Microsoft PowerPoint - 1. C++介绍.ppt [兼容模式]

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1 C++ 入门

2 1. 程序 = 数据 + 运算 Application = Data + Operator 程序就是对数据进行加工处理 ( 运算 ) 程序 = 数据 + 运算 数据用变量 ( 常量 ) 表示, 用运算符对它们进行运算 程序 = 变量 + 运算符 程序中的数据应有条理地存储在内存中, 处理需要按照一定步骤或方法进行 程序 = 数据结构 + 算法

3 机器语言 电子元件 开 和 通 是两个稳定状态, 可用以表示 1 或 0. 一组 0 和 1 二进制串可用来表示数据和运算符 ( 操作码 ) 机器指令 = 操作码 + 地址码 操作码 : 加 减 乘 除 移动等地址码 : 第 1 2 操作数地址 结果地址

4 机器语言 / machine language 机器指令 = 操作码 + 地址码 / 操作数 如对于 x86/ia-32 处理器, 下列指令将一个 8 位的值移到一个寄存器中 其中操作码 1011 后跟一个 3 位寄存器 AL 的标识码 000, 数据则是

5 汇编语言 / Assembly Language 汇编语言是机器语言的助记符 MOV AL, 61h ; Load AL with 97 decimal (61 hex) 再如 : MOV EAX, [EBX] ; 将内存地址 EBX 的 4 字节 move 到寄存器 EAX MOV [ESI+EAX], CL ; 将寄存器 CL 的值 move 到地址为 ESI+EAX 的内存中 汇编器 ( assembler) 将汇编语言代码翻译成机器语言代码的工具.

6 高级语言 以人们容易理解的接近自然语言的语言表示运算数和运算符 如用字母 x, y 表示变量, 用 x*y 表示数学运算 优点很多 : 易读性 易维护 移植性好 开发效率高等 常用高级语言 :C/C++ Java Fortran Matlab Basic PHP HTML

7 编译器 Compiler 将高级语言程序转换成机器语言程序 C++ 程序代码 int a, b, sum; cin >> a; cin >> b; 编译器 机器 sum = a + b; cout << sum << endl; CodeBlock Visual Studio

8 程序的编译链接 源文件预处理器预处理过的代码编译器目标文件 源文件预处理器预处理过的代码编译器目标文件 库文件 连接器 可执行文件 操作系统 内存中的程序

9 C++ 简短总结 C++ 非常流行, 特别是对速度有要求 需要访问底层特征的应用程序场合 Bjarne Stroustrup(Texas A&M) 在 1979 年发明, 对 C 语言进行了扩展 本课程将先介绍 C++ 中的 C 语言部分 C++ 程序是大小写敏感的, 比如 somename 和 SomeName 是两个不同的标识符 尽管可编写图形程序, 但图形程序复杂且难移植, 本课程将介绍文本程序 (Console Application)

10 Hello world! // my first program in C++ #include <iostream> int main() { } std::cout << "Hello World!"; Hello World!

11 Hello world! // my first program in C++ #include <iostream> 双 // 开头的行是注释, 用于解释代码, 帮助自己和别人越苏理解程序, 注释不是程序代码 int main() { std::cout << "Hello World!"; } Hello World!

12 Hello world! // my first program in C++ #include <iostream> # 开头的是预处理命令, #include <iostream> 表示包含某个头文件 iostream, 使得可以使用 C++ 标准库的输入输出功能 int main() { std::cout << "Hello World!"; } Hello World!

13 Hello world! // my first program in C++ #include <iostream> int main() { std::cout << "Hello World!"; } 空白行, 对 C++ 程序唔任何影响, 仅仅是代码阅读性好! Hello World!

14 Hello world! // my first program in C++ #include <iostream> int main() { std::cout << "Hello World!"; } 该行定义一个叫做 main 的函数, 一个函数给一组代码语句起了一个名字 函数规范包括 : 类型 (int) 名字(main) 圆括号 ( ( ) ) 圆括号() 内也许包含一些参数 每个 C++ 程序都包含一个叫做 main 的函数, 称为程序的主函数 程序总是执行这个主函数 main Hello World!

15 Hello world! // my first program in C++ #include <iostream> int main() { } std::cout << "Hello World!"; 任何程序块的代码 ( 包括函数 ) 的代码总是被包围在左 { 和右 } 中 Hello World!

16 Hello world! // my first program in C++ #include <iostream> int main() { } std::cout << "Hello World!"; 这是一行 C++ 语句, 一个语句是能实际产生某种结果的一个表达式 函数中的语句按照它们出现的程序依次执行 std::cout 代表标准输出设备对象 ;<< 是输出流运算符, 用于向 std::cout 输出数据 ; 双引号包围的是一个字符串 注意 : 每个 c++ 语句都以 ; 结果 Hello World!

17 Hello world! // my first program in C++ #include <iostream> int main() { std::cout << "Hello World!"; } 该程序只有一行可执行语句 std::cout << "Hello World!"; 虽然我们用缩进换行等对代码进行排版, 这仅仅是为了提高可读性, 我们完全可以将代码写在一行中 : Hello World! int main(){ std::cout << "Hello World! ;}

18 // my first program in C++ #include <iostream> Hello world! int main() { std::cout << "Hello World!"; std::cout << "I'm a C++ program"; } Hello World! I'm a C++ program

19 Hello world! 等价于 // my first program in C++ #include <iostream> int main () { std::cout << " Hello World! "; std::cout << " I'm a C++ program "; } Hello World! I'm a C++ program

20 x+y // x+y #include <iostream> void main() { int x = 3; int y = 4; std::cout<< x+y=: <<x+y << \n ; } x+y=:7

21 注释 /Comment 以双斜杠 // 开头的行是注释行, 仅仅解释代码的含义或作用 以 /* 开头, 并以 */ 结尾构成多行注释 /*my second program in C++ */ #include <iostream> int main() { std::cout << "Hello World!"; std::cout << "I'm a C++ program"; } Hello World! I'm a C++ program

22 使用名字空间 Using namespace std /*my third program in C++ */ #include <iostream> using namespace std; int main() { cout << "Hello World!"; cout << "I'm a C++ program"; } cout 是定义在 C++ 标准名字空间 std 中的一个对象, 所以之前我们需要加一个限定词 std::, 说明 cout 是 std 中定义的对象 我们也可以引入整个名字空间 std, 这样程序中 cout 前就不用再加名字空间限定词了 Hello World! I'm a C++ program

23 转义字符 /*my third program in C++ */ #include <iostream> using namespace std; int main() { cout << "Hello World!\n"; cout << "I'm a C++ program"; } \n 表示一个新行 newline 符号, \ 和一个文本常量称为转义字符, 用以表示一个特殊字符 Hello World! I'm a C++ program

24 转义字符

25 Tokens( 记号 ) Tokens 是对编译器有意义的最小的程序单元 Token 类型说明 / 目的例子 Keywords( 关键字 ) Identifiers( 标识符 ) 对编译器有特殊意义的单词, 语言保留的名字 不属于语言的名字 int void using namespace Literals( 文字量 ) 源代码中直接指定的基本常量 c \n 4 x+y=: Operators( 运算符 ) 数学或逻辑运算 +, -, &&, %, << Punctuation/Separators 标点 / 分隔符 Whitespace( 空格 ) 定义程序的结构 { } ( ), ; 不同的空白符, 被编译器忽略 回车 (\r) 换行 (\n), 空格以及制表符 (Tab)

26 程序结构 语句 (statement) 是程序的基本构造块, 程序就是由一系列语句构成的 表达式 (expression) 是一个具有值 (Value) 的语句. 如 40 x+y hello world\n 运算符对表达式进行运算, 得到一个新表达式 如表达式 (4+2)/3: 对表达式 4 和 2 进行加法, 得到的表达式再和表达式 3 进行除法 运算符类型 : 数学 Mathematical : + - * / % 逻辑 Logical: && 位运算 Bitwise: &

27 系统程序 程序内存布局 内存 : 存放程序代码和数据的地方 动态链接库应用程序 1 应用程序 2 程序代码 静态数据 堆栈区 表达式语句 x,y,z 函数调用栈 堆空间 空闲

28 程序错误 语法错误 : 编译错误或链接错误 编译器和连接器会告诉我们错误信息! #include <iostream> using namespace std; void main(){ x = 3; cout<<x; } error C2065: 'x' : undeclared identifier

29 程序错误 语法错误 : 编译错误或链接错误 编译器和连接器会告诉我们错误信息! #include <iostream> //using namespace std; void main(){ } x = 3; cout<<x; error C2065: 'x' : undeclared identifier error C2065: 'cout' : undeclared identifier

30 程序错误 语法错误 : 编译错误或链接错误 编译器和连接器会告诉我们错误信息! 逻辑错误 : 运行的结果和预想的不一致! #include <iostream> void main(){ int x, y =40; int z = x+y; std::cout<<z; } Build: 1 succeeded, 0 failed, 0 up-to-date, 0 skipped

31 如何发现逻辑错误? 方法 1: 输出程序运行过程中的一些数据或信息 如 printf 或 std::cout #include <iostream> void main(){ } std::cout<< helo word! std::cout<< second line! Helo word! second line! This is not what we want to output!

32 如何发现逻辑错误? 方法 1: 输出程序运行过程中的一些数据或信息 如 printf 或 std::cout #include <iostream> void main(){ } std::cout<< Hello Word!\n std::cout<< Second Line! Hello Word! Second Line! This is what we want to output!

33 如何发现逻辑错误? 方法 1: 输出程序运行过程中的一些数据或信息 如 printf 或 std::cout 方法 2: 利用 IDE 开发环境提供的调试功能, 如断点调试 单步调试 进入函数 F9 光标处设置断点 F5 调试执行程序 ( 断点处暂停 ) Ctrl+F7 Ctrl+F5 F10 F11 编译程序 执行程序 单步执行 进入函数执行

34 #include <iostream> void main(){ int x, y =40; int z = x+y; std::cout<<z; } 执行到这里

35 数据及其类型 不同类型的数据占据的内存大小是不同的 可对它们进行的运算也是不同的 void main() { int a = 3, b=4; std:: cout << a+b; char which = A ; bool k, h,r; r = k*h; } 类型存储大小运算 int 32 位 算术运算 :+ - * / % char 8 位 bool 逻辑运算 :! && 每个表达式 ( 数据 ) 都具有一种类型 : 表示它的值是什么样的数据 如 a, a+b 是 int 型,k 是 bool 类型,which 是 char 类型

36 数据类型 数据类型分为 : 基本数据类型 用户定义类型

37 类型 - 基本类型

38 类型 - 基本类型 类型的位越多能够表示的不同值越多

39 数据有变量和常量之分 : #include <iostream> #define PI void main(){ } float r = 3; r= 4.5; float circle= PI*r*r; std::cout<< circle; 宏定义 :PI 是常量 常量不可以被修改 3 种声明常量的方式 : 1) 文字量, 如 ) 宏定义常量, 如 PI 3) const 关键字定义, 如 const float PI = ;

40 数据有变量和常量之分 : #include <iostream> #define PI void main(){ float r = 3; r= 4.5; float circle= PI*r*r; std::cout<< circle; } r 和 circle 都是浮点数类型 float 的变量, 变量可以被修改

41 用户定义类型 - ostream 在 C++ 标准名字空间中定义了许多实用的类型, 其中有一个用户定义的输出流类型 ostream 的变量 cout. 可用于输出信息. 要使用 std 中的变量 cout, 需要包含相应的输入输出流头文件 :#include <iostream>. #include <iostream> int main( ) { std::cout << Hello world! \n ; }

42 用户定义类型 -istream 在 C++ 标准名字空间中有一个用户定义的输入流类型 istream 的变量 cin. 可用于输入信息. 要使用 std 中的 cin, 需要包含相应的输入输出流头文件 :#include <iostream>. #include <iostream> int main( ) { int x; doulbe y; std::cin>>x>>y; std::cout<<x+y << \n ; }

43 // my first string #include <iostream> #include <string> using namespace std; 用户定义类型 -string C++ 标准库中定义了一个非常实用的用户定义类型 - 字符串类型 string 其他初始化方式 : string mystring = "This is a string"; string mystring ("This is a string"); string mystring {"This is a string"}; int main () { string mystring; mystring = "This is a string"; cout << mystring; return 0; } 更多运算 : 如 + string s = "This is a string"; string t ("This is a string"); string h = s+t; std::cout<<h<< \n ;

44 用户定义类型 -vector 标准模板库 std 中的 vector 是一个向量 ( 数组 ) 类型的模板 用于从一个参数类型生成一个用户定义类型 如 vector<int> 就是一个可存储多个整数的向量类型 #include <iostream> #include <vector> 2 8 void main(){ std::vector<int> ints; ints.push_back(3); ints.push_back(8); ints[0] = 2; std::cout<<ints[0]<< \n <<ints[1]; }

45 附录 : 运算符 算术运算符 : +, -, *, /, % 赋值运算符 : +=, -=, *=, /=, %=, >>=, <<=, &=, ^=, = 增量运算符 : ++, -- 比较运算符 : ==,!=, >, <, >=, <= 逻辑运算符 :!, &&, 位运算符 : &,, ^, ~, <<, >> 条件运算符 :? 逗号运算符 : sizeof 运算符 显式类型转换运算符 : (type)

46 算术运算符 C++ 提供 5 个基本的算术运算符

47 关系运算符 C++ 提供 6 个用于比较数值的关系运算符, 返回值 1 或 0 因此关系运算符不能用于比较字符串 Hello > world

48 运算 - 逻辑运算符 3 个逻辑运算符用于比较逻辑表达式 非 0 数表示逻辑值 true, 而 0 表示逻辑值 false

49 运算符 - 增量 / 减量运算符 int k=5; k++; --k;

50 运算 - 位运算符 6 个位运算符用于处理整数中的单独的位

51 unsigned char x = 011 ; unsigned char y = 027 ; 运算 - 位运算符

52 运算 - 位运算符 #include <iostream> #include <iomanip> #include <bitset> using namespace std; int main(){ unsigned char x = '011'; unsigned char y = '027'; cout<<" binary format of "<<x<<" is "<<bitset<sizeof(unsigned char)*8>(x)<<endl; cout<<" binary format of "<<y<<" is "<<bitset<sizeof(unsigned char)*8>(y)<<endl; unsigned char z = x y; cout<<"binary format of z=x y "<<" is "<<bitset<sizeof(unsigned char)*8>(z)<<endl; z = x&y; cout<<"binary format of z=x&y "<<" is "<<bitset<sizeof(unsigned char)*8>(z)<<endl; z = x^y; cout<<"binary format of z=x^y "<<" is "<<bitset<sizeof(unsigned char)*8>(z)<<endl; return 0; }

53 运算 - 位运算符

54 运算符 - 赋值运算符 用于将一个值存储在内存的某个位置 ( 变量 ) 左边的操作数必须是一个左值 (left Value), 右操作数可以是任意一个表达式 因此左值通常是一个变量, 但也可能是引用或指针指向的内存 如 int sum = (a+b)*(b-a)/2; bool f = f1&&f2; double d +=3; n <<= 4;

55 运算符 - 赋值运算符

56 运算符 - 赋值运算符 赋值运算符本身也是表达式, 其值就是左值的值, 因此可以继续用于其他表达式中

57 运算符 - 条件运算符? : 根据 operand1 的值是 true 或 false, 其值取 operand2 或 operand3

58 运算符 - 逗号运算符, 其值取右操作数 opdn1,opnd2

59 运算符 -sizeof 运算符 返回任何数据项或类型占用的空间, 以字节为单位

60 运算符 -sizeof 运算符 返回任何数据项或类型占用的空间, 以字节为单位

61 运算符的优先级别 表达式中运算符执行的次序很重要, 由运算符优先规则决定 如 a == b + c*d 中运算符执行的次序是 : * + == 而 a== (b+c)*d 中运算符执行的次序是 : + * ==

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63 写程序解决下列问题 : 练习 1. 判断一个数是否是奇数 ; 2. 将一个 int 类型的数的二进制的第 16 位设为 1; 3. 确定一个数的绝对值 ; 4. 从键盘分别输入一个整数和一个实数, 在窗口输出两者的和 ; 5. 在程序中定义 3 个 string 类型的变量, 从键盘输入字符串给两个变量, 另外一个变量是这两个变量对应字符串的拼接, 并输出 3 个字符串变量的内容