C+語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)第十講

C+語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)第十講contents目錄課程回顧與前言指針與引用動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理函數(shù)的高級(jí)特性文件操作與I/O流異常處理與程序調(diào)試課程總結(jié)與展望01課程回顧與前言123回顧了C中的基本數(shù)據(jù)類型，包括整型、浮點(diǎn)型、字符型等，以及變量的定義和初始化方法。變量和數(shù)據(jù)類型復(fù)習(xí)了C中的各種運(yùn)算符，如算術(shù)運(yùn)算符、關(guān)系運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符等，以及表達(dá)式的構(gòu)成和求值規(guī)則。運(yùn)算符和表達(dá)式回顧了條件語(yǔ)句（if-else）和循環(huán)語(yǔ)句（for、while、do-while）的使用方法和注意事項(xiàng)。控制結(jié)構(gòu)上節(jié)課內(nèi)容回顧掌握函數(shù)的基本概念和使用方法了解函數(shù)的定義、聲明和調(diào)用方式，理解函數(shù)參數(shù)傳遞機(jī)制和返回值類型。熟悉數(shù)組的定義和使用學(xué)習(xí)數(shù)組的聲明、初始化和訪問(wèn)方法，掌握數(shù)組在內(nèi)存中的存儲(chǔ)方式和數(shù)組操作的常用算法。了解指針的基本概念和用法初步認(rèn)識(shí)指針的概念和作用，了解指針變量的定義和初始化方法，理解指針與數(shù)組之間的關(guān)系。本節(jié)課學(xué)習(xí)目標(biāo)030201提高程序的可讀性和可維護(hù)性通過(guò)使用函數(shù)和數(shù)組等高級(jí)語(yǔ)言特性，可以使程序結(jié)構(gòu)更加清晰、代碼更加簡(jiǎn)潔易讀，從而提高程序的可讀性和可維護(hù)性。提高程序的執(zhí)行效率通過(guò)合理使用指針等底層語(yǔ)言特性，可以更加靈活地操作內(nèi)存空間，優(yōu)化程序的執(zhí)行效率。培養(yǎng)良好的編程習(xí)慣學(xué)習(xí)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)有助于培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S和良好的編程習(xí)慣，為未來(lái)的學(xué)習(xí)和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。C+語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的重要性02指針與引用指針是一種數(shù)據(jù)類型，用于存儲(chǔ)內(nèi)存地址。在C中，可以使用指針變量來(lái)存儲(chǔ)和操作內(nèi)存地址。指針的定義聲明指針變量時(shí)需要指定指針類型，例如`int*p;`聲明了一個(gè)指向整型的指針變量`p`。初始化指針變量時(shí)，可以將其賦值為NULL或者一個(gè)有效的內(nèi)存地址。指針的聲明與初始化指針支持一些基本的運(yùn)算操作，如指針的加減、指針的比較等。這些運(yùn)算操作都是以內(nèi)存地址為單位進(jìn)行的。指針的運(yùn)算指針的基本概念引用的基本概念引用是C中引入的一種新的數(shù)據(jù)類型，用于存儲(chǔ)一個(gè)已存在變量的別名。通過(guò)引用，可以方便地訪問(wèn)和修改該變量的值。引用的聲明與初始化聲明引用變量時(shí)需要指定引用類型，例如`int&ref=x;`聲明了一個(gè)整型引用`ref`，并將其初始化為變量`x`的別名。引用的使用引用一旦初始化后，就不能再改變其所引用的對(duì)象。通過(guò)引用可以像使用普通變量一樣使用引用變量，實(shí)現(xiàn)對(duì)原變量的訪問(wèn)和修改。引用的定義指針與引用的區(qū)別與聯(lián)系本質(zhì)不同指針是變量，存儲(chǔ)的是內(nèi)存地址；而引用是已存在變量的別名，與該變量共享同一塊內(nèi)存地址。可復(fù)制性不同指針可以被賦值和復(fù)制，而引用不可以?？蔀榭招圆煌羔樋梢詾镹ULL，而引用不可以。取值操作不同使用指針時(shí)需要解引用操作（*），而使用引用時(shí)無(wú)需額外操作。指針與引用的區(qū)別與聯(lián)系聯(lián)系在某些情況下，可以使用引用來(lái)代替指針，簡(jiǎn)化代碼并提高可讀性。例如，在函數(shù)參數(shù)傳遞時(shí)，使用引用可以避免使用指針的繁瑣操作。引用在底層實(shí)現(xiàn)上通常是通過(guò)指針來(lái)實(shí)現(xiàn)的。指針與引用的區(qū)別與聯(lián)系03動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理03示例代碼展示如何使用new和malloc進(jìn)行動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配。01new運(yùn)算符用于在堆上動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存，返回分配內(nèi)存的指針。02malloc函數(shù)C語(yǔ)言中的動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)，可在堆上分配指定字節(jié)數(shù)的內(nèi)存，并返回分配內(nèi)存的指針。動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配delete運(yùn)算符用于釋放由new運(yùn)算符分配的內(nèi)存，防止內(nèi)存泄漏。示例代碼展示如何使用delete和free進(jìn)行動(dòng)態(tài)內(nèi)存釋放。free函數(shù)C語(yǔ)言中的動(dòng)態(tài)內(nèi)存釋放函數(shù)，用于釋放由malloc函數(shù)分配的內(nèi)存。動(dòng)態(tài)內(nèi)存釋放野指針指向無(wú)效內(nèi)存地址的指針，訪問(wèn)野指針可能導(dǎo)致程序崩潰或不可預(yù)知的行為。解決方法及時(shí)釋放不再使用的內(nèi)存，避免使用野指針，采用智能指針等RAII技術(shù)來(lái)管理內(nèi)存。示例代碼展示內(nèi)存泄漏和野指針問(wèn)題的示例，以及如何避免這些問(wèn)題。內(nèi)存泄漏指程序在申請(qǐng)內(nèi)存后，未能正確釋放，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)存資源逐漸耗盡的現(xiàn)象。內(nèi)存泄漏與野指針問(wèn)題04函數(shù)的高級(jí)特性函數(shù)指針函數(shù)指針是指向函數(shù)的指針變量。它存儲(chǔ)了函數(shù)的地址，通過(guò)這個(gè)指針可以間接調(diào)用函數(shù)。函數(shù)指針在C語(yǔ)言中經(jīng)常用于實(shí)現(xiàn)回調(diào)函數(shù)、函數(shù)表等高級(jí)功能?；卣{(diào)函數(shù)回調(diào)函數(shù)是指通過(guò)函數(shù)指針調(diào)用的函數(shù)。它通常作為某個(gè)函數(shù)的參數(shù)，在需要的時(shí)候由該函數(shù)間接調(diào)用?；卣{(diào)函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)更加靈活和通用的程序設(shè)計(jì)，例如事件處理、自定義排序等。函數(shù)指針與回調(diào)函數(shù)內(nèi)聯(lián)函數(shù)內(nèi)聯(lián)函數(shù)是一種特殊的函數(shù)，它在編譯時(shí)被嵌入到調(diào)用它的代碼中，而不是進(jìn)行常規(guī)的函數(shù)調(diào)用。這樣可以減少函數(shù)調(diào)用的開(kāi)銷(xiāo)，提高程序的執(zhí)行效率。內(nèi)聯(lián)函數(shù)通常用于優(yōu)化小型、頻繁調(diào)用的函數(shù)。宏定義宏定義是C語(yǔ)言中的一種預(yù)處理指令，它可以在編譯前將代碼中的宏名替換為指定的內(nèi)容。宏定義可以實(shí)現(xiàn)類似于函數(shù)的代碼片段重用，但由于它僅僅是簡(jiǎn)單的文本替換，因此沒(méi)有函數(shù)調(diào)用的開(kāi)銷(xiāo)。然而，過(guò)度使用宏定義可能導(dǎo)致代碼難以理解和維護(hù)。內(nèi)聯(lián)函數(shù)與宏定義函數(shù)重載是指在同一作用域內(nèi)定義多個(gè)同名但參數(shù)列表不同的函數(shù)。編譯器根據(jù)函數(shù)調(diào)用時(shí)提供的參數(shù)類型和數(shù)量來(lái)確定具體調(diào)用哪個(gè)函數(shù)。函數(shù)重載可以提高程序的靈活性和可讀性，使得可以使用相同的函數(shù)名實(shí)現(xiàn)不同的功能。函數(shù)重載模板函數(shù)是C語(yǔ)言中的一種特殊類型的函數(shù)，它可以處理不依賴于特定數(shù)據(jù)類型的操作。模板函數(shù)通過(guò)使用類型參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)泛型編程，使得程序員可以編寫(xiě)與數(shù)據(jù)類型無(wú)關(guān)的代碼。這大大提高了代碼的復(fù)用性和可維護(hù)性。模板函數(shù)函數(shù)重載與模板函數(shù)05文件操作與I/O流使用fopen()函數(shù)打開(kāi)文件，fclose()函數(shù)關(guān)閉文件。文件的打開(kāi)與關(guān)閉使用fscanf()、fprintf()等函數(shù)進(jìn)行文件的讀寫(xiě)操作。文件的讀寫(xiě)使用fseek()、ftell()等函數(shù)進(jìn)行文件位置的定位。文件的定位文件的基本操作輸入流與輸出流輸入流用于從文件或設(shè)備讀取數(shù)據(jù)，輸出流用于向文件或設(shè)備寫(xiě)入數(shù)據(jù)。緩沖流與非緩沖流緩沖流可以提高I/O效率，非緩沖流則直接進(jìn)行讀寫(xiě)操作。流的操作符重載C+語(yǔ)言中，可以通過(guò)操作符重載來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)流對(duì)象的簡(jiǎn)化操作。I/O流的基本概念文本文件的讀寫(xiě)使用fstream類及其成員函數(shù)進(jìn)行文本文件的讀寫(xiě)操作，如open()、close()、read()、write()等。二進(jìn)制文件的讀寫(xiě)使用ifstream和ofstream類進(jìn)行二進(jìn)制文件的讀寫(xiě)操作，可以使用read()和write()函數(shù)直接讀寫(xiě)二進(jìn)制數(shù)據(jù)。文件讀寫(xiě)異常處理在進(jìn)行文件讀寫(xiě)操作時(shí)，應(yīng)注意異常處理，如文件不存在、讀寫(xiě)錯(cuò)誤等異常情況的處理。文件讀寫(xiě)操作示例06異常處理與程序調(diào)試異常是指在程序運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的非正常事件，如除以零、數(shù)組越界等。異常異常處理異常類型異常處理是程序中專門(mén)用于捕獲并處理異常的部分，以確保程序的穩(wěn)定性和可靠性。根據(jù)異常的性質(zhì)和來(lái)源，異?？煞譃槎喾N類型，如算術(shù)異常、空指針異常、輸入/輸出異常等。異常處理的基本概念throw語(yǔ)句當(dāng)程序中發(fā)生異常時(shí)，可以使用throw語(yǔ)句拋出一個(gè)異常，throw后面可以跟一個(gè)值，表示異常的具體信息。異常類C+語(yǔ)言中可以通過(guò)定義一個(gè)異常類來(lái)表示特定的異常類型，該類可以包含異常的信息和處理方法。try-catch語(yǔ)句C+語(yǔ)言通過(guò)try-catch語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)異常處理，try塊中包含可能引發(fā)異常的代碼，catch塊用于捕獲并處理異常。C+語(yǔ)言中的異常處理機(jī)制調(diào)試工具在程序中設(shè)置斷點(diǎn)可以暫停程序的執(zhí)行，并允許開(kāi)發(fā)者檢查程序的狀態(tài)和變量值。斷點(diǎn)設(shè)置單步執(zhí)行日志輸出使用專業(yè)的調(diào)試工具（如GDB、VisualStudio等）可以幫助定位程序中的錯(cuò)誤和異常。在程序中添加日志輸出語(yǔ)句可以記錄程序運(yùn)行過(guò)程中的關(guān)鍵信息，有助于分析和定位問(wèn)題。通過(guò)單步執(zhí)行可以逐條執(zhí)行程序中的語(yǔ)句，并觀察程序的行為和狀態(tài)變化。程序調(diào)試技巧與方法07課程總結(jié)與展望本節(jié)課內(nèi)容總結(jié)講解了函數(shù)指針的定義和使用，以及回調(diào)函數(shù)在程序設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，如實(shí)現(xiàn)回調(diào)函數(shù)作為參數(shù)的傳遞和調(diào)用。函數(shù)指針與回調(diào)函數(shù)深入探討了指針與數(shù)組的關(guān)系，包括如何通過(guò)指針訪問(wèn)和修改數(shù)組元素，以及指針運(yùn)算在數(shù)組處理中的應(yīng)用。指針與數(shù)組介紹了C中動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的概念和方法，如使用`new`和`delete`操作符進(jìn)行內(nèi)存的申請(qǐng)和釋放，以及內(nèi)存分配失敗的處理。動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配文件操作將介紹C中文件操作的基本方法，包括文件的打開(kāi)、關(guān)閉、讀寫(xiě)等操作，以及文件流的處理和錯(cuò)誤處理。異常處理將講解C中的異常處理機(jī)制，包括異常的拋出、捕獲和處理，以及自定義異常類的設(shè)計(jì)和使用。多線程編程將初步探討C中的多線程編程技術(shù)，包括線程的創(chuàng)建、同步和通信等基本概念和方法。下節(jié)課內(nèi)容預(yù)告預(yù)