C++程序設(shè)計教案課件

高級語言程序設(shè)計2-1

課程簡介：學(xué)習(xí)一門必須熟練掌握的、用來與計算機進行“溝通”、指揮計算機為我們做事情的程序設(shè)計語言，是其他多門必修課程的前導(dǎo)課程。該學(xué)期主要學(xué)習(xí)C++語言非面向?qū)ο蟛糠值膬?nèi)容，其中包括表達式、各種語句、分支與循環(huán)處理、數(shù)組與結(jié)構(gòu)、函數(shù)及其應(yīng)用等。

本課程非常重要！一定要下功夫?qū)W好！

1 高級語言程序設(shè)計2-1課程簡介：學(xué)習(xí)教學(xué)用書及參考書

教學(xué)用書：高等教育出版社，《高級語言C++程序設(shè)計》，劉璟編著，（p1-306，17.3元）。 參考書：

（1）清華大學(xué)出版社，《C++程序設(shè)計教程》，錢能主編，（p1-468，39.5元）。2教學(xué)用書及參考書 教學(xué)用書：高等教育出版社，《高級語參考書

（2）電子工業(yè)出版社，《C++語言程序設(shè)計》，呂風(fēng)翥編著，（p1-415，33元）。（3）高等教育出版社，《高級語言C++程序設(shè)計編程范例與精解》，周玉龍劉璟編著，（p1-561，39元，2003年4月第1版）。（4）南開大學(xué)出版社，《C++實用編程技術(shù)百例精編與妙解》，周玉龍編著，（p1-461，41元，2004年1月第1版）。

3參考書（2）電子工業(yè)出版社，《C++語言程序設(shè)計》，第1章C++語言概述

1.0計算機基礎(chǔ)知識（補充）1.1計算機程序設(shè)計語言的發(fā)展1.2面向?qū)ο笳Z言及其特點1.3C++簡單程序?qū)嵗?.4簡單實例程序中的語法點1.5執(zhí)行C++程序4第1章C++語言概述1.0計算機基礎(chǔ)知識（補充1．0計算機基礎(chǔ)知識（補充）

1．0．1計算機組成（硬件）1．0．2數(shù)的進制（二進制、八進制、十六進制）1．0．3不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換1．0．4存儲器單元與機器指令51．0計算機基礎(chǔ)知識（補充）1．0．1計算機組1．0．1計算機組成

（硬件，Hardware）1．存儲器（RAM－RandomAccessMemory）：存儲程序指令和數(shù)據(jù)。 2．中央處理器（CPU－CentralProcessingUnit）：又可細分為控制器（CU）和運算器（ALU），即，CPU=CU+ALU。 3．輸入輸出設(shè)備（I/O－Input/Output）：也稱外部設(shè)備，負責(zé)對數(shù)據(jù)和程序進行輸入與輸出。61．0．1計算機組成

（硬件，Hardware）附注：（1）控制器（CU－ControlUnit）：控制和協(xié)調(diào)各個部件正常運行。（2）運算器（ALU－ArithmeticLogicUnit）：進行算術(shù)和邏輯運算。 另外：相對應(yīng)的計算機軟件（Software）包括系統(tǒng)軟件（如，操作系統(tǒng)、編譯程序等）和應(yīng)用軟件。 硬件--“看得見，摸得著”； 軟件--“看不見，摸不著”。

7附注：（1）控制器（CU－ControlUni

數(shù)據(jù)和指令均使用字節(jié)（序列）來存儲

計算機只認二進制數(shù)（以二進制形式存儲的代碼或數(shù)據(jù)）。就是說，在計算機中，數(shù)據(jù)和指令均使用字節(jié)（序列）來存儲。

不同的計算機系統(tǒng)、不同類型的數(shù)據(jù)、或不同的指令所使用的字節(jié)數(shù)以及表達形式可能互不相同。8 數(shù)據(jù)和指令均使用字節(jié)（序列）來存儲 計算機只認二進

2．存儲器單元（也稱存儲單元）

存儲單元：按字節(jié)安排。

存儲地址：順序號，為每個存儲單元指定一個序碼（號碼）。9 2．存儲器單元（也稱存儲單元） 9

3．機器指令

計算機設(shè)計者把計算機可以完成的動作編輯成一個機器指令表，并為每種動作賦予一個二進制代碼，通常由指令碼（操作碼）和內(nèi)存地址（操作數(shù)）來構(gòu)成。通過機器指令來編寫的程序稱為機器語言程序。

10 3．機器指令 計算機設(shè)計者把計算機可以完成的動作編機器語言程序示例

例如，使用“機器語言”編出的做一次加法“TOTAL=PRICE+TAX”的程序為：156C//取6C內(nèi)容送寄存器5166D//取6D內(nèi)容送寄存器6 5056 //把二值相加，結(jié)果送寄存器0306E//把寄存器0中的結(jié)果送地址6EC000//停機11機器語言程序示例 例如，使用“機器語言”編出的做一次加

4、內(nèi)存中機器指令的執(zhí)行

計算：5+15=？（1）將0010H存儲單元的數(shù)據(jù)（5）取出，存放在ALU。（2）將0011H存儲單元的數(shù)據(jù)（15）取出，與ALU的數(shù)據(jù)相加，運算結(jié)果存放在ALU。（3）將ALU中的數(shù)據(jù)（20）存放到0012H存儲單元。（4）停止執(zhí)行

計算機依賴機器指令運行，機器指令以及各種被處理的數(shù)據(jù)都以二進制形式存儲。12 4、內(nèi)存中機器指令的執(zhí)行 計算：5+15=？12

1.1計算機程序設(shè)計語言的發(fā)展

1.1.1機器語言與匯編語言1.1.2高級語言1.1.3面向?qū)ο蟮恼Z言13 1.1計算機程序設(shè)計語言的發(fā)展 13

1.1.1機器語言與匯編語言計算機剛問世時，它的“能耐”還比較小，只能“看懂”或“理解”程序員用原始的機器指令書寫的所謂機器語言程序。

匯編語言將機器指令映射為一些易于看懂、易于記憶的助記符，如ADD，SUB，MOV等。但若要運行(執(zhí)行)用匯編語言寫成的源程序時，必須先運行一個叫做匯編程序系統(tǒng)(Assembler)的軟件，由它首先把匯編語言源程序轉(zhuǎn)換為具有相同功能的機器指令程序，然后再運行機器指令程序，得到所需的結(jié)果。14 1.1.1機器語言與匯編語言計算機剛問世

1.1.2高級語言之所以稱其為高級語言，是相對于機器語言與匯編語言來說，編程人員對它們的理解、記憶以及使用都要容易的多。高級語言屏蔽了諸多的機器細節(jié)問題，提高了語言的抽象層次，更加接近于人們的思維方式以及自然語言。

應(yīng)用較廣泛的幾種高級語言是：FORTRAN、ALGOL、COBOL、BASIC、PASCAL、C、LISP、PROLOG等。15 1.1.2高級語言之所以稱其為高級語言，

編譯程序系統(tǒng)(Compiler)的作用

與對待匯編語言源程序相同，用高級語言寫成的源程序也不能被計算機去直接執(zhí)行，也必須先運行一個叫做編譯程序系統(tǒng)(Compiler)的軟件，由它首先把高級語言源程序編譯轉(zhuǎn)換為目標(biāo)程序，然后再經(jīng)過連接而成為具有相同功能的可執(zhí)行程序(機器指令程序)，最后再運行該可執(zhí)行程序(機器指令程序)，方可得到所需的結(jié)果。16 編譯程序系統(tǒng)(Compiler)的作用 與對待匯編

1.1.3面向?qū)ο蟮恼Z言上述高級語言(非面向?qū)ο蟮恼Z言)存在的主要問題是程序中的數(shù)據(jù)與操作分離，從而不能有效地組成與自然界中的具體事物緊密對應(yīng)的程序成分。而面向?qū)ο蟮木幊陶Z言將客觀事物看作是具有屬性和行為的一個統(tǒng)一的整體--對象。通過抽象找出同一類對象的共同屬性和行為，從而形成類(class)；通過類的繼承與派生，可以方便地描述客觀世界中存在的事物(即對象)間的那種“父類”與“子類”屬性和行為的繼承關(guān)系，從而能夠很方便地實現(xiàn)程序代碼的可重用問題。17 1.1.3面向?qū)ο蟮恼Z言上述高級語言(非

目前常用的面向?qū)ο笳Z言

目前，應(yīng)用最廣的面向?qū)ο笳Z言是在C語言基礎(chǔ)上擴充出來的C++語言，而科研前沿目前用的最多的要屬Microsoft公司的VisualC++6.0（簡稱VC6.0），它是基于Windows窗口規(guī)范的一個C++的具體實現(xiàn)版本。

其它面向?qū)ο蟮木幊陶Z言還有Smalltalk語言、Simula67語言、以及LISP家族的面向?qū)ο笳Z言等等。18 目前常用的面向?qū)ο笳Z言 目前，應(yīng)用最廣的面向?qū)ο笳Z

1.2面向?qū)ο笳Z言及其特點

1.2.1面向過程的SP結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法和面向?qū)ο蟮腛OP程序設(shè)計方法 1.2.2C++語言對面向?qū)ο蠓椒ǖ闹С?9 1.2面向?qū)ο笳Z言及其特點 19

1.2.1面向過程的SP結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法和面向?qū)ο蟮腛OP程序設(shè)計方法

1.面向過程的SP結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法

結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的基本思想是：采用自頂向下、逐步求精的設(shè)計方法和單入口單出口的控制結(jié)構(gòu)；其程序結(jié)構(gòu)是按功能劃分為若干個基本模塊（函數(shù)），各模塊的功能相對獨立，而且模塊之間的關(guān)系盡可能地簡單，另外通過使用參數(shù)機制來規(guī)范程序模塊間的調(diào)用接口；每一模塊的內(nèi)部均由順序、選擇和循環(huán)三種基本結(jié)構(gòu)來組成。面向過程的SP結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法存在著一個主要缺點：數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)的操作過程(處理函數(shù))是相互獨立的實體，當(dāng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)改變時，所有相關(guān)的處理過程(函數(shù))都要進行相應(yīng)的修改，從而使程序的可重用性明顯變差。20 1.2.1面向過程的SP結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法和面向?qū)ο蟮?/p>

2.面向?qū)ο蟮腛OP程序設(shè)計方法

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計正是要彌補面向過程的SP結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法的那一主要缺點，它將數(shù)據(jù)以及對這些數(shù)據(jù)進行操作的方法(處理過程)放在一起，形成一個相互依存、不可分離的整體--對象。通過對事物的抽象找出同一類對象的共同屬性(靜態(tài)特征)和行為(動態(tài)特征)，從而形成類。類是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計方法中的程序主體，即是說，程序結(jié)構(gòu)將劃分為若干類的基本模塊，類中的大多數(shù)數(shù)據(jù)只能用本類的方法進行處理，以保障程序模塊的獨立性以及數(shù)據(jù)的安全性。類通過一個簡單的公共對外接口與外界發(fā)生聯(lián)系，對象與對象之間通過消息進行通訊。

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的三大特征是：封裝性、繼承性、多態(tài)性。21 2.面向?qū)ο蟮腛OP程序設(shè)計方法

面向

1.2.2C++語言對面向?qū)ο蠓椒ǖ闹С?/p>

C++語言是一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言，它對面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法進行了較全面的支持。

1.支持數(shù)據(jù)封裝

C++語言中的類(class)是支持數(shù)據(jù)封裝的工具。通過類(class)類型對所要處理的問題進行抽象描述，從而將邏輯上相關(guān)的數(shù)據(jù)與函數(shù)進行封裝。22 1.2.2C++語言對面向?qū)ο蠓椒ǖ闹С?/p>

2.支持繼承性

C++語言允許單繼承和多繼承。所謂多繼承，就是從多個父類(基類)那兒繼承屬性和行為特征。另外，如有必要，派生類還可以生成它自己的派生類。即是說，根據(jù)需要，類之間可形成多層次的派生以及繼承關(guān)系。

3.支持多態(tài)性

允許對函數(shù)和運算符進行重載體現(xiàn)出一種多態(tài)性。通過在基類及其派生類間對虛函數(shù)進行使用體現(xiàn)出另一種多態(tài)性。23 2.支持繼承性23

1.3C++簡單程序?qū)嵗?/p>

1.在屏幕上顯示一句話

#include<iostream.h>voidmain(void){ cout<<"Helloworld!"<<endl;}

程序執(zhí)行后的輸出結(jié)果為:Helloworld!24 1.3C++簡單程序?qū)嵗?1.在屏幕上顯示一句話2

2.求兩個數(shù)的和與積#include<iostream.h>voidmain(){ inta,b,sum,prod; a=3; b=15; sum=a+b; prod=a*b; cout<<"Thesumis"<<sum<<endl; cout<<"Theprodis"<<prod<<endl;}

25 2.求兩個數(shù)的和與積#include<iostrea

程序執(zhí)行后的輸出結(jié)果為:Thesumis18Theprodis45

26 26

3.計算圓面積與周長#include<iostream.h>voidmain(){ constfloatpai=3.14; floatradius; cout<<"Enterradius:"; cin>>radius; floatarea=pai*radius*radius; cout<<"\nTheareaofcircleis"; cout<<area<<endl; floatcircum=2*pai*radius; cout<<"Thecircumofcircleis"<<circum<<endl;}

27 3.計算圓面積與周長#include<iostrea

程序執(zhí)行后的輸出結(jié)果為:Enterradius:2.5

Theareaofcircleis19.625Thecircumofcircleis15.728 程序執(zhí)行后的輸出結(jié)果為:28

1.4簡單實例程序中的語法點

1.

main函數(shù)是所有C++程序所必須的。最簡單的合法C++程序是：

main(){}它沒有錯誤，但什么事都不做。

2.以雙斜杠('//')開頭直到行末的全體(符號)稱為注解。注解將被當(dāng)作空格處理。C++還允許使用第二種注解方式：以有序雙符號'/*'開始(往后),直到第一次遇見有序雙符號'*/'為止的全體(符號)也稱為注解。第二種注解方式可以占一行至任意多行。29 1.4簡單實例程序中的語法點 1.main

3.程序中涉及的數(shù)據(jù)，以常量和變量的形式出現(xiàn)，變量的值在程序執(zhí)行中可以被改變。常量又分為字面常量和有名常量，如3與15等都為字面常量，而通過“constfloatpai=3.14;”說明的pai則被稱為有名常量,它們的值在程序中均不可改變。

常量和變量都具有各自的數(shù)據(jù)類型。C++的四種基本數(shù)據(jù)類型為：int、float、char、void，它們分別代表整型(int)，浮點型(float)，字符型(char)，以及無值型(void)。

30 3.程序中涉及的數(shù)據(jù)，以常量和變量的形式出現(xiàn)

程序中用到的所有變量以及有名常量都必須在使用前先說明其數(shù)據(jù)類型。通過如下格式的語句來說明一批(如n個)變量的數(shù)據(jù)類型： <數(shù)據(jù)類型名><變量名1>,...,<變量名n>;變量名由用戶任起，但要求滿足以下C++標(biāo)識符的語法：標(biāo)識符是由字母或下劃線開頭的后跟0到任意多個字母、數(shù)字或下劃線所組成的符號串。除變量名外，程序員為有名常量、用戶自定義類型、函數(shù)及其參數(shù)、類、對象等各種成分所起的名字也都必須是一個標(biāo)識符。31 程序中用到的所有變量以及有名常量都必須在使用

4.每個C++程序都是一個符號的序列。C++語言的基本符號由數(shù)字(0--9)、大小寫英文字母(A--Z，a--z)、以及包括空格在內(nèi)的特殊符號組成。由符號構(gòu)成單詞，由單詞構(gòu)成語句，由語句構(gòu)成程序(相當(dāng)于文章)。特殊符號可充當(dāng)運算符(如：+-*/><=!等)、分割符(如：，；：{}等)。另外，下劃線、空格、句點等也屬于特殊符號。32 4.每個C++程序都是一個符號的序列。C++

5.C++語言的單詞主要分為以下五種：關(guān)鍵字(也稱保留字，如，int、float、const等)，標(biāo)識符(如，變量名及有名常量名等各種名字)，字面常量(如，43、3.14等)，運算符(如，+、=、*等)，分割符(如，{、}、；等)。每一個C++關(guān)鍵字(保留字)都具有自己特定的使用含義，用戶程序中不可再將它們用作自定義標(biāo)識符。C++預(yù)定義的關(guān)鍵字均由小寫字母構(gòu)成，今后將在不同章節(jié)陸續(xù)用到那些關(guān)鍵字(注意，對于某一個具體的編譯實現(xiàn)來說，可能還會再擴充一些不同的關(guān)鍵字，使用時請留意)。請參看書p33的表2.2（其中列出了C++基本關(guān)鍵字）。33 5.C++語言的單詞主要分為以下五種：關(guān)鍵

6.C++語言的基本語句主要分為以下幾種：數(shù)據(jù)說明(定義)語句、賦值語句、表達式語句、流程控制語句、復(fù)合語句等。如，語句“inta,b,sum,prod;”為數(shù)據(jù)說明(定義)語句，它說明a、b、sum及prod為4個int型(整型)變量，程序中可將它們當(dāng)作4個整型數(shù)據(jù)來使用。而語句“sum=a+b;”則為賦值語句，負責(zé)算出a+b之值并把結(jié)果值賦給變量sum。34 6.C++語言的基本語句主要分為以下幾種：數(shù)

7.數(shù)據(jù)的輸入輸出是每個實用程序必不可少的組成部分?！拜斎搿毕虺绦蛱峁┮庸さ某跏紨?shù)據(jù)，而“輸出”則將運算結(jié)果顯示(或保存)到某個指定文件中。

C++含有兩個特殊文件，一個為標(biāo)準(zhǔn)流對象cin，它代表鍵盤，是C++的標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備；而另一個為標(biāo)準(zhǔn)流對象cout，它代表屏幕，是C++的標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備。

35 7.數(shù)據(jù)的輸入輸出是每個實用程序必不可少的

往cout(即屏幕)上輸出信息時，通過“插入”運算符“<<”(也稱輸出運算符)來實現(xiàn)，如，語句“cout<<"Thesumis"<<sum;”的執(zhí)行將首先在屏幕上顯示出字符串常量:“Thesumis”，而后顯示sum變量的當(dāng)前值。從cin(即鍵盤)上輸入信息時，通過“提取”運算符“>>”(也稱抽取或輸入運算符)來實現(xiàn)，如，語句“cin>>radius;”的執(zhí)行將等待用戶從鍵盤輸入一個浮點數(shù)，而后系統(tǒng)將該數(shù)賦值給變量radius。36 往cout(即屏幕)上輸出信息時，通過“插入”

8.字符串常量(簡稱為字符串)是由雙引號括起來的字符序列。雙引號為定界符,不屬于字符串常量的一部分。雖然字符串中的每個字符在內(nèi)存中只占1個字節(jié)，但整個字符串所占內(nèi)存的字節(jié)數(shù)卻為字符串的長度加一。是因為系統(tǒng)自動在每個字符串常量的末字符后加上了一個“空字符”(作為結(jié)束標(biāo)志)。系統(tǒng)使用轉(zhuǎn)義字符‘\0’來表示“空字符”。注意，字符‘A’在內(nèi)存占1個字節(jié)，而字符串“A”則占2個字節(jié)。往cout(即屏幕)上輸出字符串常量可以對用戶起到提示作用。對字符串的處理通常與字符數(shù)組和指針有關(guān)。37 8.字符串常量(簡稱為字符串)是由雙引號括起

1.5執(zhí)行C++程序

一.一般步驟每一個C++程序從輸入計算機到執(zhí)行（運行）都要按照如下的步驟來進行：=>編輯=>編譯=>連接=>運行。

1.編輯:借助某個編輯器把程序代碼輸入到計算機中。

2.編譯:借助編譯器把源程序編譯成目標(biāo)程序，通常生成擴展名為.obj的目標(biāo)文件。

3.連接:用連接器將編譯成功的目標(biāo)文件與庫文件等連接成為一個可執(zhí)行文件?？蓤?zhí)行文件的擴展名為.exe。

4.運行:執(zhí)行上述連接成功的.exe可執(zhí)行文件。38 1.5執(zhí)行C++程序 一.一般步驟38書P51的圖2.2

39書P51的圖2.239書P52的圖2.3

40書P52的圖2.340二.在VC6.0集成開發(fā)環(huán)境下執(zhí)行C++程序的最簡單步驟--詳細用法請參看書p288的附錄A

首先啟動并運行VC6.0，進入到它的集成開發(fā)環(huán)境窗口。接著創(chuàng)建工程并輸入源程序代碼。其操作步驟為：“File”→“New”→“Projects”→“Win32ConsoleApplication”→（右上處第二行）“Location”文本框中填入如“d:\mydir”→（右上處第一行）“Projectname”文本框中填入如“proj1”→“OK”→“Finish”→“OK”→“Project”→“AddToProject”→“New”→“C++SourceFile”→（右中處）“File”文本框中填入如“exe1”的文件名（此時系統(tǒng)將使用exe1.cpp的文件來保存所鍵入的源程序）→“OK”→鍵入具體程序。41二.在VC6.0集成開發(fā)環(huán)境下執(zhí)行C+例如：#include<iostream.h>voidmain(){ cout<<"Helloworld!"<<endl;}

注意：在“Location”文本框中填入如“d:\mydir”，這是假設(shè)準(zhǔn)備在d磁盤的mydir文件夾即子目錄下存放與工程工作區(qū)相關(guān)的所有文件及其相關(guān)信息（當(dāng)d磁盤上不存在mydir文件夾時，系統(tǒng)將自動創(chuàng)建出該名字的文件夾。若準(zhǔn)備指定其他位置，則要在此處填入其相關(guān)“路徑”），當(dāng)然也可通過點擊其右部的“…”按鈕去選擇并指定另外的已存在文件夾位置。42例如：42最后對所輸入的程序進行編譯、鏈接而后運行（得出結(jié)果）。此3個步驟所使用的菜單命令依次為： “Build”→“Compiler…”； “Build”→“Build…”； “Build”→“Execute…”。

程序執(zhí)行結(jié)束后，可通過“File”→“CloseWorkspace”關(guān)閉相關(guān)的工作區(qū)窗口，從而結(jié)束了一個程序從輸入到執(zhí)行的全過程，而重新回到剛剛啟動VC6.0時的那一個初始畫面（窗口）。43最后對所輸入的程序進行編譯、鏈接而后運行（得出結(jié)果若要打開某個已關(guān)閉的工作區(qū)Workspace去再一次修改或執(zhí)行其相關(guān)程序時，可通過“File”→“OpenWorkspace”，并在“查找范圍”處指定具體的工程文件夾（如，“mydir”下的“proj1”），而后通過鼠標(biāo)單擊選定“proj1.dsw”，再單擊右下角處的“打開”。注：打開某個已關(guān)閉工作區(qū)Workspace的另一種常用方法是，通過“資源管理器”找到相關(guān)的工程文件夾，如“mydir”下的“proj1”，選定該文件夾下的“proj1.dsw”，雙擊該文件。44若要打開某個已關(guān)閉的工作區(qū)Workspace去再一次例：從編程到運行一個完整程序編程序，從鍵盤輸入整數(shù)x、y，計算出x2+x–y以及w=2πx+πy2，并將結(jié)果顯示在屏幕上。45例：從編程到運行一個完整程序45【程序編制】#include<iostream.h>voidmain(){ intx,y;doublew; constdoublepai=3.1416; cout<<"Inputx,y:"; cin>>x>>y; cout<<"x*x+x-y="<<x*x+x-y<<endl;

w=2*pai*x+pai*y*y; cout<<"w="<<w<<endl;}46【程序編制】#include<iostream.h>4【調(diào)試運行】若要輸入并運行第二個程序（比如準(zhǔn)備仍在“d:\mydir”文件夾下，再單獨創(chuàng)建一個叫做proj2的工程工作區(qū)，并使用exe2.cpp文件來存放源程序），則要再一次重復(fù)類似于示例一的操作步驟：“File”→“New”→“P