《C++對C的擴展》課件

C++對C的擴展本課件將深入探討C++語言對C語言的擴展，涵蓋面向?qū)ο缶幊?、?biāo)準(zhǔn)模板庫(STL)、C++11新特性、C++與C的兼容性、構(gòu)建與編譯以及其他重要概念。C++的發(fā)展歷程11979C++語言最初由BjarneStroustrup在貝爾實驗室開發(fā)，最初名為“CwithClasses”。21983C++名稱首次使用。Stroustrup發(fā)布了C++的第一個商業(yè)版本。31985C++標(biāo)準(zhǔn)委員會成立，開始制定C++標(biāo)準(zhǔn)。41998C++標(biāo)準(zhǔn)委員會發(fā)布了第一個C++標(biāo)準(zhǔn)（C++98）。52003C++標(biāo)準(zhǔn)委員會發(fā)布了C++98標(biāo)準(zhǔn)的修訂版。62011C++標(biāo)準(zhǔn)委員會發(fā)布了C++11標(biāo)準(zhǔn)，引入了許多新特性，包括Lambda表達式、右值引用和智能指針等。72014C++標(biāo)準(zhǔn)委員會發(fā)布了C++14標(biāo)準(zhǔn)，對C++11標(biāo)準(zhǔn)進行了一系列細(xì)微調(diào)整和改進。82017C++標(biāo)準(zhǔn)委員會發(fā)布了C++17標(biāo)準(zhǔn)，引入了更多新特性，包括模板改進、文件系統(tǒng)庫和并行編程庫等。92020C++標(biāo)準(zhǔn)委員會發(fā)布了C++20標(biāo)準(zhǔn)，加入了模塊化、協(xié)程和概念等新功能。C++的特點概述面向?qū)ο驝++支持面向?qū)ο缶幊蹋ǚ庋b、繼承和多態(tài)性。這允許更模塊化和可維護的代碼。強大的類型系統(tǒng)C++擁有強大的類型系統(tǒng)，支持靜態(tài)類型檢查，可以幫助在編譯階段發(fā)現(xiàn)錯誤。平臺無關(guān)性C++是一種跨平臺語言，可以在不同的操作系統(tǒng)上編譯和運行。廣泛應(yīng)用C++廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)編程、游戲開發(fā)、嵌入式系統(tǒng)等領(lǐng)域，擁有龐大的社區(qū)和生態(tài)系統(tǒng)。面向?qū)ο缶幊谭庋b將數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的函數(shù)封裝在一起，隱藏內(nèi)部實現(xiàn)細(xì)節(jié)。繼承允許一個類從另一個類繼承屬性和方法，實現(xiàn)代碼復(fù)用。多態(tài)允許不同類型的對象對同一個消息做出不同的響應(yīng)，實現(xiàn)靈活的代碼結(jié)構(gòu)。類與對象類類是對象的模板，定義了一組數(shù)據(jù)和操作這些數(shù)據(jù)的函數(shù)。對象對象是類的實例，擁有類的屬性和方法。封裝數(shù)據(jù)隱藏通過訪問控制機制，保護數(shù)據(jù)不被外部代碼直接訪問。接口定義提供訪問數(shù)據(jù)的接口，控制對數(shù)據(jù)進行的操作。繼承1基類被繼承的類。2派生類繼承了基類的屬性和方法的類。多態(tài)編譯時多態(tài)通過函數(shù)重載實現(xiàn)，在編譯時確定要調(diào)用的函數(shù)。運行時多態(tài)通過虛函數(shù)實現(xiàn)，在運行時確定要調(diào)用的函數(shù)。虛函數(shù)1虛函數(shù)聲明使用virtual關(guān)鍵字聲明函數(shù)為虛函數(shù)。2虛函數(shù)調(diào)用通過基類指針或引用調(diào)用虛函數(shù)，在運行時動態(tài)綁定。友元函數(shù)定義使用friend關(guān)鍵字聲明友元函數(shù)，允許友元函數(shù)訪問類的私有成員。用途友元函數(shù)可以用于實現(xiàn)跨類數(shù)據(jù)訪問和操作。異常處理try塊包含可能拋出異常的代碼。1catch塊捕獲異常，處理異常情況。2throw語句拋出異常，將異常傳遞給catch塊。3運算符重載定義使用運算符重載函數(shù)，重新定義運算符的行為。用途實現(xiàn)自定義數(shù)據(jù)類型上的運算，使代碼更直觀和易讀。函數(shù)重載1定義定義多個具有相同名稱但參數(shù)列表不同的函數(shù)。2調(diào)用編譯器根據(jù)函數(shù)參數(shù)類型自動選擇要調(diào)用的函數(shù)。模板1函數(shù)模板定義一個通用的函數(shù)，可以用于不同的數(shù)據(jù)類型。2類模板定義一個通用的類，可以用于不同的數(shù)據(jù)類型。標(biāo)準(zhǔn)模板庫(STL)容器用于存儲數(shù)據(jù)的容器，例如vector、list、map等。算法用于對數(shù)據(jù)進行操作的算法，例如排序、查找、遍歷等。迭代器用于訪問容器元素的迭代器。容器類序列容器按順序存儲元素，例如vector、list、deque等。關(guān)聯(lián)容器通過鍵值對存儲元素，例如map、set等。算法類排序算法例如sort、stable_sort等。查找算法例如find、binary_search等。遍歷算法例如for_each、copy等。迭代器輸入迭代器只允許讀取元素。輸出迭代器只允許寫入元素。前向迭代器允許讀取元素，并向前移動。雙向迭代器允許讀取元素，并向前或向后移動。隨機訪問迭代器允許讀取元素，并通過索引訪問元素。流操作1輸入流從文件或其他設(shè)備讀取數(shù)據(jù)。2輸出流將數(shù)據(jù)寫入文件或其他設(shè)備。3格式化輸出使用操作符<<格式化輸出數(shù)據(jù)。命名空間定義使用namespace關(guān)鍵字定義命名空間，用于組織代碼。訪問使用作用域解析符::訪問命名空間中的成員。引用定義使用&符號定義引用，引用是一個別名。用途傳遞參數(shù)時，使用引用可以避免復(fù)制，提高效率。動態(tài)內(nèi)存管理堆內(nèi)存程序運行時動態(tài)分配內(nèi)存。棧內(nèi)存用于存儲局部變量，函數(shù)調(diào)用時自動分配和釋放。new和delete1new運算符在堆中動態(tài)分配內(nèi)存，并返回指向分配內(nèi)存的指針。2delete運算符釋放堆中動態(tài)分配的內(nèi)存。智能指針1unique_ptr獨占所有權(quán)，防止多重釋放。2shared_ptr共享所有權(quán)，自動管理內(nèi)存釋放。3weak_ptr用于弱引用，不影響對象生命周期。C++11新特性auto關(guān)鍵字自動類型推斷，簡化代碼。Lambda表達式匿名函數(shù)，支持閉包。右值引用允許將臨時對象綁定到引用。移動語義提高代碼效率，避免不必要的復(fù)制。auto關(guān)鍵字類型推斷編譯器根據(jù)初始值推斷變量類型，簡化代碼編寫。提高可讀性減少重復(fù)的類型聲明，使代碼更簡潔。Lambda表達式匿名函數(shù)定義沒有名稱的函數(shù)，可用于簡化代碼。閉包Lambda表達式可以訪問其所在作用域內(nèi)的變量。右值引用1定義使用&&符號定義右值引用，綁定到右值對象。2用途實現(xiàn)移動語義，避免不必要的復(fù)制。移動語義轉(zhuǎn)移資源將對象的所有權(quán)轉(zhuǎn)移給另一個對象，避免復(fù)制。1提高效率減少不必要的復(fù)制操作，提高代碼效率。2線程支持線程創(chuàng)建使用std::thread創(chuàng)建線程。線程同步使用互斥量、條件變量等機制同步線程。原子操作定義使用std::atomic類型定義原子變量，確保原子操作。用途用于多線程環(huán)境中，保證數(shù)據(jù)一致性。互斥量鎖定使用lock()方法鎖定互斥量，確保同一時間只有一個線程訪問共享資源。解鎖使用unlock()方法解鎖互斥量，允許其他線程訪問資源。條件變量通知機制用于在條件滿足時通知等待的線程。等待和通知使用wait()方法等待條件滿足，使用notify_one()或notify_all()方法通知等待的線程。異步編程1異步任務(wù)使用async關(guān)鍵字創(chuàng)建異步任務(wù)。2future對象用于獲取異步任務(wù)的結(jié)果。正則表達式匹配模式定義正則表達式，用于匹配字符串。搜索和替換使用regex庫中的函數(shù)搜索和替換匹配的字符串。文件IO操作1文件打開使用fstream類打開文件，指定操作模式。2文件讀寫使用操作符<<和>>讀寫數(shù)據(jù)。3文件關(guān)閉使用close()方法關(guān)閉文件。序列化與反序列化1序列化將對象轉(zhuǎn)換為字節(jié)流，用于存儲或傳輸。2反序列化將字節(jié)流轉(zhuǎn)換為對象。C++與C的兼容性頭文件使用cstddef、cstdlib等頭文件訪問C標(biāo)準(zhǔn)庫。函數(shù)調(diào)用可以直接調(diào)用C語言函數(shù)。內(nèi)存分配靜態(tài)分配在編譯時分配內(nèi)存，例如全局變量。動態(tài)分配在運行時分配內(nèi)存，使用new和delete運算符。指針應(yīng)用指向變量指針可以指向變量的內(nèi)存地址。指向數(shù)組指針可以指向數(shù)組的第一個元素。指向函數(shù)指針可以指向函數(shù)的地址。宏定義與預(yù)處理宏定義使用#define指令定義宏，用于替換文本。預(yù)處理在編譯之前進行預(yù)處理，包括宏替換、文件包含等。構(gòu)建與編譯1預(yù)處理將源代碼進行預(yù)處理，例如宏替換、文件包含。2編譯將預(yù)處理后的代碼編譯成匯編代碼。3匯編將匯編代碼轉(zhuǎn)換為機器碼。4鏈接將多個目標(biāo)文件和庫文件鏈接成可執(zhí)行文件。Makefile定義依賴關(guān)系指定目標(biāo)文件依賴于哪些源文件。定義編譯規(guī)則指定如何編譯源文件生成目標(biāo)文件。調(diào)試技巧斷點設(shè)置在代碼中設(shè)置斷點，暫停程序執(zhí)行。變量查看查看變量的值，了解程序運行狀態(tài)。單步執(zhí)行逐行執(zhí)行代碼，觀察程序執(zhí)行過程。性能優(yōu)化算法優(yōu)化選擇更高效的算法，例如使用更快的排序算法。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，例如使用更快的哈希表