C++课件达内科技内部资料

C++课件这套C++课件是由达内科技内部开发的培训资料,旨在帮助学员全面掌握C++编程语言的基本概念和核心应用。课件涵盖了从基础语法到高级特性的系统知识点,并提供丰富的实践案例及练习。C++简介C++语言简介C++是由BjarneStroustrup于1979年在贝尔实验室开发的一种通用编程语言。它是在C语言的基础上发展而来的。面向对象编程C++语言支持面向对象编程范式,提供了类、继承、多态等丰富的面向对象特性。高性能和效率C++被设计为一种高效的系统编程语言,具有快速的执行速度和对底层硬件的精细控制能力。C++的开发历史11979年C++语言由BjarneStroustrup在贝尔实验室开发21983年首次发布C++1.0版本31998年C++98标准发布42011年C++11标准发布52014年C++14标准发布C++语言的发展历程包括了多个重要里程碑。从1979年BjarneStroustrup在贝尔实验室首次开发，到1983年发布1.0版本，此后经历了多次标准的更新和完善。C++98、C++11和C++14等标准的相继发布，不断推动着C++语言的发展和完善。C++的主要特性1面向对象编程C++支持类、继承、多态等面向对象编程概念,提高了代码的可扩展性和可维护性。2标准模板库(STL)STL提供了丰富的数据结构和通用算法,大大提高了开发效率。3内存管理C++提供了动态内存分配和指针操作等功能,让程序员更好地控制内存。4跨平台性C++程序可以在不同的操作系统上编译和运行,具有很强的跨平台能力。C++的基本数据类型整型C++提供了多种整数类型,如int、short、long等,可存储从-2^63到2^63-1的值。浮点型float和double类型用于存储小数,分别可存储32位和64位的浮点数。字符型char类型表示单个字符,可存储ASCII码范围内的值。C++还支持widechar类型。布尔型bool类型只有true和false两个值,用于逻辑判断。变量和常量的定义变量定义变量是可以在程序运行期间改变值的数据。使用关键字var或者数据类型来定义变量。常量定义常量是在程序运行期间值不能改变的数据。使用关键字const来定义常量。命名规范变量和常量的命名应遵循有意义、见名知义的原则,提高代码的可读性。操作符和表达式算术操作符包括加、减、乘、除、取余等基本运算符，能够完成基本的数学计算。逻辑操作符包括与、或、非等逻辑运算符，能够进行布尔运算和逻辑判断。赋值操作符用于给变量赋值，支持基本赋值以及复合赋值等多种形式。关系操作符包括大于、小于、等于等比较运算符，用于条件判断和表达式求值。程序的流程控制1顺序结构程序按照从上到下的顺序逐行执行语句,不会出现跳跃或分支。这是最基本的程序结构。2分支结构使用if-else语句,根据特定条件来决定执行哪一部分代码。可以实现根据情况做出不同的选择。3循环结构使用while、do-while和for语句,让程序能够重复执行某些语句。这样可以高效地处理重复性任务。函数的定义和使用1定义函数指明函数的名称、参数列表和返回类型2调用函数传递实参并获取返回值3参数传递值传递、引用传递和指针传递4函数重载同名函数使用不同参数实现不同功能函数是C++程序的基本构建块。它们用于封装特定的功能并可被多次调用。在定义函数时需要指定函数名、参数列表和返回类型。函数的参数可以通过值传递、引用传递或指针传递的方式传递。此外，C++支持函数重载,同名函数可以根据不同的参数列表实现不同的功能。函数重载和缺省参数函数重载在C++中,我们可以定义具有相同名称但参数列表不同的多个函数。这被称为函数重载。编译器会根据实际调用时传递的参数来确定应该调用哪一个函数。这可以让代码更加简洁易读。缺省参数C++还支持为函数参数设置缺省值。当函数调用时未传递某个参数时,编译器会自动使用该参数的缺省值。这样可以减少函数的重载次数,提高代码的灵活性。指针和动态内存分配指针概念指针是一种特殊的数据类型,它存储了一个变量的内存地址,使开发者能够直接访问和操作内存。动态内存分配通过new和delete操作符,开发者可以在程序运行时动态地申请和释放内存空间,提高内存利用率。指针的应用指针在数组、函数调用、动态内存分配等方面发挥重要作用,是C++面向底层编程的重要基础。数组及其应用数组简介数组是一种用于存储一组相同数据类型的连续内存空间。它提供了高效的数据存储和访问方式。数组的声明和初始化可以使用方括号[]声明数组大小，并通过赋值的方式初始化元素。数组支持多维形式。数组的常见应用存储和操作一组相关数据实现查找、排序、搜索等算法作为函数参数传递数据构建更复杂的数据结构如矩阵数组与指针数组名隐含了指向数组首元素的指针。可以使用指针操作数组元素。结构体和联合体1结构体结构体是一种用户自定义的数据类型,可将不同类型的数据成员组合在一起。提供了将相关变量分组的便利。2联合体联合体是一种特殊的结构体,其所有成员占用同一块内存空间。可用于节省内存资源或进行数据类型转换。3访问成员通过"."运算符可访问结构体或联合体的成员,并对其进行读写操作。4动态内存分配可使用new和delete动态申请和释放结构体或联合体对象在堆上的内存空间。枚举类型定义枚举枚举类型是一种用户自定义的离散类型，可以将一组命名的常量赋值给枚举变量。枚举应用枚举类型常用于表示一组相关的状态或选项，如星期几、交通信号灯状态等。枚举访问可以使用枚举成员名称或其整型值来访问枚举变量，并进行比较和运算。类和对象类的定义类是C++中的自定义数据类型,用于封装数据和行为,为开发提供了良好的抽象和模块化。对象的创建通过类创建具体的对象实例,每个对象都有自己的属性和行为,可以相互独立地操作。访问类成员类的成员属性和成员函数可以通过点运算符或箭头运算符进行访问和调用。类的继承单一继承一个类可以从单一父类继承成员和行为。这是基本的继承形式。多重继承一个类可以从多个父类继承成员和行为。这会带来更多功能，但也增加复杂性。继承层次类可以构建复杂的继承等级结构，通过层层继承获得更丰富的特性。访问控制通过public、protected和private控制继承类对成员的访问权限。多态性及虚函数1多态性概念多态性是面向对象编程的重要特性之一,它允许不同对象对同一消息作出不同的响应。2虚函数与动态绑定虚函数是多态性的基础,它可以根据对象的类型在运行时动态绑定到正确的函数实现。3虚函数的声明和实现虚函数需要在基类中声明为虚函数,并在派生类中重新定义。派生类的虚函数可以访问和修改基类的私有成员。4纯虚函数与抽象类纯虚函数没有函数体,只有声明。包含纯虚函数的类称为抽象类,不能直接实例化,只能作为基类被继承。友元函数和友元类友元函数友元函数是一种特殊的函数,可以访问类中的私有和受保护成员。它们通常用于处理类之间的相互关系,提高代码的可读性和可维护性。友元类友元类是指可以访问另一个类的所有私有和受保护成员的类。它们通常用于实现更复杂的数据结构和算法,提高代码的灵活性和可伸缩性。声明和使用要声明友元函数或友元类,需要使用关键字"friend"。它们应该在类的定义中声明,并且应该谨慎使用,以避免破坏类的封装性。注意事项友元函数和友元类虽然提高了代码的灵活性,但也可能降低了类的封装性和可维护性。因此,在使用时应该权衡利弊,并尽量减少对类的私有成员的访问。异常处理机制异常的定义异常是程序执行过程中出现的不可预期的错误或异常情况。异常的处理通过try-catch块来捕获和处理异常,确保程序能正常运行。异常对象C++中使用exception类及其派生类来表示不同类型的异常。异常处理机制包括抛出异常(throw)、捕获异常(catch)和异常处理的逻辑。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fprintf()和fscanf()进行读写3关闭文件使用fclose()关闭文件在C++中,我们可以通过标准库中的fstream类实现对文件的读写操作。首先需要打开文件,然后进行读写,最后关闭文件。文件读写需要注意错误处理,并合理选择读写模式,以确保数据的正确性和完整性。标准模板库(STL)概述功能强大STL提供了大量可重复使用的数据结构和算法,大大提高了C++程序的开发效率。灵活可扩展STL采用模板设计,可以灵活地适用于各种数据类型,扩展性强。高度优化STL中的算法经过精心设计和优化,能够高效地执行各种常见任务。容器类(vector、list、deque)动态数组-vectorvector是最常用的容器类之一,它可以动态调整大小,支持随机访问,适合存储需要随时扩展的数据。双向链表-listlist是一种双向链表容器,可以高效地在任意位置进行插入和删除操作,适合需要频繁操作的数据。双端队列-dequedeque是一种双端队列,允许在队列头尾快速插入和删除元素,可以看作是vector和list的结合体。迭代器和算法1什么是迭代器？迭代器是C++标准模板库(STL)中一个重要的概念,它提供了一种访问容器中元素的统一方式。2迭代器的分类从功能上可分为输入迭代器、输出迭代器、前向迭代器、双向迭代器和随机访问迭代器等。3什么是算法？算法是一系列用于解决特定问题的明确定义的步骤,STL中提供了大量常用算法。4算法的应用这些算法可以实现容器元素的查找、排序、合并、变换等操作,极大地提高了程序的开发效率。适配器和仿函数适配器模式适配器模式用于将一个类的接口转换成客户端期望的另一种接口，从而使原本由于接口不兼容而不能一起工作的类可以一起工作。函数对象(仿函数)函数对象是一个重载了操作符()的类,可以像函数一样被调用。它们可以携带状态信息,并根据输入参数执行不同的操作。与算法的配合适配器和仿函数在C++标准库的算法中得到广泛应用,可以实现灵活的数据处理和转换。开发者可以根据需求自定义它们的行为。关联容器(set、map、multiset、multimap)集合容器(Set)集合容器set和multiset以唯一元素为基础，支持快速查找和插入删除操作。它们适用于需要去重和按元素排序的场景。关联数组(Map)关联容器map和multimap以(键,值)对为基础，提供高效的关键字查找和存取。它们适用于需要键值关联的应用场景。唯一性与重复性set和map容器只允许唯一键值，而multiset和multimap容器则支持重复键值。选择时要根据实际需求权衡取舍。字符串类string灵活管理字符串C++的string类提供了丰富的函数来创建、修改和操作字符串，帮助开发者高效管理文本数据。支持快速查找string类内置的find和rfind等函数可以快速定位子字符串的位置，方便进行后续的处理。支持格式化输出通过使用string类的append和格式化输出函数，可以轻松拼接和格式化输出字符串。智能内存管理string类会自动处理内存分配和释放，降低了程序员的内存管理负担。C++11新特性auto关键字通过auto关键字自动推断变量的数据类型,使代码更简洁易读。统一初始化可以使用统一的花括号{}语法初始化各种数据类型,提高代码一致性。lambda表达式提供了一种简洁的匿名函数语法,方便地定义及传递函数对象。智能指针引入了unique_ptr和shared_ptr等智能指针,自动管理动态内存,避免内存泄漏。智能指针1auto_ptr最早的智能指针类型,通过自动释放内存解决内存泄漏问题。但存在安全隐患,已被不推荐使用。2unique_ptr取代auto_ptr,独占式拥有权,不允许复制,只能移动。确保一个对象只有一个指针指向它。3shared_ptr多个指针共享一个对象,引用计数机制确保对象在无引用时自动释放。适用于复杂的共享所有权场景。4weak_ptr弱引用指针,不增加引用计数。用于打破shared_ptr循环引用的问题,提高内存管理效率。线程和并发编程多线程的优势多线程可以提高程序的响应速度和处理能力,提升资源利用率。在需要并行处理的场景中,多线程是一种有效的解决方案。线程同步与互斥在多线程环境中,线程之间需要进行同步和互斥,避免数据竞争和资源争抢。常用的同步机制包括互斥锁、信号量和条件变量等。常见线程问题多线程编程中常见的问题包括死锁、饥饿和racecondition等。开发者需要掌握预防和解决这些问题的技巧。并发编程模型不同的并发编程模型,如生产者-消费者模型和事件驱动模型,适用于不同的并发场景。选择合适的模型可以使程序设计更加优雅。C++的编译和链接过程1预处理编译器会首先对源代码进行预处理,如展开宏、处理头文件和编译指令等。2编译编译器会对预处理后的代码进行词法分析、语法分析,并生成目标代码。3链接链接器会将目标代码与库文件链接,解析外部引用,生成最终的可执行文件。调试技巧和编码规范调试技巧使用断点调试、打印日志、单元测试等方法快速定位和解决代码问题。代码风格遵循一致的命名规范、缩进格式和注释规则,提高代码的可读性和可