C++程序设计基础教学课件

程序设计基础教学课件C++欢迎来到程序设计基础课程！本课程旨在为学员提供坚实的编程基础C++C++，从基本概念到高级特性，全面解析语言的精髓通过本课程的学习，学C++员将能够独立编写程序，并为后续的软件开发和系统设计打下坚实的基础C++我们将深入浅出地讲解的语法、数据类型、控制结构、函数、指针、类C++和对象等核心概念，并通过大量的实例和练习，帮助学员掌握编程的技能C++课程介绍和学习目标课程介绍学习目标本课程是程序设计的入门课程，内容涵盖的基本语法掌握的基本语法和数据类型C++C++•C++、数据类型、流程控制、函数、数组、指针、类和对象等核心理解的流程控制语句，能够编写简单的控制程序•C++概念通过本课程的学习，学员将掌握编程的基本技能，C++掌握函数的使用方法，能够编写模块化的程序•C++并能够独立编写简单的程序同时，课程还将介绍的C++C++理解数组和指针的概念，能够使用数组和指针进行编•C++面向对象编程思想，为学员后续学习的高级特性打下基础C++程掌握类和对象的概念，能够编写简单的面向对象程序•C++简史和发展C++起源发展应用123是由在世纪经历了多个版本的演变，不断增加是一种广泛应用于各个领域的编程C++Bjarne Stroustrup20C++C++年代初期基于语言开发的一种通用新的特性和功能年，标准委语言，包括操作系统、游戏开发、嵌入80C1998C++编程语言最初被称为带类的，员会发布了第一个标准（）式系统、高性能计算等以其高效“C”C++C++C++98C++在语言的基础上增加了面向对象编程的，标志着进入了一个新的发展阶段、灵活和强大的特性，成为众多软件开C C++特性，使其能够更好地支持大型软件项随后，标准委员会又陆续发布了发者的首选语言许多著名的软件和系C++目的开发、、、和统都是用编写的，如操作C++03C++11C++14C++17C++Windows等多个标准，不断完善语言系统、浏览器、C++20C++Google Chrome，使其更加现代化、高效和易用等Adobe Photoshop编程环境搭建C++下载编译器安装编译器选择集成开发环境选择适合您操作系统的按照编译器的安装向导选择一个您喜欢的集成编译器，如、进行安装在安装过程开发环境（），如C++GCC IDE或中，请注意选择正确的、Clang VisualC++Visual Studio您可以从官方网站下载安装路径，并确保将编或Code::Blocks并安装这些编译器确译器添加到系统环境变这些提供Eclipse IDE保选择与您的操作系统量中，以便在命令行中了代码编辑、编译、调版本兼容的编译器能够直接调用编译器试等功能，能够提高您的编程效率您也可以使用文本编辑器编写代码，然后使用命C++令行编译和运行程序基本语法结构C++预处理指令以开头的指令，如，用于在编译前处理代码指令##include#include用于包含头文件，头文件中包含了函数声明、变量定义等信息命名空间用于组织代码，避免命名冲突标准库中的函数和类都位于命名C++std空间中，使用时需要加上前缀，或者使用std::using namespacestd;语句主函数程序的入口点，必须命名为程序从函数开始执行，到main mainmain函数结束函数可以有返回值，返回值为表示程序正常结束main0语句程序由一系列语句组成，语句以分号结尾语句可以是声明语句、赋C++值语句、控制语句等数据类型和变量基本数据类型变量声明124数据类型转换变量初始化3提供了丰富的数据类型，用于存储不同类型的数据基本数据类型包括整型（、、、）、浮点型（C++int shortlong longlong float、、）、字符型（）和布尔型（）变量是用于存储数据的内存空间，在使用变量之前需要先声明变量double longdouble charbool的类型和名称变量可以在声明时进行初始化，也可以在后续的代码中进行赋值不同类型的数据之间可以进行类型转换，但需要注意类型转换的规则，避免数据丢失或错误常量和字面量字面量类型1整型、浮点型、字符型、字符串型常量定义2使用关键字定义const常量表达式3编译时求值的常量常量是在程序运行过程中其值不能被改变的量中可以使用关键字定义常量字面量是直接出现在代码中的常量值，如C++const整数、浮点数、字符和字符串支持多种字面量类型，如整型字面量、浮点型字面量、字符型字面量和字符串字面量常量表C++达式是在编译时就可以求值的表达式，可以使用关键字定义constexpr运算符和表达式算术运算符1加、减、乘、除、取余关系运算符2等于、不等于、大于、小于、大于等于、小于等于逻辑运算符3与、或、非提供了丰富的运算符，用于对数据进行各种操作算术运算符用于进行算术运算，如加、减、乘、除、取余等关系运算符用C++于比较两个值的大小关系，如等于、不等于、大于、小于、大于等于、小于等于等逻辑运算符用于进行逻辑运算，如与、或、非等表达式是由运算符和操作数组成的式子，用于计算一个值中表达式的求值顺序遵循一定的优先级和结合性规则C++输入输出语句标准输入标准输出格式化输出使用对象从标准输入设备（通常是使用对象将数据输出到标准输出设可以使用头文件中的函数来控cin coutiomanip键盘）读取数据对象是类备（通常是屏幕）对象是制输出的格式，如设置精度、宽度、对cin istreamcout的对象，通过运算符将数据读取到变类的对象，通过运算符将数齐方式等ostream量中据输出到屏幕上程序流程控制顺序结构按照代码的顺序依次执行语句分支结构根据条件选择执行不同的语句循环结构重复执行一段代码程序流程控制是指程序执行的顺序提供了三种基本的程序流程控制结构C++顺序结构、分支结构和循环结构顺序结构按照代码的顺序依次执行语句分支结构根据条件选择执行不同的语句，如语句和语句if-else switch-case循环结构重复执行一段代码，如语句、语句和语句while fordo-while分支语句if-else语句语句if else如果条件为真，则执行语句如果条件为假，则执行语if else块中的代码句块中的代码语句else if用于检查多个条件，如果其中一个条件为真，则执行相应的语句块中的代码语句是中最常用的分支语句语句用于检查一个条件，如果if-else C++if条件为真，则执行语句块中的代码语句用于在条件为假时执行if else语句块中的代码语句用于检查多个条件，如果其中一个条件else elseif为真，则执行相应的语句块中的代码语句可以嵌套使用，用于处if-else理更复杂的分支逻辑分支语句switch-case语句语句语句switch casebreak根据表达式的值选择执行不同的语句块每个语句块对应一个表达式的值，如果用于跳出语句，避免执行后续的case caseswitch case中的代码表达式的值与语句中的值相等，则执行语句块中的代码case该语句块中的代码case语句是中另一种常用的分支语句语句根据表达式的值选择执行不同的语句块中的代码每个语句块对应一switch-case C++switch case case个表达式的值，如果表达式的值与语句中的值相等，则执行该语句块中的代码语句用于跳出语句，避免执行后续的casecasebreak switch语句块中的代码语句用于在表达式的值与所有语句中的值都不相等时执行的代码case defaultcase循环语句while循环while当条件为真时，重复执行循环体中的代码while循环条件循环的条件是一个布尔表达式，当条件为真时，循环while继续执行；当条件为假时，循环结束循环体循环体是需要重复执行的代码块while语句是中最基本的循环语句循环当条件为真时，重复执while C++while行循环体中的代码循环条件是一个布尔表达式，当条件为真时，while循环继续执行；当条件为假时，循环结束循环体是需要重复执行的代码块在循环中，需要注意循环条件的更新，避免出现死循环while循环语句for条件初始化1循环执行的条件，当条件为真时，循环在循环开始前执行一次，用于初始化循继续执行；当条件为假时，循环结束2环变量更新循环体43在每次循环结束后执行，用于更新循环需要重复执行的代码块变量语句是中另一种常用的循环语句循环由初始化、条件和更新三个部分组成初始化在循环开始前执行一次，用于初始for C++for化循环变量条件是循环执行的条件，当条件为真时，循环继续执行；当条件为假时，循环结束更新在每次循环结束后执行，用于更新循环变量循环体是需要重复执行的代码块循环通常用于已知循环次数的循环for循环语句do-while循环体1先执行一次循环体中的代码循环条件2判断循环条件是否为真循环结束3如果循环条件为假，则循环结束语句是中另一种循环语句与循环不同的是，循环先执行一次循环体中的代码，然后再判断循环条件do-while C++while do-while是否为真如果循环条件为真，则继续执行循环体中的代码；如果循环条件为假，则循环结束循环保证循环体至少执do-while行一次数组概念及使用数组定义1相同类型的数据元素的集合数组元素2数组中的每个数据元素数组下标3用于访问数组元素的索引数组是中一种常用的数据结构，用于存储相同类型的数据元素的集合数组中的每个数据元素称为数组元素，可以通过数组下C++标访问数组元素数组下标从开始，到数组长度减结束数组可以是一维数组、二维数组或多维数组数组在内存中是连续存01储的，因此可以通过指针访问数组元素一维数组定义和初始化定义初始化默认值使用类型名和数组名定义一维数组，并可以在定义数组时进行初始化，也可以如果没有显式地初始化数组元素，则数指定数组的长度在后续的代码中进行赋值组元素的值为默认值一维数组是中最简单的数组类型可以使用类型名和数组名定义一维数组，并指定数组的长度可以在定义数组时进行初始化C++，也可以在后续的代码中进行赋值如果没有显式地初始化数组元素，则数组元素的值为默认值例如，定义了一个长int arr

[5];度为的整型数组，数组元素的下标从到504一维数组的遍历和访问循环遍历下标访问指针访问使用循环语句遍历数组使用数组下标访问数组使用指针访问数组元素元素元素遍历数组是指访问数组中的每个元素可以使用循环语句遍历数组元素，如循环和循环访问数组元素可以使用数组下标，也可以使用指针for while使用数组下标访问数组元素时，需要注意数组下标的范围，避免越界访问使用指针访问数组元素时，可以通过指针的加减运算来访问不同的数组元素数组作为函数参数传递数组数组名传递方式将数组作为函数参数传递给函数数组名表示数组的首地址数组作为函数参数传递时，实际上传递的是数组的首地址，因此函数中对数组的修改会影响到原始数组可以将数组作为函数参数传递给函数数组名表示数组的首地址，因此将数组作为函数参数传递时，实际上传递的是数组的首地址这意味着函数中对数组的修改会影响到原始数组在函数中可以使用数组下标或指针访问数组元素为了避免数组越界访问，通常需要将数组的长度也作为函数参数传递给函数二维数组定义和初始化初始化21定义行和列3二维数组是中一种常用的数组类型，用于存储二维数据可以使用类型名和数组名定义二维数组，并指定数组的行数和列数C++可以在定义数组时进行初始化，也可以在后续的代码中进行赋值二维数组在内存中是按行存储的，因此可以通过指针访问数组元素例如，定义了一个行列的整型数组int arr

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[4];34二维数组的遍历和访问嵌套循环1使用嵌套循环遍历二维数组元素行优先2按行优先顺序访问数组元素列优先3按列优先顺序访问数组元素遍历二维数组是指访问二维数组中的每个元素可以使用嵌套循环遍历二维数组元素，外层循环控制行，内层循环控制列访问二维数组元素可以使用数组下标，也可以使用指针二维数组在内存中是按行存储的，因此按行优先顺序访问数组元素效率更高在使用指针访问二维数组元素时，需要注意指针的加减运算字符串处理字符数组1使用字符数组存储字符串字符串常量2使用字符串常量表示字符串类string3使用类处理字符串string字符串是中一种常用的数据类型，用于存储文本数据可以使用字符数组存储字符串，也可以使用字符串常量表示字符串C++标准库提供了类，用于处理字符串类提供了丰富的字符串操作函数，如字符串连接、字符串比较、字符串查找C++string string、字符串替换等使用类处理字符串更加方便和安全string字符串输入输出cin getline cout使用对象读取字符串，遇到空格或使用函数读取一行字符串，可使用对象输出字符串cin getlinecout换行符结束以包含空格可以使用对象读取字符串，但对象遇到空格或换行符就会结束读取如果需要读取包含空格的字符串，可以使用函cin cingetline数函数可以读取一行字符串，直到遇到换行符为止可以使用对象输出字符串在输出字符串时，可以使用getlinecout头文件中的函数来控制输出的格式iomanip字符串常用函数length find replace获取字符串的长度查找字符串中是否包含替换字符串中的子字符子字符串串类提供了许多常用的字符串操作函数，如函数用于获取字C++string length符串的长度，函数用于查找字符串中是否包含子字符串，函数用findreplace于替换字符串中的子字符串，函数用于提取字符串的子字符串，substr函数用于在字符串末尾添加字符串，函数用于在字符串中插入append insert字符串，函数用于删除字符串中的字符erase函数概念及作用代码重用模块化提高效率将一段代码封装成函数，可以在不同的地方将程序分解成多个函数，每个函数负责完成函数可以提高程序的效率，避免重复计算多次调用，避免重复编写代码一个特定的功能，使程序结构更加清晰，易于理解和维护函数是中一种重要的程序组织方式函数是一段完成特定功能的代码块，可以被多次调用使用函数可以提高代码的重用性、模块化程度和效率C++函数可以接受参数，并可以返回一个值函数可以使程序结构更加清晰，易于理解和维护函数是程序设计的基础C++函数定义和调用函数定义21函数声明函数调用3函数定义是指编写函数代码的过程函数定义包括函数声明和函数体函数声明指定函数的名称、参数类型和返回值类型函数体包含函数的代码函数调用是指执行函数代码的过程可以通过函数名和参数列表调用函数函数调用时，需要将实际参数传递给函数的形式参数函数执行完成后，可以将返回值返回给调用者函数形参和实参形参1函数定义中声明的参数实参2函数调用时传递给函数的参数传递方式3值传递、指针传递、引用传递函数形参是在函数定义中声明的参数，用于接收函数调用时传递给函数的值函数实参是在函数调用时传递给函数的参数，用于传递给函数的形式参数函数参数传递方式有三种值传递、指针传递和引用传递值传递是将实参的值复制给形参，函数中对形参的修改不会影响到实参指针传递是将实参的地址传递给形参，函数中对形参指向的内存空间的修改会影响到实参引用传递是将实参的引用传递给形参，函数中对形参的修改会直接影响到实参函数返回值返回值类型1指定函数返回值的类型语句return2用于返回函数的值类型void3表示函数没有返回值函数返回值是指函数执行完成后返回给调用者的值函数返回值类型需要在函数声明中指定可以使用语句返回函数的值return如果函数没有返回值，则返回值类型为语句可以返回任何类型的值，但需要与函数声明中的返回值类型一致如void return果没有语句，则函数返回一个不确定的值return函数重载概念条件作用指在同一个作用域内，可以定义多个函函数名相同，但参数类型、参数个数或提高代码的重用性和灵活性数名相同但参数列表不同的函数参数顺序不同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的条件是函数名相同，但参数类型、参数个数或参数顺序不同函数重载可以提高代码的重用性和灵活性编译器会根据函数调用时的参数列表选择合适的重载函数函数重载是中一种重要的多态性机制C++指针概念及定义内存地址指针变量解引用每个变量都有一个唯用于存储变量的内存通过指针访问变量的一的内存地址地址值指针是中一种特殊的数据类型，用于存储变量的内存地址每个变量C++都有一个唯一的内存地址，可以通过取地址运算符获取变量的内存地址指针变量用于存储变量的内存地址可以使用解引用运算符通过指针*访问变量的值指针可以指向任何类型的数据，包括基本数据类型、数组、结构体和类指针的使用与应用访问变量传递参数动态内存分配通过指针访问变量的值使用指针作为函数参数传递给函数使用指针进行动态内存分配指针可以用于访问变量的值，可以使用指针作为函数参数传递给函数，可以使用指针进行动态内存分配通过指针访问变量的值可以使用解引用运算符使用指针作为函数参数传递给函数可以修改函数外部的变量使用指针进行动态内存分配可以灵活地分配内存空间，避免内存浪费*指针是中一种强大的工具，但需要小心使用，避免出现内存泄漏和野指针等问题C++指针和数组指针运算2可以使用指针运算访问数组元素数组名1数组名表示数组的首地址动态数组可以使用指针创建动态数组3数组名表示数组的首地址，因此可以使用指针访问数组元素可以使用指针运算访问数组元素，如指针加减运算可以使用指针创建动态数组，动态数组是指在程序运行时分配内存空间的数组使用指针操作数组可以提高程序的效率，但需要小心使用，避免出现数组越界访问等问题指针与函数指针参数1使用指针作为函数参数指针返回值2返回指针类型的函数值函数指针3指向函数的指针可以使用指针作为函数参数，也可以返回指针类型的函数值使用指针作为函数参数可以修改函数外部的变量返回指针类型的函数值可以返回动态分配的内存空间的地址函数指针是指指向函数的指针，可以使用函数指针调用函数函数指针可以用于实现回调函数和函数对象等高级特性引用概念及定义变量别名1引用是变量的别名初始化2引用在定义时必须初始化不可改变3引用一旦绑定到一个变量，就不能再绑定到其他变量引用是中一种特殊的数据类型，是变量的别名引用在定义时必须初始化，并且一旦绑定到一个变量，就不能再绑定到其他变C++量引用可以像变量一样使用，但引用不是变量，它只是变量的别名使用引用可以避免指针的复杂性和错误引用的使用与应用简化代码避免拷贝修改变量使用引用可以简化代码，提高代码的可使用引用可以避免不必要的拷贝，提高使用引用可以修改函数外部的变量读性程序的效率使用引用可以简化代码，提高代码的可读性使用引用可以避免不必要的拷贝，提高程序的效率使用引用可以修改函数外部的变量引用在函数参数传递中非常有用，可以避免值传递的拷贝开销，同时可以修改函数外部的变量引用是中一种强大的工具C++，但需要小心使用，避免出现悬空引用等问题引用与函数引用参数引用返回值链式操作使用引用作为函数参数返回引用类型的函数值使用引用返回值实现链式操作可以使用引用作为函数参数，也可以返回引用类型的函数值使用引用作为函数参数可以修改函数外部的变量，避免值传递的拷贝开销返回引用类型的函数值可以实现链式操作，例如，引用在函数中coutabendl;的应用非常广泛，可以提高程序的效率和可读性类和对象概念类类的定义具有相同属性和行为的对象的抽象对象对象类的实例，具有类定义的属性和行为面向对象面向对象编程一种以对象为中心的编程思想类是中面向对象编程的基础类是对具有相同属性和行为的对象的抽象C++对象是类的实例，具有类定义的属性和行为面向对象编程是一种以对象为中心的编程思想，通过封装、继承和多态等机制，可以提高代码的重用性、可维护性和可扩展性类和对象是程序设计的重要组成部分C++类的定义和使用成员函数2类的行为，用于操作对象的状态成员变量1类的属性，用于存储对象的状态访问控制控制成员变量和成员函数的访问权限3类的定义包括成员变量和成员函数成员变量是类的属性，用于存储对象的状态成员函数是类的行为，用于操作对象的状态类的访问控制用于控制成员变量和成员函数的访问权限，包括、和三种访问权限成员可以在类的public private protected public外部访问，成员只能在类的内部访问，成员可以在类的内部和派生类中访问privateprotected构造函数和析构函数构造函数1用于初始化对象的状态析构函数2用于释放对象占用的资源特殊函数3构造函数和析构函数是特殊的成员函数构造函数和析构函数是中特殊的成员函数构造函数用于初始化对象的状态，在对象创建时自动调用析构函数用于释放对象C++占用的资源，在对象销毁时自动调用构造函数和析构函数可以有多个重载版本如果没有定义构造函数和析构函数，编译器会自动生成默认的构造函数和析构函数类的封装和继承封装1将数据和操作数据的方法封装在一起继承2子类继承父类的属性和行为代码重用3封装和继承可以提高代码的重用性封装和继承是中面向对象编程的两个重要特性封装是将数据和操作数据的方法封装在一起，隐藏内部实现细节，只对外提供C++公共接口继承是子类继承父类的属性和行为，可以提高代码的重用性，减少代码冗余支持单继承和多继承通过封装和继C++承，可以构建更加复杂和灵活的软件系统多态概念及实现概念虚函数动态绑定指同一操作作用于不同的对象，可以有使用虚函数实现多态在程序运行时确定调用哪个函数不同的解释，产生不同的执行结果多态是中面向对象编程的第三个重要特性多态是指同一操作作用于不同的对象，可以有不同的解释，产生不同的执行结果C++通过虚函数实现多态虚函数是指在父类中声明为的函数，子类可以重写虚函数，实现不同的行为多态的实现依赖于C++virtual动态绑定，即在程序运行时确定调用哪个函数多态可以提高程序的灵活性和可扩展性友元函数和友元类友元函数友元类破坏封装可以访问类的私有成一个类可以声明另一友元函数和友元类会员和保护成员个类为友元类破坏类的封装性，需要谨慎使用友元函数和友元类是中一种特殊的访问控制机制友元函数可以访问C++类的私有成员和保护成员一个类可以声明另一个类为友元类，友元类可以访问该类的私有成员和保护成员友元函数和友元类会破坏类的封装性，因此需要谨慎使用友元函数和友元类通常用于实现一些特殊的功能，如运算符重载和数据类型转换异常处理机制try-catch使用块捕获和处理异常try-catchthrow使用语句抛出异常throw异常类型标准库提供了一些标准的异常类型C++异常处理机制是中一种重要的错误处理机制使用块捕获和处C++try-catch理异常使用语句抛出异常标准库提供了一些标准的异常类型，throw C++如、和等可以自定义std::exception std::runtime_error std::bad_alloc异常类型通过异常处理机制，可以提高程序的健壮性和可靠性文件读写操作文件流打开文件1使用文件流对象进行文件读写操作使用函数打开文件open2关闭文件读写数据43使用函数关闭文件使用和运算符读写数据close文件读写操作是程序设计中常用的功能使用文件流对象进行文件读写操作文件流对象包括、和C++ifstream ofstream三种类型使用函数打开文件，可以指定文件的打开模式，如读模式、写模式和追加模式使用和运算符读写fstream open数据使用函数关闭文件，释放文件资源需要注意文件打开失败和文件读写错误的处理close标准模板库概述STL容器1用于存储数据的对象迭代器2用于访问容器中的元素算法3用于操作容器中的元素标准模板库是标准库的重要组成部分，提供了一组通用的模板类和函数，用于实现常用的数据结构和算法包括容器STL C++STL、迭代器和算法三个主要组成部分容器用于存储数据的对象，如、、、和等迭代器用于访问容器中vector listdeque setmap的元素算法用于操作容器中的元素，如排序、查找和复制等使用可以提高程序的效率和可读性STL。