C++程序设计课件清华大学出版社

程序设计C++C++是一种强大的面向对象编程语言，在游戏开发、系统软件、高性能计算等领域广泛应用课程介绍

11.课程概述

22.课程内容本课程旨在帮助学生学习C++课程内容涵盖C++语法基础、语言基础知识，并掌握使用数据类型、运算符、控制流、C++进行程序开发的基本技能函数、指针、类和对象等

33.课程目标通过学习本课程，学生能够掌握C++语言的基本语法，并能够独立编写简单的C++程序课程目标掌握C++编程基础培养编程思维应用C++开发实用程序理解C++语言的基本语法、数据类型、运算通过编程实践，锻炼逻辑思维能力、问题分掌握C++语言的应用，能够使用C++开发简符、控制语句等析能力和解决问题能力单的应用程序简介C++C++是一种通用编程语言，广泛应用于游戏开发、操作系统、嵌入式系统等领域C++是一种强大的语言，能够满足各种编程需求，从简单的应用程序到复杂的系统语言基础C++标识符关键字标识符用于命名变量、函数、类等标识符必须以字母或下划线关键字是C++语言中预定义的标识符，具有特殊含义开头，后面可以是字母、数字或下划线•用于定义数据类型、控制语句、操作符等•区分大小写•不能用作标识符•不能与关键字相同数据类型基本数据类型自定义数据类型C++提供了一些基本数据类型，为了满足不同的需求，C++允许例如整数、浮点数、字符和布尔程序员自定义数据类型，例如结值，它们是程序中使用最频繁的构体、类、枚举类型和联合体，数据类型它们可以更有效地管理数据数据类型转换在程序中，我们有时需要将一种数据类型转换为另一种数据类型，例如将整数转换为浮点数，或将字符转换为整数变量和常量变量常量变量是程序中用来存储数据的容器变量可以常量是程序中用来存储固定值的容器常量在存储各种类型的数据，例如整数、浮点数、字程序运行期间不能被修改，通常用于存储一些符串等不变的值，例如圆周率、物理常数等输入输出输入操作1使用cin对象从键盘获取用户输入数据C++提供输入流对象cin，用于从标准输入流（通常是键盘）读取数据输出操作2使用cout对象将程序结果输出到屏幕C++提供输出流对象cout，用于将数据输出到标准输出流（通常是屏幕）格式化输出3C++提供了格式控制符，例如endl、setw和setprecision，用于控制输出数据的格式，使输出更加清晰易读运算符算术运算符关系运算符例如加减乘除，用于执行算术操作用于比较两个操作数，例如等于，大于，小于逻辑运算符位运算符用于连接多个条件，例如与，或，非用于对操作数的二进制位进行操作，例如位与，位或，位异或表达式表达式定义表达式分类表达式由运算符、操作数和函数调用组成•算术表达式•关系表达式表达式表示一个值或结果•逻辑表达式•赋值表达式•条件表达式顺序结构定义顺序结构按照代码编写的顺序依次执行特点顺序结构是最简单的程序结构，程序按照代码顺序从上到下执行示例例如，一个简单的加法运算程序，需要先输入两个数，然后进行加法运算，最后输出结果分支结构if语句1根据条件判断执行不同代码块else语句2当if条件不满足时执行switch语句3根据表达式值选择执行代码块分支结构是程序控制流程的重要方式之一，它允许程序根据不同的条件执行不同的代码块C++提供了if、else和switch语句来实现分支结构循环结构for循环1计数循环，重复执行特定次数while循环2条件循环，满足条件则继续执行do-while循环3至少执行一次，再判断条件循环结构在程序中反复执行一段代码，直到满足特定条件才会退出for循环适合次数已知的重复操作，while循环适合条件未知的重复操作，do-while循环则保证至少执行一次函数代码模块化提高代码可读性参数传递返回值函数将代码分解成独立的、可函数定义清晰的代码块，使程函数通过参数传递数据，实现函数可以返回计算结果，方便重复使用的模块序结构更易理解代码之间的交互程序调用函数重载

11.定义

22.重载规则函数重载是指在同一作用域内，重载函数必须具有不同的形参允许声明几个同名函数，只要列表，例如参数类型不同，参它们的形参列表不同即可数个数不同或参数顺序不同

33.编译器匹配编译器根据函数调用时的实参类型和个数来决定调用哪个重载函数引用概念语法应用场景引用是给一个变量起一个别名，让这个使用符号来声明引用，格式为数据引用可以用于函数参数传递、返回值，别名指向同一个内存地址引用可以节类型引用名=变量名以及提高代码可读性和可维护性省内存空间，并提高代码效率指针指针的概念指针的定义指针是一个变量，它存储了另一个变量的地使用类型名称*指针变量名来定义指针，例址，用于间接访问内存中的数据如int*ptr;表示定义了一个指向整数的指针变量ptr指针的运算指针的作用指针可以进行加减运算，以及与地址的比较，指针允许直接操作内存地址，提高程序效率，但不能进行乘除运算并实现动态内存分配和数据结构的构建动态内存分配动态内存分配数据结构内存管理在程序运行时，根据需要分配内存空间，提动态内存分配用于创建动态数据结构，如链操作系统提供内存管理机制，管理程序运行高内存使用效率，避免内存浪费表、树和图，灵活地管理内存资源时申请和释放内存空间，防止内存泄漏和冲突数组

11.定义数组

22.数组元素数组是一种数据结构，用于存数组中的每个元素都有一个唯储相同类型数据的集合一的索引，通过索引可以访问元素

33.数组操作

44.数组应用常见的数组操作包括初始化、数组广泛应用于排序、查找、访问、修改、遍历等统计等场景字符串定义字符数组std::string类字符串操作字符串是一系列字符的集合使用字符数组来存储字符串，使用std::string类可以更方•连接在C++中，字符串可以用字例如char str

[10]=便地操作字符串，例如•比较符数组或std::string类来表Hello;std::string str=World;•查找示•替换结构体数据分组结构体允许将不同类型的数据组合在一起，方便管理和操作成员变量结构体包含多个成员变量，可以存储不同类型的数据自定义类型结构体定义了一种新的数据类型，可以用来创建结构体变量枚举类型定义使用场景枚举类型是一种用户自定义的数枚举类型适合表示有限的、离散据类型，用于定义一组命名常量的、且具有特定意义的值优势提高代码的可读性和可维护性，防止出现错误文件操作打开文件使用`ifstream`类打开文件，可读取文件内容写入文件使用`ofstream`类打开文件，可将数据写入文件文件读写使用`fstream`类打开文件，可同时读取和写入文件内容类和对象类对象类是一种用户定义的数据类型它封装了数据和方法，将它们视对象是类的实例它具有类的所有属性和方法为一个整体对象可以使用类的定义创建，并用于程序中类可以理解为蓝图，用于创建对象封装

11.数据隐藏

22.接口控制将数据隐藏在类的内部，外界通过成员函数提供访问数据的无法直接访问接口，控制外部对数据的访问

33.代码复用

44.维护性封装可以提高代码的复用性，封装可以提高代码的维护性，减少代码冗余修改内部实现对外部不会造成影响继承代码示例继承关系继承类型继承允许新类（子类）从现有类（父类）继子类可以继承父类中的成员变量和成员函数，C++支持三种主要的继承类型公有继承、承属性和方法，创建新的类并重用现有代码并可以添加新的成员变量和成员函数私有继承和保护继承，每种类型都有不同的访问权限多态

11.运行时确定

22.代码复用多态性在运行时确定，允许程多态性简化了代码，通过一个序根据对象的实际类型执行不接口处理多种类型，提高代码同的操作的可读性和维护性

33.灵活性和可扩展性

44.提高代码安全性通过增加新的派生类，可以扩多态性有助于避免错误，因为展程序的功能，而无需修改已它强制执行一致的接口，确保有的代码代码的行为符合预期虚函数多态性函数指针虚函数是实现运行时多态性的关键它们允许虚函数使用一个指向虚函数表的指针来实现动子类重写基类的方法，在运行时根据对象的实态绑定该表格存储了每个类中的虚函数的地际类型选择执行址动态绑定代码灵活性当调用虚函数时，运行时会根据对象的实际类虚函数允许编写更灵活、更可扩展的代码，因型动态地选择要执行的函数为它们可以根据具体情况动态地选择不同的行为运算符重载扩展运算符功能提高代码可读性增强代码表达力C++支持运算符重载，允许用户重新定义通过重载运算符，用户可以编写更直观的代运算符重载可以为自定义数据类型提供更自内置运算符的行为，以适用于自定义数据类码，使代码更易于理解和维护然的语法，使其更符合人类的思维方式型模板函数模板类模板函数模板允许程序员编写通用的类模板可以创建通用的类，用于函数，可以在不同数据类型上进创建不同数据类型的对象它可行操作它减少了代码重复，提以用于处理不同的数据类型，而高了代码的可复用性无需编写多个类似的类模板特化模板特化允许程序员为特定数据类型提供特定版本的模板函数或类，从而提高代码的效率和灵活性总结与展望课程回顾未来学习本课程涵盖了C++程序设计的基础知识，包括语法、数据类型、•深入学习C++高级特性控制结构、函数、面向对象编程等重要内容通过学习，您已经•探索C++在不同领域应用掌握了C++编程的基本技能，能够编写简单的程序•持续练习，提升编程能力。