《c++基礎教案》課件

C++基礎教案本教案旨在幫助學習者掌握C++編程語言的基礎知識，并為進一步學習C++提供堅實基礎。內(nèi)容涵蓋C++的語法、數(shù)據(jù)類型、運算符、控制流程、函數(shù)、類和對象等。C++簡介C++是一種強大的通用編程語言，支持多種編程范式，包括面向?qū)ο缶幊?、泛型編程和過程式編程。C++是靜態(tài)類型的編譯型語言，被廣泛用于系統(tǒng)軟件開發(fā)、游戲開發(fā)、嵌入式系統(tǒng)、高性能計算等領域。C++發(fā)展歷史11979年貝爾實驗室的丹尼斯·里奇和布萊恩·柯林漢開發(fā)了C語言，為C++的誕生奠定了基礎。21983年比雅尼·斯特勞斯特魯普在C語言的基礎上添加了面向?qū)ο筇匦?，?chuàng)造了C++。31985年C++正式發(fā)布，并迅速成為一種流行的編程語言。41998年C++標準委員會發(fā)布了C++標準，為C++語言的發(fā)展提供了規(guī)范。52011年C++標準委員會發(fā)布了C++11標準，引入了許多新的特性，如自動類型推斷、lambda表達式和移動語義。62014年C++標準委員會發(fā)布了C++14標準，對C++11標準進行了一些改進，并引入了新的特性，如泛型Lambda和constexpr函數(shù)。72017年C++標準委員會發(fā)布了C++17標準，引入了許多新的特性，如結(jié)構化綁定和折疊表達式。82020年C++標準委員會發(fā)布了C++20標準，引入了許多新的特性，如概念和模塊。C++編程環(huán)境搭建1安裝編譯器選擇一款C++編譯器，例如：GCC、Clang、VisualStudio等2配置環(huán)境變量將編譯器的路徑添加到系統(tǒng)環(huán)境變量中，方便在命令行中調(diào)用3編寫代碼使用文本編輯器或集成開發(fā)環(huán)境（IDE）編寫C++代碼4編譯運行使用編譯器將C++代碼編譯成可執(zhí)行文件，并運行程序C++編程環(huán)境搭建是學習C++的第一步。選擇合適的編譯器，配置環(huán)境變量，編寫并編譯代碼，才能順利運行C++程序。C++編程基礎語法標識符標識符用于命名變量、函數(shù)、類等，遵循一定的命名規(guī)則。注釋注釋用于解釋代碼邏輯，提高代碼可讀性，不參與編譯。數(shù)據(jù)類型定義變量存儲數(shù)據(jù)的類型，例如整型、浮點型、字符型等。運算符運算符用于執(zhí)行運算，例如算術運算符、比較運算符等。變量的定義和使用變量定義變量定義用于在程序中分配內(nèi)存空間，為數(shù)據(jù)存儲提供一個名稱，并指定數(shù)據(jù)的類型。定義變量時需包含變量類型和變量名，例如：intage;此代碼聲明了一個名為“age”的整數(shù)型變量。變量使用變量定義后，可以使用變量名訪問其存儲的值，例如：age=25;此代碼將值25賦值給變量“age”。基本數(shù)據(jù)類型整型存儲整數(shù)，例如100、-256。浮點型存儲小數(shù)，例如3.14159、-1.2。字符型存儲單個字符，例如'A'、'b'、'9'。布爾型存儲邏輯值，例如true、false。表達式和運算符算術運算符加法(+)減法(-)乘法(*)除法(/)取模(%)比較運算符等于(==)不等于(!=)大于(>)小于(<)大于等于(>=)小于等于(<=)邏輯運算符邏輯與(&&)邏輯或(||)邏輯非(!)賦值運算符賦值(=)加賦值(+=)減賦值(-=)乘賦值(*=)除賦值(/=)取模賦值(%=)順序結(jié)構1執(zhí)行語句依次執(zhí)行2代碼順序從上到下3程序流程線性執(zhí)行順序結(jié)構是最基本的程序結(jié)構，它按照代碼的書寫順序依次執(zhí)行每一條語句。代碼執(zhí)行的路徑是線性的，沒有分支或循環(huán)。順序結(jié)構就像一條直線，從起點到終點一直往前走，不會回頭，也不會跳躍。選擇結(jié)構if語句用于判斷條件是否成立，如果條件成立則執(zhí)行if代碼塊，否則執(zhí)行else代碼塊。switch語句用于判斷多個條件，根據(jù)不同條件執(zhí)行不同的代碼塊，可以提高代碼的可讀性和效率。嵌套結(jié)構允許在if語句或switch語句中嵌套其他選擇結(jié)構，實現(xiàn)更復雜的邏輯判斷。循環(huán)結(jié)構1循環(huán)結(jié)構重復執(zhí)行一段代碼2for循環(huán)已知循環(huán)次數(shù)3while循環(huán)循環(huán)條件滿足4do-while循環(huán)至少執(zhí)行一次循環(huán)結(jié)構是程序設計中非常重要的概念，它可以使程序重復執(zhí)行一段代碼，直到滿足某個條件為止。數(shù)組的定義和使用11.定義數(shù)組是一種數(shù)據(jù)結(jié)構，用于存儲相同數(shù)據(jù)類型的一組元素。22.聲明使用數(shù)據(jù)類型、數(shù)組名和方括號中元素數(shù)量聲明數(shù)組。33.初始化在聲明時為數(shù)組元素賦值，可以手動初始化或使用循環(huán)初始化。44.訪問使用數(shù)組名和索引訪問特定元素，索引從0開始。數(shù)組的遍歷和操作循環(huán)遍歷循環(huán)語句用于訪問數(shù)組中的每個元素，例如for循環(huán)。元素訪問使用索引訪問數(shù)組元素，例如arr[i]可以訪問第i個元素。排序和查找常用的排序算法包括冒泡排序、插入排序、快速排序等。修改和刪除可以修改數(shù)組元素的值，也可以使用刪除操作移除數(shù)組中的元素。函數(shù)的定義和使用函數(shù)定義函數(shù)定義由函數(shù)頭和函數(shù)體組成。函數(shù)頭包含函數(shù)名、返回值類型和參數(shù)列表。函數(shù)體包含實現(xiàn)函數(shù)功能的代碼。函數(shù)調(diào)用函數(shù)調(diào)用使用函數(shù)名和實參列表進行。當調(diào)用函數(shù)時，程序會執(zhí)行函數(shù)體內(nèi)的代碼，并返回結(jié)果。返回值函數(shù)可以返回一個值，用于傳遞函數(shù)執(zhí)行的結(jié)果。返回值類型在函數(shù)定義中聲明。函數(shù)的參數(shù)傳遞機制值傳遞函數(shù)調(diào)用時，將實參的值復制到形參。形參和實參之間相互獨立，在函數(shù)內(nèi)部對形參的修改不會影響實參。引用傳遞函數(shù)調(diào)用時，將實參的地址傳遞給形參。形參和實參指向同一個內(nèi)存地址，函數(shù)內(nèi)部對形參的修改會影響實參。函數(shù)的重載同一名稱函數(shù)重載允許在同一作用域中定義多個具有相同名稱但參數(shù)列表不同的函數(shù)。參數(shù)列表不同參數(shù)列表包括參數(shù)類型、參數(shù)個數(shù)或參數(shù)順序。函數(shù)重載編譯器根據(jù)函數(shù)調(diào)用時的實參類型和個數(shù)來選擇合適的函數(shù)。引用變量1別名引用變量是給已存在的變量起一個別名。2內(nèi)存共享引用變量和原變量共享同一塊內(nèi)存空間。3操作一致性對引用變量的操作就是對原變量的操作。4類型匹配引用變量必須與原變量類型一致。指針的概念和使用1指針變量指針變量存儲內(nèi)存地址，指向特定數(shù)據(jù)。2指針運算指針運算符：&取地址、*取值，用于訪問指針指向的數(shù)據(jù)。3指針類型指針類型與指向數(shù)據(jù)的類型一致，確保類型安全。4指針應用動態(tài)內(nèi)存分配、函數(shù)參數(shù)傳遞、數(shù)據(jù)結(jié)構實現(xiàn)等。動態(tài)內(nèi)存分配堆內(nèi)存堆內(nèi)存是程序運行時動態(tài)分配的內(nèi)存區(qū)域。程序員可以根據(jù)需要申請和釋放內(nèi)存空間。堆內(nèi)存中的數(shù)據(jù)可以被多個函數(shù)訪問，生命周期不受函數(shù)作用域限制。new運算符使用`new`運算符在堆內(nèi)存中分配內(nèi)存空間。該運算符返回指向分配內(nèi)存空間的指針。例如，`int*ptr=newint;`分配一個整數(shù)類型的內(nèi)存空間，并將指針`ptr`指向該空間。delete運算符使用`delete`運算符釋放之前使用`new`運算符分配的內(nèi)存空間。例如，`deleteptr;`釋放`ptr`指向的內(nèi)存空間。動態(tài)數(shù)組使用`new[]`和`delete[]`運算符創(chuàng)建和釋放動態(tài)數(shù)組。例如，`int*arr=newint[10];`創(chuàng)建一個包含10個整數(shù)的動態(tài)數(shù)組。結(jié)構體的定義和使用結(jié)構體定義結(jié)構體是一種自定義數(shù)據(jù)類型，可以將不同類型的數(shù)據(jù)組合在一起。成員訪問通過點運算符（.）訪問結(jié)構體成員，例如：。結(jié)構體實例化創(chuàng)建結(jié)構體變量，可以使用結(jié)構體名后跟變量名。類的定義和使用類定義類的定義包含數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)，封裝了對象的數(shù)據(jù)和行為。類使用使用類創(chuàng)建對象，對象是類的實例，擁有類定義的屬性和方法。面向?qū)ο箢愂敲嫦驅(qū)ο缶幊痰暮诵?，通過類創(chuàng)建對象，實現(xiàn)代碼的模塊化和重用。類的封裝和訪問控制隱藏數(shù)據(jù)封裝將數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的方法捆綁在一起，隱藏內(nèi)部實現(xiàn)細節(jié)，防止意外修改數(shù)據(jù)。訪問控制使用訪問修飾符控制類成員的訪問權限，包括公有、私有和保護三種。提高安全性通過封裝和訪問控制，可以增強代碼的安全性，防止非法訪問和操作數(shù)據(jù)。類的繼承繼承的定義繼承是一種創(chuàng)建新類（派生類）的方式，新類繼承了已存在類的屬性和方法（基類）。代碼復用繼承可以減少代碼重復，提高代碼可讀性和可維護性。類層次結(jié)構繼承可以構建類層次結(jié)構，反映現(xiàn)實世界中事物之間的關系。多態(tài)的概念多態(tài)性指的是同一個操作作用于不同的對象時，會產(chǎn)生不同的行為。C++中的多態(tài)是通過虛函數(shù)實現(xiàn)的。優(yōu)勢多態(tài)性可以提高代碼的靈活性和可擴展性。它允許程序在運行時根據(jù)對象的實際類型來選擇執(zhí)行相應的代碼。虛函數(shù)和虛函數(shù)表11.虛函數(shù)C++中，虛函數(shù)用于實現(xiàn)多態(tài)性，允許子類重寫父類的方法，在運行時動態(tài)調(diào)用適當?shù)姆椒ā?2.虛函數(shù)表每個包含虛函數(shù)的類都包含一個虛函數(shù)表，它存儲了該類所有虛函數(shù)的地址。33.動態(tài)綁定通過虛函數(shù)表，程序可以在運行時確定要調(diào)用的實際函數(shù)，實現(xiàn)動態(tài)綁定。44.優(yōu)勢虛函數(shù)允許代碼在運行時選擇要執(zhí)行的函數(shù)，提高代碼的靈活性。模板的定義和使用代碼復用模板是一種代碼復用機制，允許程序員編寫通用代碼。數(shù)據(jù)類型無關模板可以接受不同的數(shù)據(jù)類型作為參數(shù)，從而創(chuàng)建不同的函數(shù)或類實例。提高效率通過使用模板，程序員可以減少代碼編寫量，提高開發(fā)效率。標準模板庫(STL)簡介標準模板庫(STL)是C++標準庫中一個非常重要的組成部分，它提供了一套通用的模板類和函數(shù)，用于實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)結(jié)構和算法。STL包含容器、迭代器、算法和函數(shù)對象等，這些組件可以組合使用，以實現(xiàn)高效、靈活的數(shù)據(jù)處理。STL的使用簡化了C++開發(fā)，提高了代碼可重用性和可維護性，是C++程序員必備的工具之一。文件的讀寫操作1打開文件使用fopen()函數(shù)打開文件。2讀寫文件使用fread()和fwrite()函數(shù)讀寫文件。3關閉文件使用fclose()函數(shù)關閉文件。C++提供了豐富的文件操作函數(shù)，方便程序員對文件進行讀寫操作。首先需要使用fopen()函數(shù)打開文件，指定文件路徑和操作模式。然后可以使用fread()和fwrite()函數(shù)對文件進行讀寫操作。最后，使用fclose()函數(shù)關閉文件，釋放資源。錯誤處理和異常機制程序異常C++中異常是指程序運行期間發(fā)生的意外事件，導致程序無法繼續(xù)正常執(zhí)行。錯誤處理錯誤處理是處理程序異常的一種機制，可以防止程序崩潰并確保其正常運行。異常機制異常機制提供了一種結(jié)構化的方式來處理程序中的異常，使用try-catch塊來捕獲和處理異常。