《C++语言基础入门》课件

语言基础入门C++欢迎来到C++语言基础入门课程本课程旨在为初学者提供全面的C++编程基础知识，从语言概述到高级特性，我们将逐步深入探讨C++的核心概念通过本课程，您将掌握C++编程的基本技能，为未来的软件开发之路奠定坚实基础课程大纲1C++语言概述了解C++的历史、特点和应用领域基础语法2学习变量、常量、数据类型和运算符控制结构3掌握条件语句和循环语句高级特性4探索数组、函数、指针和面向对象编程语言概述C++强大而灵活高效性能C++是一种通用的编程语言，以其强大的功能和灵活性而闻名它C++以其高效的性能著称，能够直接控制硬件资源，使其成为系统支持多种编程范式，包括面向对象、过程式和泛型编程编程和性能关键型应用的理想选择的发展历程C++1979年1比雅尼·斯特劳斯特鲁普开始开发C语言的后继者，最初称为C withClasses1983年2语言被重命名为C++，引入了虚函数、函数名和运算符重载等特性1998年3C++98标准发布，成为第一个正式的C++国际标准2011年4C++11发布，带来了重大更新，如auto关键字、lambda表达式和智能指针的特点和优势C++高性能灵活性兼容性C++提供接近硬件的控支持多种编程范式，包与C语言高度兼容，可制，允许精细的内存管括面向对象、过程式和以轻松集成现有的C代理和高效的代码执行泛型编程码库标准化有ISO标准支持，确保了语言的一致性和可移植性的应用领域C++系统软件C++广泛用于开发操作系统、设备驱动程序和嵌入式系统，因其能够直接控制硬件资源游戏开发许多流行的游戏引擎，如Unreal Engine和Unity的核心部分，都是用C++编写的，以获得最佳性能金融系统高频交易和复杂的金融模型通常使用C++实现，以满足低延迟和高吞吐量的要求图形和多媒体C++在图形处理、3D建模和视频编辑软件中扮演着重要角色，提供了高效的图形渲染能力变量和常量变量常量变量是计算机内存中存储数据的命名空间在C++中，变量必须先常量是在程序执行期间值不会改变的固定数据项使用常量可以声明后使用，可以根据需要更改其值提高程序的可读性和可维护性变量的声明和初始化声明变量指定变量的数据类型和名称，例如int age;初始化变量在声明时给变量赋初值，例如int age=25;多变量声明同时声明多个相同类型的变量，例如int x,y,z;动态初始化使用表达式或函数调用初始化变量，例如int sum=a+b;变量的作用域全局作用域局部作用域在所有函数外部声明的变量，可在整个程在函数或代码块内部声明的变量，只在该12序中访问函数或代码块内有效命名空间作用域类作用域43在命名空间内声明的变量，可以在该命名在类中声明的变量，可以被类的所有成员空间内的任何地方访问函数访问常量的定义和使用使用const关键字声明一个不可修改的变量，例如const intMAX_SIZE=100;#define预处理指令定义宏常量，例如#define PI

3.14159枚举常量使用enum关键字定义一组相关的常量，例如enum Color{RED,GREEN,BLUE};constexpr关键字C++11引入，用于编译时常量，例如constexpr intARRAY_SIZE=10;基本数据类型整型浮点型字符型用于存储整数值，包括用于存储小数值，包括用于存储单个字符，使int、short、long等float、double用char类型布尔型用于存储真或假的值，使用bool类型整型类型大小范围short通常2字节-32,768到32,767int通常4字节-2,147,483,648到2,147,483,647long至少4字节依赖于系统long long至少8字节-9,223,372,036,854,775,808到9,223,372,036,854,775,807浮点型float double单精度浮点型，通常占用4字节，精度约为7位小数适用于需要双精度浮点型，通常占用8字节，精度约为15-16位小数适用于节省内存且不需要高精度的场景需要更高精度计算的场景，如科学计算字符型char wchar_t用于存储单个字符，通常占用1宽字符类型，用于存储Unicode字节可以存储ASCII字符集中字符大小通常为2或4字节，的任何字符取决于系统char16_t和char32_tC++11引入的Unicode字符类型，分别用于UTF-16和UTF-32编码布尔型定义bool类型用于表示逻辑值，只有两个可能的值true和false内存占用通常占用1字节的内存空间，尽管理论上只需要1位就能表示转换非零值转换为true，零值转换为falsetrue通常表示为1，false表示为0应用常用于条件语句、循环控制和逻辑运算中，提高代码的可读性运算符算术运算符赋值运算符关系运算符用于执行基本的数学运用于将值赋给变量用于比较两个值算，如加、减、乘、除逻辑运算符用于组合条件表达式算术运算符运算符描述示例+加法a+b-减法a-b*乘法a*b/除法a/b%取模（余数）a%b++递增++a或a++--递减--a或a--赋值运算符基本赋值运算符复合赋值运算符=用于将右侧的值赋给左侧的变量例如x=5;包括+=,-=,*=,/=,%=等，用于简化操作例如x+=5;等同于x=x+5;关系运算符等于==不等于!=检查两个操作数是否相等例如if a==b检查两个操作数是否不相等例如if a!=b大于和小于大于等于=和小于等于=比较两个操作数的大小例如if ab或if ab比较两个操作数的大小或相等例如if a=b或if a=b逻辑运算符逻辑与逻辑或||逻辑非!当两个条件都为真时返当至少一个条件为真时反转条件的真值例如回真例如if a0返回真例如if a0if!isReady b0||b0条件语句if语句最基本的条件语句，用于在条件为真时执行代码块if-else语句在条件为真时执行一个代码块，为假时执行另一个代码块if-else if-else语句用于处理多个条件的情况switch语句用于多分支选择，根据变量的值执行不同的代码块语句if-else语法使用场景if条件{//当条件为真时执行的代码}else{//当条件为假时执if-else语句用于在程序中做出二选一的决定它允许程序根据特定行的代码}条件的真假来选择执行不同的代码块这种结构在处理用户输入、验证数据、控制程序流程等方面非常有用语句switch语法特点switch表达式{case常量1:语句1;break;case常量2:语句2;switch语句可以替代多个if-else语句，使代码更清晰、更易读它基break;...default:默认语句;}于一个表达式的值来选择要执行的代码块注意事项适用场景每个case后面要加break语句，否则会发生贯穿现象default分支当需要根据一个变量的多个可能值来执行不同操作时，switch语句是可选的，用于处理所有case都不匹配的情况特别有用，如菜单选择、状态机实现等循环语句for循环while循环适用于已知循环次数的情况，语法简洁适用于循环次数不确定，但条件明确的情12况do-while循环嵌套循环43至少执行一次循环体，然后再检查条件在一个循环内部包含另一个循环循环for语法使用场景for初始化;条件;更新{//循环体}for循环通常用于已知迭代次数的情况它特别适合于数组遍历、固定次数的重复操作、或者需要精确控制循环变量的场景for循环的结构使得循环的起始、结束条件和步进一目了然，提高了代码的可读性循环while语法while条件{//循环体}执行流程先检查条件，如果为真，则执行循环体；然后再次检查条件，重复此过程直到条件为假适用场景当循环次数不确定，但循环继续的条件明确时，while循环特别有用例如，读取文件直到结束、处理用户输入直到特定条件满足等注意事项确保循环内有改变条件的语句，否则可能导致无限循环循环do-while语法do{//循环体}while条件;特点do-while循环会先执行一次循环体，然后再检查条件这保证了循环体至少会执行一次适用场景当你需要确保代码块至少执行一次时，do-while循环非常有用例如，处理用户输入并在输入无效时重复提示与while循环的区别while循环在执行循环体之前检查条件，而do-while循环在执行循环体之后检查条件数组定义索引大小数组是一种用于存储多数组元素通过索引访问，数组大小在声明时确定，个相同类型元素的数据索引从0开始且不可更改结构维度C++支持一维数组和多维数组一维数组的定义和初始化定义初始化类型数组名[大小];例如int numbers

[5];

1.声明时初始化int numbers

[5]={1,2,3,4,5};

2.部分初始化int numbers

[5]={1,2,3};//剩余元素为

03.省略大小intnumbers[]={1,2,3,4,5};//编译器自动计算大小二维数组的定义和初始化定义类型数组名[行数][列数];例如int matrix

[3]

[4];完全初始化int matrix

[3]

[4]={{1,2,3,4},{5,6,7,8},{9,10,11,12}};部分初始化int matrix

[3]

[4]={{1,2},{5},{9,10}};//未指定的元素自动初始化为0省略行数int matrix[]

[4]={{1,2,3,4},{5,6,7,8}};//编译器自动计算行数数组的常见操作访问元素遍历数组查找元素排序使用索引访问array[index]使用循环遍历所有元素线性搜索或二分搜索（有序数使用各种排序算法对数组元素组）排序函数定义函数是执行特定任务的代码块，可以接受参数并返回结果结构函数包括返回类型、函数名、参数列表和函数体优点提高代码复用性、可读性和维护性类型包括内置函数、用户定义函数和递归函数等函数的定义和调用定义调用返回类型函数名参数列表{//函数体return返回值;}例如int函数名参数;例如int result=add5,3;coutSum:addint a,int b{return a+b;}result;函数参数传递值传递引用传递指针传递传递参数的副本，不影传递参数的引用，可以传递指向参数的指针，响原始值修改原始值可以修改原始值数组传递数组作为参数时默认以指针形式传递函数的返回值基本类型返回对象返回指针返回直接返回int、float等基本类型值可以返回自定义类的对象返回指向动态分配内存的指针引用返回void返回返回对象的引用，可用于链式函数调用不返回任何值的函数使用void作为返回类型函数的重载定义特点函数重载允许在同一作用域中定义多个同名函数，但它们的参数

1.提高代码的灵活性和可读性

2.编译器根据函数调用时的参数列表（参数类型或数量）必须不同类型和数量来决定调用哪个函数

3.返回类型不同但参数相同的函数不构成重载

4.重载函数必须在同一个作用域内指针定义作用动态内存指针是存储内存地址的允许直接访问和操作内用于动态内存分配和管变量存理效率提高程序的执行效率指针的定义和基本使用定义指针类型*指针名;例如int*ptr;赋值指针名=变量名;例如int x=10;ptr=x;解引用使用*操作符访问指针指向的值例如int y=*ptr;//y现在等于10空指针使用nullptr表示空指针例如int*nullPtr=nullptr;指针与数组的关系数组名作为指针指针算术数组名本质上是指向数组第一个元素的指针例如int arr

[5];中，可以使用指针遍历数组例如int*p=arr;forint i=0;i5;i++arr等价于arr

[0]{cout*p++;}指针的动态内存分配new操作符用于动态分配单个对象例如int*p=new int;delete操作符用于释放动态分配的单个对象例如delete p;new[]操作符用于动态分配数组例如int*arr=new int

[10];delete[]操作符用于释放动态分配的数组例如delete[]arr;类与对象类对象封装用户定义的数据类型，类的实例，具有类定义将数据和操作数据的函包含数据成员和成员函的属性和行为数捆绑在一起数抽象隐藏复杂实现细节，只暴露必要的接口类的定义和成员函数类定义成员函数class类名{private://私有成员public://公有成员protected://可以在类内部定义class MyClass{public:void myFunction保护成员};{//函数实现}};也可以在类外部定义voidMyClass::myFunction{//函数实现}对象的创建和使用创建对象类名对象名;例如MyClass obj;动态创建对象MyClass*ptr=new MyClass;访问成员使用点操作符obj.memberFunction;使用箭头操作符ptr-memberFunction;构造函数和析构函数构造函数在对象创建时自动调用，析构函数在对象销毁时自动调用封装和继承封装继承封装是将数据和操作数据的函数绑定在一起的机制它通过访问继承允许一个类（派生类）基于另一个类（基类）来定义派生修饰符（private、public、protected）来控制类成员的可见性和类继承基类的属性和方法，可以重用代码并建立类之间的层次关访问权限封装有助于实现数据隐藏，增强代码的安全性和可维系继承支持代码重用和建立复杂的类层次结构语法class护性派生类名:public基类名{//派生类成员};多态定义多态是指同一个操作可以应用于不同类型的对象，产生不同的行为虚函数通过在基类中声明虚函数并在派生类中重写来实现多态virtual返回类型函数名参数列表;纯虚函数在基类中声明但不定义的函数，用于创建抽象类virtual返回类型函数名参数列表=0;优点提高代码的灵活性和可扩展性，允许程序在运行时决定调用哪个函数。