北大的高级程序设计课件CPP

高级程序设计课件CPPPPT,aclicktounlimitedpossibilitesYOURLOGO汇报人：PPT目录CONTENTS01高级程序设计CPP概述02CPP的基本语法和编程技巧03CPP的面向对象编程04高级主题和性能优化05实践项目和案例分析06总结与展望高级程序设计CPP概述PART01CPP的起源和发展CPP起源于C语言，由BjarneStroustrup在1979年提出CPP在C语言的基础上增加了面向对象编程的特性CPP的发展经历了多个版本，包括C++98、C++11、C++14等CPP广泛应用于软件开发、游戏开发、系统编程等领域CPP的特点和优势面向对象：支持面向对象编程，提高代码复用性和可维护性泛型编程：支持泛型编程，提高代码通用性和可扩展性模板：支持模板，提高代码复用性和可维护性异常处理：支持异常处理，提高代码健壮性和可维护性标准库：拥有丰富的标准库，提高开发效率和代码质量跨平台：支持多种操作系统，提高代码可移植性和可维护性CPP的应用领域操作系统：Windows、Linux、MacOS等游戏开发：UnrealEngine、Unity等网络编程：HTTP、FTP、Socket等科学计算：Matlab、Mathematica等嵌入式系统：Arduino、RaspberryPi等人工智能：TensorFlow、PyTorch等CPP的基本语法和编程技巧PART02数据类型和变量0307变量声明：使用关键字"int"、"float"等声明变量变量类型转换：自动转换、强制转换等0105基本数据类型：int、float、double、char、bool等变量作用域：局部变量、全局变量、静态变量等0206复合数据类型：数组、结构体、类等变量生命周期：从声明到销毁的过程0408变量初始化：在声明时或之后进行初始化变量命名规则：驼峰命名法、下划线命名法等控制结构循环结构：重复执行一段代码，直到满足特定条件顺序结构：按照代码顺序执行选择结构：根据条件选择执行不同的代码块跳转结构：在代码中跳转到其他位置执行函数和参数传递函数定义：函数是完成特定任务的独立代码块，可以重复使用参数传递：函数可以接受参数，参数可以是数值、字符串、数组等值传递：函数调用时，将实参的值传递给形参，形参的改变不影响实参引用传递：函数调用时，将实参的地址传递给形参，形参的改变会影响实参指针传递：函数调用时，将实参的地址传递给形参，形参的改变会影响实参常量引用传递：函数调用时，将实参的地址传递给形参，形参的改变不影响实参，但形参不能修改实参的值指针和引用指针和引用的区别：指针可以改变指向，引用不能改变绑定的对象指针：用于指向内存地址的变量，可以访问和修改所指向的内存引用：用于表示对象的别名，不能单独存在，必须绑定到一个对象上指针和引用的应用场景：指针常用于动态内存分配和链表等数据结构，引用常用于函数参数和返回值，以提高效率和可读性CPP的面向对象编程PART03类和对象类：具有相同属性和行为的一组对象的抽象多态：一个接口可以有多种实现方式，提高代码的灵活性和可扩展性继承：一个类可以继承另一个类的属性和行为，实现代码重用对象：类的具体实例，具有类的属性和行为封装：将对象的属性和行为封装在一个类中，保护数据不被外部直接访问继承和多态继承：子类继承父类的属性和方法动态绑定：运行时确定调用哪个函数虚函数：实现多态的关键多态：同一接口，不同实现异常处理和RAII异常处理：在程序运行时，如果发生异常情况，程序可以自动处理，保证程序正常运行添加标题RAII：ResourceAcquisitionIsInitialization，是一种编程技术，通过在构造函数中获取资源，在析构函数中释放资源，保证资源的正确使用和释放添加标题异常处理和RAII的关系：异常处理可以处理异常情况，保证程序正常运行；RAII可以保证资源的正确使用和释放，避免资源泄漏添加标题异常处理和RAII的应用：在C++中，异常处理和RAII是面向对象编程的重要技术，可以保证程序的稳定性和可靠性。添加标题STL（标准模板库）及其应用STL的应用领域广泛，包括数据结构、算法、图形图像处理、数据库管理等。STL的使用可以提高编程效率，降低代码复杂度，提高代码可读性和可维护性。STL是C++标准库中的一个重要组成部分，提供了大量的容器、算法和迭代器等模板类。STL的主要特点包括：泛型编程、高效性、可扩展性、可移植性等。高级主题和性能优化PART04多线程编程和并发控制多线程编程：在单个进程中创建多个线程，提高程序运行效率并发控制：确保多个线程之间不会相互干扰，保证数据的正确性和程序的稳定性线程同步：使用锁、信号量等机制，确保多个线程对共享资源的访问顺序线程通信：使用消息传递、共享内存等方式，实现线程之间的信息交换线程调度：操作系统根据线程的优先级和状态，决定线程的执行顺序和运行时间性能优化：通过优化线程调度、减少线程切换、优化锁机制等方式，提高程序的运行效率和稳定性。内存管理和垃圾回收内存管理：分配、释放、回收等操作垃圾回收：自动回收不再使用的内存内存泄漏：内存未及时释放，导致内存占用过多内存优化：优化内存使用，提高程序性能性能优化和调试技术性能优化：优化代码结构，提高运行效率调试技术：使用调试工具，定位问题所在性能测试：使用性能测试工具，评估程序性能优化策略：优化算法，减少内存占用，提高CPU利用率泛型编程和元编程泛型编程：一种编程范式，允许程序员编写通用的代码，适用于多种数据类型泛型编程的应用：STL（StandardTemplateLibrary），Boost库等元编程的应用：模板元编程，反射等元编程：一种编程范式，允许程序员在运行时动态地生成和修改代码实践项目和案例分析PART05学生信息管理系统功能：实现学生信息的增删改查案例：学生信息管理系统的设计与实现设计：界面设计，数据库设计，功能模块设计技术：C++语言，数据库技术网络通信协议实现TCP/IP协议：传输控制协议/互联网协议，是互联网通信的基础UDP协议：用户数据报协议，用于传输数据报HTTP协议：超文本传输协议，用于传输超文本文档FTP协议：文件传输协议，用于传输文件SMTP协议：简单邮件传输协议，用于发送邮件DNS协议：域名系统协议，用于解析域名到IP地址游戏开发中的图形渲染和物理模拟图形渲染：使用OpenGL或DirectX等图形库进行渲染，实现3D效果物理模拟：使用物理引擎如PhysX或Bullet进行模拟，实现真实物理效果游戏开发工具：如Unity或UnrealEngine等，提供图形渲染和物理模拟功能案例分析：介绍一款使用图形渲染和物理模拟的游戏，分析其技术实现和效果嵌入式系统中的实时任务调度和资源管理添加标题实时任务调度：根据任务的优先级和截止时间进行调度，保证任务的实时性添加标题案例分析：分析一个具体的嵌入式系统，如汽车电子系统、工业控制系统等，如何进行实时任务调度和资源管理添加标题实时操作系统：如VxWorks、QNX、Linux等，提供实时任务调度和资源管理的支持添加标题资源管理策略：如静态分配、动态分配、抢占式分配等添加标题任务调度算法：如FIFO、优先级调度、时间片轮转等添加标题资源管理：对系统中的资源进行管理和分配，保证资源的合理利用总结与展望PART06CPP的总结与评价优点：强大的性能和灵活性，支持多种编程范式应用领域：广泛应用于系统编程、游戏开发、科学计算等领域发展趋势：随着C++20标准的发布，C++将继续保持其强大的生命力和影响力缺点：语法复杂，学习曲线陡峭，容易出错CPP的未来发展趋势和挑战发展趋势：C++在嵌入式系统、游戏开发等领域的应用将继续扩大发展趋势：C++20标准将带来更多新特性，提高开发效率挑战：C++的复杂性和难度，需要不断学习和掌握挑战：C++与其他编程语言的竞争，如Java、Python等如何学习和掌握CPP