北大的高級程序設計課件CPP

高級程序設計課件CPPPPT,aclicktounlimitedpossibilitesYOURLOGO匯報人：PPT目錄CONTENTS01高級程序設計CPP概述02CPP的基本語法和編程技巧03CPP的面向對象編程04高級主題和性能優(yōu)化05實踐項目和案例分析06總結與展望高級程序設計CPP概述PART01CPP的起源和發(fā)展CPP起源于C語言，由BjarneStroustrup在1979年提出CPP在C語言的基礎上增加了面向對象編程的特性CPP的發(fā)展經(jīng)歷了多個版本，包括C++98、C++11、C++14等CPP廣泛應用于軟件開發(fā)、游戲開發(fā)、系統(tǒng)編程等領域CPP的特點和優(yōu)勢面向對象：支持面向對象編程，提高代碼復用性和可維護性泛型編程：支持泛型編程，提高代碼通用性和可擴展性模板：支持模板，提高代碼復用性和可維護性異常處理：支持異常處理，提高代碼健壯性和可維護性標準庫：擁有豐富的標準庫，提高開發(fā)效率和代碼質量跨平臺：支持多種操作系統(tǒng)，提高代碼可移植性和可維護性CPP的應用領域操作系統(tǒng)：Windows、Linux、MacOS等游戲開發(fā)：UnrealEngine、Unity等網(wǎng)絡編程：HTTP、FTP、Socket等科學計算：Matlab、Mathematica等嵌入式系統(tǒng)：Arduino、RaspberryPi等人工智能：TensorFlow、PyTorch等CPP的基本語法和編程技巧PART02數(shù)據(jù)類型和變量0307變量聲明：使用關鍵字"int"、"float"等聲明變量變量類型轉換：自動轉換、強制轉換等0105基本數(shù)據(jù)類型：int、float、double、char、bool等變量作用域：局部變量、全局變量、靜態(tài)變量等0206復合數(shù)據(jù)類型：數(shù)組、結構體、類等變量生命周期：從聲明到銷毀的過程0408變量初始化：在聲明時或之后進行初始化變量命名規(guī)則：駝峰命名法、下劃線命名法等控制結構循環(huán)結構：重復執(zhí)行一段代碼，直到滿足特定條件順序結構：按照代碼順序執(zhí)行選擇結構：根據(jù)條件選擇執(zhí)行不同的代碼塊跳轉結構：在代碼中跳轉到其他位置執(zhí)行函數(shù)和參數(shù)傳遞函數(shù)定義：函數(shù)是完成特定任務的獨立代碼塊，可以重復使用參數(shù)傳遞：函數(shù)可以接受參數(shù)，參數(shù)可以是數(shù)值、字符串、數(shù)組等值傳遞：函數(shù)調用時，將實參的值傳遞給形參，形參的改變不影響實參引用傳遞：函數(shù)調用時，將實參的地址傳遞給形參，形參的改變會影響實參指針傳遞：函數(shù)調用時，將實參的地址傳遞給形參，形參的改變會影響實參常量引用傳遞：函數(shù)調用時，將實參的地址傳遞給形參，形參的改變不影響實參，但形參不能修改實參的值指針和引用指針和引用的區(qū)別：指針可以改變指向，引用不能改變綁定的對象指針：用于指向內(nèi)存地址的變量，可以訪問和修改所指向的內(nèi)存引用：用于表示對象的別名，不能單獨存在，必須綁定到一個對象上指針和引用的應用場景：指針常用于動態(tài)內(nèi)存分配和鏈表等數(shù)據(jù)結構，引用常用于函數(shù)參數(shù)和返回值，以提高效率和可讀性CPP的面向對象編程PART03類和對象類：具有相同屬性和行為的一組對象的抽象多態(tài)：一個接口可以有多種實現(xiàn)方式，提高代碼的靈活性和可擴展性繼承：一個類可以繼承另一個類的屬性和行為，實現(xiàn)代碼重用對象：類的具體實例，具有類的屬性和行為封裝：將對象的屬性和行為封裝在一個類中，保護數(shù)據(jù)不被外部直接訪問繼承和多態(tài)繼承：子類繼承父類的屬性和方法動態(tài)綁定：運行時確定調用哪個函數(shù)虛函數(shù)：實現(xiàn)多態(tài)的關鍵多態(tài)：同一接口，不同實現(xiàn)異常處理和RAII異常處理：在程序運行時，如果發(fā)生異常情況，程序可以自動處理，保證程序正常運行添加標題RAII：ResourceAcquisitionIsInitialization，是一種編程技術，通過在構造函數(shù)中獲取資源，在析構函數(shù)中釋放資源，保證資源的正確使用和釋放添加標題異常處理和RAII的關系：異常處理可以處理異常情況，保證程序正常運行；RAII可以保證資源的正確使用和釋放，避免資源泄漏添加標題異常處理和RAII的應用：在C++中，異常處理和RAII是面向對象編程的重要技術，可以保證程序的穩(wěn)定性和可靠性。添加標題STL（標準模板庫）及其應用STL的應用領域廣泛，包括數(shù)據(jù)結構、算法、圖形圖像處理、數(shù)據(jù)庫管理等。STL的使用可以提高編程效率，降低代碼復雜度，提高代碼可讀性和可維護性。STL是C++標準庫中的一個重要組成部分，提供了大量的容器、算法和迭代器等模板類。STL的主要特點包括：泛型編程、高效性、可擴展性、可移植性等。高級主題和性能優(yōu)化PART04多線程編程和并發(fā)控制多線程編程：在單個進程中創(chuàng)建多個線程，提高程序運行效率并發(fā)控制：確保多個線程之間不會相互干擾，保證數(shù)據(jù)的正確性和程序的穩(wěn)定性線程同步：使用鎖、信號量等機制，確保多個線程對共享資源的訪問順序線程通信：使用消息傳遞、共享內(nèi)存等方式，實現(xiàn)線程之間的信息交換線程調度：操作系統(tǒng)根據(jù)線程的優(yōu)先級和狀態(tài)，決定線程的執(zhí)行順序和運行時間性能優(yōu)化：通過優(yōu)化線程調度、減少線程切換、優(yōu)化鎖機制等方式，提高程序的運行效率和穩(wěn)定性。內(nèi)存管理和垃圾回收內(nèi)存管理：分配、釋放、回收等操作垃圾回收：自動回收不再使用的內(nèi)存內(nèi)存泄漏：內(nèi)存未及時釋放，導致內(nèi)存占用過多內(nèi)存優(yōu)化：優(yōu)化內(nèi)存使用，提高程序性能性能優(yōu)化和調試技術性能優(yōu)化：優(yōu)化代碼結構，提高運行效率調試技術：使用調試工具，定位問題所在性能測試：使用性能測試工具，評估程序性能優(yōu)化策略：優(yōu)化算法，減少內(nèi)存占用，提高CPU利用率泛型編程和元編程泛型編程：一種編程范式，允許程序員編寫通用的代碼，適用于多種數(shù)據(jù)類型泛型編程的應用：STL（StandardTemplateLibrary），Boost庫等元編程的應用：模板元編程，反射等元編程：一種編程范式，允許程序員在運行時動態(tài)地生成和修改代碼實踐項目和案例分析PART05學生信息管理系統(tǒng)功能：實現(xiàn)學生信息的增刪改查案例：學生信息管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)設計：界面設計，數(shù)據(jù)庫設計，功能模塊設計技術：C++語言，數(shù)據(jù)庫技術網(wǎng)絡通信協(xié)議實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議：傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，是互聯(lián)網(wǎng)通信的基礎UDP協(xié)議：用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議，用于傳輸數(shù)據(jù)報HTTP協(xié)議：超文本傳輸協(xié)議，用于傳輸超文本文檔FTP協(xié)議：文件傳輸協(xié)議，用于傳輸文件SMTP協(xié)議：簡單郵件傳輸協(xié)議，用于發(fā)送郵件DNS協(xié)議：域名系統(tǒng)協(xié)議，用于解析域名到IP地址游戲開發(fā)中的圖形渲染和物理模擬圖形渲染：使用OpenGL或DirectX等圖形庫進行渲染，實現(xiàn)3D效果物理模擬：使用物理引擎如PhysX或Bullet進行模擬，實現(xiàn)真實物理效果游戲開發(fā)工具：如Unity或UnrealEngine等，提供圖形渲染和物理模擬功能案例分析：介紹一款使用圖形渲染和物理模擬的游戲，分析其技術實現(xiàn)和效果嵌入式系統(tǒng)中的實時任務調度和資源管理添加標題實時任務調度：根據(jù)任務的優(yōu)先級和截止時間進行調度，保證任務的實時性添加標題案例分析：分析一個具體的嵌入式系統(tǒng)，如汽車電子系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)等，如何進行實時任務調度和資源管理添加標題實時操作系統(tǒng)：如VxWorks、QNX、Linux等，提供實時任務調度和資源管理的支持添加標題資源管理策略：如靜態(tài)分配、動態(tài)分配、搶占式分配等添加標題任務調度算法：如FIFO、優(yōu)先級調度、時間片輪轉等添加標題資源管理：對系統(tǒng)中的資源進行管理和分配，保證資源的合理利用總結與展望PART06CPP的總結與評價優(yōu)點：強大的性能和靈活性，支持多種編程范式應用領域：廣泛應用于系統(tǒng)編程、游戲開發(fā)、科學計算等領域發(fā)展趨勢：隨著C++20標準的發(fā)布，C++將繼續(xù)保持其強大的生命力和影響力缺點：語法復雜，學習曲線陡峭，容易出錯CPP的未來發(fā)展趨勢和挑戰(zhàn)發(fā)展趨勢：C++在嵌入式系統(tǒng)、游戲開發(fā)等領域的應用將繼續(xù)擴大發(fā)展趨勢：C++20標準將帶來更多新特性，提高開發(fā)效率挑戰(zhàn)：C++的復雜性和難度，需要不斷學習和掌握挑戰(zhàn)：C++與其他編程語言的競爭，如Java、Python等如何學習和掌握CPP