《C++语言基础》课件

语言基础C++作为一种高级编程语言具有强大的功能和广泛的应用范围通过学习C++,C++语言基础知识您将掌握程序设计的核心概念和编程技能为未来的软件开发奠定,,坚实基础简介C++是一种静态类型、一般用途的编程语言广泛应用于软件开C++,发、系统编程、应用程序、游戏开发等领域它建立于语言GUI C之上增加了面向对象编程的特性同时保留了语言的高效性和灵,,C活性支持多种编程范式包括过程式、面向对象和泛型编程为开发C++,,人员提供了丰富的工具和手段使其能够设计出高性能、可扩展和,可维护的软件系统的发展历史C++诞生1起源于年贝尔实验室的语言C++1979C发展2年发明了并于年推出1983,Bjarne StroustrupC++1985成熟3年标准正式发布成为主流编程语言1998,C++98,语言经历了从诞生到发展再到成熟的过程它起源于贝尔实验室的语言由于年发明并于年推出第一C++C,Bjarne Stroustrup1983,1985个版本经过不断改进和完善于年发布了标准成为了当今广泛使用的主流编程语言之一,C++1998C++98,的特点C++强类型语言高性能是一种强类型语言变量类型需要是一种编译型语言可以生成高效C++,C++,事先声明这可以提高程序的健壮性和的机器码执行速度比解释型语言更,,安全性快面向对象底层接口支持面向对象编程包括类、继可以直接访问底层硬件提供了丰C++,C++,承、多态等特性可以帮助程序员组织富的内存管理、输入输出等功能非常,,和管理复杂的代码适合系统编程的编程环境搭建C++选择合适的IDE1选择、或等优秀的Visual StudioCode::Blocks GNUGCC开发环境根据个人习惯和项目需求进行选择C++,安装编译器2下载并安装配套的编译器如、或,Microsoft VisualC++GCC等以确保代码正确编译和运行Clang,配置开发环境3设置项目路径、编译选项、链接库等确保与编译器能够协,IDE同工作提高开发效率,的基本数据类型C++整型浮点型12包括、、和包括、和int shortlong floatdouble long，用于存储整数值，用于存储小数值long longdouble字符型逻辑型34类型用于存储单个字符类型用于存储真值char bool字符串由多个字符组成（）或假值（）true false的变量声明和定义C++变量声明变量定义在中我们需要先声明变量的在声明变量后我们还需要为变量C++,,数据类型和名称这样编译器才能赋初始值这样变量才能在程序中,,正确分配内存空间使用命名规则作用域变量名应该遵循有意义、简单易变量的作用域决定了变量在程序记的命名规则以提高代码的可读中可见和使用的区域,性的运算符C++算术运算符关系运算符逻辑运算符位运算符提供了加、减、乘、除、中的关系运算符包括大提供了逻辑与、逻辑或、支持按位取反、与、或、C++C++C++C++取模等基本的算术运算符用于于、小于、等于、不等于等用逻辑非等运算符用于组合或取异或等位运算符可用于对数据,,,,对数值类型变量进行基本的数于比较操作数的大小关系结果反多个条件广泛应用于条件语的二进制位进行操作在底层优,,,学计算这些运算符是构建复为真或假这些运算符在条件句和表达式中化和嵌入式开发中有广泛应杂计算表达式的基础语句中发挥重要作用用的顺序结构C++顺序执行C++程序按照编写的顺序自上而下依次执行各个语句简单易用顺序结构是最基本的程序控制结构,使用简单直观,适合完成一些基本的任务前后关联每条语句的执行结果会影响到后续语句的执行,实现了语句之间的前后逻辑关联的选择结构C++if语句1判断条件是否满足if-else语句2满足条件执行一个分支，否则执行另一个分支嵌套if语句3根据多个条件进行多层判断switch语句4针对多个选项进行高效判断提供了丰富的选择结构语法可以根据不同的条件执行相应的代码分支从简单的语句到复杂的嵌套和语句都可以帮助程序员编写出C++,if ifswitch,更加智能和灵活的程序逻辑的循环结构C++循环for1用于已知循环次数的场景循环while2用于条件满足时循环循环do-while3至少执行一次循环体提供了三种基本的循环结构循环、循环和循环循环在循环次数确定的情况下使用循环在条件满足时一C++:for whiledo-while for,while直循环循环至少会执行一次循环体这三种循环结构能满足绝大部分的循环需求,do-while的数组C++理解数组数组的声明与初始化数组的访问与遍历数组的应用数组是中用于存储同类型声明数组时需指定元素类型和通过下标访问数组元素，下标数组广泛应用于存储和处理一C++数据的集合它可以存储任意数组大小可以一维、二维甚从开始可以使用循环遍组相关数据如成绩记录、图0for,类型的元素，如整数、浮点数至多维数组数组可以在声明历数组还可以使用指针访问像存储等合理利用数组可提或字符数组的大小由数组声时直接初始化数组高程序的效率和可读性明时指定，是固定的的指针C++指针变量指针运算动态内存分配指针是一种特殊的数据类型它保存了变量指针支持基本的算术运算如加法和减法可利用指针可以动态地分配和释放内存为程,,,,的内存地址可以间接访问变量的值以移动指针指向的位置序运行提供所需的存储空间,的引用C++引用的定义引用的声明引用是中的一种特殊的变量引用在声明时必须进行初始化并C++,类型可以为已声明的变量创建一与其初始化的变量绑定在一起,个别名引用的用途引用的特点引用可用于函数参数传递、数组引用不会占用新的内存空间它只,元素访问、运算符重载等场景提是已有变量的别名与指针有所不,,高程序效率同的函数C++函数定义函数调用函数是完成特定任务的一段代码包括在程序中可以使用函数名和实参来调,函数名、参数列表和函数体定义函用函数实参需要与形参类型和数量保,数时需声明返回类型、函数名、参数持一致及其数据类型函数返回值变量作用域函数可以返回一个值使用关键函数内部定义的变量是局部变量只能,return,字指定返回值返回值的类型需要与在函数内部使用全局变量可以在整函数声明时的返回类型一致个程序中访问的函数重载C++概念解释应用场景注意事项实现原理函数重载允许一个程序员为同函数重载常用于实现类似功能参数列表必须不同可以是参编译器通过分析函数签名参,一个函数名创建多个定义通的方法例如一个计算面积的数个数、类型或顺序不同返数列表来确定调用哪个函数过不同的参数列表来区分它函数可以重载处理不同形状回值类型不影响重载同时重实现在编译时就会确定并生们编译器会自动根据调用时这样可以提高代码的可读性和载的函数不能产生歧义成适当的代码的参数类型和个数来选择合适灵活性的函数实现的默认参数C++定义默认参数默认参数位置12在函数参数列表中，可以为参默认参数必须放在参数列表的数指定一个默认值当调用该最右边如果一个形参有默认函数时，如果没有传递实参，值，那么它后面的所有形参也则使用该默认值必须有默认值使用场景注意事项34默认参数可以简化函数的调不能在函数声明和函数定义中用，使代码更加简洁常用于同时为同一个形参指定默认为可选参数设置合理的默认值应该只在一处指定值的内联函数C++提高函数调用效率简化代码结构12内联函数可以在编译时直接替内联函数可以将常用的小函数换函数调用避免了函数调用的直接嵌入到调用点使代码更加,,开销提高了程序的执行效率简洁明了,编译器优化控制内存占用优化34通过将函数标记为内联可以给内联函数不需要额外的内存开,编译器一个优化的暗示从而进销来保存函数的调用现场能够,,一步提升性能减少内存的使用的递归函数C++定义1一个函数调用自身以解决问题的编程技巧特点2将复杂问题分解为相似的子问题逐步求解优势3代码简洁、编程效率高、适合处理复杂数据结构注意事项4控制递归深度,避免内存溢出和无限循环递归函数是C++中常用的一种编程技巧它通过将复杂问题分解为相似的子问题,并通过函数自身不断地调用来逐步求解这种方式使得代码更加简洁易懂,同时也提高了编程的效率,特别适合处理复杂的数据结构但在使用递归时需要注意控制递归的深度,避免造成内存溢出和无限循环的问题的命名空间C++命名空间定义使用命名空间嵌套命名空间命名空间用于组织代码防止命名冲突它在函数、变量或类前加上命名空间名称通命名空间可以嵌套在其他命名空间内内部,,给变量、函数和类等元素提供了一个命名过命名空间限定符访问命名空间中的元素命名空间可以访问外部命名空间的元素反,域使用关键字定义命名空也可以使用声明导入命名空间之亦然这提高了代码的组织性namespace using间的结构体C++结构体定义结构体访问结构体数组结构体指针结构体是中用户自定义的结构体成员可通过点号运算符结构体本身也可以作为数组元结构体可以声明指针变量指C++,数据类型可以包含多种不同或箭头运算符来访素通过下标访问不同的结构向结构体实例通过指针可以,.-,类型的成员变量通过结构问前者用于直接访问实例中体实例这为存储和操作复杂动态地分配和释放结构体对象体程序员可以创建更复杂的的成员后者用于通过指针访数据提供了灵活性的内存空间,,数据结构来表示现实世界中的问对象的枚举类型C++枚举定义枚举成员使用关键字定义枚举类型其值枚举成员是以逗号分隔的标识符常量enum,,是一系列命名的常量默认从开始赋值0枚举类型枚举应用枚举类型是一种用户自定义的数据类枚举类型常用于表示离散集合如星,型可以存储一组常量值期、月份、方向等,的联合体C++存储空间共享节省内存资源联合体内的变量共享同一块内存联合体通过将不同类型的变量存空间，这样可以更有效地利用内储在同一块内存中来节省内存空存间数据类型转换访问限制联合体可用于实现不同数据类型联合体中只能同时访问一个成员之间的快速转换，提高代码的灵变量，不同成员变量之间存在相活性互覆盖的风险的动态内存分配C++动态内存分配1允许程序在运行时动态分配内存以满足不确定的内存需C++,求和new delete2使用操作符分配内存操作符释放内存确保内存被new,delete,有效管理数组动态分配3可以使用动态分配和删除数组以灵活控制数组大小new[],的继承C++基类和派生类继承允许创建新的类派生类从现有的类基类继承属性和行为访问控制派生类可以访问基类的公有成员和受保护成员,但不能访问私有成员构造和析构派生类对象的构造和析构过程需要先调用基类的构造和析构函数多重继承一个派生类可以从多个基类继承,从而获得多个基类的属性和方法的多态C++继承虚函数多态建立于继承关系的基础之上派通过使用虚函数，可以在运行时动态生类可以覆盖基类的虚函数以实现不绑定调用的函数这是实现多态的关同的行为键机制抽象类动态绑定抽象类中的纯虚函数为派生类提供了多态的关键在于将函数调用动态绑定统一的接口规范，实现了多态的接口到合适的实现这使得在运行时可以标准化选择合适的函数版本的虚函数C++动态绑定多态实现12虚函数在运行时动态调用合适的实现函数而不是在编译时通过虚函数可以实现多态使得基类指针或引用可以调用子,,,静态绑定类的特定实现代码复用运行时决议34虚函数有利于代码复用可以在基类中定义通用方法由子类虚函数调用在运行时根据对象的实际类型来决议而非编译,,,重写特定实现时的声明类型的抽象类C++定义抽象类纯虚函数抽象类的继承抽象类是中一种特殊的类它包含纯虚抽象类中包含至少一个纯虚函数其函数体抽象类可以作为基类被继承派生类可以是C++,,函数无法创建对象实例只能作为基类被继为空通过指定派生类必须实现这些具体类也可以是抽象类如果派生类没有,,,=0,承抽象类定义了派生类必须实现的公共接纯虚函数否则也将是抽象类实现基类的所有纯虚函数那么它也将是抽,,口象类的异常处理C++错误处理的必要异常处理机制异常处理的优势异常处理的局限性程序在运行过程中难免会使用语句块来与传统的错误处理方式相异常处理机制也存在一些局限C++C++try-catch遇到各种异常情况如输入数实现异常处理块中可能比的异常处理机制更加性如无法恢复程序状态、不,try,C++,据不合法、除数为、内存溢抛出异常块用于捕获并灵活、简洁和可靠程序员可适合用于实时系统等因此在0,catch出等妥善处理这些异常情况处理异常程序员可以自定义以更好地集中精力于程序的主实际应用中还需要结合具体,对于保证程序的稳定性和可靠异常类型并抛出和处理这些逻辑而不必过多地关注错误情况选择合适的错误处理方,,性非常重要异常处理的细节式的操作C++I/O标准输入输出文件输入输出通过和实现标准的输提供了和C++cin coutC++ifstream ofstream入输出操作可以方便地读取和打类型用于文件的读写操作支持各,,印数据种文件格式格式化输出异常处理的操纵输出格式的工具如的操作中可能出现各种异C++,C++I/O、等可以精确常情况需要使用语句setw setprecision,,try-catch控制输出的样式进行异常处理的文件操作C++文件打开与关闭文件读取文件写入文件操作提供了丰富的文件读写操可以使用流提取运算符可以使用流插入运算符除了基本的读写操作还提C++C++C++,C++作开发人员可以利用标准库中从文件中逐行、逐个字符将数据写入文件支持向文供了丰富的文件操作函数如重,,,的、和地读取数据并通过相应的数据件追加内容或覆盖原有内容命名、删除、检查文件属性等ifstream ofstream,,类实现文件的打开、读类型存储读取的内容满足开发中的各种需求fstream取和写入。