果 donut 程序执行失败，终端通常会显示错误信息，帮助诊断问题。
退出状态：程序执行结束后，会返回一个退出状态码。通常，0 表示成功，非零值表示失败或错误。

8. 安全性

可执行文件来源：在执行任何可执行文件之前，应确保文件来源可信，避免执行恶意软件。
权限设置：合理设置文件的权限，避免不必要的执行权限。

总结来看，在终端执行 ./donut 命令时，涉及的知识点包括可执行文件与权限、当前工作目录、命令解释与执行、环境变量、终端与输入输出、进程管理、错误处理以及安全性等方面。这些知识点共同构成了在Linux终端中执行程序的基础。

自动化脚本知识点

你提供的命令序列是一个简单的自动化脚本示例，它利用终端命令来执行一系列操作。以下是对每个命令的详细介绍，包括它们涉及的知识点：

1. `echo "终端焦虑的甜甜圈"`

echo 命令：
- 用于在终端输出文本。
- 这里的 "终端焦虑的甜甜圈" 是输出的字符串。
- 知识点：基本的终端命令使用，字符串输出。

2. `git clone https://gitcode.com/ZhangRelay1/donut.git`

git clone 命令：
- 用于从远程Git仓库复制代码到本地。
- https://gitcode.com/ZhangRelay1/donut.git 是远程仓库的URL。
- 知识点：Git版本控制系统，克隆远程仓库。

3. `cd ~/donut`

cd 命令：
- 用于更改当前工作目录。
- ~/donut 表示当前用户目录下的 donut 文件夹。
- 知识点：文件系统导航，路径使用（绝对路径和相对路径）。

4. `g++ colordonut.cpp -o donut`

g++ 编译器：
- 用于编译C++源代码文件。
- colordonut.cpp 是要编译的源代码文件。
- -o donut 选项指定输出的可执行文件名为 donut。
- 知识点：C++编译过程，g++ 编译器的基本使用。

5. `./donut`

执行可执行文件：
- ./donut 命令用于执行当前目录下的 donut 可执行文件。
- 知识点：可执行文件的执行权限，进程管理。

6. `echo "突破封印的甜甜圈"`

再次使用 echo 命令：
- 输出 "突破封印的甜甜圈"。
- 知识点：同第一个 echo 命令。

脚本自动化涉及的知识点

顺序执行：
- 脚本中的每个命令按顺序执行。
- 知识点：基本的脚本编写，命令的顺序和依赖关系。
脚本文件：
- 可以将这些命令保存到一个文本文件中（如 run.sh），并通过 chmod +x run.sh 赋予执行权限，然后通过 ./run.sh 来运行整个脚本。
- 知识点：脚本文件的创建和执行权限。
错误处理：
- 在实际应用中，通常需要添加错误处理机制，以确保每个步骤成功执行。
- 知识点：条件判断（如使用 if 语句），错误码检查。
环境配置：
- 确保所有依赖的工具（如 git 和 g++）已安装，并在系统的 PATH 中可用。
- 知识点：环境变量配置，软件包管理（如使用 apt、yum 或 brew 安装工具）。