C++程序設(shè)計(jì)課件譚浩強(qiáng)編著面向過程部分

C++程序設(shè)計(jì)（面向過程部分）本部分課程介紹C++語言的基本概念和語法，重點(diǎn)講解面向過程程序設(shè)計(jì)的思想和方法。通過學(xué)習(xí)，您將掌握C++語言的基本語法、數(shù)據(jù)類型、運(yùn)算符、控制語句等，并能編寫簡(jiǎn)單的C++程序。C++概述C++是一種通用的編程語言，它支持面向過程編程和面向?qū)ο缶幊?。C++擴(kuò)展了C語言，并添加了面向?qū)ο筇匦?，例如類、?duì)象、封裝、繼承和多態(tài)性。C++的應(yīng)用范圍很廣，包括系統(tǒng)軟件、游戲開發(fā)、嵌入式系統(tǒng)等領(lǐng)域。C++是一個(gè)強(qiáng)大的工具，可以用于開發(fā)各種類型的應(yīng)用程序。C++是由貝爾實(shí)驗(yàn)室的BjarneStroustrup于1979年開始開發(fā)的。最初它被稱為"CwithClasses"，后來改名為C++。C++在1983年首次發(fā)布，并于1998年正式成為ISO標(biāo)準(zhǔn)。C++是一種編譯型語言，這意味著源代碼需要被編譯成機(jī)器代碼才能被執(zhí)行。C++支持多種平臺(tái)，例如Windows、macOS、Linux等。C++程序結(jié)構(gòu)1頭文件程序開始部分包含頭文件，例如iostream，定義輸入輸出流操作。2命名空間使用usingnamespacestd;聲明命名空間，以便使用標(biāo)準(zhǔn)庫中的元素。3主函數(shù)程序的執(zhí)行從main函數(shù)開始，定義程序的入口點(diǎn)。4函數(shù)體main函數(shù)包含程序邏輯，使用C++語法和語句編寫代碼。5返回值main函數(shù)返回一個(gè)整數(shù)值，表示程序執(zhí)行結(jié)果，0代表成功。注釋1解釋代碼注釋可用于解釋代碼的含義，方便他人理解代碼。2提高可讀性注釋可以幫助程序員更好地理解代碼邏輯，使代碼更容易閱讀和維護(hù)。3調(diào)試代碼注釋可以幫助程序員在調(diào)試代碼時(shí)快速定位問題，提高代碼的調(diào)試效率。4避免錯(cuò)誤注釋可以幫助程序員避免一些常見的錯(cuò)誤，例如代碼邏輯錯(cuò)誤或變量名錯(cuò)誤。標(biāo)識(shí)符和關(guān)鍵字標(biāo)識(shí)符標(biāo)識(shí)符用來給變量、函數(shù)、數(shù)組等命名。標(biāo)識(shí)符必須以字母或下劃線開頭，后接字母、數(shù)字或下劃線。關(guān)鍵字關(guān)鍵字是C++語言中預(yù)定義的標(biāo)識(shí)符，具有特殊含義，不能用作標(biāo)識(shí)符。常量和變量常量在程序運(yùn)行過程中，其值不能改變的量。例如，圓周率π的值是3.1415926...使用關(guān)鍵字const聲明常量。變量在程序運(yùn)行過程中，其值可以改變的量。變量必須先聲明，然后才能使用。聲明變量時(shí)，要指定變量的數(shù)據(jù)類型。變量的命名變量名應(yīng)該有意義，能夠反映變量的作用。變量名不能與關(guān)鍵字相同。變量名區(qū)分大小寫?；緮?shù)據(jù)類型整型(int)用于存儲(chǔ)整數(shù)，例如10、-5、0等。整數(shù)類型可以根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的類型，如short、long、longlong等。浮點(diǎn)型(float、double)用于存儲(chǔ)小數(shù)，例如3.14、-2.718等。double類型比float類型精度更高，占用內(nèi)存空間也更大。字符型(char)用于存儲(chǔ)單個(gè)字符，例如'A'、'b'、'0'等。字符型數(shù)據(jù)通常使用單引號(hào)括起來。布爾型(bool)用于表示真值或假值，只有兩個(gè)取值：true或false。布爾型數(shù)據(jù)在邏輯運(yùn)算中使用。表達(dá)式和運(yùn)算符算術(shù)運(yùn)算符包括加（+）、減（-）、乘（*）、除（/）、取余（%）。賦值運(yùn)算符將右邊的值賦給左邊的變量，例如“=”。關(guān)系運(yùn)算符比較兩個(gè)操作數(shù)的大小關(guān)系，例如“>”、“<”、“==”。邏輯運(yùn)算符用于連接多個(gè)關(guān)系表達(dá)式，例如“&&”、“||”、“!”。輸入輸出語句1輸入輸出流C++使用流來處理輸入輸出。2標(biāo)準(zhǔn)輸入流cin用于接收鍵盤輸入。3標(biāo)準(zhǔn)輸出流cout用于將數(shù)據(jù)輸出到屏幕。4標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤流cerr用于將錯(cuò)誤信息輸出到屏幕。C++中的輸入輸出流提供了靈活的輸入輸出功能?？梢酝ㄟ^cin獲取用戶輸入，使用cout輸出結(jié)果，使用cerr輸出錯(cuò)誤信息。程序控制結(jié)構(gòu)1順序結(jié)構(gòu)語句按順序執(zhí)行2選擇結(jié)構(gòu)根據(jù)條件選擇執(zhí)行語句3循環(huán)結(jié)構(gòu)重復(fù)執(zhí)行語句程序控制結(jié)構(gòu)決定程序執(zhí)行的流程和順序。順序結(jié)構(gòu)是最基本的結(jié)構(gòu)，語句按順序執(zhí)行。選擇結(jié)構(gòu)根據(jù)條件選擇執(zhí)行不同的語句。循環(huán)結(jié)構(gòu)重復(fù)執(zhí)行語句，直到滿足條件。if-else語句if語句如果條件表達(dá)式為真（非零），則執(zhí)行if語句塊中的代碼。否則跳過該語句塊，繼續(xù)執(zhí)行后面的代碼。else語句當(dāng)if語句中的條件表達(dá)式為假（零）時(shí)，執(zhí)行else語句塊中的代碼。if-else語句if-else語句提供了一種選擇執(zhí)行路徑的方式，根據(jù)條件表達(dá)式的真假，選擇執(zhí)行不同的代碼塊。switch語句1表達(dá)式switch語句中表達(dá)式的結(jié)果2case標(biāo)簽每個(gè)case標(biāo)簽對(duì)應(yīng)一個(gè)值3匹配程序比較表達(dá)式結(jié)果與case標(biāo)簽的值4執(zhí)行語句如果匹配成功，執(zhí)行對(duì)應(yīng)case標(biāo)簽的語句5break用于跳出switch語句switch語句是C++中一種多路分支語句，根據(jù)表達(dá)式的結(jié)果選擇執(zhí)行不同的代碼塊。它提供了一種更清晰、更易讀的方式來處理多個(gè)條件分支。while語句循環(huán)條件while語句用于重復(fù)執(zhí)行一段代碼，直到循環(huán)條件為假。循環(huán)體循環(huán)體包含要重復(fù)執(zhí)行的代碼塊，在每次循環(huán)開始時(shí)，都會(huì)先判斷循環(huán)條件是否為真，如果為真則執(zhí)行循環(huán)體，否則退出循環(huán)。循環(huán)控制循環(huán)體中的語句可能會(huì)改變循環(huán)條件的值，從而控制循環(huán)的次數(shù)，例如，可以使用計(jì)數(shù)器變量來控制循環(huán)的次數(shù)，或者使用條件判斷來控制循環(huán)的結(jié)束。do-while語句1循環(huán)體執(zhí)行語句塊2條件判斷判斷循環(huán)條件3循環(huán)結(jié)束條件為假時(shí)結(jié)束do-while語句是一種后測(cè)試循環(huán)，先執(zhí)行循環(huán)體，然后判斷條件是否成立。如果條件為真，則繼續(xù)循環(huán)；如果條件為假，則退出循環(huán)。for語句1語法結(jié)構(gòu)for循環(huán)是C++中常用的循環(huán)結(jié)構(gòu)。它包含三個(gè)部分：初始化、條件判斷、循環(huán)體和循環(huán)后的表達(dá)式。2執(zhí)行流程for循環(huán)首先執(zhí)行初始化表達(dá)式，然后判斷條件表達(dá)式是否為真。如果為真，則執(zhí)行循環(huán)體，然后執(zhí)行循環(huán)后的表達(dá)式。3應(yīng)用場(chǎng)景for循環(huán)常用于遍歷數(shù)組、字符串等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以及執(zhí)行固定次數(shù)的循環(huán)操作。函數(shù)11.模塊化函數(shù)將代碼分解成獨(dú)立模塊，提高代碼的可讀性和可維護(hù)性。22.代碼重用函數(shù)可以被多次調(diào)用，避免重復(fù)編寫相同代碼，提高開發(fā)效率。33.參數(shù)傳遞函數(shù)可以接收參數(shù)，實(shí)現(xiàn)代碼的靈活性，完成不同的任務(wù)。44.返回值函數(shù)可以返回結(jié)果，方便在其他代碼段中使用。函數(shù)定義1函數(shù)定義語法函數(shù)定義包含函數(shù)類型、函數(shù)名、參數(shù)列表和函數(shù)體。函數(shù)類型指函數(shù)返回值的類型，函數(shù)名是函數(shù)的標(biāo)識(shí)符，參數(shù)列表定義函數(shù)接受的參數(shù)，函數(shù)體包含函數(shù)執(zhí)行的語句塊。2函數(shù)類型函數(shù)類型指函數(shù)返回值的類型，可以是基本數(shù)據(jù)類型，如int、float、double，也可以是自定義數(shù)據(jù)類型，如結(jié)構(gòu)體、類等。3函數(shù)體函數(shù)體包含函數(shù)執(zhí)行的語句塊，可以包含變量聲明、表達(dá)式、控制語句、函數(shù)調(diào)用等。函數(shù)體必須以左花括號(hào){開始，以右花括號(hào)}結(jié)束。函數(shù)調(diào)用函數(shù)調(diào)用是使用函數(shù)名稱及其參數(shù)來執(zhí)行函數(shù)代碼的過程。1函數(shù)定義定義函數(shù)的代碼塊2函數(shù)調(diào)用使用函數(shù)名執(zhí)行代碼3參數(shù)傳遞將值傳遞給函數(shù)4返回值函數(shù)執(zhí)行結(jié)果函數(shù)調(diào)用是C++程序中一種常用的技術(shù)，它允許重復(fù)使用代碼，并簡(jiǎn)化程序結(jié)構(gòu)。函數(shù)調(diào)用類似于執(zhí)行一段預(yù)定義的代碼，并將參數(shù)傳遞給函數(shù)，以影響函數(shù)的執(zhí)行結(jié)果。值傳遞和引用傳遞值傳遞函數(shù)調(diào)用時(shí)，將實(shí)參的值復(fù)制到形參。形參的改變不會(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。形參的改變會(huì)直接影響實(shí)參。缺省參數(shù)定義在函數(shù)聲明時(shí)，可以為函數(shù)參數(shù)指定一個(gè)默認(rèn)值。調(diào)用如果調(diào)用函數(shù)時(shí)沒有為缺省參數(shù)提供實(shí)參，則使用默認(rèn)值。靈活缺省參數(shù)使函數(shù)調(diào)用更靈活，方便在不同情況下使用。函數(shù)重載同名函數(shù)在同一個(gè)作用域中，可以定義多個(gè)同名函數(shù)，只要它們的形參列表不同即可。形參列表形參列表是指函數(shù)的參數(shù)類型、參數(shù)個(gè)數(shù)或參數(shù)順序不同。編譯器選擇編譯器根據(jù)函數(shù)調(diào)用時(shí)的實(shí)參類型和個(gè)數(shù)來選擇調(diào)用哪個(gè)函數(shù)。遞歸函數(shù)函數(shù)自身調(diào)用遞歸函數(shù)是一種函數(shù)，它在定義中調(diào)用自身。遞歸函數(shù)通常用于解決可以分解成較小相同子問題的問題。遞歸函數(shù)通過不斷分解問題直到遇到一個(gè)簡(jiǎn)單情況，然后逐步解決子問題，最終得到整個(gè)問題的答案。經(jīng)典示例階乘函數(shù)就是遞歸函數(shù)的經(jīng)典示例。階乘函數(shù)的定義是：一個(gè)非負(fù)整數(shù)的階乘是所有小于等于該整數(shù)的正整數(shù)的乘積。例如，5的階乘是5*4*3*2*1=120。階乘函數(shù)可以使用遞歸實(shí)現(xiàn)，因?yàn)殡A乘的定義本身就是一個(gè)遞歸的定義：5的階乘等于5乘以4的階乘。4的階乘又等于4乘以3的階乘，以此類推，直到1的階乘等于1。數(shù)組定義數(shù)組是相同數(shù)據(jù)類型元素的有序集合。它們?cè)趦?nèi)存中連續(xù)存儲(chǔ)，使用單個(gè)名稱訪問所有元素。優(yōu)點(diǎn)數(shù)組提供了一種高效的存儲(chǔ)和訪問數(shù)據(jù)的方式。它們?cè)试S我們使用循環(huán)遍歷和操作多個(gè)元素，從而提高代碼的效率。一維數(shù)組1定義一維數(shù)組是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它包含多個(gè)相同類型元素的集合。在C++中，可以使用以下語法定義一維數(shù)組：2存儲(chǔ)每個(gè)元素在內(nèi)存中分配連續(xù)的位置，可以使用下標(biāo)訪問數(shù)組元素。3操作可以使用循環(huán)或迭代器訪問、修改和處理數(shù)組元素，完成各種操作。二維數(shù)組存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)二維數(shù)組存儲(chǔ)元素以行和列的形式排列，類似于表格。內(nèi)存分配在內(nèi)存中，二維數(shù)組以連續(xù)的內(nèi)存空間存放，行與行之間緊密相連。訪問元素通過兩個(gè)下標(biāo)訪問元素，第一個(gè)下標(biāo)表示行號(hào)，第二個(gè)下標(biāo)表示列號(hào)。字符串字符串定義字符串是字符的序列，由字符構(gòu)成。字符串存儲(chǔ)C++中，字符串通常存儲(chǔ)在字符數(shù)組中。字符串操作C++提供豐富的字符串操作函數(shù)，如字符串拼接、比較、查找等。指針內(nèi)存地址指針變量存儲(chǔ)的是內(nèi)存中其他數(shù)據(jù)的地址。指向變量的指針，存儲(chǔ)的就是該變量的地址。間接訪問使用指針可以間接訪問內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。指針解引用運(yùn)算符（*）用于訪問指針指向的內(nèi)存位置中的數(shù)據(jù)。動(dòng)態(tài)分配指針允許動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存空間，可以在程序運(yùn)行時(shí)根據(jù)需要分配和釋放內(nèi)存。效率提升指針可以提高程序效率，尤其是處理大型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，指針訪問內(nèi)存的速度比通過索引訪問更快。指針的基本運(yùn)算1取地址運(yùn)算符使用&來獲取變量的地址。2取值運(yùn)算符使用*來訪問指針指向的內(nèi)存單元的值。3指針加減運(yùn)算指針加減整數(shù)時(shí)，實(shí)際是偏移地址。4指針比較運(yùn)算比較兩個(gè)指針的地址大小，判斷其指向內(nèi)存位置的前后關(guān)系。指針與數(shù)組指針指向數(shù)組元素指針可以指向數(shù)組的第一個(gè)元素，并通過指針移動(dòng)訪問后續(xù)元素。指針運(yùn)算指針運(yùn)算可以實(shí)現(xiàn)數(shù)組元素的訪問，例如指針加減操作可以移動(dòng)指針位置。內(nèi)存訪問指針提供了一種直接訪問內(nèi)存地址的方式，這對(duì)于高效地操作數(shù)據(jù)非常有用。內(nèi)存動(dòng)態(tài)分配什么是內(nèi)存動(dòng)態(tài)分配？動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配是指在程序運(yùn)行時(shí)，根據(jù)需要向系統(tǒng)申請(qǐng)內(nèi)存空間，而不是在編譯時(shí)預(yù)先分配。如何動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存？使用`new`運(yùn)算符，可以申請(qǐng)指定類型大小的內(nèi)存，并返回指向該內(nèi)存空間的指針。為什么要?jiǎng)討B(tài)分配？動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配可以根據(jù)程序運(yùn)行時(shí)的實(shí)際需求分配內(nèi)存，避免浪費(fèi)內(nèi)存空間。如何釋放內(nèi)存？使用`delete`運(yùn)算符釋放動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存空間，避免內(nèi)存泄漏。結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)體定義使用struct關(guān)鍵字定義結(jié)構(gòu)體類型，包含多個(gè)數(shù)據(jù)成員。結(jié)構(gòu)體可以用來表示一個(gè)對(duì)象的屬性和方法。結(jié)構(gòu)體實(shí)例化用結(jié)構(gòu)體類型定義