C++課件達(dá)內(nèi)科技內(nèi)部資料

C++課件這套C++課件是由達(dá)內(nèi)科技內(nèi)部開發(fā)的培訓(xùn)資料,旨在幫助學(xué)員全面掌握C++編程語言的基本概念和核心應(yīng)用。課件涵蓋了從基礎(chǔ)語法到高級(jí)特性的系統(tǒng)知識(shí)點(diǎn),并提供豐富的實(shí)踐案例及練習(xí)。C++簡(jiǎn)介C++語言簡(jiǎn)介C++是由BjarneStroustrup于1979年在貝爾實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的一種通用編程語言。它是在C語言的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。面向?qū)ο缶幊藽++語言支持面向?qū)ο缶幊谭妒?提供了類、繼承、多態(tài)等豐富的面向?qū)ο筇匦浴８咝阅芎托蔆++被設(shè)計(jì)為一種高效的系統(tǒng)編程語言,具有快速的執(zhí)行速度和對(duì)底層硬件的精細(xì)控制能力。C++的開發(fā)歷史11979年C++語言由BjarneStroustrup在貝爾實(shí)驗(yàn)室開發(fā)21983年首次發(fā)布C++1.0版本31998年C++98標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布42011年C++11標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布52014年C++14標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布C++語言的發(fā)展歷程包括了多個(gè)重要里程碑。從1979年BjarneStroustrup在貝爾實(shí)驗(yàn)室首次開發(fā)，到1983年發(fā)布1.0版本，此后經(jīng)歷了多次標(biāo)準(zhǔn)的更新和完善。C++98、C++11和C++14等標(biāo)準(zhǔn)的相繼發(fā)布，不斷推動(dòng)著C++語言的發(fā)展和完善。C++的主要特性1面向?qū)ο缶幊藽++支持類、繼承、多態(tài)等面向?qū)ο缶幊谈拍?提高了代碼的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。2標(biāo)準(zhǔn)模板庫(STL)STL提供了豐富的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和通用算法,大大提高了開發(fā)效率。3內(nèi)存管理C++提供了動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配和指針操作等功能,讓程序員更好地控制內(nèi)存。4跨平臺(tái)性C++程序可以在不同的操作系統(tǒng)上編譯和運(yùn)行,具有很強(qiáng)的跨平臺(tái)能力。C++的基本數(shù)據(jù)類型整型C++提供了多種整數(shù)類型,如int、short、long等,可存儲(chǔ)從-2^63到2^63-1的值。浮點(diǎn)型float和double類型用于存儲(chǔ)小數(shù),分別可存儲(chǔ)32位和64位的浮點(diǎn)數(shù)。字符型char類型表示單個(gè)字符,可存儲(chǔ)ASCII碼范圍內(nèi)的值。C++還支持widechar類型。布爾型bool類型只有true和false兩個(gè)值,用于邏輯判斷。變量和常量的定義變量定義變量是可以在程序運(yùn)行期間改變值的數(shù)據(jù)。使用關(guān)鍵字var或者數(shù)據(jù)類型來定義變量。常量定義常量是在程序運(yùn)行期間值不能改變的數(shù)據(jù)。使用關(guān)鍵字const來定義常量。命名規(guī)范變量和常量的命名應(yīng)遵循有意義、見名知義的原則,提高代碼的可讀性。操作符和表達(dá)式算術(shù)操作符包括加、減、乘、除、取余等基本運(yùn)算符，能夠完成基本的數(shù)學(xué)計(jì)算。邏輯操作符包括與、或、非等邏輯運(yùn)算符，能夠進(jìn)行布爾運(yùn)算和邏輯判斷。賦值操作符用于給變量賦值，支持基本賦值以及復(fù)合賦值等多種形式。關(guān)系操作符包括大于、小于、等于等比較運(yùn)算符，用于條件判斷和表達(dá)式求值。程序的流程控制1順序結(jié)構(gòu)程序按照從上到下的順序逐行執(zhí)行語句,不會(huì)出現(xiàn)跳躍或分支。這是最基本的程序結(jié)構(gòu)。2分支結(jié)構(gòu)使用if-else語句,根據(jù)特定條件來決定執(zhí)行哪一部分代碼?？梢詫?shí)現(xiàn)根據(jù)情況做出不同的選擇。3循環(huán)結(jié)構(gòu)使用while、do-while和for語句,讓程序能夠重復(fù)執(zhí)行某些語句。這樣可以高效地處理重復(fù)性任務(wù)。函數(shù)的定義和使用1定義函數(shù)指明函數(shù)的名稱、參數(shù)列表和返回類型2調(diào)用函數(shù)傳遞實(shí)參并獲取返回值3參數(shù)傳遞值傳遞、引用傳遞和指針傳遞4函數(shù)重載同名函數(shù)使用不同參數(shù)實(shí)現(xiàn)不同功能函數(shù)是C++程序的基本構(gòu)建塊。它們用于封裝特定的功能并可被多次調(diào)用。在定義函數(shù)時(shí)需要指定函數(shù)名、參數(shù)列表和返回類型。函數(shù)的參數(shù)可以通過值傳遞、引用傳遞或指針傳遞的方式傳遞。此外，C++支持函數(shù)重載,同名函數(shù)可以根據(jù)不同的參數(shù)列表實(shí)現(xiàn)不同的功能。函數(shù)重載和缺省參數(shù)函數(shù)重載在C++中,我們可以定義具有相同名稱但參數(shù)列表不同的多個(gè)函數(shù)。這被稱為函數(shù)重載。編譯器會(huì)根據(jù)實(shí)際調(diào)用時(shí)傳遞的參數(shù)來確定應(yīng)該調(diào)用哪一個(gè)函數(shù)。這可以讓代碼更加簡(jiǎn)潔易讀。缺省參數(shù)C++還支持為函數(shù)參數(shù)設(shè)置缺省值。當(dāng)函數(shù)調(diào)用時(shí)未傳遞某個(gè)參數(shù)時(shí),編譯器會(huì)自動(dòng)使用該參數(shù)的缺省值。這樣可以減少函數(shù)的重載次數(shù),提高代碼的靈活性。指針和動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配指針概念指針是一種特殊的數(shù)據(jù)類型,它存儲(chǔ)了一個(gè)變量的內(nèi)存地址,使開發(fā)者能夠直接訪問和操作內(nèi)存。動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配通過new和delete操作符,開發(fā)者可以在程序運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)地申請(qǐng)和釋放內(nèi)存空間,提高內(nèi)存利用率。指針的應(yīng)用指針在數(shù)組、函數(shù)調(diào)用、動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配等方面發(fā)揮重要作用,是C++面向底層編程的重要基礎(chǔ)。數(shù)組及其應(yīng)用數(shù)組簡(jiǎn)介數(shù)組是一種用于存儲(chǔ)一組相同數(shù)據(jù)類型的連續(xù)內(nèi)存空間。它提供了高效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和訪問方式。數(shù)組的聲明和初始化可以使用方括號(hào)[]聲明數(shù)組大小，并通過賦值的方式初始化元素。數(shù)組支持多維形式。數(shù)組的常見應(yīng)用存儲(chǔ)和操作一組相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)查找、排序、搜索等算法作為函數(shù)參數(shù)傳遞數(shù)據(jù)構(gòu)建更復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如矩陣數(shù)組與指針數(shù)組名隱含了指向數(shù)組首元素的指針?？梢允褂弥羔槻僮鲾?shù)組元素。結(jié)構(gòu)體和聯(lián)合體1結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)體是一種用戶自定義的數(shù)據(jù)類型,可將不同類型的數(shù)據(jù)成員組合在一起。提供了將相關(guān)變量分組的便利。2聯(lián)合體聯(lián)合體是一種特殊的結(jié)構(gòu)體,其所有成員占用同一塊內(nèi)存空間?？捎糜诠?jié)省內(nèi)存資源或進(jìn)行數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換。3訪問成員通過"."運(yùn)算符可訪問結(jié)構(gòu)體或聯(lián)合體的成員,并對(duì)其進(jìn)行讀寫操作。4動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配可使用new和delete動(dòng)態(tài)申請(qǐng)和釋放結(jié)構(gòu)體或聯(lián)合體對(duì)象在堆上的內(nèi)存空間。枚舉類型定義枚舉枚舉類型是一種用戶自定義的離散類型，可以將一組命名的常量賦值給枚舉變量。枚舉應(yīng)用枚舉類型常用于表示一組相關(guān)的狀態(tài)或選項(xiàng)，如星期幾、交通信號(hào)燈狀態(tài)等。枚舉訪問可以使用枚舉成員名稱或其整型值來訪問枚舉變量，并進(jìn)行比較和運(yùn)算。類和對(duì)象類的定義類是C++中的自定義數(shù)據(jù)類型,用于封裝數(shù)據(jù)和行為,為開發(fā)提供了良好的抽象和模塊化。對(duì)象的創(chuàng)建通過類創(chuàng)建具體的對(duì)象實(shí)例,每個(gè)對(duì)象都有自己的屬性和行為,可以相互獨(dú)立地操作。訪問類成員類的成員屬性和成員函數(shù)可以通過點(diǎn)運(yùn)算符或箭頭運(yùn)算符進(jìn)行訪問和調(diào)用。類的繼承單一繼承一個(gè)類可以從單一父類繼承成員和行為。這是基本的繼承形式。多重繼承一個(gè)類可以從多個(gè)父類繼承成員和行為。這會(huì)帶來更多功能，但也增加復(fù)雜性。繼承層次類可以構(gòu)建復(fù)雜的繼承等級(jí)結(jié)構(gòu)，通過層層繼承獲得更豐富的特性。訪問控制通過public、protected和private控制繼承類對(duì)成員的訪問權(quán)限。多態(tài)性及虛函數(shù)1多態(tài)性概念多態(tài)性是面向?qū)ο缶幊痰闹匾匦灾?它允許不同對(duì)象對(duì)同一消息作出不同的響應(yīng)。2虛函數(shù)與動(dòng)態(tài)綁定虛函數(shù)是多態(tài)性的基礎(chǔ),它可以根據(jù)對(duì)象的類型在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)綁定到正確的函數(shù)實(shí)現(xiàn)。3虛函數(shù)的聲明和實(shí)現(xiàn)虛函數(shù)需要在基類中聲明為虛函數(shù),并在派生類中重新定義。派生類的虛函數(shù)可以訪問和修改基類的私有成員。4純虛函數(shù)與抽象類純虛函數(shù)沒有函數(shù)體,只有聲明。包含純虛函數(shù)的類稱為抽象類,不能直接實(shí)例化,只能作為基類被繼承。友元函數(shù)和友元類友元函數(shù)友元函數(shù)是一種特殊的函數(shù),可以訪問類中的私有和受保護(hù)成員。它們通常用于處理類之間的相互關(guān)系,提高代碼的可讀性和可維護(hù)性。友元類友元類是指可以訪問另一個(gè)類的所有私有和受保護(hù)成員的類。它們通常用于實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法,提高代碼的靈活性和可伸縮性。聲明和使用要聲明友元函數(shù)或友元類,需要使用關(guān)鍵字"friend"。它們應(yīng)該在類的定義中聲明,并且應(yīng)該謹(jǐn)慎使用,以避免破壞類的封裝性。注意事項(xiàng)友元函數(shù)和友元類雖然提高了代碼的靈活性,但也可能降低了類的封裝性和可維護(hù)性。因此,在使用時(shí)應(yīng)該權(quán)衡利弊,并盡量減少對(duì)類的私有成員的訪問。異常處理機(jī)制異常的定義異常是程序執(zhí)行過程中出現(xiàn)的不可預(yù)期的錯(cuò)誤或異常情況。異常的處理通過try-catch塊來捕獲和處理異常,確保程序能正常運(yùn)行。異常對(duì)象C++中使用exception類及其派生類來表示不同類型的異常。異常處理機(jī)制包括拋出異常(throw)、捕獲異常(catch)和異常處理的邏輯。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fprintf()和fscanf()進(jìn)行讀寫3關(guān)閉文件使用fclose()關(guān)閉文件在C++中,我們可以通過標(biāo)準(zhǔn)庫中的fstream類實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的讀寫操作。首先需要打開文件,然后進(jìn)行讀寫,最后關(guān)閉文件。文件讀寫需要注意錯(cuò)誤處理,并合理選擇讀寫模式,以確保數(shù)據(jù)的正確性和完整性。標(biāo)準(zhǔn)模板庫(STL)概述功能強(qiáng)大STL提供了大量可重復(fù)使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法,大大提高了C++程序的開發(fā)效率。靈活可擴(kuò)展STL采用模板設(shè)計(jì),可以靈活地適用于各種數(shù)據(jù)類型,擴(kuò)展性強(qiáng)。高度優(yōu)化STL中的算法經(jīng)過精心設(shè)計(jì)和優(yōu)化,能夠高效地執(zhí)行各種常見任務(wù)。容器類(vector、list、deque)動(dòng)態(tài)數(shù)組-vectorvector是最常用的容器類之一,它可以動(dòng)態(tài)調(diào)整大小,支持隨機(jī)訪問,適合存儲(chǔ)需要隨時(shí)擴(kuò)展的數(shù)據(jù)。雙向鏈表-listlist是一種雙向鏈表容器,可以高效地在任意位置進(jìn)行插入和刪除操作,適合需要頻繁操作的數(shù)據(jù)。雙端隊(duì)列-dequedeque是一種雙端隊(duì)列,允許在隊(duì)列頭尾快速插入和刪除元素,可以看作是vector和list的結(jié)合體。迭代器和算法1什么是迭代器？迭代器是C++標(biāo)準(zhǔn)模板庫(STL)中一個(gè)重要的概念,它提供了一種訪問容器中元素的統(tǒng)一方式。2迭代器的分類從功能上可分為輸入迭代器、輸出迭代器、前向迭代器、雙向迭代器和隨機(jī)訪問迭代器等。3什么是算法？算法是一系列用于解決特定問題的明確定義的步驟,STL中提供了大量常用算法。4算法的應(yīng)用這些算法可以實(shí)現(xiàn)容器元素的查找、排序、合并、變換等操作,極大地提高了程序的開發(fā)效率。適配器和仿函數(shù)適配器模式適配器模式用于將一個(gè)類的接口轉(zhuǎn)換成客戶端期望的另一種接口，從而使原本由于接口不兼容而不能一起工作的類可以一起工作。函數(shù)對(duì)象(仿函數(shù))函數(shù)對(duì)象是一個(gè)重載了操作符()的類,可以像函數(shù)一樣被調(diào)用。它們可以攜帶狀態(tài)信息,并根據(jù)輸入?yún)?shù)執(zhí)行不同的操作。與算法的配合適配器和仿函數(shù)在C++標(biāo)準(zhǔn)庫的算法中得到廣泛應(yīng)用,可以實(shí)現(xiàn)靈活的數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)換。開發(fā)者可以根據(jù)需求自定義它們的行為。關(guān)聯(lián)容器(set、map、multiset、multimap)集合容器(Set)集合容器set和multiset以唯一元素為基礎(chǔ)，支持快速查找和插入刪除操作。它們適用于需要去重和按元素排序的場(chǎng)景。關(guān)聯(lián)數(shù)組(Map)關(guān)聯(lián)容器map和multimap以(鍵,值)對(duì)為基礎(chǔ)，提供高效的關(guān)鍵字查找和存取。它們適用于需要鍵值關(guān)聯(lián)的應(yīng)用場(chǎng)景。唯一性與重復(fù)性set和map容器只允許唯一鍵值，而multiset和multimap容器則支持重復(fù)鍵值。選擇時(shí)要根據(jù)實(shí)際需求權(quán)衡取舍。字符串類string靈活管理字符串C++的string類提供了豐富的函數(shù)來創(chuàng)建、修改和操作字符串，幫助開發(fā)者高效管理文本數(shù)據(jù)。支持快速查找string類內(nèi)置的find和rfind等函數(shù)可以快速定位子字符串的位置，方便進(jìn)行后續(xù)的處理。支持格式化輸出通過使用string類的append和格式化輸出函數(shù)，可以輕松拼接和格式化輸出字符串。智能內(nèi)存管理string類會(huì)自動(dòng)處理內(nèi)存分配和釋放，降低了程序員的內(nèi)存管理負(fù)擔(dān)。C++11新特性auto關(guān)鍵字通過auto關(guān)鍵字自動(dòng)推斷變量的數(shù)據(jù)類型,使代碼更簡(jiǎn)潔易讀。統(tǒng)一初始化可以使用統(tǒng)一的花括號(hào){}語法初始化各種數(shù)據(jù)類型,提高代碼一致性。lambda表達(dá)式提供了一種簡(jiǎn)潔的匿名函數(shù)語法,方便地定義及傳遞函數(shù)對(duì)象。智能指針引入了unique_ptr和shared_ptr等智能指針,自動(dòng)管理動(dòng)態(tài)內(nèi)存,避免內(nèi)存泄漏。智能指針1auto_ptr最早的智能指針類型,通過自動(dòng)釋放內(nèi)存解決內(nèi)存泄漏問題。但存在安全隱患,已被不推薦使用。2unique_ptr取代auto_ptr,獨(dú)占式擁有權(quán),不允許復(fù)制,只能移動(dòng)。確保一個(gè)對(duì)象只有一個(gè)指針指向它。3shared_ptr多個(gè)指針共享一個(gè)對(duì)象,引用計(jì)數(shù)機(jī)制確保對(duì)象在無引用時(shí)自動(dòng)釋放。適用于復(fù)雜的共享所有權(quán)場(chǎng)景。4weak_ptr弱引用指針,不增加引用計(jì)數(shù)。用于打破shared_ptr循環(huán)引用的問題,提高內(nèi)存管理效率。線程和并發(fā)編程多線程的優(yōu)勢(shì)多線程可以提高程序的響應(yīng)速度和處理能力,提升資源利用率。在需要并行處理的場(chǎng)景中,多線程是一種有效的解決方案。線程同步與互斥在多線程環(huán)境中,線程之間需要進(jìn)行同步和互斥,避免數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)和資源爭(zhēng)搶。常用的同步機(jī)制包括互斥鎖、信號(hào)量和條件變量等。常見線程問題多線程編程中常見的問題包括死鎖、饑餓和racecondition等。開發(fā)者需要掌握預(yù)防和解決這些問題的技巧。并發(fā)編程模型不同的并發(fā)編程模型,如生產(chǎn)者-消費(fèi)者模型和事件驅(qū)動(dòng)模型,適用于不同的并發(fā)場(chǎng)景。選擇合適的模型可以使程序設(shè)計(jì)更加優(yōu)雅。C++的編譯和鏈接過程1預(yù)處理編譯器會(huì)首先對(duì)源代碼進(jìn)行預(yù)處理,如展開宏、處理頭文件和編譯指令等。2編譯編譯器會(huì)對(duì)預(yù)處理后的代碼進(jìn)行詞法分析、語法分析,并生成目標(biāo)代碼。3鏈接鏈接器會(huì)將目標(biāo)代碼與庫文件鏈接,解析外部引用,生成最終的可執(zhí)行文件。調(diào)試技巧和編碼規(guī)范調(diào)試技巧使用斷點(diǎn)調(diào)試、打印日志、單元測(cè)試等方法快速定位和解決代碼問題。代碼風(fēng)格遵循一致的命名規(guī)范、縮進(jìn)格式和注釋規(guī)則,提高代碼的可讀性和可