《C对C的扩充》课件

《C对C的扩充》C语言是一种通用的编程语言，它被广泛用于系统编程，嵌入式系统，游戏开发以及各种其他领域。C++语言是C语言的扩展，它引入了面向对象编程的概念，并增加了许多新特性。课程目标掌握C语言基础学习C语言基本语法，包括变量、数据类型、运算符、表达式、语句、函数等。理解C语言高级特性学习数组、指针、结构体、联合体、枚举类型、动态内存分配、文件操作等高级特性。熟悉C语言开发流程学习C语言预处理指令、标准库函数、错误处理、编译和链接、开发环境配置、代码调试技巧等。了解面向对象编程学习面向对象编程基本概念，如封装、继承、多态等，并了解C++语言特性。C语言简介起源C语言诞生于1970年代，由丹尼斯·里奇在贝尔实验室开发。发展最初用于开发Unix操作系统，后来广泛应用于各种领域。影响C语言对许多其他编程语言产生了深远的影响，包括C++、Java和C#。C语言特性高效性C语言是一种编译型语言，代码可以直接转换成机器指令，执行速度快。低级性C语言接近硬件，可以控制硬件资源，如内存和外设。通用性C语言广泛应用于系统编程、嵌入式开发和各种领域。指针C语言提供指针，允许直接访问内存地址，提高程序效率和灵活性。C语言基本语法标识符标识符用于命名变量、函数和其它程序元素。标识符应以字母或下划线开头，后面可以跟字母、数字或下划线。关键字关键字是C语言保留的词语，具有特殊含义，不能用作标识符。数据类型C语言支持多种数据类型，例如整数、浮点数、字符和指针等。数据类型决定了变量存储数据的类型和大小。运算符运算符用于执行各种操作，例如算术运算、关系运算、逻辑运算和位运算等。变量和常量11.变量变量是用于存储数据的命名空间，可以根据需要更改其值。22.数据类型变量需要定义数据类型，例如整数、浮点数或字符，以指定存储的类型。33.常量常量是定义后值不可更改的固定值，通常用于存储不变的值。44.变量命名变量名应清晰易懂，并遵循命名规范，通常以字母或下划线开头，包含字母、数字和下划线。运算符算术运算符C语言中，算术运算符用于执行数学运算。常见的算术运算符包括加号(+)、减号(-)、乘号(*)、除号(/)和取模运算符(%)。关系运算符关系运算符用于比较两个操作数。常见的比较运算符包括大于号(>)、小于号(<)、大于等于号(>=)、小于等于号(<=)、等于号(==)和不等于号(!=)。逻辑运算符逻辑运算符用于组合多个条件表达式。常见的逻辑运算符包括逻辑与(&&)、逻辑或(||)和逻辑非(!)。位运算符位运算符用于操作数据的二进制表示。常见的位运算符包括按位与(&)、按位或(|)、按位异或(^)、按位取反(~)、左移(<<)和右移(>>)。表达式和语句1表达式运算符和操作数的组合2语句表示一个完整的指令3代码块多条语句组成4程序流程控制程序执行顺序表达式用于计算值，例如a+b。语句则表示一个完整的指令，例如printf("Hello,world!");。代码块由多条语句组成，并用花括号{}包裹，例如{a=1;b=2;}。程序流程控制语句则决定程序执行的顺序，例如if、for、while等。函数1代码块函数是一段可重用的代码，执行特定任务。2参数传递函数可以接收参数，并返回结果。3模块化编程函数有助于将代码分解为更小的、可管理的模块。4代码复用函数可以被多次调用，避免重复代码。数组定义数组数组是一种将相同数据类型元素存储在一起的结构。数组的定义包括数据类型、数组名和元素数量。访问元素可以使用索引访问数组中的元素，索引从0开始。例如，arr[0]表示数组的第一个元素。遍历数组可以使用循环遍历数组，并访问每个元素。例如，使用for循环遍历数组中的每个元素。多维数组多维数组表示数组的数组，可以使用多层索引访问元素。例如，二维数组可以存储矩阵或表格数据。指针存储地址指针是一种特殊类型的变量，它存储内存地址。它允许程序直接访问和操作内存中的数据。操作内存使用指针，程序可以动态地分配和释放内存，并高效地访问和修改数据。类型安全指针类型与数据类型相匹配，确保指针访问的内存数据类型一致。高级用法指针可用于创建数组的指针，并允许程序访问数组元素。它们还可以用于存储函数地址，实现回调机制。结构体自定义数据类型结构体允许您将不同类型的数据组合在一起，形成一个新的数据类型。数据封装结构体可以将相关数据封装在一起，方便管理和访问。内存分配结构体中的成员变量在内存中连续存储，形成一个完整的结构体对象。联合体内存共享联合体成员共享同一内存空间，仅可存储其中一个成员的值。节省内存联合体有效利用内存，减少内存占用。数据类型转换联合体方便不同数据类型之间的转换，例如将整数转换为浮点数。枚举类型定义枚举类型枚举类型是一种用户定义的数据类型，其值是预先定义的、有限的一组常量。使用关键字enum定义枚举类型，并指定枚举常量名称。使用枚举类型枚举类型可以提高代码的可读性和可维护性，使其更易于理解和维护。枚举类型可以与switch语句配合使用，以根据枚举常量值执行不同的代码分支。动态内存分配1malloc分配内存空间2calloc分配并初始化内存3realloc调整内存大小4free释放内存动态内存分配是指在程序运行时分配内存空间，而不是在编译时分配内存。C语言提供了标准库函数来实现动态内存分配。这些函数允许程序员在需要时请求内存，并在不再需要时释放内存。这对于处理大小不确定的数据或需要在运行时调整内存大小的情况非常有用。文件操作文件打开使用fopen函数打开文件，指定文件路径和打开模式。文件读取使用fread函数从文件读取数据，指定读取数据大小和数量。文件写入使用fwrite函数向文件写入数据，指定写入数据大小和数量。文件关闭使用fclose函数关闭打开的文件，释放文件资源。预处理指令代码优化预处理指令可以优化代码结构，提高效率。宏定义使用宏定义可以简化代码，增强可读性。文件包含使用文件包含可以将代码模块化，方便管理和维护。条件编译使用条件编译可以根据不同的条件选择编译不同的代码部分。标准库函数11.输入/输出提供用于读取和写入数据的函数，例如scanf和printf。22.字符串操作提供用于处理字符串的函数，例如strcpy和strcat。33.数学函数提供用于执行数学运算的函数，例如sqrt和sin。44.内存管理提供用于分配和释放内存的函数，例如malloc和free。错误处理11.错误检测程序运行时，可能会出现各种错误。错误检测是识别这些错误的关键步骤。22.错误处理一旦检测到错误，需要采取适当的措施来处理它。这可能包括显示错误消息，记录错误信息，或尝试恢复程序。33.错误恢复在某些情况下，可能需要尝试从错误中恢复。这可能包括重试操作或使用备用方法。44.错误报告将错误信息传递给用户或开发人员，以便他们可以诊断和解决问题。编译和链接1编译编译器将源代码转换为机器码，即计算机可执行的指令。编译器会检查语法错误，并优化代码。2链接链接器将多个目标文件和库文件合并成一个可执行文件，并将它们连接在一起。链接器会解析符号引用，并将它们替换为实际的地址。3执行操作系统加载可执行文件到内存中，并开始执行程序。开发环境配置VisualStudioCodeVisualStudioCode是一个免费的、跨平台的代码编辑器，功能强大，并支持多种编程语言，非常适合C和C++开发。GCC编译器GCC编译器是GNU编译器套件的一部分，它支持多种语言，包括C和C++，是Linux和macOS平台上的标准编译器。MakefileMakefile是一个用于管理大型项目的工具，它定义了编译和链接的步骤，并可以自动完成整个项目的构建过程。GDB调试器GDB调试器是GNU项目提供的调试工具，它允许您在程序执行过程中逐步跟踪代码并检查变量值。代码调试技巧使用断点通过在代码中设置断点，您可以暂停程序执行并检查变量的值和程序状态。单步执行逐行执行代码，观察变量值和程序状态的变化，有助于识别错误发生的具体位置。日志记录在关键代码位置添加日志输出，可以记录程序运行过程中的关键信息，方便排查错误。代码审查定期对代码进行审查，可以发现潜在的错误和优化代码，提高代码质量。面向对象编程概念对象对象是面向对象编程的基本单元。类类是对象的蓝图，定义了对象的数据和方法。封装封装是将数据和方法隐藏在类中。继承继承允许一个类从另一个类继承属性和方法。C++语言特性面向对象编程C++支持面向对象编程，包括类、对象、继承、多态、封装等特性。泛型编程C++支持泛型编程，通过模板可以创建通用的函数和类，可以处理多种数据类型。高效性能C++语言在性能方面有着优势，它允许开发人员直接操作内存和硬件，提高代码效率。广泛应用C++应用广泛，包括系统软件、游戏开发、嵌入式系统、图形处理等领域。继承和多态继承C++继承机制允许派生类继承基类的属性和方法。多态多态性允许使用相同的接口访问不同的实现。异常处理防止程序崩溃异常处理机制可以捕获并处理程序运行时出现的错误，防止程序崩溃。提高代码稳定性通过异常处理，可以将错误处理代码与正常代码分离，使代码更易于维护和调试。错误类型常见的异常类型包括：除零错误、数组越界、文件操作错误等。异常处理流程包括：抛出异常、捕获异常、处理异常。泛型编程代码复用泛型编程提高代码可重用性，减少重复编写相同逻辑的代码。类型安全编译器可以验证类型匹配，防止运行时错误。灵活性和可扩展性泛型代码适用于多种数据类型，提高代码灵活性。提高性能泛型代码可以优化编译过程，提高代码效率。标准模板库11.容器提供各种数据结构，例如向量、列表、集合和映射。22.算法提供排序、搜索、转换等常用算法，方便操作容器中的数据。33.迭代器提供一种统一的方式访问不同容器中的元素，实现代码的通用性和可重用性。44.函数对象提供可调用对象，可以用来传递算法的行为，实现更加灵活的功能。课程总结C语言基础本课程涵盖