《c++基礎(chǔ)教案》課件

C++基礎(chǔ)教案本教案旨在幫助學(xué)習(xí)者掌握C++編程語言的基礎(chǔ)知識(shí)，并為進(jìn)一步學(xué)習(xí)C++提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。內(nèi)容涵蓋C++的語法、數(shù)據(jù)類型、運(yùn)算符、控制流程、函數(shù)、類和對(duì)象等。C++簡(jiǎn)介C++是一種強(qiáng)大的通用編程語言，支持多種編程范式，包括面向?qū)ο缶幊獭⒎盒途幊毯瓦^程式編程。C++是靜態(tài)類型的編譯型語言，被廣泛用于系統(tǒng)軟件開發(fā)、游戲開發(fā)、嵌入式系統(tǒng)、高性能計(jì)算等領(lǐng)域。C++發(fā)展歷史11979年貝爾實(shí)驗(yàn)室的丹尼斯·里奇和布萊恩·柯林漢開發(fā)了C語言，為C++的誕生奠定了基礎(chǔ)。21983年比雅尼·斯特勞斯特魯普在C語言的基礎(chǔ)上添加了面向?qū)ο筇匦?，?chuàng)造了C++。31985年C++正式發(fā)布，并迅速成為一種流行的編程語言。41998年C++標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)發(fā)布了C++標(biāo)準(zhǔn)，為C++語言的發(fā)展提供了規(guī)范。52011年C++標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)發(fā)布了C++11標(biāo)準(zhǔn)，引入了許多新的特性，如自動(dòng)類型推斷、lambda表達(dá)式和移動(dòng)語義。62014年C++標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)發(fā)布了C++14標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)C++11標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了一些改進(jìn)，并引入了新的特性，如泛型Lambda和constexpr函數(shù)。72017年C++標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)發(fā)布了C++17標(biāo)準(zhǔn)，引入了許多新的特性，如結(jié)構(gòu)化綁定和折疊表達(dá)式。82020年C++標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)發(fā)布了C++20標(biāo)準(zhǔn)，引入了許多新的特性，如概念和模塊。C++編程環(huán)境搭建1安裝編譯器選擇一款C++編譯器，例如：GCC、Clang、VisualStudio等2配置環(huán)境變量將編譯器的路徑添加到系統(tǒng)環(huán)境變量中，方便在命令行中調(diào)用3編寫代碼使用文本編輯器或集成開發(fā)環(huán)境（IDE）編寫C++代碼4編譯運(yùn)行使用編譯器將C++代碼編譯成可執(zhí)行文件，并運(yùn)行程序C++編程環(huán)境搭建是學(xué)習(xí)C++的第一步。選擇合適的編譯器，配置環(huán)境變量，編寫并編譯代碼，才能順利運(yùn)行C++程序。C++編程基礎(chǔ)語法標(biāo)識(shí)符標(biāo)識(shí)符用于命名變量、函數(shù)、類等，遵循一定的命名規(guī)則。注釋注釋用于解釋代碼邏輯，提高代碼可讀性，不參與編譯。數(shù)據(jù)類型定義變量存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的類型，例如整型、浮點(diǎn)型、字符型等。運(yùn)算符運(yùn)算符用于執(zhí)行運(yùn)算，例如算術(shù)運(yùn)算符、比較運(yùn)算符等。變量的定義和使用變量定義變量定義用于在程序中分配內(nèi)存空間，為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)提供一個(gè)名稱，并指定數(shù)據(jù)的類型。定義變量時(shí)需包含變量類型和變量名，例如：intage;此代碼聲明了一個(gè)名為“age”的整數(shù)型變量。變量使用變量定義后，可以使用變量名訪問其存儲(chǔ)的值，例如：age=25;此代碼將值25賦值給變量“age”?；緮?shù)據(jù)類型整型存儲(chǔ)整數(shù)，例如100、-256。浮點(diǎn)型存儲(chǔ)小數(shù)，例如3.14159、-1.2。字符型存儲(chǔ)單個(gè)字符，例如'A'、'b'、'9'。布爾型存儲(chǔ)邏輯值，例如true、false。表達(dá)式和運(yùn)算符算術(shù)運(yùn)算符加法(+)減法(-)乘法(*)除法(/)取模(%)比較運(yùn)算符等于(==)不等于(!=)大于(>)小于(<)大于等于(>=)小于等于(<=)邏輯運(yùn)算符邏輯與(&&)邏輯或(||)邏輯非(!)賦值運(yùn)算符賦值(=)加賦值(+=)減賦值(-=)乘賦值(*=)除賦值(/=)取模賦值(%=)順序結(jié)構(gòu)1執(zhí)行語句依次執(zhí)行2代碼順序從上到下3程序流程線性執(zhí)行順序結(jié)構(gòu)是最基本的程序結(jié)構(gòu)，它按照代碼的書寫順序依次執(zhí)行每一條語句。代碼執(zhí)行的路徑是線性的，沒有分支或循環(huán)。順序結(jié)構(gòu)就像一條直線，從起點(diǎn)到終點(diǎn)一直往前走，不會(huì)回頭，也不會(huì)跳躍。選擇結(jié)構(gòu)if語句用于判斷條件是否成立，如果條件成立則執(zhí)行if代碼塊，否則執(zhí)行else代碼塊。switch語句用于判斷多個(gè)條件，根據(jù)不同條件執(zhí)行不同的代碼塊，可以提高代碼的可讀性和效率。嵌套結(jié)構(gòu)允許在if語句或switch語句中嵌套其他選擇結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的邏輯判斷。循環(huán)結(jié)構(gòu)1循環(huán)結(jié)構(gòu)重復(fù)執(zhí)行一段代碼2for循環(huán)已知循環(huán)次數(shù)3while循環(huán)循環(huán)條件滿足4do-while循環(huán)至少執(zhí)行一次循環(huán)結(jié)構(gòu)是程序設(shè)計(jì)中非常重要的概念，它可以使程序重復(fù)執(zhí)行一段代碼，直到滿足某個(gè)條件為止。數(shù)組的定義和使用11.定義數(shù)組是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于存儲(chǔ)相同數(shù)據(jù)類型的一組元素。22.聲明使用數(shù)據(jù)類型、數(shù)組名和方括號(hào)中元素?cái)?shù)量聲明數(shù)組。33.初始化在聲明時(shí)為數(shù)組元素賦值，可以手動(dòng)初始化或使用循環(huán)初始化。44.訪問使用數(shù)組名和索引訪問特定元素，索引從0開始。數(shù)組的遍歷和操作循環(huán)遍歷循環(huán)語句用于訪問數(shù)組中的每個(gè)元素，例如for循環(huán)。元素訪問使用索引訪問數(shù)組元素，例如arr[i]可以訪問第i個(gè)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。修改和刪除可以修改數(shù)組元素的值，也可以使用刪除操作移除數(shù)組中的元素。函數(shù)的定義和使用函數(shù)定義函數(shù)定義由函數(shù)頭和函數(shù)體組成。函數(shù)頭包含函數(shù)名、返回值類型和參數(shù)列表。函數(shù)體包含實(shí)現(xiàn)函數(shù)功能的代碼。函數(shù)調(diào)用函數(shù)調(diào)用使用函數(shù)名和實(shí)參列表進(jìn)行。當(dāng)調(diào)用函數(shù)時(shí)，程序會(huì)執(zhí)行函數(shù)體內(nèi)的代碼，并返回結(jié)果。返回值函數(shù)可以返回一個(gè)值，用于傳遞函數(shù)執(zhí)行的結(jié)果。返回值類型在函數(shù)定義中聲明。函數(shù)的參數(shù)傳遞機(jī)制值傳遞函數(shù)調(diào)用時(shí)，將實(shí)參的值復(fù)制到形參。形參和實(shí)參之間相互獨(dú)立，在函數(shù)內(nèi)部對(duì)形參的修改不會(huì)影響實(shí)參。引用傳遞函數(shù)調(diào)用時(shí)，將實(shí)參的地址傳遞給形參。形參和實(shí)參指向同一個(gè)內(nèi)存地址，函數(shù)內(nèi)部對(duì)形參的修改會(huì)影響實(shí)參。函數(shù)的重載同一名稱函數(shù)重載允許在同一作用域中定義多個(gè)具有相同名稱但參數(shù)列表不同的函數(shù)。參數(shù)列表不同參數(shù)列表包括參數(shù)類型、參數(shù)個(gè)數(shù)或參數(shù)順序。函數(shù)重載編譯器根據(jù)函數(shù)調(diào)用時(shí)的實(shí)參類型和個(gè)數(shù)來選擇合適的函數(shù)。引用變量1別名引用變量是給已存在的變量起一個(gè)別名。2內(nèi)存共享引用變量和原變量共享同一塊內(nèi)存空間。3操作一致性對(duì)引用變量的操作就是對(duì)原變量的操作。4類型匹配引用變量必須與原變量類型一致。指針的概念和使用1指針變量指針變量存儲(chǔ)內(nèi)存地址，指向特定數(shù)據(jù)。2指針運(yùn)算指針運(yùn)算符：&取地址、*取值，用于訪問指針指向的數(shù)據(jù)。3指針類型指針類型與指向數(shù)據(jù)的類型一致，確保類型安全。4指針應(yīng)用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配、函數(shù)參數(shù)傳遞、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)等。動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配堆內(nèi)存堆內(nèi)存是程序運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存區(qū)域。程序員可以根據(jù)需要申請(qǐng)和釋放內(nèi)存空間。堆內(nèi)存中的數(shù)據(jù)可以被多個(gè)函數(shù)訪問，生命周期不受函數(shù)作用域限制。new運(yùn)算符使用`new`運(yùn)算符在堆內(nèi)存中分配內(nèi)存空間。該運(yùn)算符返回指向分配內(nèi)存空間的指針。例如，`int*ptr=newint;`分配一個(gè)整數(shù)類型的內(nèi)存空間，并將指針`ptr`指向該空間。delete運(yùn)算符使用`delete`運(yùn)算符釋放之前使用`new`運(yùn)算符分配的內(nèi)存空間。例如，`deleteptr;`釋放`ptr`指向的內(nèi)存空間。動(dòng)態(tài)數(shù)組使用`new[]`和`delete[]`運(yùn)算符創(chuàng)建和釋放動(dòng)態(tài)數(shù)組。例如，`int*arr=newint[10];`創(chuàng)建一個(gè)包含10個(gè)整數(shù)的動(dòng)態(tài)數(shù)組。結(jié)構(gòu)體的定義和使用結(jié)構(gòu)體定義結(jié)構(gòu)體是一種自定義數(shù)據(jù)類型，可以將不同類型的數(shù)據(jù)組合在一起。成員訪問通過點(diǎn)運(yùn)算符（.）訪問結(jié)構(gòu)體成員，例如：。結(jié)構(gòu)體實(shí)例化創(chuàng)建結(jié)構(gòu)體變量，可以使用結(jié)構(gòu)體名后跟變量名。類的定義和使用類定義類的定義包含數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)，封裝了對(duì)象的數(shù)據(jù)和行為。類使用使用類創(chuàng)建對(duì)象，對(duì)象是類的實(shí)例，擁有類定義的屬性和方法。面向?qū)ο箢愂敲嫦驅(qū)ο缶幊痰暮诵?，通過類創(chuàng)建對(duì)象，實(shí)現(xiàn)代碼的模塊化和重用。類的封裝和訪問控制隱藏?cái)?shù)據(jù)封裝將數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的方法捆綁在一起，隱藏內(nèi)部實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，防止意外修改數(shù)據(jù)。訪問控制使用訪問修飾符控制類成員的訪問權(quán)限，包括公有、私有和保護(hù)三種。提高安全性通過封裝和訪問控制，可以增強(qiáng)代碼的安全性，防止非法訪問和操作數(shù)據(jù)。類的繼承繼承的定義繼承是一種創(chuàng)建新類（派生類）的方式，新類繼承了已存在類的屬性和方法（基類）。代碼復(fù)用繼承可以減少代碼重復(fù)，提高代碼可讀性和可維護(hù)性。類層次結(jié)構(gòu)繼承可以構(gòu)建類層次結(jié)構(gòu)，反映現(xiàn)實(shí)世界中事物之間的關(guān)系。多態(tài)的概念多態(tài)性指的是同一個(gè)操作作用于不同的對(duì)象時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同的行為。C++中的多態(tài)是通過虛函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。優(yōu)勢(shì)多態(tài)性可以提高代碼的靈活性和可擴(kuò)展性。它允許程序在運(yùn)行時(shí)根據(jù)對(duì)象的實(shí)際類型來選擇執(zhí)行相應(yīng)的代碼。虛函數(shù)和虛函數(shù)表11.虛函數(shù)C++中，虛函數(shù)用于實(shí)現(xiàn)多態(tài)性，允許子類重寫父類的方法，在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)用適當(dāng)?shù)姆椒ā?2.虛函數(shù)表每個(gè)包含虛函數(shù)的類都包含一個(gè)虛函數(shù)表，它存儲(chǔ)了該類所有虛函數(shù)的地址。33.動(dòng)態(tài)綁定通過虛函數(shù)表，程序可以在運(yùn)行時(shí)確定要調(diào)用的實(shí)際函數(shù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)綁定。44.優(yōu)勢(shì)虛函數(shù)允許代碼在運(yùn)行時(shí)選擇要執(zhí)行的函數(shù)，提高代碼的靈活性。模板的定義和使用代碼復(fù)用模板是一種代碼復(fù)用機(jī)制，允許程序員編寫通用代碼。數(shù)據(jù)類型無關(guān)模板可以接受不同的數(shù)據(jù)類型作為參數(shù)，從而創(chuàng)建不同的函數(shù)或類實(shí)例。提高效率通過使用模板，程序員可以減少代碼編寫量，提高開發(fā)效率。標(biāo)準(zhǔn)模板庫(STL)簡(jiǎn)介標(biāo)準(zhǔn)模板庫(STL)是C++標(biāo)準(zhǔn)庫中一個(gè)非常重要的組成部分，它提供了一套通用的模板類和函數(shù)，用于實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法。STL包含容器、迭代器、算法和函數(shù)對(duì)象等，這些組件可以組合使用，以實(shí)現(xiàn)高效、靈活的數(shù)據(jù)處理。STL的使用簡(jiǎn)化了C++開發(fā)，提高了代碼可重用性和可維護(hù)性，是C++程序員必備的工具之一。文件的讀寫操作1打開文件使用fopen()函數(shù)打開文件。2讀寫文件使用fread()和fwrite()函數(shù)讀寫文件。3關(guān)閉文件使用fclose()函數(shù)關(guān)閉文件。C++提供了豐富的文件操作函數(shù)，方便程序員對(duì)文件進(jìn)行讀寫操作。首先需要使用fopen()函數(shù)打開文件，指定文件路徑和操作模式。然后可以使用fread()和fwrite()函數(shù)對(duì)文件進(jìn)行讀寫操作。最后，使用fclose()函數(shù)關(guān)閉文件，釋放資源。錯(cuò)誤處理和異常機(jī)制程序異常C++中異常是指程序運(yùn)行期間發(fā)生的意外事件，導(dǎo)致程序無法繼續(xù)正常執(zhí)行。錯(cuò)誤處理錯(cuò)誤處理是處理程序異常的一種機(jī)制，可以防止程序崩潰并確保其正常運(yùn)行。異常機(jī)制異常機(jī)制提供了一種結(jié)構(gòu)化的方式來處理程序中的異常，使用try-catch塊來捕獲和處理異常。