清华大学c教程第一讲课件

C++程序设计清华大学课程安排课程名称：C++程序设计

(ProgramminginC++)课程目的：掌握C++程序设计语言和面向对象的软件系统开发方法；树立软件工程的思想，培养良好规范的编程风格；在实践中提高自学能力、动手能力；清华大学软件学院课程安排教材：《C++程序设计教程》,钱能,清华大学出版社,1999年.参考书：《C程序设计(第2版)》,谭浩强,清华大学出版社,1995年.《C++Primer(第3版)》,StanleyBLippman.《TheC++ProgrammingLanguage(SpecialEdition)》,BjarneStroustrup,高等教育出版社,2001年.……清华大学软件学院教学安排第五讲 类和对象第六讲 继承第七讲 重载

I/O流第八讲 模板 异常处理清华大学软件学院实验加强实践环节编译环境：VisualC++6.0每堂课后布置实验题，要求大家在一周内独立完成；第4周后布置Project题目，每人选做1题，第9周提交检查。清华大学软件学院助教王斌：刘续征：Liu-董未名：姚海龙：清华大学软件学院第一章概述计算机的基本结构程序设计语言程序设计方法早期的程序设计方法结构化程序设计方法面向对象程序设计方法程序开发过程清华大学软件学院计算机基本结构控制器输入设备输出设备内存储器外存储器运算器指令结果结果原始数据原始数据程序清华大学软件学院指令1指令2指令3……指令n……数据1数据2……数据m……地址1地址2地址3……清华大学软件学院程序设计方法早期的程序设计方法结构化程序设计方法面向对象程序设计方法

清华大学软件学院早期的程序设计方法没有固定程序设计方法。追求程序的高效率，编程过份依赖技巧，而不注重所编写程序的结构。程序的可读性、可重用性都很差。虽然这种方法存在很多问题，但对于单人完成较为简单的任务，事实上还是经常被采用的。清华大学软件学院结构化程序设计方法结构化程序设计采用自顶向下逐步求精的设计方法和单入口单出口的控制结构。1965年由E.W.Dijkstra提出。C.Bohm和G.Jacopini证明： 只用3种基本控制结构就能够实现任何单入口单出口的程序。清华大学软件学院逐步求精结构化程序设计方法是从程序要实现的功能的角度出发的。一般按照自顶向下、逐步求精的方式，将程序要完成的功能逐级划分成许多小的功能模块，象搭积木一样搭起来。这些小的功能模块最终都可以转化成三种基本控制结构的组合。所谓的功能可以理解为对数据的操作。在程序实现中，特定的功能或功能模块一般用函数来实现，对特定的数据进行操作。清华大学软件学院实例从键盘输入一个学生的信息（包括姓名、年龄、性别、学号等）和一个老师的信息（包括姓名、年龄、性别、是否授课等），然后将信息输出到屏幕。清华大学软件学院分析把问题划分为两个功能模块：输入模块：负责把信息输入进来，并且保存在变量中；输出模块：负责把存放在这些变量当中的信息显示在屏幕上。具体考虑每个模块如何实现（逐步求精）用C语言实现（参看下面的代码）清华大学软件学院//学生结构StudentstructStudent{ charstrStudentName[20]; //学生姓名 intnStudentAge; //学生年龄 charcStudentSex; //学生性别 intnStudentNumber; //学生学号};//老师结构TeacherstructTeacher{ charstrTeacherName[20]; //老师姓名 intnTeacherAge; //老师年龄 charcTeacherSex; //老师性别 intnIsTeaching; //是否教书};清华大学软件学院进一步将属于学生和老师的变量放入结构中。这样可以在一定程度上完成对数据的封装。但在结构化程序设计中，数据与对其进行操作的函数仍是分离的。程序＝（算法）＋（数据结构）数据结构算法描述问题解决问题清华大学软件学院结构化设计方法的优点自顶向下逐步求精符合解决复杂问题的普遍规律，可以显著提高开发效率；用先抽象后具体的逐步求精过程开发的程序具有清晰的层次结构；单入口单出口的控制结构，程序的静态结构和动态执行情况比较一致；控制结构有确定的逻辑模式，源程序清晰流畅，易读易懂易测试。清华大学软件学院面向对象程序设计方法面向对象程序设计是建立在结构化程序设计基础上的，但它不再是从功能入手，而是从对象（人、地方、事情等）入手。面向对象程序设计以类作为构造程序的基本单位，它具有封装、数据抽象、继承、多态等特点。清华大学软件学院发展概述60年代，挪威计算中心的KristenNygaard和Ole-JohanDahl开发了的Simula67语言，首次引入了类、协同程序和子类的概念。70年代中期，XeroxPaloAlto研究中心的研究人员设计了Smalltalk语言。清华大学软件学院对象(Object)对象：现实世界中的各种实体。一般都要从属性和行为两个方面来对它们加以描述。属性：对象具有的一些特征称为属性，这些属性会有其对应的值，一般至少会有一项区别于其它对象，它们在程序设计中对应的是一定的数据。行为：为了达到目的，对象必须提供的功能（或必须提供的服务）称为对象的行为，在程序设计中对应一定的方法（函数）。清华大学软件学院类(Class)类：类描述了一组具有相同属性（数据元素）和相同行为（函数）的对象。数据成员和成员函数；类的数据成员是对对象属性的抽象，类的函数成员是对对象行为的抽象，而类本身就是对对象的抽象。清华大学软件学院classStudent //Student类的声明{public: //公有成员 Student(); //构造函数 ~Student(); //析构函数 char* GetName(); //查询姓名 int GetAge(); //查询年龄 char GetSex(); //查询姓名 int GetNumber(); //查询学号 bool SetName(char*n); //设置姓名 bool SetAge(intage); //设置年龄 bool SetSex(char*s); //设置性别 bool SetNumber(intnum);//设置学号protected: //保护成员

char m_strName[20]; //姓名，字符串数组 int m_nAge; //年龄，整型 char m_cSex; //性别，字符型 int m_nNumber; //学号，整型};例：Student类成员函数成员函数成员变量清华大学软件学院结构化程序设计方法是一种模块化程序设计方法，它在解决问题时是以功能为中心的，一定的功能模块虽然也作用于特定的数据，但它们并没有被封装在一起。面向对象程序设计方法则是以对象为中心来解决问题的。属于同种对象的属性（数据）和服务（功能）被抽象出来封装到一起。清华大学软件学院面向对象方法的主要特点数据抽象封装继承多态动态绑定清华大学软件学院数据抽象类是一组相似对象的抽象描述，它抽取了这些对象的共性组成了一个共同的概念。抽象数据类型(AbstractDataType,ADT)是一组相似的类的抽象，而一个类又是ADT的具体实现。对象类抽象数据类型抽象具体抽象具体清华大学软件学院封装性(Encapsulation)封装是指软件的组成部分（模块、子程序、方法等）应该互相独立，或者隐藏设计的细节。在传统的方法中，封装通常局限于将功能和数据分开封装；而在面向对象方法中，封装将功能和数据同时装入对象中。清华大学软件学院classStudent //Student类的声明{public: //公有成员 Student(); //构造函数 ~Student(); //析构函数 char* GetName(); //查询姓名 int GetAge(); //查询年龄 char GetSex(); //查询姓名 int GetNumber(); //查询学号 bool SetName(char*n); //设置姓名 bool SetAge(intage); //设置年龄 bool SetSex(char*s); //设置性别 bool SetNumber(intnum); //设置学号protected: //保护成员

char m_strName[20]; //姓名，字符串数组 int m_nAge; //年龄，整型 char m_cSex; //性别，字符型 int m_nNumber; //学号，整型};例：C++中类的声明——Student类清华大学软件学院继承(Inheritance)如果类与类之间有is-a（是一种）的关系，那么可以采用继承机制来表示。子类可以自动继承父类中的一些属性和行为，而不必再进行定义，从而实现了代码的复用。同时，继承也是产生新类的方法之一。人学生教师清华大学软件学院classPeople //People类的声明{public: //公有成员 People(); //构造函数 ~People(); //析构函数 char*GetName(); //查询姓名 int GetAge(); //查询年龄 …… bool SetName(char*n); //设置姓名 bool SetAge(intage); //设置年龄 ……private: //私有成员protected: //保护成员

char m_strName[20]; //姓名，字符串数组 int m_nAge; //年龄，整型 char m_cSex; //性别，字符型 …… };类的声明举例——People类清华大学软件学院classTeacher:publicPeople //Teacher类的声明{public: //公有成员 Teacher(); //构造函数 ~Teacher(); //析构函数 boolIsTeaching(); //查询是否授课 …… private: //私有成员 …… protected: //保护成员

bool m_bIsTeaching //是否授课 …… };类的声明举例——Teacher类清华大学软件学院classStudent:publicPeople{public:

Student()； //构造函数 ~Student()； //析构函数 intGetNumber(); //查询学号 boolSetNumber(intn); //设置学号 …… private:

…… protected:

int m_nNumber; //学号 …… };类的声明举例——Student类清华大学软件学院继承性的优点共享程序代码和数据结构，减少程序中的冗余信息，提高软件的可重用性；便于软件修改维护；“站在巨人的肩膀上”；清华大学软件学院多态性(Polymorphism)在程序中同一符号或名字在不同情况下具有不同解释的现象称为多态性。在面向对象程序设计语言中，由程序员设计的多态性由两种基本形式：编译时多态性和运行时多态性。许多程序设计语言都或多或少地支持多态性，但运行时多态性是面向对象程序设计语言的一大特点。清华大学软件学院编译时多态性是指在程序编译阶段即可确定下来的多态性，主要通过使用重载(Overloading)机制获得，重载机制包括函数重载和运算符重载两大类。例子：

intAbs(intx);

doubleAbs(doublex);

cout<<Abs(-4)<<endl;//调用intAbs…cout<<Abs(3.2)<<endl;//调用doubleAbs…清华大学软件学院运行时多态性是指必须等到程序动态运行时才可确定的多态性，主要通过继承结合动态绑定(DynamicBinding)获得。动态绑定也称晚绑定，它也是面向对象的重要特点之一。动态绑定的使用可以提高程序的可用性和可扩展性。动态绑定是通过虚函数实现的。清华大学软件学院多态性的优点