c++语言-程序设计教程课件

第一章绪论清华大学郑莉C++语言程序设计1第一章绪论清华大学郑莉C++语言程序设计1本章主要内容计算机程序设计语言的发展面向对象的方法面向对象的软件开发信息的表示与存储程序的开发过程2本章主要内容计算机程序设计语言的发展2计算机程序计算机的工作是用程序来控制的程序是指令的集合。指令是计算机可以识别的命令。计算机语言的发展3计算机程序计算机的工作是用程序来控制的计算机语言的发展3机器语言与汇编语言由计算机硬件系统可以识别的二进制指令组成的语言称为机器语言。计算机发展的初期，软件工程师们只能用机器语言来编写程序。这一阶段，在人类的自然语言和计算机编程语言之间存在着巨大的鸿沟。汇编语言将机器指令映射为一些可以被人读懂的助记符，如ADD、SUB等。此时编程语言与人类自然语言间的鸿沟略有缩小，但仍与人类的思维相差甚远。因为它的抽象层次太低，程序员需要考虑大量的机器细节。计算机语言的发展4机器语言与汇编语言由计算机硬件系统可以识别的二进制指令组成的高级语言高级语言屏蔽了机器的细节，提高了语言的抽象层次，程序中可以采用具有一定涵义的数据命名和容易理解的执行语句。这使得在书写程序时可以联系到程序所描述的具体事物。计算机语言的发展5高级语言高级语言屏蔽了机器的细节，提高了语言的抽象层次，程序面向对象的语言出发点：更直接地描述客观世界中存在的事物(对象)以及它们之间的关系。特点：是高级语言。将客观事物看作具有属性和行为的对象。通过抽象找出同一类对象的共同属性和行为，形成类。通过类的继承与多态实现代码重用计算机语言的发展6面向对象的语言出发点：计算机语言的发展6面向对象的语言优点：使程序能够比较直接地反问题域的本来面目，软件开发人员能够利用人类认识事物所采用的一般思维方法来进行软件开发。计算机语言的发展7面向对象的语言优点：计算机语言的发展7程序设计方法的发展历程

——面向过程的程序设计方法程序的目的：用于数学计算主要工作：设计求解问题的过程缺点：对于庞大、复杂的程序难以开发和维护面向对象的方法8程序设计方法的发展历程

——面向过程的程序设计程序设计方法的发展历程

——面向过程的结构化程序设计方法设计思路自顶向下、逐步求精。采用模块分解与功能抽象，自顶向下、分而治之。程序结构：按功能划分为若干个基本模块，形成一个树状结构。各模块间的关系尽可能简单，功能上相对独立；每一模块内部均是由顺序、选择和循环三种基本结构组成。其模块化实现的具体方法是使用子程序。面向对象的方法9程序设计方法的发展历程

——面向过程的结构化程序设计方法设计程序设计方法的发展历程

——面向过程的结构化程序设计方法优点：有效地将一个较复杂的程序系统设计任务分解成许多易于控制和处理的子任务，便于开发和维护。面向对象的方法10程序设计方法的发展历程

——面向过程的结构化程序设计方法优点程序设计方法的发展历程

——面向过程的结构化程序设计方法缺点：可重用性差、数据安全性差、难以开发大型软件和图形界面的应用软件把数据和处理数据的过程分离为相互独立的实体。当数据结构改变时，所有相关的处理过程都要进行相应的修改。每一种相对于老问题的新方法都要带来额外的开销。图形用户界面的应用程序，很难用过程来描述和实现，开发和维护也都很困难。面向对象的方法11程序设计方法的发展历程

——面向过程的结构化程序设计方法缺程序设计方法的发展历程

——面向对象的方法将数据及对数据的操作方法封装在一起，作为一个相互依存、不可分离的整体——对象。对同类型对象抽象出其共性，形成类。类通过一个简单的外部接口，与外界发生关系。对象与对象之间通过消息进行通讯。面向对象的方法12程序设计方法的发展历程

程序设计方法的发展历程

——面向对象的方法优点：程序模块间的关系更为简单，程序模块的独立性、数据的安全性就有了良好的保障。通过继承与多态性，可以大大提高程序的可重用性，使得软件的开发和维护都更为方便。面向对象的方法13程序设计方法的发展历程

面向对象的基本概念

——对象一般意义上的对象：是现实世界中一个实际存在的事物。可以是有形的（比如一辆汽车），也可以是无形的（比如一项计划）。是构成世界的一个独立单位，具有：静态特征：可以用某种数据来描述动态特征：对象所表现的行为或具有的功能面向对象的方法14面向对象的基本概念

面向对象的基本概念

——对象面向对象方法中的对象：是系统中用来描述客观事物的一个实体，它是用来构成系统的一个基本单位。对象由一组属性和一组行为构成。属性：用来描述对象静态特征的数据项。行为：用来描述对象动态特征的操作序列。面向对象的方法15面向对象的基本概念

面向对象的基本概念

——类分类——人类通常的思维方法分类所依据的原则——抽象忽略事物的非本质特征，只注意那些与当前目标有关的本质特征，从而找出事物的共性，把具有共同性质的事物划分为一类，得出一个抽象的概念。例如，石头、树木、汽车、房屋等都是人们在长期的生产和生活实践中抽象出的概念。面向对象的方法16面向对象的基本概念

面向对象的基本概念

——类面向对象方法中的"类"具有相同属性和服务的一组对象的集合为属于该类的全部对象提供了抽象的描述，包括属性和行为两个主要部分。类与对象的关系：

犹如模具与铸件之间的关系，一个属于某类的对象称为该类的一个实例。面向对象的方法17面向对象的基本概念

面向对象的基本概念

——封装把对象的属性和服务结合成一个独立的系统单元。尽可能隐蔽对象的内部细节。对外形成一个边界（或者说一道屏障），只保留有限的对外接口使之与外部发生联系。面向对象的方法18面向对象的基本概念

面向对象的基本概念

——继承继承对于软件复用有着重要意义，是面向对象技术能够提高软件开发效率的重要原因之一。定义：特殊类的对象拥有其一般类的全部属性与服务，称作特殊类对一般类的继承。例如：将轮船作为一个一般类，客轮便是一个特殊类。面向对象的方法19面向对象的基本概念

面向对象的基本概念

——多态性多态是指在一般类中定义的属性或行为，被特殊类继承之后，可以具有不同的数据类型或表现出不同的行为。这使得同一个属性或行为在一般类及其各个特殊类中具有不同的语义。例如：数的加法->实数的加法

->复数的加法面向对象的方法20面向对象的基本概念

面向对象的软件工程面向对象的软件工程是面向对象方法在软件工程领域的全面应用。它包括:面向对象的分析（OOA）面向对象的设计（OOD）面向对象的编程（OOP）面向对象的测试（OOT）面向对象的软件维护（OOSM）面向对象的软件开发21面向对象的软件工程面向对象的软件工程是面向对象方法在软件工程系统分析系统分析阶段应该扼要精确地抽象出系统必须做什么，但是不关心如何去实现。面向对象的系统分析，直接用问题域中客观存在的事物建立模型中的对象，对单个事物及事物之间的关系，都保留他们的原貌，不做转换，也不打破原有界限而重新组合，因此能够很好地映射客观事物。面向对象的软件开发22系统分析系统分析阶段应该扼要精确地抽象出系统必须做什么，但是设计针对系统的一个具体实现运用面向对象的方法。其中包括两方面的工作：把OOA模型直接搬到OOD，作为OOD的一部分针对具体实现中的人机界面、数据存储、任务管理等因素补充一些与实现有关的部分。面向对象的软件开发23设计针对系统的一个具体实现运用面向对象的方法。其中包括两方面编程OOP工作就是用一种面向对象的编程语言把OOD模型中的每个成分书写出来，是面向对象的软件开发最终落实的重要阶段。面向对象的软件开发24编程OOP工作就是用一种面向对象的编程语言把OOD模型中的每测试测试的任务是发现软件中的错误。在面向对象的软件测试中继续运用面向对象的概念与原则来组织测试，以对象的类作为基本测试单位，可以更准确的发现程序错误并提高测试效率。面向对象的软件开发25测试测试的任务是发现软件中的错误。面向对象的软件开发25维护将软件交付使用后，工作并没有完结，还要根据软件的运行情况和用户的需求，不断改进系统。使用面向对象的方法开发的软件，其程序与问题域是一致的，因此，在维护阶段运用面向对象的方法可以大大提高软件维护的效率。面向对象的软件开发26维护将软件交付使用后，工作并没有完结，还要根据软件的运行情况信息的表示和存储信息的分类计算机的数字系统程序设计中常用的数制不同进位计数制间的转换信息的存储单位二进制数的编码表示小数的表示方法非数值信息的表示27信息的表示和存储信息的分类27信息的分类 ┌指令 ┌控制信息 ┤ │ └控制字信息 ┤ │ ┌定点数 │ ┌数值信息 ┤ └数据信息 ┤ └浮点数 │ ┌字符数据 └非数值信息 ┤ └逻辑数据信息的表示与存储28信息的分类信息的表示与存储28计算机的数字系统计算机采用的是二进制数字系统。基本符号：0、1进位原则：逢二进一优点：易于物理实现二进制数运算简单机器可靠性高通用性强缺点：对人来说可读性差信息的表示与存储29计算机的数字系统计算机采用的是二进制数字系统。信息的表示与存程序设计中常用的数制信息的表示与存储30程序设计中常用的数制信息的表示与存储30不同进位计数制间的转换

——R进制→十进制各位数字与它的权相乘，其积相加。例如:(11111111.11)2=1*27+1*26+1*25+1*24

+1*23+1*22+1*21+1*20+1*2-1+1*2-2

=(255.75)10(3506.2)8=3*83+5*82+0*81+6*80+2*8-1

=(1862.25)10(0.2A)16=2*16-1+10*16-2=(0.1640625)10信息的表示与存储31不同进位计数制间的转换

——不同进位计数制间的转换

——十进制→R进制十进制整数转换成R进制的整数“除R取余”法，例如：268余数234┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄0低位217┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄028┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄124┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄022┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄021┄┄┄┄┄┄┄┄┄00┄┄┄┄┄┄┄┄┄1高位所以6810＝10001002信息的表示与存储32不同进位计数制间的转换

——不同进位计数制间的转换

——十进制→R进制十进制小数转换成R进制小数“乘R取整”法，例如：高位0.3125×2=0.6250.625×2=1.250.25×2=0.50.5×2=1.0所以0.312510=0.01012

信息的表示与存储33不同进位计数制间的转换

——不同进位计数制间的转换

——二、八、十六进制的相互转换每位八进制数相当于三位二进制数每位十六进制数相当于四位二进制数(1011010.10)2=(001

011

010.100)2

=(132.4)8(1011010.10)2=(0101

1010.1000)2

=(5A.8)16(F7)16＝(1111

0111)2＝(11110111)2信息的表示与存储34不同进位计数制间的转换

——二、八、十六进制的相互转换每位八信息的存储单位位(bit)：度量数据的最小单位，表示一位二进制信息。字节(byte)：由八位二进制数字组成(1byte=8bit)。K字节1K=1024byteM字节1M=1024KG字节1G=1024M信息的表示与存储35信息的存储单位位(bit)：度量数据的最小单位，表示一位二进二进制数的编码表示:原码"符号──绝对值表示"的编码例如：X=+0101011[X]原=00101011X=-0101011[X]原=10101011符号位缺点：零的表示不唯一：

[+0]原=000...0[-0]原=100...0进行四则运算时，符号位需单独处

理，且运算规则复杂。信息的表示与存储36二进制数的编码表示:原码"符号──绝对值表示"的编码信息的表二进制数的编码表示:反码正数的反码与原码表示相同。负数的反码与原码有如下关系：符号位相同(仍用1表示)，其余各位取反(0变1，1变0)。例如：

X=-1100110[X]原=11100110[X]反=10011001

X=+0000000[X]原=00000000[X]反=00000000反码中零的表示也不唯一X=-0000000[X]原=10000000[X]反=11111111反码只是求补码的中间码信息的表示与存储37二进制数的编码表示:反码正数的反码与原码表示相同。信息的表示二进制数的编码表示:补码模数：n位整数(包括一位符号位)，则它的模数为2n。

n位小数，小数点前一位为符号位，则它的模数为2。补数：一个数减去另一个数，或者说一个数加上一个负数，等于第一个数加上第二个数的补数。例：8+(-2)=8+10(mod12)一个二进制负数可用其模数与真值做

加法(模减去该数的绝对值)求得其补

码。信息的表示与存储38二进制数的编码表示:补码模数：信息的表示与存储38二进制数的编码表示:补码计算机中的补码表示法负数的补码由该数反码的末位加1求得对补码再求补即得到原码补码运算规则符号位可作为数值参加运算减法运算可转换为加法运算：加上一个负数等于加上该数的补码补码运算的结果仍为补码运算结果溢出：负数之和得正数，或正数之和得负数信息的表示与存储39二进制数的编码表示:补码计算机中的补码表示法信息的表示与存储小数的表示方法计算机中通常采用浮点方式表示小数

一个数N用浮点形式表示可以写成：

N=M×2E

E表示2的幂，称为数N的阶码。阶码确定了数N的小数点的位置，其位数反映了该浮点数所表示的数的范围。M表示数N的全部有效数字，称为数N的尾数。其位数反映了数据的精度。信息的表示与存储40小数的表示方法计算机中通常采用浮点方式表示小数

一个数N非数值信息的表示西文字符：ASCII码：用7位二进制数表示一个字符，最多可以表示27=128个字符EBCDIC码：用8位二进制数表示一个字符，最多可以表示28=256个字符汉字：应用较为广泛的是"国家标准信息交换用汉字编码"(GB2312-80标准)，简称国标码。是二字节码，用二个七位二进制数编码表示一个汉字。信息的表示与存储41非数值信息的表示西文字符：信息的表示与存储41基本术语源程序：用源语言写的，有待翻译的程序目标程序：也称为"结果程序"，是源程序通过翻译程序加工以后所生成的程序。翻译程序：是指一个把源程序翻译成等价的目标程序的程序。程序的开发过程42基本术语源程序：程序的开发过程42基本术语

——三种不同类型的翻译程序汇编程序：其任务是把用汇编语言写成的源程序，翻译成机器语言形式的目标程序。编译程序：若源程序是用高级程序设计语言所写，经翻译程序加工生成目标程序，那么，该翻译程序就称为"编译程序"。程序的开发过程43基本术语

——三种不同类型的翻译程序汇编程序：基本术语

——三种不同类型的翻译程序解释程序：这也是一种翻译程序，同样是将高级语言源程序翻译成机器指令。它与编译程序不同点就在于：它是边翻译边执行的，即输入一句、翻译一句、执行一句，直至将整个源程序翻译并执行完毕。程序的开发过程44基本术语

——三种不同类型的翻译程序解释程序：程序的开发过程编辑将源程序输入到计算机中，生成后缀为cpp的磁盘文件。编译将程序的源代码转换为机器语言代码。连接将多个源程序文件以及库中的某些文件连在一起，生成一个后缀为exe的可执行文件。运行调试程序的开发过程45程序的开发过程编辑程序的开发过程45第二章C++简单程序设计清华大学郑莉C++语言程序设计46第二章C++简单程序设计清华大学郑莉C++语言程本章主要内容C++语言概述基本数据类型和表达式数据的输入与输出算法的基本控制结构自定义数据类型47本章主要内容C++语言概述47C++语言的产生C++是从C语言发展演变而来的，首先是一个更好的C引入了类的机制，最初的C++被称为“带类的C”1983年正式取名为C++从1989年开始C++语言的标准化工作于1994年制定了ANSIC++标准草案于1998年11月被国际标准化组织（ISO）批准为国际标准，成为目前的C++C++语言概述48C++语言的产生C++是从C语言发展演变而来的，首先是一个更C++的特点全面兼容C它保持了C的简洁、高效和接近汇编语言等特点对C的类型系统进行了改革和扩充C++也支持面向过程的程序设计，不是一个纯正的面向对象的语言支持面向对象的方法C++语言概述49C++的特点全面兼容CC++语言概述49C++程序实例—例2-1//2_1.cpp#include<iostream>usingnamespacestd;voidmain(void){cout<<"Hello!\n";cout<<"Welcometoc++!\n";}运行结果：Hello!Welcometoc++！C++语言概述50C++程序实例—例2-1//2_1.cppC++语言概述50C++字符集大小写的英文字母：A~Z，a~z数字字符：0~9特殊字符：空格 ! # % ^ & *

_(下划线) + = - ~ < > / \ ' " ; . , () [] {}C++语言概述51C++字符集大小写的英文字母：A~Z，a~zC++语言概述5词法记号关键字

C++预定义的单词标识符

程序员声明的单词，它命名程序正文中的一些实体文字

在程序中直接使用符号表示的数据操作符

用于实现各种运算的符号分隔符

(){},:;

用于分隔各个词法记号或程序正文空白符 空格、制表符（TAB键产生的字符）、换行符（Enter键所产生的字符）和注释的总称C++语言概述52词法记号关键字 C++预定义的单词C++语言概述52标识符的构成规则以大写字母、小写字母或下划线(_)开始。可以由以大写字母、小写字母、下划线(_)或数字0~9组成。大写字母和小写字母代表不同的标识符。C++语言概述53标识符的构成规则以大写字母、小写字母或下划线(_)开始。C+数据类型

——常量与变量#include<iostream>usingnamespacestd;voidmain(void){constintPRICE=30;intnum,total;floatv,r,h;num=10;total=num*PRICE;cout<<total<<endl;r=2.5;h=3.2;v=3.14159*r*r*h;cout<<v<<endl;}常量变量变量先声明后使用符号常量Page54基本数据类型和表达式54数据类型

——常量与变量#includ#include<iostream>usingnamespacestd;voidmain(void){constintPRICE=30;intnum,total;floatv,r,h;num=10;total=num*PRICE;cout<<total<<endl;r=2.5;h=3.2;v=3.14159*r*r*h;cout<<v<<endl;}数据类型

——整型数据整型常量shortunsignedshort2字节int、unsignedint

4字节longunsignedlong4字节整型变量整型变量声明基本数据类型和表达式55#include<iostream>数据类型

数据类型

—整型数据及取值范围类型 说明符 位数 数值范围 短整 short 16 -32768～32767基本 int 32 -231～(231-1)长整 long 32 -231～(231-1)无符号

unsignedshort 16 0～65535

unsigned[int] 32 0～(232-1)

unsignedlong 32 0～(232-1) 基本数据类型和表达式56数据类型

—整型数据及取值范围类型 说明符 位数 #include<iostream>usingnamespacestd;voidmain(void){constintPRICE=30;intnum,total;floatv,r,h;num=10;total=num*PRICE;cout<<total<<endl;r=2.5;h=3.2;v=3.14159*r*r*h;cout<<v<<endl;}

数据类型

——实型数据实型常量float4字节3.4×10±387位有效数字double8字节1.7×10±30815位有效数字longdouble

8字节

1.7×10±30815位有效数字实型变量缺省为double型后缀F（或f）

为float型后缀L（或l）

为longdouble

型基本数据类型和表达式57#include<iostream>数据类型

数据类型

——字符型数据（一）字符常量单引号括起来的一个字符，如：'a','D','?','$'字符变量用来存放字符常量

例：charc1,c2;

c1='a';

c2='A';字符数据在内存中的存储形式以ASCII码存储，占1字节，用7个二进制位Page58基本数据类型和表达式58数据类型

——字符型数据（一）字符常量P字符数据的使用方法字符数据和整型数据之间可以运算。字符数据与整型数据可以互相赋值。字符串常量例:"CHINA"

"a"

'a'所以：charc;

c="a";CHINA\0a

\0aPage59

数据类型

——字符型数据（二）基本数据类型和表达式59字符数据的使用方法CHINA\0a\0a数据类型

——布尔型数据布尔型变量的说明：

例：boolflag;布尔型数据的取值：

只有false和true两个值基本数据类型和表达式60数据类型

——布尔型数据布尔型变数据类型

——变量初始化例：

inta=3;

doublef=3.56;

charc='a';

intc(5);Page61基本数据类型和表达式61数据类型

——变量初始化例：

i数据类型

—混合运算时的类型转换不同类型数据进行混合运算时，C++编译器会自动进行类型转换。为了避免不同的数据类型在运算中出现类型问题，应尽量使用同种类型数据。可以采用强制类型转换：例如：

floatc;

inta,b;

c=float(a)/float(b);或c=(float)a/(float)b;

基本数据类型和表达式62数据类型

—混合运算时的类型转换不同类型数据进行混合变量的存储类型auto属于一时性存储，其存储空间可以被若干变量多次覆盖使用。register存放在通用寄存器中。extern在所有函数和程序段中都可引用。static在内存中是以固定地址存放的，在整个程序运行期间都有效。基本数据类型和表达式63变量的存储类型auto基本数据类型和表达式63算术运算符与算术表达式基本算术运算符+-*/(若整数相除，结果取整)%（取余，操作数为整数）优先级与结合性先乘除，后加减，同级自左至右++,--（自增、自减）例：i++;--j;Page64基本数据类型和表达式64算术运算符与算术表达式基本算术运算符Page64基本数据类赋值运算符和赋值表达式

简单的赋值运算符"="举例

n=n+5表达式的类型

等号左边对象的类型表达式的值

等号左边对象被赋值后的值Page65基本数据类型和表达式65赋值运算符和赋值表达式

简单的赋值运算符"="举例赋值运算符和赋值表达式

复合的赋值运算符有10种复合运算符：

+=,-=,*=,/=,%=,

<<=,>>=,&=,^=,|=例

a+=3等价于a=a+3

x*=y+8等价于x=x*(y+8)基本数据类型和表达式66赋值运算符和赋值表达式

复合的赋值运算符有1赋值运算符和赋值表达式

——赋值表达式举例a=5 表达式值为5a=b=c=5

表达式值为5，a,b,c均为5a=5+(c=6)

表达式值为11，a为11，c为6a=(b=4)+(c=6)

表达式值为10，a为10，b为4，c为6a=(b=10)/(c=2)

表达式值为5，a为5，b为10，c为2a+=a-=a*a相当于

a=a+(a=a-a*a)Page67基本数据类型和表达式67赋值运算符和赋值表达式

——赋值表达式举例a=逗号运算和逗号表达式格式表达式1，表达式2求解顺序及结果先求解1，再求解2，最终结果为表达式2的值例a=3*5,a*4最终结果为60Page68基本数据类型和表达式68逗号运算和逗号表达式格式Page68基本数据类型和表达式6关系运算与关系表达式关系运算是比较简单的一种逻辑运算，优先次序为：

<<=>>===!=

优先级相同（高）优先级相同（低）关系表达式是一种最简单的逻辑表达式其结果类型为bool，值只能为true或false。例如：a>b，c<=a+b，x+y==3基本数据类型和表达式69关系运算与关系表达式关系运算是比较简单的一种逻辑运算，优先次逻辑运算与逻辑表达式逻辑运算符

!(非)&&(与)||(或)

优先次序：高→低逻辑表达式

例如：(a>b)&&(x>y)

其结果类型为bool，值只能为true或false基本数据类型和表达式70逻辑运算与逻辑表达式逻辑运算符

条件运算符与条件表达式一般形式表达式1？表达式2：表达式3表达式1必须是bool类型执行顺序先求解表达式1，若表达式1的值为true，则求解表达式2，表达式2的值为最终结果若表达式1的值为false，则求解表达式3，表达式3的值为最终结果例：x=a>b?a:b;基本数据类型和表达式71条件运算符与条件表达式一般形式基本数据类型和表达式71条件运算符与条件表达式注意：条件运算符优级高于赋值运算符，低于逻辑运算符表达式2、3的类型可以不同，条件表达式的最终类型为2和3中较高的类型。例：x=a>b?a:b;基本数据类型和表达式①②72条件运算符与条件表达式注意：基本数据类型和表达式①②72sizeof运算符语法形式

sizeof(类型名)

或sizeof(表达式)结果值：

“类型名”所指定的类型或“表达式”的结果类型所占的字节数。例：sizeof(short)sizeof(x)基本数据类型和表达式73sizeof运算符语法形式

sizeof(类型名)

或位运算——按位与（&）运算规则将两个运算量的每一个位进行逻辑与操作举例：计算3&53：000000115：(&)000001013&5:00000001用途：将某一位置0，其它位不变。例如：

将char型变量a的最低位置0:

a=a&0376;取指定位。

例如：有charc;inta;

取出a的低字节，置于c中：c=a&0377;基本数据类型和表达式74位运算——按位与（&）运算规则基本数据类型和表达式74位运算——按位或（|）运算规则将两个运算量的每一个位进行逻辑或操作举例：计算3|53：000000115：(|)000001013|5:00000111用途：将某些位置1，其它位不变。

例如：将int型变量a的低字节置1：

a=a|0xff;基本数据类型和表达式75位运算——按位或（|）运算规则基本数据类型和表达式75位运算——按位异或（^）运算规则两个操作数进行异或：

若对应位相同，则结果该位为0，

若对应位不同，则结果该位为1，举例：计算071^052071: 00111001052：(^)00101010071^052: 00010011基本数据类型和表达式76位运算——按位异或（^）运算规则基本数据类型和表达式76位运算——按位异或（^）用途：使特定位翻转（与0异或保持原值，与1异或取反）例如：要使01111010低四位翻转： 01111010(^) 00001111 01110101基本数据类型和表达式77位运算——按位异或（^）用途：基本数据类型和表达式77位运算——取反(~)单目运算符，对一个二进制数按位取反。例：025：0000000000010101~025：1111111111101010基本数据类型和表达式78位运算——取反(~)单目运算符，对一个二进制数按位取反。基本位运算——移位左移运算（<<）左移后，低位补0，高位舍弃。右移运算（>>）右移后，低位：舍弃

高位：无符号数：补0有符号数：补“符号位”基本数据类型和表达式79位运算——移位左移运算（<<）基本数据类型和表达式79运算符优先级括号++，--，sizeof*,/,%+,-==,!=位运算&&||?:赋值运算逗号运算低高基本数据类型和表达式80运算符优先级括号低高基本数据类型和表达式80混合运算时数据类型的转换

——隐含转换一些二元运算符（算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、位运算符和赋值运算符）要求两个操作数的类型一致。在算术运算和关系运算中如果参与运算的操作数类型不一致，编译系统会自动对数据进行转换（即隐含转换），基本原则是将低类型数据转换为高类型数据。

charshortintunsignedlongunsignedlongfloatdouble

低高基本数据类型和表达式81混合运算时数据类型的转换

混合运算时数据类型的转换

——隐含转换当参与运算的操作数必须是bool型时，如果操作数是其它类型，编译系统会自动将非0数据转换为true，0转换为false。位运算的操作数必须是整数，当二元位运算的操作数是不同类型的整数时，也会自动进行类型转换，赋值运算要求左值与右值的类型相同，若类型不同，编译系统会自动将右值转换为左值的类型。基本数据类型和表达式82混合运算时数据类型的转换

混合运算时数据类型的转换

——强制类型转换语法形式：类型说明符(表达式)或(类型说明符)表达式强制类型转换的作用是将表达式的结果类型转换为类型说明符所指定的类型。基本数据类型和表达式83混合运算时数据类型的转换

语句声明语句表达式语句选择语句循环语句跳转语句复合语句标号语句

84语句声明语句84表达式语句格式：表达式；表达式语句与表达式的区别：表达式可以包含在其它表达式中，而语句不可。例：if((a=b)>0)t=a;不可写为：if((a=b;)>0)t=a;语句85表达式语句格式：语句85复合语句将多个语句用一对大括号包围，便构成一个复合语句例如{ sum=sum+i; i++;} 语句86复合语句将多个语句用一对大括号包围，便构成一个复合语句语简单的输入、输出向标准输出设备（显示器）输出例：intx;cout<<“x=“<<x;从标准输入设备（键盘）输入例：intx;cin>>x;87简单的输入、输出向标准输出设备（显示器）输出87顺序结构分支结构循环结构算法的基本控制结构88顺序结构算法的基本控制结构88如何解决分支问题?例2-2输入一个年份，判断是否闰年。算法的基本控制结构89如何解决分支问题?例2-2算法的基本控制结构89#include<iostream>usingnamespacestd;voidmain(void){ intyear;boolIsLeapYear;cout<<"Entertheyear:";cin>>year; IsLeapYear=((year%4==0&&

year%100!=0)||(year%400==0));

if(IsLeapYear)

cout<<year<<"isaleapyear"

<<endl;

else

cout<<year<<"isnotaleapyear"

<<endl;}9090#include<iostream>9090运行结果：Entertheyear:20002000isaleapyear9191运行结果：9191if(表达式)语句例：if(x>y)cout<<x;if(表达式)语句1else语句2例：if(x>y)cout<<x;elsecout<<y;if(表达式1)语句1

elseif(表达式2)语句2

elseif(表达式3)语句3

…

else语句nif语句

——三种形式算法的基本控制结构92if(表达式)语句if语句

如何解决多分问题?例2-3输入两个整数，比较两个数的大小。算法的基本控制结构93如何解决多分问题?例2-3算法的基本控制结构93#include<iostream>usingnamespacestd;voidmain(){intx,y;cout<<"Enterxandy:";cin>>x>>y;if(x!=y)if(x>y)cout<<"x>y"<<endl;elsecout<<"x<y"<<endl;elsecout<<"x=y"<<endl;}9494#include<iostream>9494运行结果1：Enterxandy:58x<y运行结果2：Enterxandy:88x=y运行结果3：Enterxandy:128x>y9595运行结果1：9595一般形式if()if()语句1else语句2elseif()语句3else语句4注意语句1、2、3、4可以是复合语句，每层的if与else配对，或用{}来确定层次关系。if语句

——嵌套算法的基本控制结构96一般形式if语句

——嵌套算法的基本特殊的多分支结构例2-4输入一个0~6的整数，转换成星期输出。算法的基本控制结构97特殊的多分支结构例2-4算法的基本控制结构97#include<iostream>usingnamespacestd;voidmain(void){ intday; cin>>day; switch(day) { case0: cout<<"Sunday"<<endl;break; case1: cout<<"Monday"<<endl;break; case2: cout<<"Tuesday"<<endl;break; case3:cout<<"Wednesday"<<endl;break; case4: cout<<"Thursday"<<endl;break; case5: cout<<"Friday"<<endl;break; case6: cout<<"Saturday"<<endl;break; default:

cout<<"DayoutofrangeSunday..Saturday"<<endl; break; }}9898#include<iostream>9898一般形式switch(表达式){case常量表达式1：语句1case常量表达式2：语句2┆case常量表达式n：语句ndefault:语句n+1}switch语句执行顺序以case中的常量表达式值为入口标号，由此开始顺序执行。因此，每个case分支最后应该加break语句。每个常量表达式的值不能相同，次序不影响执行结果。可以是多个语句，但不必用{}。可以是整型、字符型、枚举型算法的基本控制结构99一般形式switch语句执行顺序每个常量表达式的值不能相同使用switch语句应注意的问题case分支可包含多个语句，且不用{}。表达式、判断值都是int型或char型。若干分支执行内容相同可共用一组语句。算法的基本控制结构100使用switch语句应注意的问题case分支可包含多个语句，如何有效地完成重复工作例2-5求自然数1~10之和分析：本题需要用累加算法，累加过程是一个循环过程，可以用while语句实现。算法的基本控制结构101如何有效地完成重复工作例2-5算法的基本控制结构101#include<iostream>usingnamespacestd;voidmain(){inti(1),sum(0);

while(i<=10)

{sum+=i;//相当于sum=sum+i;i++;

}cout<<"sum="<<sum

<<endl;}运行结果：sum=55102102#include<iostream>运行结果：102102while语句形式while(表达式)语句

可以是复合语句，其中必须含有改变条件表达式值的语句。执行顺序先判断表达式的值，为true时，再执行语句。算法的基本控制结构103while语句形式可以是复合语句，其中必须含有改变条件表达先执行循环体，后判断条件的情况例2-6输入一个整数，将各位数字反转后输出。算法的基本控制结构104先执行循环体，后判断条件的情况例2-6算法的基本控制结构10#include<iostream>usingnamespacestd;voidmain(void){ intn,right_digit,newnum=0; cout<<"Enterthenumber:"; cin>>n;

cout<<"Thenumberinreverseorderis";

do { right_digit=n%10; cout<<right_digit; n/=10;//相当于n=n/10

} while(n!=0);cout<<endl; }105105#include<iostream>105105运行结果：Enterthenumber:365Thenumberinreverseorderis563106106运行结果：106106do-while语句一般形式do语句while(表达式)可以是复合语句，其中必须含有改变条件表达式值的语句。执行顺序先执行循环体语句，后判断条件。

表达式为true时，继续执行循环体与while语句的比较：While语句执行顺序

先判断表达式的值，为true时，再执行语句算法的基本控制结构107do-while语句一般形式可以是复合语句，其中必须含有改对比下列程序：程序1：#include<iostream>usingnamespacestd;voidmain(){inti,sum(0);cin>>i;while(i<=10){sum+=i;i++;}cout<<"sum="<<sum<<endl;}算法的基本控制结构程序2：#include<iostream>usingnamespacestd;voidmain(){inti,sum(0);cin>>i;do{sum+=i;i++;}while(i<=10)；cout<<"sum="<<sum<<endl;}108108对比下列程序：程序1：算法的基本控制结构程序2：10810for语句语法形式for(表达式1；表达式2；表达式3)语句

循环前先求解为true时执行循环体每次执行完循环体后求解算法的基本控制结构109for语句语法形式循环前先求解为true时执行循环体每次执例2-8输入一个整数，求出它的所有因子。算法的基本控制结构110例2-8输入一个整数，求出它的所有因子。算法的基本控制结构1#include<iostream>usingnamespacestd;voidmain(void){ intn,k; cout<<"Enterapositiveinteger:"; cin>>n; cout<<"Number"<<n<<"Factors"; for(k=1;k<=n;k++) if(n%k==0) cout<<k<<"";cout<<endl;}111111#include<iostream>111111运行结果1：Enterapositiveinteger:36Number36Factors123469121836运行结果2：Enterapositiveinteger:7Number7Factors17112112运行结果1：112112例2-9编写程序输出以下图案*************************算法的基本控制结构113例2-9编写程序输出以下图案#include<iostream>usingnamespacestd;voidmain(){inti,j,n=4;for(i=1;i<=n;i++)//输出前4行图案{for(j=1;j<=30;j++)cout<<'';//在图案左侧空30列for(j=1;j<=8-2*i;j++)cout<<'';for(j=1;j<=2*i-1;j++)cout<<'*';cout<<endl;}114114#include<iostream>114114for(i=1;i<=n-1;i++)//输出后3行图案{for(j=1;j<=30;j++)cout<<'';//在图案左侧空30列for(j=1;j<=7-2*i;j++)cout<<'*';cout<<endl;}}115115for(i=1;i<=n-1;i++)//输出后3循环结构与选择结构相互嵌套#include<iostream>usingnamespacestd;voidmain(){ intn； for(n=100;n<=200;n++) {if(n%3!=0) cout<<n; }}算法的基本控制结构116循环结构与选择结构相互嵌套#include<iostream例2-10读入一系列整数，统计出正整数个数i和负整数个数j,读入0则结束。分析：需要读入一系列整数，但是整数个数不定，要在每次读入之后进行判断，因此使用while循环最为合适。循环控制条件应该是n!=0。由于要判断数的正负并分别进行统计，所以需要在循环内部嵌入选择结构。算法的基本控制结构117例2-10读入一系列整数，统计出正整数个数i和负整数个数j,#include<iostream>usingnamespacestd;voidmain(){inti=0,j=0,n;cout<<"请输入若干整数(输入0则结束)：";cin>>n;while(n!=0){if(n>0)i++;if(n<0)j++;cin>>n;}cout<<"正整数个数："<<i<<"负整数个数："<<j<<endl;}118118#include<iostream>118118break和continue语句break语句使程序从循环体和switch语句内跳出，继续执行逻辑上的下一条语句。不宜用在别处。continue语句结束本次循环，接着判断是否执行下一次循环。算法的基本控制结构119break和continue语句break语句算法的基typedef语句为一个已有的数据类型另外命名语法形式typedef已有类型名新类型名表;例如typedefdoublearea,volume;typedefintnatural;naturali1,i2;areaa;volumev;自定义数据类型120typedef语句为一个已有的数据类型另外命名自定义数据类型枚举类型—enum只要将需要的变量值一一列举出来，便构成了一个枚举类型。枚举类型的声明形式如下：enum枚举类型名{变量值列表};例如：enumweekday{sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat};自定义数据类型121枚举类型—enum只要将需要的变量值一一列举出来，便构成了一枚举类型—enum枚举类型应用说明：对枚举元素按常量处理，不能对它们赋值。例如，不能写：sun=0;枚举元素具有缺省值，它们依次为：0,1,2,。也可以在声明时另行指定枚举元素的值，如：enumweekday{sun=7,mon=1,tue,wed,thu,fri,sat};枚举值可以进行关系运算。整数值不能直接赋给枚举变量，如需

要将整数赋值给枚举变量，应进行强

制类型转换。自定义数据类型122枚举类型—enum枚举类型应用说明：自定义数据类型122例2-11设某次体育比赛的结果有四种可能：胜（win）、负（lose）、平局（tie）、比赛取消（cancel），编写程序顺序输出这四种情况。分析：由于比赛结果只有四种可能，所以可以声明一个枚举类型，声明一个枚举类型的变量来存放比赛结果。自定义数据类型123例2-11设某次体育比赛的结果有四种可能：胜（win）、负#include<iostream>usingnamespacestd;enumgame_result{WIN,LOSE,TIE,CANCEL};intmain(){game_resultresult;enumgame_resultomit=CANCEL;intcount;for(count=WIN;count<=CANCEL;count++){result=(game_result)count;if(result==omit){cout<<"Thegamewascancelled\n";}else{cout<<"Thegamewasplayed";if(result==WIN)cout<<"andwewon!";if(result==LOSE)cout<<"andwelost.";cout<<"\n";}}return0;}124124#include<iostream>124124运行结果Thegamewasplayedandwewon!Thegamewasplayedandwelost.ThegamewasplayedThegamewascancelled125125运行结果125125结构体——结构的声明结构的概念结构是由不同数据类型的数据组成的集合体。声明结构类型struct结构名{数据类型成员名1；数据类型成员名2；：数据类型成员名n；};自定义数据类型126结构体——结构的声明结构的概念自定义数据类型126结构体——结构的声明举例：structstudent//学生信息结构体{intnum;//学号charname[20];//姓名chargender;//性别intage;//年龄floatscore;//成绩charaddr[30];//住址}自定义数据类型127结构体——结构的声明举例：自定义数据类型127结构体——结构变量说明变量说明形式结构名结构变量名；注意：结构变量的存储类型概念、它的寿命、可见性及使用范围与普通变量完全一致。结构变量说明在结构类型声明之后，二者也可同时进行。结构变量占内存大小可用sizeof运算求出：

sizeof(运算量)自定义数据类型128结构体——结构变量说明变量说明形式自定义数据类型128结构体

——结构变量的初始化和使用初始化说明结构变量的同时可以直接设置初值。使用结构体成员的引用形式：

结构变量名.成员名自定义数据类型129结构体

——结构变量的初始化和使用初始化自定义数据类型129例2-12结构体变量的初始化和使用#include<iostream>#include<iomanip>usingnamespacestd;structstudent//学生信息结构体{intnum;//学号charname[20];//姓名chargender;//性别intage;//年龄}stu={97001,"LinLin",'F',19};voidmain(){cout<<setw(7)<<stu.num<<setw(20)<<

<<setw(3)<<stu.sex<<setw(3)<<stu.age;}自定义数据类型运行结果:

97001LinLinF19130例2-12结构体变量的初始化和使用自定义数据类型运行结果:1联合体声明形式：union联合名{数据类型成员名1；数据类型成员名2；：数据类型成员名n；};联合体类型变量说明的语法形式联合名联合变量名；引用形式：联合名.成员名自定义数据类型131联合体声明形式：自定义数据类型131例：unionuarea{charc_data;shorts_data;longl_data;}uareac_datal_datas_data联合体自定义数据类型132例：unionuareauareac_datal_d无名联合无名联合没有标记名，只是声明一个成员项的集合，这些成员项具有相同的内存地址，可以由成员项的名字直接访问。例：union{inti;floatf;}在程序中可以这样使用：i=10;f=2.2;自定义数据类型133无名联合无名联合没有标记名，只是声明一个成员项的集合，这些成第一章绪论清华大学郑莉C++语言程序设计134第一章绪论清华大学郑莉C++语言程序设计1本章主要内容计算机程序设计语言的发展面向对象的方法面向对象的软件开发信息的表示与存储程序的开发过程135本章主要内容计算机程序设计语言的发展2计算机程序计算机的工作是用程序来控制的程序是指令的集合。指令是计算机可以识别的命令。计算机语言的发展136计算机程序计算机的工作是用程序来控制的计算机语言的发展3机器语言与汇编语言由计算机硬件系统可以识别的二进制指令组成的语言称为机器语言。计算机发展的初期，软件工程师们只能用机器语言来编写程序。这一阶段，在人类的自然语言和计算机编程语言之间存在着巨大的鸿沟。汇编语言将机器指令映射为一些可以被人读懂的助记符，如ADD、SUB等。此时编程语言与人类自然语言间的鸿沟略有缩小，但仍与人类的思维相差甚远。因为它的抽象层次太低，程序员需要考虑大量的机器细节。计算机语言的发展137机器语言与汇编语言由计算机硬件系统可以识别的二进制指令组成的高级语言高级语言屏蔽了机器的细节，提高了语言的抽象层次，程序中可以采用具有一定涵义的数据命名和容易理解的执行语句。这使得在书写程序时可以联系到程序所描述的具体事物。计算机语言的发展138高级语言高级语言屏蔽了机器的细节，提高了语言的抽象层次，程序面向对象的语言出发点：更直接地描述客观世界中存在的事物(对象)以及它们之间的关系。特点：是高级语言。将客观事物看作具有属性和行为的对象。通过抽象找出同一类对象的共同属性和行为，形成类。通过类的继承与多态实现代码重用计算机语言的发展139面向对象的语言出发点：计算机语言的发展6面向对象的语言优点：使程序能够比较直接地反问题域的本来面目，软件开发人员能够利用人类认识事物所采用的一般思维方法来进行软件开发。计算机语言的发展140面向对象的语言优点：计算机语言的发展7程序设计方法的发展历程

——面向过程的程序设计方法程序的目的：用于数学计算主要工作：设计求解问题的过程缺点：对于庞大、复杂的程序难以开发和维护面向对象的方法141程序设计方法的发展历程

——面向过程的程序设计程序设计方法的发展历程

——面向过程的结构化程序设计方法设计思路自顶向下、逐步求精。采用模块分解与功能抽象，自顶向下、分而治之。程序结构：按功能划分为若干个基本模块，形成一个树状结构。各模块间的关系尽可能简单，功能上相对独立；每一模块内部均是由顺序、选择和循环三种基本结构组成。其模块化实现的具体方法是使用子程序。面向对象的方法142程序设计方法的发展历程

——面向过程的结构化程序设计方法设计程序设计方法的发展历程

——面向过程的结构化程序设计方法优点：有效地将一个较复杂的程序系统设计任务分解成许多易于控制和处理的子任务，便于开发和维护。