《C++语言基础》课件

C++语言基础C++是一种强大的编程语言，拥有广泛的应用领域。本课件旨在提供C++语言的基础知识，帮助您理解其核心概念和语法。C++语言发展历程1C语言基础C语言是C++的基础2面向对象编程引入类、对象、封装、继承和多态等概念3标准化C++标准委员会制定了C++标准4现代C++增加了新的语言特性和标准库C++的演变可以追溯到1970年代，它最初由贝尔实验室的BjarneStroustrup设计。C++最初被称为“CwithClasses”，它建立在C语言的基础之上，并添加了面向对象编程的概念。它最初的设计是为了克服C语言在开发大型软件项目时的局限性，并提供了更强大的抽象和可重用性机制。C++语法基础关键字C++语言包含预定义的关键字，用于标识语言的结构和功能。标识符标识符用于命名变量、函数、类等，由字母、数字和下划线组成。运算符运算符用于执行各种操作，例如算术运算、关系运算和逻辑运算。数据类型C++支持多种数据类型，例如整型、浮点型、字符型和布尔型。变量与常量变量变量存储可变数据，可以通过赋值改变。常量常量存储固定值，在程序运行期间无法改变。数据类型定义变量的类型，决定变量可以存储的值类型。内存地址变量在内存中占据一块空间，可以使用地址符(&)获取。数据类型1基本数据类型C++提供基本数据类型，包括整数、浮点数、字符和布尔值。2派生数据类型派生数据类型由基本数据类型构建，例如数组、指针、结构体和联合体。3自定义数据类型使用类和结构体，你可以创建自己的自定义数据类型来表示更复杂的概念。运算符算术运算符C++提供了各种算术运算符，包括加、减、乘、除、取余等。它们用于对数字类型进行数学运算。关系运算符关系运算符用于比较两个操作数，例如大于、小于、等于、不等于等。它们的结果是一个布尔值，表示比较的结果。逻辑运算符逻辑运算符用于组合布尔表达式，例如与、或、非等。它们用于判断多个条件是否同时满足。位运算符位运算符用于对操作数的二进制位进行操作，例如按位与、按位或、按位异或、左移、右移等。它们通常用于进行低级操作。表达式和语句1表达式表达式是一个或多个运算符和操作数的组合，用于计算一个值。例如，x+y*2是一个表达式。2语句语句是C++程序的基本执行单元，表示一个完整的指令。语句以分号结尾，例如，x=10;是一个赋值语句。3表达式和语句的关系表达式可以作为语句的一部分，例如，x=y+z;中，y+z是一个表达式，而整个语句用于将结果赋值给变量x。流控制语句顺序结构程序按照代码的顺序执行。语句按照顺序执行，从第一个语句开始，依次执行到最后一个语句。选择结构程序根据条件判断选择不同的执行路径。常用的选择结构包括if语句和switch语句。循环结构程序根据条件判断是否重复执行一段代码。常用的循环结构包括for循环、while循环和do-while循环。数组数组定义数组是存储相同数据类型元素的集合。数组中每个元素都具有相同的名称，并用下标来区分。数组声明声明数组时，需要指定数组类型和大小。例如，声明一个包含10个整数的数组，可以使用`intnumbers[10];`函数代码模块化函数将代码划分成独立的功能单元，提高代码的可读性和可维护性。代码重用函数可以被多次调用，避免重复编写相同的代码，提高效率。参数传递函数可以接收参数，使功能更加灵活，适应不同的输入。返回值函数可以返回计算结果，实现数据传递和功能交互。函数重载定义同一作用域内，函数名相同，参数列表不同的函数称为函数重载。示例使用不同的参数类型或参数数量来区分重载函数。优势代码简洁，易于阅读和维护，提高代码可读性。内联函数优化代码内联函数有助于提高代码效率，它将函数体直接替换到调用位置，避免函数调用带来的性能损失。提高性能内联函数可以减少函数调用开销，提高程序运行速度，尤其适用于频繁调用的小函数。代码简洁内联函数让代码更简洁易懂，提升代码的可读性和可维护性。默认参数定义默认值在函数定义中，可以为参数设置默认值。如果调用函数时未提供该参数，则使用默认值。参数列表默认参数应从右到左定义。右边的参数必须具有默认值，而左边的参数可以有或没有默认值。函数调用调用函数时，可以省略具有默认值的参数。如果提供了参数，则使用提供的参数值。引用类型引用类型引用类型是C++中一种特殊的变量，它为其他变量提供一个别名。引用类型变量引用类型变量直接引用了原变量，修改引用变量会影响原变量。使用场景引用类型主要用于函数参数传递、返回类型以及提高代码可读性。指针基础内存地址指针是一个变量，它存储了内存地址。指向数据指针可以用来访问内存地址中的数据。类型匹配指针类型必须与它指向的数据类型相匹配。空指针空指针不指向任何内存地址，用于初始化指针或表示指针没有指向任何数据。指针运算指针加减运算指针可以进行加减运算，但必须与整数相加减。指针加减运算的结果是另一个指针，指向数组中相邻的元素。指针比较运算指针可以进行比较运算，但只能比较指向同一数组的两个指针。比较运算的结果是比较两个指针所指向的地址。指针取值运算指针可以进行取值运算，使用*运算符获取指针所指向的内存单元的值。动态内存分配动态内存分配允许程序在运行时根据需要申请和释放内存空间。C++提供了三种主要方法：1new分配单个对象或数组2malloc分配指定大小的内存块3calloc分配并清零内存块动态内存分配是灵活高效管理内存的工具，但需要谨慎使用，避免内存泄漏和悬空指针。结构体1自定义数据类型将不同类型的数据组合在一起，以表示一个完整的信息。例如，可以用一个结构体来保存学生的姓名、学号和成绩。2成员访问通过结构体变量名和成员名使用“.”运算符访问结构体的成员。3内存分配结构体变量在内存中分配连续的存储空间，每个成员占用相应的内存大小。4应用场景结构体常用于组织相关数据，如学生信息、商品信息等。枚举类型枚举类型定义枚举类型用于定义一组相关的常量，常量名用逗号分隔，并用花括号括起来。枚举类型允许您为一组相关的常量创建有意义的名称，提高代码可读性和可维护性。枚举类型使用使用枚举类型可以方便地表示状态、选项或其他一组相关的常量。可以通过枚举类型成员的名称来访问其对应的值。联合体内存共享联合体成员共享同一个内存地址。大小限制联合体大小取决于其最大成员的大小。数据访问同一时间只能访问联合体的一个成员。节省内存适用于存储多种数据类型，但只需要使用其中一种。类与对象类定义类是用户自定义数据类型，描述了一组对象的共同特征。对象实例化对象是类的具体实例，拥有类的属性和方法。成员变量和方法成员变量表示对象的属性，成员方法表示对象的行为。封装与访问控制数据隐藏封装将数据和操作这些数据的函数捆绑在一起。隐藏内部实现细节，防止外部直接访问。访问控制使用访问修饰符控制成员访问权限。public:公开访问，任何地方都可以访问。private:私有访问，只有类本身可以访问。protected:保护访问，只有类本身及其子类可以访问。构造函数和析构函数1构造函数对象创建时自动调用。初始化成员变量。2析构函数对象销毁时自动调用。释放资源，如动态内存。3作用确保对象在创建和销毁时进行必要的初始化和清理操作。拷贝构造函数11.对象复制拷贝构造函数用于创建一个新的对象，并用另一个同类型的对象进行初始化。22.初始化方式使用已有对象的值来初始化新对象，避免重复分配内存和初始化。33.深拷贝深拷贝会复制对象的所有成员，包括动态分配的资源。44.浅拷贝浅拷贝只复制对象中的基本数据类型成员，不复制动态分配的资源。静态成员静态成员变量与对象无关，属于类本身。使用类名访问，所有对象共享同一份数据。静态成员函数只能访问静态成员变量，可用于操作类级别的信息。继承概念继承是面向对象编程的重要特性之一，它允许新类从现有类继承属性和方法。子类继承关系中，派生类被称为子类，它继承了父类的所有属性和方法。父类原有的类被称为父类或基类，它提供了一个通用的模板和基础。扩展子类可以添加新的属性和方法，扩展父类的功能，实现更具体的业务逻辑。多态概念多态是指同一操作作用于不同的对象，会产生不同的行为，体现了“多种形态”。实现方式在C++中，多态通过虚函数实现，虚函数可以根据调用对象的类型选择不同的执行代码。虚函数动态绑定虚函数允许在运行时确定调用哪个函数，而不是在编译时。这使得程序能够根据对象的实际类型来执行不同的操作。多态性虚函数是实现多态性的关键。它允许使用相同的接口来调用不同的函数，从而提高代码的可扩展性和灵活性。基类指针通过基类指针可以调用派生类中重写的虚函数，实现了运行时动态绑定，使程序能够根据对象类型进行不同的操作。模板代码复用模板提供了一种创建可重复使用的代码结构的机制，避免了重复编写类似代码。数据类型通用性模板支持使用不同数据类型，例如整数、浮点数、字符串等，提高了代码的灵活性。函数通用性模板可应用于函数，使函数可以处理不同类型的数据