《c++基础教案》课件

C++基础教案本教案旨在帮助学习者掌握C++编程语言的基础知识，并为进一步学习C++提供坚实基础。内容涵盖C++的语法、数据类型、运算符、控制流程、函数、类和对象等。C++简介C++是一种强大的通用编程语言，支持多种编程范式，包括面向对象编程、泛型编程和过程式编程。C++是静态类型的编译型语言，被广泛用于系统软件开发、游戏开发、嵌入式系统、高性能计算等领域。C++发展历史11979年贝尔实验室的丹尼斯·里奇和布莱恩·柯林汉开发了C语言，为C++的诞生奠定了基础。21983年比雅尼·斯特劳斯特鲁普在C语言的基础上添加了面向对象特性，创造了C++。31985年C++正式发布，并迅速成为一种流行的编程语言。41998年C++标准委员会发布了C++标准，为C++语言的发展提供了规范。52011年C++标准委员会发布了C++11标准，引入了许多新的特性，如自动类型推断、lambda表达式和移动语义。62014年C++标准委员会发布了C++14标准，对C++11标准进行了一些改进，并引入了新的特性，如泛型Lambda和constexpr函数。72017年C++标准委员会发布了C++17标准，引入了许多新的特性，如结构化绑定和折叠表达式。82020年C++标准委员会发布了C++20标准，引入了许多新的特性，如概念和模块。C++编程环境搭建1安装编译器选择一款C++编译器，例如：GCC、Clang、VisualStudio等2配置环境变量将编译器的路径添加到系统环境变量中，方便在命令行中调用3编写代码使用文本编辑器或集成开发环境（IDE）编写C++代码4编译运行使用编译器将C++代码编译成可执行文件，并运行程序C++编程环境搭建是学习C++的第一步。选择合适的编译器，配置环境变量，编写并编译代码，才能顺利运行C++程序。C++编程基础语法标识符标识符用于命名变量、函数、类等，遵循一定的命名规则。注释注释用于解释代码逻辑，提高代码可读性，不参与编译。数据类型定义变量存储数据的类型，例如整型、浮点型、字符型等。运算符运算符用于执行运算，例如算术运算符、比较运算符等。变量的定义和使用变量定义变量定义用于在程序中分配内存空间，为数据存储提供一个名称，并指定数据的类型。定义变量时需包含变量类型和变量名，例如：intage;此代码声明了一个名为“age”的整数型变量。变量使用变量定义后，可以使用变量名访问其存储的值，例如：age=25;此代码将值25赋值给变量“age”。基本数据类型整型存储整数，例如100、-256。浮点型存储小数，例如3.14159、-1.2。字符型存储单个字符，例如'A'、'b'、'9'。布尔型存储逻辑值，例如true、false。表达式和运算符算术运算符加法(+)减法(-)乘法(*)除法(/)取模(%)比较运算符等于(==)不等于(!=)大于(>)小于(<)大于等于(>=)小于等于(<=)逻辑运算符逻辑与(&&)逻辑或(||)逻辑非(!)赋值运算符赋值(=)加赋值(+=)减赋值(-=)乘赋值(*=)除赋值(/=)取模赋值(%=)顺序结构1执行语句依次执行2代码顺序从上到下3程序流程线性执行顺序结构是最基本的程序结构，它按照代码的书写顺序依次执行每一条语句。代码执行的路径是线性的，没有分支或循环。顺序结构就像一条直线，从起点到终点一直往前走，不会回头，也不会跳跃。选择结构if语句用于判断条件是否成立，如果条件成立则执行if代码块，否则执行else代码块。switch语句用于判断多个条件，根据不同条件执行不同的代码块，可以提高代码的可读性和效率。嵌套结构允许在if语句或switch语句中嵌套其他选择结构，实现更复杂的逻辑判断。循环结构1循环结构重复执行一段代码2for循环已知循环次数3while循环循环条件满足4do-while循环至少执行一次循环结构是程序设计中非常重要的概念，它可以使程序重复执行一段代码，直到满足某个条件为止。数组的定义和使用11.定义数组是一种数据结构，用于存储相同数据类型的一组元素。22.声明使用数据类型、数组名和方括号中元素数量声明数组。33.初始化在声明时为数组元素赋值，可以手动初始化或使用循环初始化。44.访问使用数组名和索引访问特定元素，索引从0开始。数组的遍历和操作循环遍历循环语句用于访问数组中的每个元素，例如for循环。元素访问使用索引访问数组元素，例如arr[i]可以访问第i个元素。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。修改和删除可以修改数组元素的值，也可以使用删除操作移除数组中的元素。函数的定义和使用函数定义函数定义由函数头和函数体组成。函数头包含函数名、返回值类型和参数列表。函数体包含实现函数功能的代码。函数调用函数调用使用函数名和实参列表进行。当调用函数时，程序会执行函数体内的代码，并返回结果。返回值函数可以返回一个值，用于传递函数执行的结果。返回值类型在函数定义中声明。函数的参数传递机制值传递函数调用时，将实参的值复制到形参。形参和实参之间相互独立，在函数内部对形参的修改不会影响实参。引用传递函数调用时，将实参的地址传递给形参。形参和实参指向同一个内存地址，函数内部对形参的修改会影响实参。函数的重载同一名称函数重载允许在同一作用域中定义多个具有相同名称但参数列表不同的函数。参数列表不同参数列表包括参数类型、参数个数或参数顺序。函数重载编译器根据函数调用时的实参类型和个数来选择合适的函数。引用变量1别名引用变量是给已存在的变量起一个别名。2内存共享引用变量和原变量共享同一块内存空间。3操作一致性对引用变量的操作就是对原变量的操作。4类型匹配引用变量必须与原变量类型一致。指针的概念和使用1指针变量指针变量存储内存地址，指向特定数据。2指针运算指针运算符：&取地址、*取值，用于访问指针指向的数据。3指针类型指针类型与指向数据的类型一致，确保类型安全。4指针应用动态内存分配、函数参数传递、数据结构实现等。动态内存分配堆内存堆内存是程序运行时动态分配的内存区域。程序员可以根据需要申请和释放内存空间。堆内存中的数据可以被多个函数访问，生命周期不受函数作用域限制。new运算符使用`new`运算符在堆内存中分配内存空间。该运算符返回指向分配内存空间的指针。例如，`int*ptr=newint;`分配一个整数类型的内存空间，并将指针`ptr`指向该空间。delete运算符使用`delete`运算符释放之前使用`new`运算符分配的内存空间。例如，`deleteptr;`释放`ptr`指向的内存空间。动态数组使用`new[]`和`delete[]`运算符创建和释放动态数组。例如，`int*arr=newint[10];`创建一个包含10个整数的动态数组。结构体的定义和使用结构体定义结构体是一种自定义数据类型，可以将不同类型的数据组合在一起。成员访问通过点运算符（.）访问结构体成员，例如：。结构体实例化创建结构体变量，可以使用结构体名后跟变量名。类的定义和使用类定义类的定义包含数据成员和成员函数，封装了对象的数据和行为。类使用使用类创建对象，对象是类的实例，拥有类定义的属性和方法。面向对象类是面向对象编程的核心，通过类创建对象，实现代码的模块化和重用。类的封装和访问控制隐藏数据封装将数据和操作数据的方法捆绑在一起，隐藏内部实现细节，防止意外修改数据。访问控制使用访问修饰符控制类成员的访问权限，包括公有、私有和保护三种。提高安全性通过封装和访问控制，可以增强代码的安全性，防止非法访问和操作数据。类的继承继承的定义继承是一种创建新类（派生类）的方式，新类继承了已存在类的属性和方法（基类）。代码复用继承可以减少代码重复，提高代码可读性和可维护性。类层次结构继承可以构建类层次结构，反映现实世界中事物之间的关系。多态的概念多态性指的是同一个操作作用于不同的对象时，会产生不同的行为。C++中的多态是通过虚函数实现的。优势多态性可以提高代码的灵活性和可扩展性。它允许程序在运行时根据对象的实际类型来选择执行相应的代码。虚函数和虚函数表11.虚函数C++中，虚函数用于实现多态性，允许子类重写父类的方法，在运行时动态调用适当的方法。22.虚函数表每个包含虚函数的类都包含一个虚函数表，它存储了该类所有虚函数的地址。33.动态绑定通过虚函数表，程序可以在运行时确定要调用的实际函数，实现动态绑定。44.优势虚函数允许代码在运行时选择要执行的函数，提高代码的灵活性。模板的定义和使用代码复用模板是一种代码复用机制，允许程序员编写通用代码。数据类型无关模板可以接受不同的数据类型作为参数，从而创建不同的函数或类实例。提高效率通过使用模板，程序员可以减少代码编写量，提高开发效率。标准模板库(STL)简介标准模板库(STL)是C++标准库中一个非常重要的组成部分，它提供了一套通用的模板类和函数，用于实现各种数据结构和算法。STL包含容器、迭代器、算法和函数对象等，这些组件可以组合使用，以实现高效、灵活的数据处理。STL的使用简化了C++开发，提高了代码可重用性和可维护性，是C++程序员必备的工具之一。文件的读写操作1打开文件使用fopen()函数打开文件。2读写文件使用fread()和fwrite()函数读写文件。3关闭文件使用fclose()函数关闭文件。C++提供了丰富的文件操作函数，方便程序员对文件进行读写操作。首先需要使用fopen()函数打开文件，指定文件路径和操作模式。然后可以使用fread()和fwrite()函数对文件进行读写操作。最后，使用fclose()函数关闭文件，释放资源。错误处理和异常机制程序异常C++中异常是指程序运行期间发生的意外事件，导致程序无法继续正常执行。错误处理错误处理是处理程序异常的一种机制，可以防止程序崩溃并确保其正常运行。异常机制异常机制提供了一种结构化的方式来处理程序中的异常，使用try-catch块来捕获和处理异常。