《清华的高级程序设计课件CPP》

清华大学高级程序设计（）C++课程欢迎来到清华大学高级程序设计（C++）课程！本课程旨在帮助学生掌握C++编程语言的核心概念与技术，并培养面向对象程序设计思想通过本课程的学习，您将具备使用C++进行复杂软件系统开发的能力我们将深入探讨C++的各种特性，并结合实际案例进行讲解，让您在理论与实践中不断提升编程技能课程介绍本课程是清华大学计算机系的核心课程之一，旨在培养学生扎实的C++编程基础和良好的程序设计能力课程内容涵盖C++语言的各个方面，包括基本语法、面向对象特性、模板、标准库等通过理论讲解、实验练习和项目实践，帮助学生掌握C++编程的精髓我们将注重培养学生的程序设计思想，使其能够运用C++解决实际问题课程目标课程内容12掌握C++编程语言的核心概念C++基本语法、面向对象特性、与技术，培养面向对象程序设模板、标准库等计思想，具备使用C++进行复杂软件系统开发的能力教学方式3理论讲解、实验练习、项目实践编程语言特点C++C++是一种强大的、通用的编程语言，被广泛应用于系统软件、应用软件、游戏开发等领域C++具有高效性、灵活性和可移植性等特点，同时也支持面向对象编程和泛型编程掌握C++编程语言的特点，有助于更好地理解和应用C++高效性灵活性可移植性C++是一种编译型语言，C++支持多种编程范式，C++程序可以在多种平执行效率高可以灵活地进行程序设台上运行计变量和常量变量是程序中用于存储数据的命名存储单元，其值可以改变常量是程序中值不能改变的量，包括字面常量和符号常量理解变量和常量的概念，是学习C++编程的基础合理使用变量和常量，可以提高程序的可读性和可维护性变量常量变量用于存储可变的数据，需要先声明后使用常量用于存储不可变的数据，可以使用const关键字声明数据类型C++提供了丰富的数据类型，包括基本数据类型（如int、float、char等）和复合数据类型（如数组、结构体、类等）不同的数据类型用于存储不同类型的数据，选择合适的数据类型可以有效地利用存储空间和提高程序的效率熟悉C++的数据类型，是编写高效程序的基础基本数据类型1int、float、char、bool等复合数据类型2数组、结构体、类等运算符C++提供了丰富的运算符，包括算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、位运算符等运算符用于对数据进行各种操作，不同的运算符具有不同的优先级和结合性熟练掌握C++的运算符，可以编写复杂的表达式，实现各种计算和逻辑操作算术运算符关系运算符+、-、*、/、%等==、!=、、、=、=等逻辑运算符、||、!等输入输出C++使用输入输出流进行数据的输入和输出iostream库提供了cin和cout对象，用于从标准输入设备（如键盘）读取数据和向标准输出设备（如屏幕）输出数据掌握C++的输入输出，可以实现与用户的交互，并输出程序运行结果cin从标准输入设备读取数据cout向标准输出设备输出数据分支语句分支语句用于根据条件选择不同的执行路径C++提供了if语句和switch语句两种分支语句if语句根据条件表达式的值选择执行不同的代码块，switch语句根据表达式的值选择匹配的case分支执行掌握C++的分支语句，可以实现复杂的逻辑控制语句if1单分支、双分支、多分支语句switch2多分支选择循环语句循环语句用于重复执行一段代码C++提供了while语句、do-while语句和for语句三种循环语句while语句在条件为真时重复执行代码块，do-while语句先执行一次代码块，然后在条件为真时重复执行，for语句在初始化、条件判断和循环迭代三个部分控制循环的执行掌握C++的循环语句，可以实现重复性的任务语句do-while2先执行后判断语句while1先判断后执行语句for灵活的循环控制3数组数组是相同类型元素的集合，可以通过下标访问数组中的元素C++支持一维数组和多维数组数组可以用于存储大量相同类型的数据，例如存储学生成绩、图像像素等掌握C++的数组，可以有效地组织和管理数据一维数组1线性存储多维数组2多维存储函数函数是完成特定任务的代码块，可以被多次调用C++支持自定义函数和库函数函数可以接受参数，并返回结果使用函数可以将程序分解为小的模块，提高程序的可读性和可维护性掌握C++的函数，可以编写模块化的程序自定义函数库函数根据需求编写的函数C++标准库提供的函数函数重载函数重载是指在同一个作用域内，可以定义多个函数名相同但参数列表不同的函数函数重载使得可以使用相同的函数名完成不同的任务，提高了程序的可读性和可维护性C++编译器会根据参数列表选择调用哪个重载函数参数列表不同1参数类型、参数个数或参数顺序不同提高代码可读性2可以使用相同的函数名完成不同的任务内联函数内联函数是指在编译时将函数调用处用函数体替换的函数内联函数可以减少函数调用的开销，提高程序的执行效率内联函数适用于代码量小、调用频繁的函数使用inline关键字声明内联函数提高效率代码量小减少函数调用开销适用于代码量小的函数默认参数默认参数是指在函数定义时为参数指定默认值在函数调用时，如果没有为该参数传递值，则使用默认值默认参数使得函数调用更加灵活，可以减少函数重载的数量默认参数必须从右向左指定函数调用灵活可以省略部分参数减少函数重载可以使用默认参数代替函数重载引用引用是变量的别名，对引用的操作等同于对原变量的操作引用在声明时必须初始化，且一旦初始化后就不能再引用其他变量引用可以作为函数的参数，实现对实参的修改使用符号声明引用变量别名声明时初始化对引用的操作等同于对原变量的操作引用在声明时必须初始化指针指针是存储变量地址的变量通过指针可以间接访问变量的值C++支持指针运算，例如指针的加减运算指针可以用于动态内存分配、函数参数传递等使用*符号声明指针存储地址1指针存储变量的内存地址间接访问2通过指针可以间接访问变量的值动态内存分配动态内存分配是指在程序运行时分配内存C++使用new运算符进行动态内存分配，使用delete运算符释放动态分配的内存动态内存分配可以根据需要分配内存，提高内存利用率需要注意内存泄漏问题运算符运算符new1delete用于动态内存分配用于释放动态分配的内存2类和对象类是对象的抽象，对象是类的实例类定义了对象的属性和行为C++是一种面向对象的编程语言，类和对象是面向对象编程的核心概念通过类和对象，可以更好地组织和管理程序代码类1对象的抽象对象2类的实例类的成员函数类的成员函数是定义在类内部的函数，用于操作类的成员变量成员函数可以访问类的所有成员，包括public、private和protected成员成员函数是类的重要组成部分，用于实现类的行为访问权限实现类的行为public、private和protected成员成员函数用于实现类的行为构造函数和析构函数构造函数是用于初始化对象的特殊成员函数，在对象创建时自动调用析构函数是用于清理对象的特殊成员函数，在对象销毁时自动调用构造函数和析构函数是类的重要组成部分，用于管理对象的生命周期构造函数1初始化对象析构函数2清理对象类的拷贝机制类的拷贝机制包括浅拷贝和深拷贝浅拷贝是指将对象的成员变量的值复制到新的对象中，如果成员变量是指针，则只复制指针的值，不复制指针指向的内容深拷贝是指将对象的成员变量的值复制到新的对象中，如果成员变量是指针，则复制指针指向的内容需要注意浅拷贝可能导致的问题浅拷贝深拷贝复制成员变量的值复制指针指向的内容继承继承是一种面向对象编程的特性，允许一个类（子类）继承另一个类（父类）的属性和行为继承可以提高代码的重用性，并建立类之间的层次关系C++支持单继承和多继承代码重用子类可以继承父类的属性和行为层次关系建立类之间的层次关系多态多态是指可以使用相同的接口访问不同类型的对象，并执行不同的操作多态是面向对象编程的重要特性，可以提高程序的灵活性和可扩展性C++通过虚函数实现多态相同接口可以使用相同的接口访问不同类型的对象不同操作可以执行不同的操作虚函数虚函数是指使用virtual关键字声明的成员函数虚函数允许在运行时确定调用哪个函数，实现多态性虚函数是实现多态性的重要手段，需要理解虚函数的工作原理运行时确定1在运行时确定调用哪个函数实现多态性2虚函数是实现多态性的重要手段抽象类抽象类是指包含纯虚函数的类纯虚函数是指没有实现的虚函数抽象类不能被实例化，只能作为其他类的父类抽象类用于定义接口，强制子类实现特定的函数包含纯虚函数不能被实例化1抽象类包含纯虚函数抽象类不能被实例化2友元函数友元函数是指在类外部定义的函数，但可以访问类的private和protected成员友元函数不是类的成员函数，但可以用于实现特定的操作，例如运算符重载使用friend关键字声明友元函数类外部定义1友元函数在类外部定义访问私有成员2可以访问类的private和protected成员运算符重载运算符重载是指为已有的运算符赋予新的含义，使其能够操作自定义类型的对象运算符重载可以提高程序的可读性，并使得自定义类型的对象可以像内置类型一样使用需要注意运算符重载的规则赋予新的含义操作自定义类型为已有的运算符赋予新的含义使其能够操作自定义类型的对象异常处理异常处理是指在程序运行时处理错误或异常情况的机制C++使用try-catch语句块进行异常处理try块用于包含可能抛出异常的代码，catch块用于捕获并处理异常异常处理可以提高程序的健壮性语句块1try-catch用于捕获和处理异常提高健壮性2异常处理可以提高程序的健壮性文件操作文件操作是指在程序中读写文件的操作C++使用fstream库进行文件操作可以使用ofstream对象写入文件，使用ifstream对象读取文件文件操作可以实现数据的持久化存储ofstream ifstream写入文件读取文件模板模板是一种泛型编程技术，可以用于编写通用的函数和类模板可以接受类型参数，使得函数和类可以操作不同类型的数据模板可以提高代码的重用性泛型编程编写通用的函数和类提高重用性模板可以提高代码的重用性标准模板库标准模板库（STL）是C++标准库的重要组成部分，提供了一系列通用的模板类和函数，包括容器、算法和迭代器STL可以大大提高C++程序的开发效率掌握STL是C++程序员必备的技能容器用于存储数据算法用于操作数据迭代器用于访问容器中的元素面向对象设计面向对象设计是一种软件设计方法，强调将程序分解为对象，对象之间通过消息传递进行交互面向对象设计具有高内聚、低耦合的特点掌握面向对象设计原则，可以设计出高质量的软件系统高内聚1对象内部的元素紧密相关低耦合2对象之间的依赖关系少软件工程概念软件工程是指应用工程化的方法来开发、运营和维护软件的过程软件工程涉及需求分析、设计、编码、测试、部署和维护等多个阶段掌握软件工程概念，可以更好地组织和管理软件开发项目设计2设计软件架构需求分析1分析用户需求编码编写代码3类图UMLUML类图是一种用于描述类和类之间关系的图形化工具UML类图可以清晰地表达类的属性、方法和关系，是面向对象设计的重要工具掌握UML类图的绘制方法，可以更好地进行软件设计描述类1描述类的属性和方法描述关系2描述类之间的关系设计模式设计模式是指在软件设计中经常使用的、经过验证的解决方案设计模式可以提高代码的可重用性、可扩展性和可维护性掌握设计模式，可以更好地解决软件设计中的常见问题提高代码质量解决常见问题设计模式可以提高代码的质量设计模式可以解决软件设计中的常见问题代码重构代码重构是指在不改变软件功能的前提下，改进代码的结构和可读性的过程代码重构可以提高代码的可维护性，并减少代码中的错误需要定期进行代码重构改进结构1改进代码的结构提高可读性2提高代码的可读性性能优化性能优化是指改进软件的执行效率，减少资源消耗的过程性能优化可以提高软件的响应速度和吞吐量性能优化涉及算法优化、代码优化和系统优化等多个方面算法优化代码优化选择合适的算法改进代码的效率单元测试单元测试是指对软件中的最小可测试单元进行测试的过程单元测试可以及早发现代码中的错误，提高软件的质量需要编写全面的单元测试用例及早发现错误单元测试可以及早发现代码中的错误提高软件质量单元测试可以提高软件的质量调试技巧调试是指查找和修复软件中的错误的过程调试需要掌握一些常用的调试技巧，例如使用断点、单步执行、查看变量值等熟练掌握调试技巧，可以快速定位和解决问题断点设置断点，暂停程序执行单步执行单步执行代码编码规范编码规范是指编写代码时需要遵循的一系列规则编码规范可以提高代码的可读性、可维护性和可移植性需要遵循统一的编码规范提高可读性1遵循统一的编码规范可以提高代码的可读性提高可维护性2遵循统一的编码规范可以提高代码的可维护性版本控制版本控制是指对软件代码进行版本管理的过程版本控制系统可以记录代码的修改历史，方便代码的回滚和协作开发常用的版本控制系统包括Git和SVNGit1SVN常用的分布式版本控制系统常用的集中式版本控制系统2项目管理项目管理是指对软件开发项目进行计划、组织、执行、监控和控制的过程项目管理可以确保项目按时、按质、按预算完成需要掌握一些常用的项目管理方法计划1制定项目计划执行2执行项目计划开发工具开发工具是指用于编写、编译、调试和运行C++程序的软件常用的C++开发工具包括Visual Studio、Eclipse和Code::Blocks选择合适的开发工具可以提高开发效率Visual StudioEclipse强大的C++IDE开源的C++IDE就业前景C++是一种广泛应用的编程语言，具有良好的就业前景C++程序员可以在系统软件、应用软件、游戏开发等领域找到工作C++程序员的薪资水平也相对较高努力学习C++，可以获得更好的职业发展机会应用广泛1C++是一种广泛应用的编程语言薪资较高2C++程序员的薪资水平也相对较高课程总结本课程全面介绍了C++编程语言的核心概念和技术，并培养了面向对象程序设计思想通过本课程的学习，您已经具备了使用C++进行复杂软件系统开发的能力希望您在未来的学习和工作中，能够继续努力，不断提升自己的编程技能掌握核心概念具备开发能力掌握C++编程语言的核心概念和技术具备使用C++进行复杂软件系统开发的能力问答环节现在是问答环节，欢迎大家提出问题我将尽力解答大家的问题，帮助大家更好地理解C++编程语言请大家踊跃提问，共同探讨C++编程的奥秘。