C++編程語(yǔ)言入門(mén)教程

匯報(bào)人：XXC++編程語(yǔ)言入門(mén)教程2024-01-22目錄C概述與基礎(chǔ)基本語(yǔ)法與數(shù)據(jù)類型函數(shù)與程序結(jié)構(gòu)指針與內(nèi)存管理面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)文件操作與異常處理進(jìn)階知識(shí)拓展01C概述與基礎(chǔ)ChapterC是一種高效且通用的編程語(yǔ)言，支持多種編程范式，包括過(guò)程式編程、面向?qū)ο缶幊毯头盒途幊?。C語(yǔ)言由BjarneStroustrup于1983年開(kāi)發(fā)，作為C語(yǔ)言的擴(kuò)展，添加了面向?qū)ο缶幊痰奶匦?。C語(yǔ)言的設(shè)計(jì)目標(biāo)是提供高級(jí)語(yǔ)言的易用性和低級(jí)語(yǔ)言的高性能，使得開(kāi)發(fā)者能夠直接控制硬件并編寫(xiě)高效且可維護(hù)的代碼。C語(yǔ)言簡(jiǎn)介1985年，C語(yǔ)言正式發(fā)布，并引入了面向?qū)ο缶幊痰奶匦浴?998年，C標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)發(fā)布了C98標(biāo)準(zhǔn)，這是C語(yǔ)言的第一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。2014年和2017年，C14和C17標(biāo)準(zhǔn)相繼發(fā)布，進(jìn)一步完善了C語(yǔ)言的功能和性能。2011年，C11標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，引入了許多新特性，如智能指針、范圍for循環(huán)、lambda表達(dá)式等。1983年，BjarneStroustrup開(kāi)始開(kāi)發(fā)C，當(dāng)時(shí)被稱為“CwithClasses”。C發(fā)展歷程C語(yǔ)言的高性能特性使其成為科學(xué)計(jì)算、數(shù)值模擬等領(lǐng)域的首選語(yǔ)言。C語(yǔ)言適用于開(kāi)發(fā)操作系統(tǒng)、編譯器、數(shù)據(jù)庫(kù)等系統(tǒng)級(jí)軟件。C語(yǔ)言在游戲開(kāi)發(fā)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，包括游戲引擎和游戲邏輯的開(kāi)發(fā)。C語(yǔ)言可用于開(kāi)發(fā)嵌入式系統(tǒng)的固件和驅(qū)動(dòng)程序。系統(tǒng)級(jí)軟件開(kāi)發(fā)游戲開(kāi)發(fā)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)高性能計(jì)算C應(yīng)用領(lǐng)域01掌握一門(mén)高效且通用的編程語(yǔ)言，能夠應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的編程任務(wù)。020304深入了解計(jì)算機(jī)底層原理，更好地理解計(jì)算機(jī)如何工作。培養(yǎng)良好的編程習(xí)慣和思維方式，提高編程能力和解決問(wèn)題的能力。為學(xué)習(xí)其他編程語(yǔ)言打下基礎(chǔ)，更好地理解其他語(yǔ)言的特性和優(yōu)缺點(diǎn)。學(xué)習(xí)C的意義02基本語(yǔ)法與數(shù)據(jù)類型Chapter在C中，變量是用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的實(shí)體。它們有特定的類型，決定了它們可以存儲(chǔ)哪種類型的數(shù)據(jù)以及如何操作這些數(shù)據(jù)。變量可以在程序執(zhí)行過(guò)程中改變其值。常量是在程序執(zhí)行期間其值不能改變的量。在C中，可以使用`const`關(guān)鍵字來(lái)定義常量。常量的值在編譯時(shí)確定，并且在整個(gè)程序執(zhí)行期間保持不變。變量常量變量與常量基本數(shù)據(jù)類型01C提供了一系列基本數(shù)據(jù)類型，如`int`（整數(shù)）、`float`（浮點(diǎn)數(shù)）、`char`（字符）等。這些類型用于存儲(chǔ)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)值。復(fù)合數(shù)據(jù)類型02除了基本數(shù)據(jù)類型外，C還支持復(fù)合數(shù)據(jù)類型，如數(shù)組、結(jié)構(gòu)體（`struct`）、聯(lián)合體（`union`）等。這些類型允許存儲(chǔ)和操作更復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。用戶自定義類型03C允許用戶定義自己的數(shù)據(jù)類型，如類（`class`）和枚舉（`enum`）。這些類型提供了更高級(jí)別的抽象和封裝，使得代碼更加模塊化和可重用。數(shù)據(jù)類型運(yùn)算符與表達(dá)式運(yùn)算符C提供了豐富的運(yùn)算符，用于執(zhí)行各種操作，如算術(shù)運(yùn)算、比較運(yùn)算、邏輯運(yùn)算等。這些運(yùn)算符可以應(yīng)用于變量、常量以及更復(fù)雜的表達(dá)式。表達(dá)式表達(dá)式是由運(yùn)算符和操作數(shù)組成的語(yǔ)句，用于計(jì)算并返回一個(gè)值。C中的表達(dá)式可以包含變量、常量、函數(shù)調(diào)用等，并且可以進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算和邏輯操作。順序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)是最簡(jiǎn)單的控制結(jié)構(gòu)，按照代碼的順序逐行執(zhí)行。它不需要特殊的控制語(yǔ)句，只需按照編寫(xiě)代碼的順序執(zhí)行即可。選擇結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)允許根據(jù)條件選擇不同的執(zhí)行路徑。C中提供了`if`語(yǔ)句和`switch`語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)選擇結(jié)構(gòu)。這些語(yǔ)句根據(jù)條件的真假或表達(dá)式的值來(lái)選擇執(zhí)行相應(yīng)的代碼塊。循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu)允許重復(fù)執(zhí)行一段代碼，直到滿足特定的條件為止。C中提供了多種循環(huán)語(yǔ)句，如`for`循環(huán)、`while`循環(huán)和`do-while`循環(huán)。這些循環(huán)語(yǔ)句可以根據(jù)需要重復(fù)執(zhí)行代碼塊，直到條件不再滿足為止?？刂平Y(jié)構(gòu)03函數(shù)與程序結(jié)構(gòu)Chapter函數(shù)定義與調(diào)用03//函數(shù)體01```cpp02返回類型函數(shù)名(參數(shù)列表){函數(shù)定義與調(diào)用123}```函數(shù)調(diào)用：調(diào)用函數(shù)時(shí)，需要提供函數(shù)名和相應(yīng)的參數(shù)。函數(shù)調(diào)用的一般形式為函數(shù)定義與調(diào)用```cpp```函數(shù)名(參數(shù)列表);函數(shù)定義與調(diào)用

參數(shù)傳遞方式值傳遞在值傳遞中，函數(shù)調(diào)用時(shí)將實(shí)參的值復(fù)制給形參，形參和實(shí)參分別占用不同的內(nèi)存空間。在函數(shù)內(nèi)部對(duì)形參的修改不會(huì)影響實(shí)參的值。引用傳遞在引用傳遞中，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)參共享同一塊內(nèi)存空間。在函數(shù)內(nèi)部對(duì)形參的修改會(huì)影響實(shí)參的值。指針傳遞指針傳遞也是一種引用傳遞方式，通過(guò)指針可以間接訪問(wèn)和修改實(shí)參的值。在指針傳遞中，需要注意指針變量的初始化和內(nèi)存分配問(wèn)題。局部變量局部變量是在函數(shù)內(nèi)部定義的變量，只在該函數(shù)內(nèi)部有效。當(dāng)函數(shù)被調(diào)用時(shí)，局部變量被創(chuàng)建并分配內(nèi)存空間；當(dāng)函數(shù)返回時(shí)，局部變量被銷毀并釋放內(nèi)存空間。全局變量全局變量是在函數(shù)外部定義的變量，可以在整個(gè)程序范圍內(nèi)訪問(wèn)。全局變量的生命周期通常與整個(gè)程序的運(yùn)行時(shí)間相同。需要注意的是，過(guò)度使用全局變量可能會(huì)導(dǎo)致程序結(jié)構(gòu)混亂和難以維護(hù)。局部變量與全局變量程序結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)C程序通常由頭文件、源文件和主函數(shù)組成。頭文件包含函數(shù)聲明和宏定義等；源文件包含函數(shù)定義和全局變量定義等；主函數(shù)是程序的入口點(diǎn)，負(fù)責(zé)調(diào)用其他函數(shù)并處理結(jié)果。程序結(jié)構(gòu)在進(jìn)行C程序設(shè)計(jì)時(shí)，需要遵循一定的設(shè)計(jì)原則和規(guī)范，如模塊化、高內(nèi)聚低耦合、可讀性、可維護(hù)性等。同時(shí)，還需要考慮程序的性能、安全性和可擴(kuò)展性等方面的問(wèn)題。程序設(shè)計(jì)04指針與內(nèi)存管理ChapterVS指針是一種特殊類型的變量，它存儲(chǔ)的是另一個(gè)變量的內(nèi)存地址，而不是實(shí)際的值。指針的基本操作包括指針的賦值、指針的算術(shù)運(yùn)算（如指針加減整數(shù)、指針相減等）以及指針的比較等。指針定義指針概念及操作動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的概念在程序運(yùn)行時(shí)，根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)地分配或釋放內(nèi)存空間。使用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的注意事項(xiàng)需要確保在使用完動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存后及時(shí)釋放，避免內(nèi)存泄漏。C中的動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)主要包括`new`和`delete`操作符，用于在堆上動(dòng)態(tài)分配和釋放內(nèi)存。動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配內(nèi)存泄漏與防范措施包括及時(shí)釋放不再使用的內(nèi)存空間、避免在循環(huán)中重復(fù)分配內(nèi)存、使用智能指針等RAII（ResourceAcquisitionIsInitialization）技術(shù)來(lái)自動(dòng)管理內(nèi)存等。防范內(nèi)存泄漏的措施當(dāng)程序在動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存后，未能及時(shí)釋放不再使用的內(nèi)存空間，導(dǎo)致系統(tǒng)可用內(nèi)存逐漸減少的現(xiàn)象。內(nèi)存泄漏的概念長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的程序可能會(huì)因?yàn)閮?nèi)存泄漏而耗盡系統(tǒng)資源，導(dǎo)致程序崩潰或系統(tǒng)性能下降。內(nèi)存泄漏的危害數(shù)組名實(shí)際上是一個(gè)指向數(shù)組首元素的常量指針，可以通過(guò)指針來(lái)遍歷和操作數(shù)組。指針與數(shù)組的關(guān)系C中的字符串可以表示為字符數(shù)組或字符指針，通過(guò)指針可以方便地實(shí)現(xiàn)字符串的拼接、比較、查找等操作。同時(shí)，C標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的`string`類也提供了豐富的字符串處理功能。指針在字符串處理中的應(yīng)用指針在數(shù)組和字符串中的應(yīng)用05面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)ChapterABCD類與對(duì)象概念類（Class）類是創(chuàng)建對(duì)象的模板或藍(lán)圖，它定義了對(duì)象的屬性和方法。屬性（Attribute）描述對(duì)象的特征或狀態(tài)的數(shù)據(jù)成員。對(duì)象（Object）對(duì)象是類的實(shí)例，具有類定義的屬性和行為。方法（Method）對(duì)象可以執(zhí)行的操作或函數(shù)。封裝（Encapsulation）將數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的函數(shù)捆綁在一起，形成“對(duì)象”。它可以隱藏內(nèi)部實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，僅通過(guò)對(duì)象提供有限的接口與外部交互。繼承（Inheritance）子類自動(dòng)共享父類之間數(shù)據(jù)和方法的機(jī)制，增加了代碼的重用性。子類可以繼承父類的屬性和方法，也可以定義自己的新屬性和方法。多態(tài)性（Polymorphism）允許將父類對(duì)象設(shè)置為子類對(duì)象的技術(shù)，使得我們可以根據(jù)子類類型的不同而表現(xiàn)出不同的行為。010203封裝、繼承和多態(tài)性原理構(gòu)造函數(shù)（Constructor）是一種特殊的方法，用于在創(chuàng)建對(duì)象時(shí)初始化對(duì)象。它在創(chuàng)建新對(duì)象時(shí)自動(dòng)調(diào)用。析構(gòu)函數(shù)（Destructor）與構(gòu)造函數(shù)相反，析構(gòu)函數(shù)在刪除一個(gè)對(duì)象時(shí)自動(dòng)調(diào)用，用于釋放對(duì)象所占用的資源。構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)使用方法友元函數(shù)（FriendFunction）允許一個(gè)函數(shù)訪問(wèn)類的私有和保護(hù)成員。它可以增加靈活性和便利性，但需要注意不要破壞封裝性。要點(diǎn)一要點(diǎn)二運(yùn)算符重載（OperatorOverloading）允許用戶重新定義或擴(kuò)展已有的運(yùn)算符，使其支持特定類型的數(shù)據(jù)操作。通過(guò)運(yùn)算符重載，我們可以讓自定義類型使用像內(nèi)置類型一樣的運(yùn)算符進(jìn)行運(yùn)算。友元函數(shù)和運(yùn)算符重載技巧06文件操作與異常處理ChapterC通過(guò)流（stream）的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入和輸出，包括標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出流、文件輸入輸出流等。輸入輸出流基本概念使用`ifstream`和`ofstream`類分別創(chuàng)建文件輸入流和文件輸出流對(duì)象，用于讀取和寫(xiě)入文件。文件輸入輸出流創(chuàng)建通過(guò)文件流對(duì)象，可以進(jìn)行文件的打開(kāi)、關(guān)閉、讀寫(xiě)等操作，如使用`open()`函數(shù)打開(kāi)文件，使用`close()`函數(shù)關(guān)閉文件。文件流操作文件輸入輸出流操作文件打開(kāi)模式在打開(kāi)文件時(shí)，需要指定文件的打開(kāi)模式，如讀取模式、寫(xiě)入模式、追加模式等。文件讀寫(xiě)位置使用文件流對(duì)象的`seekg()`和`seekp()`函數(shù)，可以設(shè)置文件的讀寫(xiě)位置，實(shí)現(xiàn)文件的隨機(jī)訪問(wèn)。文件讀寫(xiě)格式通過(guò)設(shè)置文件流的格式控制符，可以控制文件的讀寫(xiě)格式，如設(shè)置數(shù)據(jù)寬度、精度、填充字符等。文件讀寫(xiě)模式設(shè)置C提供異常處理機(jī)制，用于處理程序運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的異常情況。異常是程序在運(yùn)行時(shí)發(fā)生的特殊事件，會(huì)中斷正常的程序流程。異常處理基本概念當(dāng)異常被觸發(fā)時(shí)，程序會(huì)跳轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的異常處理代碼塊（catch塊）執(zhí)行，處理完異常后程序可以繼續(xù)執(zhí)行或者終止。異常處理流程C中定義了多種異常類型，如`std:exception`、`std:runtime_error`等?？梢允褂胻ry-catch語(yǔ)句塊捕獲并處理異常。異常類型與捕獲異常處理機(jī)制介紹文件操作異常如文件打開(kāi)失敗、讀寫(xiě)錯(cuò)誤等。處理方法包括檢查文件是否存在、是否可讀寫(xiě)等，并給出相應(yīng)的錯(cuò)誤提示或采取恢復(fù)措施。內(nèi)存異常如內(nèi)存分配失敗、越界訪問(wèn)等。處理方法包括檢查內(nèi)存分配是否成功、避免越界訪問(wèn)等。輸入輸出異常如輸入輸出流錯(cuò)誤、格式錯(cuò)誤等。處理方法包括檢查輸入輸出流狀態(tài)、重新設(shè)置格式控制符等。其他異常如算術(shù)異常（除零錯(cuò)誤）、空指針引用等。處理方法包括檢查運(yùn)算合法性、確保指針有效等。常見(jiàn)異常類型及處理方法07進(jìn)階知識(shí)拓展ChapterSTL（StandardTemplateLibrary）是C標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的一部分，提供了一系列通用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法模板。STL包括容器（Containers）、迭代器（Iterators）、算法（Algorithms）和函數(shù)對(duì)象（FunctionObjects）四個(gè)主要組成部分。容器是用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的類模板，如vector、list、map等；迭代器提供了訪問(wèn)容器中對(duì)象的方法；算法則是一系列可重用的函數(shù)模板，用于對(duì)容器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作；函數(shù)對(duì)象是可以像函數(shù)一樣調(diào)用的對(duì)象，通常用于定義算法的行為。使用STL可以大大簡(jiǎn)化代碼，提高開(kāi)發(fā)效率，例如使用sort算法對(duì)vector進(jìn)行排序，只需要幾行代碼即可完成。STL庫(kù)簡(jiǎn)介及使用示例多線程編程是指在同一時(shí)間內(nèi)執(zhí)行多個(gè)線程，每個(gè)線程可以獨(dú)立地執(zhí)行不同的任務(wù)。多線程編程需要注意的問(wèn)題包括線程的創(chuàng)建、銷毀、同步和通信等，需要仔細(xì)設(shè)計(jì)和調(diào)試，以避免出現(xiàn)競(jìng)態(tài)條件（racecondition）和死鎖（deadlock）等問(wèn)題。多線程編程可以提高程序的并發(fā)性和響應(yīng)性，但也需要注意性能和資源消耗等問(wèn)題。在C中，可以使用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的thread類來(lái)創(chuàng)建和管理線程，同時(shí)也可以使用互斥鎖（mutex）和條件變量（conditionvariable）等同步機(jī)制來(lái)保證線程安全。多線程編程入門(mén)指南網(wǎng)絡(luò)編程是指通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的編程技術(shù)，包括客戶端編程和服務(wù)器端編程兩個(gè)方面。網(wǎng)絡(luò)編程需要了解的基本概念包括IP地址、端口號(hào)、套接字（socket）、TCP/IP協(xié)議族等。網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)概念介紹在C中，可以使用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的socket類來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程，實(shí)現(xiàn)基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信。網(wǎng)絡(luò)編程的常見(jiàn)問(wèn)題包