《C對C的擴充》課件

《C對C的擴充》C語言是一種通用的編程語言，它被廣泛用于系統(tǒng)編程，嵌入式系統(tǒng)，游戲開發(fā)以及各種其他領(lǐng)域。C++語言是C語言的擴展，它引入了面向?qū)ο缶幊痰母拍睿⒃黾恿嗽S多新特性。課程目標(biāo)掌握C語言基礎(chǔ)學(xué)習(xí)C語言基本語法，包括變量、數(shù)據(jù)類型、運算符、表達(dá)式、語句、函數(shù)等。理解C語言高級特性學(xué)習(xí)數(shù)組、指針、結(jié)構(gòu)體、聯(lián)合體、枚舉類型、動態(tài)內(nèi)存分配、文件操作等高級特性。熟悉C語言開發(fā)流程學(xué)習(xí)C語言預(yù)處理指令、標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)、錯誤處理、編譯和鏈接、開發(fā)環(huán)境配置、代碼調(diào)試技巧等。了解面向?qū)ο缶幊虒W(xué)習(xí)面向?qū)ο缶幊袒靖拍?，如封裝、繼承、多態(tài)等，并了解C++語言特性。C語言簡介起源C語言誕生于1970年代，由丹尼斯·里奇在貝爾實驗室開發(fā)。發(fā)展最初用于開發(fā)Unix操作系統(tǒng)，后來廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。影響C語言對許多其他編程語言產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，包括C++、Java和C#。C語言特性高效性C語言是一種編譯型語言，代碼可以直接轉(zhuǎn)換成機器指令，執(zhí)行速度快。低級性C語言接近硬件，可以控制硬件資源，如內(nèi)存和外設(shè)。通用性C語言廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)編程、嵌入式開發(fā)和各種領(lǐng)域。指針C語言提供指針，允許直接訪問內(nèi)存地址，提高程序效率和靈活性。C語言基本語法標(biāo)識符標(biāo)識符用于命名變量、函數(shù)和其它程序元素。標(biāo)識符應(yīng)以字母或下劃線開頭，后面可以跟字母、數(shù)字或下劃線。關(guān)鍵字關(guān)鍵字是C語言保留的詞語，具有特殊含義，不能用作標(biāo)識符。數(shù)據(jù)類型C語言支持多種數(shù)據(jù)類型，例如整數(shù)、浮點數(shù)、字符和指針等。數(shù)據(jù)類型決定了變量存儲數(shù)據(jù)的類型和大小。運算符運算符用于執(zhí)行各種操作，例如算術(shù)運算、關(guān)系運算、邏輯運算和位運算等。變量和常量11.變量變量是用于存儲數(shù)據(jù)的命名空間，可以根據(jù)需要更改其值。22.數(shù)據(jù)類型變量需要定義數(shù)據(jù)類型，例如整數(shù)、浮點數(shù)或字符，以指定存儲的類型。33.常量常量是定義后值不可更改的固定值，通常用于存儲不變的值。44.變量命名變量名應(yīng)清晰易懂，并遵循命名規(guī)范，通常以字母或下劃線開頭，包含字母、數(shù)字和下劃線。運算符算術(shù)運算符C語言中，算術(shù)運算符用于執(zhí)行數(shù)學(xué)運算。常見的算術(shù)運算符包括加號(+)、減號(-)、乘號(*)、除號(/)和取模運算符(%)。關(guān)系運算符關(guān)系運算符用于比較兩個操作數(shù)。常見的比較運算符包括大于號(>)、小于號(<)、大于等于號(>=)、小于等于號(<=)、等于號(==)和不等于號(!=)。邏輯運算符邏輯運算符用于組合多個條件表達(dá)式。常見的邏輯運算符包括邏輯與(&&)、邏輯或(||)和邏輯非(!)。位運算符位運算符用于操作數(shù)據(jù)的二進制表示。常見的位運算符包括按位與(&)、按位或(|)、按位異或(^)、按位取反(~)、左移(<<)和右移(>>)。表達(dá)式和語句1表達(dá)式運算符和操作數(shù)的組合2語句表示一個完整的指令3代碼塊多條語句組成4程序流程控制程序執(zhí)行順序表達(dá)式用于計算值，例如a+b。語句則表示一個完整的指令，例如printf("Hello,world!");。代碼塊由多條語句組成，并用花括號{}包裹，例如{a=1;b=2;}。程序流程控制語句則決定程序執(zhí)行的順序，例如if、for、while等。函數(shù)1代碼塊函數(shù)是一段可重用的代碼，執(zhí)行特定任務(wù)。2參數(shù)傳遞函數(shù)可以接收參數(shù)，并返回結(jié)果。3模塊化編程函數(shù)有助于將代碼分解為更小的、可管理的模塊。4代碼復(fù)用函數(shù)可以被多次調(diào)用，避免重復(fù)代碼。數(shù)組定義數(shù)組數(shù)組是一種將相同數(shù)據(jù)類型元素存儲在一起的結(jié)構(gòu)。數(shù)組的定義包括數(shù)據(jù)類型、數(shù)組名和元素數(shù)量。訪問元素可以使用索引訪問數(shù)組中的元素，索引從0開始。例如，arr[0]表示數(shù)組的第一個元素。遍歷數(shù)組可以使用循環(huán)遍歷數(shù)組，并訪問每個元素。例如，使用for循環(huán)遍歷數(shù)組中的每個元素。多維數(shù)組多維數(shù)組表示數(shù)組的數(shù)組，可以使用多層索引訪問元素。例如，二維數(shù)組可以存儲矩陣或表格數(shù)據(jù)。指針存儲地址指針是一種特殊類型的變量，它存儲內(nèi)存地址。它允許程序直接訪問和操作內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。操作內(nèi)存使用指針，程序可以動態(tài)地分配和釋放內(nèi)存，并高效地訪問和修改數(shù)據(jù)。類型安全指針類型與數(shù)據(jù)類型相匹配，確保指針訪問的內(nèi)存數(shù)據(jù)類型一致。高級用法指針可用于創(chuàng)建數(shù)組的指針，并允許程序訪問數(shù)組元素。它們還可以用于存儲函數(shù)地址，實現(xiàn)回調(diào)機制。結(jié)構(gòu)體自定義數(shù)據(jù)類型結(jié)構(gòu)體允許您將不同類型的數(shù)據(jù)組合在一起，形成一個新的數(shù)據(jù)類型。數(shù)據(jù)封裝結(jié)構(gòu)體可以將相關(guān)數(shù)據(jù)封裝在一起，方便管理和訪問。內(nèi)存分配結(jié)構(gòu)體中的成員變量在內(nèi)存中連續(xù)存儲，形成一個完整的結(jié)構(gòu)體對象。聯(lián)合體內(nèi)存共享聯(lián)合體成員共享同一內(nèi)存空間，僅可存儲其中一個成員的值。節(jié)省內(nèi)存聯(lián)合體有效利用內(nèi)存，減少內(nèi)存占用。數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換聯(lián)合體方便不同數(shù)據(jù)類型之間的轉(zhuǎn)換，例如將整數(shù)轉(zhuǎn)換為浮點數(shù)。枚舉類型定義枚舉類型枚舉類型是一種用戶定義的數(shù)據(jù)類型，其值是預(yù)先定義的、有限的一組常量。使用關(guān)鍵字enum定義枚舉類型，并指定枚舉常量名稱。使用枚舉類型枚舉類型可以提高代碼的可讀性和可維護性，使其更易于理解和維護。枚舉類型可以與switch語句配合使用，以根據(jù)枚舉常量值執(zhí)行不同的代碼分支。動態(tài)內(nèi)存分配1malloc分配內(nèi)存空間2calloc分配并初始化內(nèi)存3realloc調(diào)整內(nèi)存大小4free釋放內(nèi)存動態(tài)內(nèi)存分配是指在程序運行時分配內(nèi)存空間，而不是在編譯時分配內(nèi)存。C語言提供了標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)來實現(xiàn)動態(tài)內(nèi)存分配。這些函數(shù)允許程序員在需要時請求內(nèi)存，并在不再需要時釋放內(nèi)存。這對于處理大小不確定的數(shù)據(jù)或需要在運行時調(diào)整內(nèi)存大小的情況非常有用。文件操作文件打開使用fopen函數(shù)打開文件，指定文件路徑和打開模式。文件讀取使用fread函數(shù)從文件讀取數(shù)據(jù)，指定讀取數(shù)據(jù)大小和數(shù)量。文件寫入使用fwrite函數(shù)向文件寫入數(shù)據(jù)，指定寫入數(shù)據(jù)大小和數(shù)量。文件關(guān)閉使用fclose函數(shù)關(guān)閉打開的文件，釋放文件資源。預(yù)處理指令代碼優(yōu)化預(yù)處理指令可以優(yōu)化代碼結(jié)構(gòu)，提高效率。宏定義使用宏定義可以簡化代碼，增強可讀性。文件包含使用文件包含可以將代碼模塊化，方便管理和維護。條件編譯使用條件編譯可以根據(jù)不同的條件選擇編譯不同的代碼部分。標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)11.輸入/輸出提供用于讀取和寫入數(shù)據(jù)的函數(shù)，例如scanf和printf。22.字符串操作提供用于處理字符串的函數(shù)，例如strcpy和strcat。33.數(shù)學(xué)函數(shù)提供用于執(zhí)行數(shù)學(xué)運算的函數(shù)，例如sqrt和sin。44.內(nèi)存管理提供用于分配和釋放內(nèi)存的函數(shù)，例如malloc和free。錯誤處理11.錯誤檢測程序運行時，可能會出現(xiàn)各種錯誤。錯誤檢測是識別這些錯誤的關(guān)鍵步驟。22.錯誤處理一旦檢測到錯誤，需要采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣硖幚硭?。這可能包括顯示錯誤消息，記錄錯誤信息，或嘗試恢復(fù)程序。33.錯誤恢復(fù)在某些情況下，可能需要嘗試從錯誤中恢復(fù)。這可能包括重試操作或使用備用方法。44.錯誤報告將錯誤信息傳遞給用戶或開發(fā)人員，以便他們可以診斷和解決問題。編譯和鏈接1編譯編譯器將源代碼轉(zhuǎn)換為機器碼，即計算機可執(zhí)行的指令。編譯器會檢查語法錯誤，并優(yōu)化代碼。2鏈接鏈接器將多個目標(biāo)文件和庫文件合并成一個可執(zhí)行文件，并將它們連接在一起。鏈接器會解析符號引用，并將它們替換為實際的地址。3執(zhí)行操作系統(tǒng)加載可執(zhí)行文件到內(nèi)存中，并開始執(zhí)行程序。開發(fā)環(huán)境配置VisualStudioCodeVisualStudioCode是一個免費的、跨平臺的代碼編輯器，功能強大，并支持多種編程語言，非常適合C和C++開發(fā)。GCC編譯器GCC編譯器是GNU編譯器套件的一部分，它支持多種語言，包括C和C++，是Linux和macOS平臺上的標(biāo)準(zhǔn)編譯器。MakefileMakefile是一個用于管理大型項目的工具，它定義了編譯和鏈接的步驟，并可以自動完成整個項目的構(gòu)建過程。GDB調(diào)試器GDB調(diào)試器是GNU項目提供的調(diào)試工具，它允許您在程序執(zhí)行過程中逐步跟蹤代碼并檢查變量值。代碼調(diào)試技巧使用斷點通過在代碼中設(shè)置斷點，您可以暫停程序執(zhí)行并檢查變量的值和程序狀態(tài)。單步執(zhí)行逐行執(zhí)行代碼，觀察變量值和程序狀態(tài)的變化，有助于識別錯誤發(fā)生的具體位置。日志記錄在關(guān)鍵代碼位置添加日志輸出，可以記錄程序運行過程中的關(guān)鍵信息，方便排查錯誤。代碼審查定期對代碼進行審查，可以發(fā)現(xiàn)潛在的錯誤和優(yōu)化代碼，提高代碼質(zhì)量。面向?qū)ο缶幊谈拍顚ο髮ο笫敲嫦驅(qū)ο缶幊痰幕締卧?。類類是對象的藍(lán)圖，定義了對象的數(shù)據(jù)和方法。封裝封裝是將數(shù)據(jù)和方法隱藏在類中。繼承繼承允許一個類從另一個類繼承屬性和方法。C++語言特性面向?qū)ο缶幊藽++支持面向?qū)ο缶幊?，包括類、對象、繼承、多態(tài)、封裝等特性。泛型編程C++支持泛型編程，通過模板可以創(chuàng)建通用的函數(shù)和類，可以處理多種數(shù)據(jù)類型。高效性能C++語言在性能方面有著優(yōu)勢，它允許開發(fā)人員直接操作內(nèi)存和硬件，提高代碼效率。廣泛應(yīng)用C++應(yīng)用廣泛，包括系統(tǒng)軟件、游戲開發(fā)、嵌入式系統(tǒng)、圖形處理等領(lǐng)域。繼承和多態(tài)繼承C++繼承機制允許派生類繼承基類的屬性和方法。多態(tài)多態(tài)性允許使用相同的接口訪問不同的實現(xiàn)。異常處理防止程序崩潰異常處理機制可以捕獲并處理程序運行時出現(xiàn)的錯誤，防止程序崩潰。提高代碼穩(wěn)定性通過異常處理，可以將錯誤處理代碼與正常代碼分離，使代碼更易于維護和調(diào)試。錯誤類型常見的異常類型包括：除零錯誤、數(shù)組越界、文件操作錯誤等。異常處理流程包括：拋出異常、捕獲異常、處理異常。泛型編程代碼復(fù)用泛型編程提高代碼可重用性，減少重復(fù)編寫相同邏輯的代碼。類型安全編譯器可以驗證類型匹配，防止運行時錯誤。靈活性和可擴展性泛型代碼適用于多種數(shù)據(jù)類型，提高代碼靈活性。提高性能泛型代碼可以優(yōu)化編譯過程，提高代碼效率。標(biāo)準(zhǔn)模板庫11.容器提供各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，例如向量、列表、集合和映射。22.算法提供排序、搜索、轉(zhuǎn)換等常用算法，方便操作容器中的數(shù)據(jù)。33.迭代器提供一種統(tǒng)一的方式訪問不同容器中的元素，實現(xiàn)代碼的通用性和可重用性。44.函數(shù)對象提供可調(diào)用對象，可以用來傳遞算法的行為，實現(xiàn)更加靈活的功能。課程總結(jié)C語言基礎(chǔ)本課程涵蓋