《c++编程实例》课件

编程实例C++通过大量实践性的编程案例深入了解语言的核心特性和功能培养C++,C++,编程思维和编码能力VS byVarun Sharma入门概述c++什么是的特点学习的意义入门建议C++C++C++C++是一种高级编程语言由是一种通用、强类型、掌握编程可以让开发者初学者可以从基础语法、数C++,C++C++丹尼斯里奇在年开发编译型编程语言具有高性掌握更加底层的编程概念和据类型、控制语句等基本概·1979,它是语言的扩展版本增能、可移植性强、支持面向技能为将来从事更复杂的念开始学习逐步掌握面向C,,,加了面向对象编程的对象编程等特点它广泛应软件开发工作打下坚实基础对象编程、等高级特性OOP STL特性用于系统软件、应用软件和游戏开发等领域基本语法c++语法规则程序结构有着严格的语法规则包括关键字程序由各种语句和函数组成遵循c++,c++,、标点符号和缩进等理解并遵循这特定的结构和逻辑顺序掌握程序结些规则是编写正确的程序的基础构是编写可读性强的代码的关键c++数据类型运算符提供了丰富的内置数据类型如整提供了多种运算符如算术运算符c++,c++,型、浮点型和字符型等正确地声明、关系运算符和逻辑运算符等熟练和使用数据类型可以确保程序的正确掌握各种运算符的使用可以简化代码性和效率并提高效率变量和常量变量声明常量定义12变量用于存储可变的数据值常量是一种不可改变的数据，我们需要先声明变量的数值，用关键字来定义const据类型和名称常量可提高程序的安全性和效率命名规范生命周期34变量和常量的命名要遵循标变量和常量的生命周期取决准规范使代码更加可读和维于它们的作用域影响着内存,,护的分配和使用数据类型基本数据类型复合数据类型提供了整型、浮点型、布尔数组、结构体、联合体等复合c++型等基本数据类型满足不同的数据类型允许程序员定义更复,数值计算需求杂的数据结构用户自定义类型动态内存管理类和枚举是中常用的用户自和运算符能够在程c++new delete定义数据类型赋予程序更强的序运行时动态分配和释放内存,,抽象能力提高灵活性运算符和表达式算术运算符关系运算符逻辑运算符位运算符包括加、减、乘、除、取余如等于、不等于、大于、小包括与、或、非等逻辑运算如位与、位或、位非等可直,,等基本运算符可用于计算数于等用于比较值并返回布尔可用于组合多个条件表达式接对二进制位进行操作,,值表达式结果选择结构语句if-else1根据条件执行不同的代码块语句switch2针对多个条件进行选择三元运算符3简洁的条件判断与赋值提供了多种选择结构满足不同场景下的条件判断需求语句是最基本的条件分支利用语句可以针对多种情况C++,if-else,switch进行选择三元运算符则是一种简洁高效的条件赋值方式广泛应用在代码优化中合理运用这些选择结构可以让程序逻辑更加,,清晰可控循环结构循环for1用于固定次数的重复操作可以通过初始值、条件表达式,和递增递减语句来控制循环次数/循环while2只要条件表达式为真就会一直执行循环体内的语句适,用于不确定循环次数的情况循环do-while3先执行一次循环体然后再判断条件表达式至少会执行,一次循环体函数定义和调用函数参数返回值函数重载函数是执行特定任务的代码函数可以接受参数这些参函数可以返回一个值这个允许使用相同的函数名,,C++块通过定义函数并在需要数可以用于在函数内部执行值可以在调用函数的地方使创建多个版本的函数只要,时调用它们可以提高代码操作参数的类型和个数需用返回值的类型需要与函它们的参数列表不同这样,的可重用性和可读性要与函数定义时的声明相匹数定义时声明的返回类型相可以提高代码的灵活性配匹配作用域和存储类型作用域存储类型静态变量作用域定义了变量或函数可访问的程序中变量有五种存储类型、静态变量在程序执行期间始终保留其值C++:auto区域中有局部作用域、全局作用域、、和它们可以是局部的或全局的具有不同C++register staticextern mutable,和命名空间等了解作用域可确保程序理解这些存储类型及其用途可以优化的作用域和生命周期合理使用静态变的正确性和可维护性内存使用和变量生命周期量可提高程序效率数组声明与初始化访问与遍历数组是相同数据类型的一组连续内存使用下标来访问数组元素下标从开,0空间可以用下标来访问数组声明需始可以用循环语句遍历数组方便进,,指定大小可以一维或多维行一系列操作,操作与算法内存与性能数组支持各种排序、搜索等算法可以数组占用连续内存块访问速度快但,,实现查询、插入、删除等常见操作大小固定扩容不灵活合理使用数组,还可用于存储和处理各种数据可以提升程序性能指针指针的概念指针的声明与使用指针是一个存储变量地址的变使用星号（）声明指针变量，*量它是一种特殊的数据类型通过解引用操作可以访问指针，可以直接访问内存中的数据指向的内存地址指针算术指针与数组可以对指针进行加减操作来移数组名实际上是一个指向数组动指针的位置并访问内存中不首元素的指针可以通过指针访,,同的数据问数组元素动态内存分配堆内存管理和运算符new delete12动态内存分配使用堆来存储提供和C++new delete动态分配的内存空间可以根运算符来分配和释放动态内,据程序需求动态调整内存大存可分配指定类型new小的内存空间可释放,delete不再使用的内存内存泄漏智能指针34如果忘记释放动态分配的内引入的智能指针可以C++11存就会造成内存泄漏导致自动管理动态内存避免手动,,,程序占用过多内存资源及释放内存的麻烦提高内存管,时释放无用内存是很重要的理效率引用定义和特点引用的创建12引用是一种给变量起别名的在声明变量时使用类型方式可以通过引用访问和操别名原始变量的语法来,=作原始变量引用不会占用创建引用引用在声明时必额外内存与原始变量指向同须被初始化,一地址引用的应用引用与指针34引用常用于函数参数传递和引用是一种语法糖底层实现,返回值可以实现按引用传递仍然是指针但引用更加安,避免大对象的拷贝全和简洁不需要显式地取地,,址和解引用类和对象面向对象编程类与对象的关系构造和析构函数类是对象的抽象蓝图定义了对象的属性类用于定义对象的结构和行为对象是类构造函数在创建对象时自动调用用于初,,,和行为对象是类的实例拥有类定义的的实例化一个类可以创建多个对象每始化对象析构函数在对象被销毁时自,,特征类和对象是面向对象编程的核心个对象都具有类定义的属性和方法动调用负责清理对象占用的资源,概念继承父类与子类灵活性增强继承允许我们创建新类时重复子类在继承父类的基础上还可利用现有类的特性和行为子以添加新的成员，重写父类的类可以继承父类的数据成员和虚函数或添加新的虚函数，增成员函数强了程序的灵活性代码复用分层设计通过继承，可以避免重复编写继承支持分层设计，使得程序相同的代码，提高了开发效率的结构更加清晰、层次分明和代码的可维护性多态多态的定义多态的实现多态的优势多态的应用多态是面向对象编程的一个多态通过虚函数和动态绑定多态可以使代码更加灵活、多态广泛应用于各种面向对核心概念它允许程序在不来实现子类可以重写父类可扩展性更强程序可以根象的程序设计中如图形用,同的对象上表现出不同的行的虚函数从而表现出不同据不同的对象自动调用合适户界面、数据结构、算法等,为，从而增加代码的灵活性的行为的函数实现它是面向对象编程的C++和可重用性重要特性之一虚函数对象多态继承多态抽象接口虚函数使基类对象可以表现为派生类对派生类重写基类的虚函数从而实现了不纯虚函数定义了一个抽象接口子类必须,,象从而实现动态绑定和多态同类型对象的不同行为实现该接口以创建可实例化的对象,文件操作文件打开与关闭文件读写12提供了丰富的文件操作可以使用、C++fread fwrite函数如、等等函数进行文件内容的读取,fopen fclose用于打开和关闭文件和写入操作,文件指针操作文件错误处理34利用、等函数和函数可以帮fseek ftellferror feof可以实现对文件指针的灵活助我们检测文件操作过程中定位和移动可能出现的错误异常处理错误捕获异常类型使用语句捕获程序中可标准定义了多种内置的异常类try-catch C++能出现的各种异常并提供相应的错型如、,,runtime_error误处理逻辑等开发者也可以自定义logic_error,异常类抛出异常堆栈跟踪使用语句手动抛出异常并配异常处理机制可以提供详细的堆栈throw,合异常类型信息帮助程序进行错误跟踪信息帮助开发者快速定位和修,,定位和处理复错误标准模板库STL丰富的容器强大的算法提供了各种容器类型如拥有丰富的算法库包括查STL,STL,、、等满足找、排序、变换等提高了代码vector listdeque,,不同的数据存储需求的可读性和可维护性灵活的迭代器高度可扩展迭代器是的核心提供了统设计灵活可以方便地自定STL,STL,一的访问容器元素的方式增强义和扩展满足各种复杂的编程,,了代码的通用性需求容器什么是容器容器的特点容器的分类容器的应用容器是标准模板库容器提供了多种操作接口容器主要分为序列容器如容器广泛应用于各种数据结C++,的一个重要组成部分如插入、删除、搜索等使、和关联容器构和算法中可以方便地存STL,,vector list,用于存储和管理数据常见得数据管理更加灵活和高效如、序列容器按储和操作复杂的数据结构set map,的容器包括数组、列表、向容器还可以根据需求选择顺序存储元素关联容器按提高程序的灵活性和可扩展,量、集合等合适的存储方式特定规则存储元素性算法算法设计常用算法算法分析算法是解决问题的一系列步骤良好的标准库提供了各种常见算法如排序对算法的时间复杂度和空间复杂度进行C++,算法设计可以提高代码的效率和性能、搜索、变换等可以大大简化编程工作分析非常重要可以帮助选择最优算法,,迭代器迭代器的概念迭代器的类型迭代器的操作迭代器是一种抽象数据类型它允许程序中有多种不同类型的迭代器如输入迭代器支持多种基本操作如解引用、递,C++,,员按顺序访问容器中的元素而无需了解迭代器、输出迭代器、前向迭代器、双增递减、比较等使得遍历容器变得简,/,容器的内部结构向迭代器和随机访问迭代器等单高效函数对象概念总结应用场景函数对象是一种特殊的类函数对象常用于实现简单的算C++型它可以像普通函数一样被调法和逻辑操作如比较、排序、,,用通过重载运算符来实现累加等可增强代码的复用性和,这一功能灵活性性能优势灵活性与使用普通函数相比函数对象函数对象可以携带内部状态信,可以更好地进行内联优化从而息使得它们更加灵活和可定制,,提高程序的性能化适配器和绑定器适配器绑定器应用场景123将一种接口转换成另一种接口使可以将参数绑定到一个函数上产适配器可用于代码重构绑定器可,,,原本不兼容的类可以相互协作生一个新的函数该新函数可以用用于简化复杂函数的调用两者,可以让不同的类一起工作更少的参数调用都提高了代码的灵活性和可复用性仿函数函数形态表达式灵活应用Lambda仿函数是一种特殊的函数对象具有仿函数可以用表达式来定义方仿函数可被用作容器和算法的参数C++,Lambda,STL,函数调用运算符的类它们可以像普通便地实现自定义函数对象表实现复杂的功能它们提供了高度的灵Lambda函数一样使用达式简洁易用活性和可扩展性新特性C++11统一的初始化语法自动类型推断关键字表达式nullptr lambda引入了统一的初始通过关键字编译器可指针现在使用表达式提供了一种C++11auto,null nullptrlambda化语法让对象的初始化更以自动推断变量的类型减表示而不再是用这增加简洁的方式定义匿名函数对,,,0加简单和灵活无论是内置少了繁琐的类型声明这增了代码的可读性和安全性象方便地使用回调函数和,类型还是用户自定义类型强了代码的可读性和灵活性函数对象,都可以使用大括号进行初始化智能指针内存管理简化安全性提高12智能指针自动管理动态分配的内存，避免手动和当对象不再被使用时智能指针会自动释放内存有效避免空new delete,,带来的内存泄漏问题悬指针的风险代码可读性增强多种类型可选34使用智能指针可以让代码更简洁更加易于理解和维护提供了、和等不同类,C++unique_ptr shared_ptr weak_ptr型的智能指针满足各种使用场景,右值引用和移动语义右值引用移动语义右值引用通过使用双重指针来引用即将被销毁的临时对移动语义通过移动对象的内部资源而不是复制它们来提高性,象这允许我们在不复制的情况下操作这些对象能这可以避免不必要的内存分配和复制开销表达式lambda匿名函数捕获列表泛型编程函数式编程表达式实际上是一种表达式可以捕获外部表达式天生支持泛型表达式与函数式编程lambda lambda lambdalambda匿名函数可以在代码中定义变量使用值传递或引用传递编程可以定义接受任意类型思想高度契合可以用来实现,,,,并立即使用不需要给函数起的方式这使得表达参数的匿名函数高阶函数、闭包等特性,lambda名式更加灵活总结及课程小结通过本次编程实例课程的学习我们全面掌握了的基础知识和编程技c++,c++能从语言基础到高级特性从基本语法到常见数据结构和算法我们一c++,,步步探索和实践收获丰硕的编程成果让我们携手继续探索的奥秘开,c++,启更精彩的编程之旅。