C++程序设计案例教程-课件 （慕课）-杨卫明第1章：C++入门

第一章C++入门C++语言简介C++程序的上机实现第一个C++程序案例实战与实训第一节：C++语言简介C++的发展史C++的特点C++的应用领域1.1.1C++的发展史背景132第一阶段从C++语言出现到1995年，在这期间BjarneStroustrup博士完成了经典巨著《TheC++ProgrammingLanguage》第一版；

诞生了一个传世经典ARM。历史背景1967年诞生的第一个面向对象的Simula67语言，随后相继出现了Smalltalk与Smalltalk—80等面向对象的语言，开始向世人展现面向对象程序设计的魅力。第二阶段从1995到2000年，这一阶段由于STL库和后来的Boost库等程序库的出现，泛型编程设计在C++中的比重越来越大。同时由于Java、C#等语言的出现和硬件的影响，C++受到了一定的冲击。

第三阶段从2000年至今，以Loki、

MPL等程序库为代表的产生式编程和模板元编程的出现，使C++迎来了发展史上的又一个高峰。这些新技术和原有技术的融合，使C++成为当今主流程序设计语言中最复杂的语言。1.1.2C++的特点C++既保留了C语言的所有优点，又克服了C语言的缺点，其编译系统能检查出更多的语法错误，因此C++比C语言更安全。绝大多数C语言程序可以不经修改直接在C++环境中运行，用C语言编写的众多库函数可以用于C++程序中。C++设计成与C兼容，完成了从C到C++的平滑过渡。保持与C兼容C++引入了面向对象的概念，使得开发人机交互类型的应用程序更为简单、快捷。通过类的层级关系进行编程，实现功能可扩展和增强的接口。具有诸如JAVA、PHP、Python等面向对象编程语言的特性。支持面向对象编程1.1.2C++的特点利用C++中的标准模板库STL，如set、map、hash等容器，可以快速编写代码。除此之外，数不胜数的第三方库，如扩充C++标准库的Boost库、图形库QT、图像处理库OpenCV、机器学习库Tensorflow、线性代数库Eigen、游戏库OpenGL等，这些优秀的库为企业的项目开发提供了非常大的支持，是必不可少的部分。C++在嵌入式开发领域有重要的地位，智能设备在生活随处可见，如智能手表、机器人等，这些智能设备的底层驱动和上层应用开发离不开C++语言的支持。C++11标准中增加的新特性，如原子操作、常量表达式、线程同步机制等，能够更加紧密的和硬件结合。支持嵌入式开发拥有丰富的库1.1.2C++的特点C++和C语言属于强类型语言，C语言中可以进行强制类型转换，相对自由灵活。在C＋＋中强制类型转换被认为是设计的不合理，为了兼容C语言提供了三种类型转换形式。大多数面向对象编程语言具有垃圾回收机制，而C++语言不具备垃圾回收机制，意味着申请的内存资源在使用完成后要自己释放还给系统。C++11标准的新特性智能指针，实现了内存资源的自动管理，使指针更加灵活并避免了内存泄漏。支持垃圾回收机制类型安全增强1.1.3C++的应用领域C++应用领域科学计算C++凭借先进的数值计算库、泛型编程等优势在这一领域也应用颇多。操作系统C++凭借其对C的兼容性，面向对象性质也开始在该领域有一席之地。教育与科研C++擅长于面向对象程序设计的同时，还可以进行基于过程的程序设计。游戏C

++使得与硬件的交互更加容易，具有大量的库可以与之交互。网络软件C++拥有很多成熟的用于网络通信的库，最具有代表性的是ACE库。第二节：第一个C++程序1.2.1程序文件C++语言作为C的扩展版，其源程序扩展名.cpp，意思为CPlusPlus，开头字母就是cpp。C语言源程序扩展名为.c。扩展名了决定了程序的编译语法和规则。程序文件注意：一个完整的C++程序包括预编译命令，命名空间的使用，主函数，输入输出命令和return语句1.2.2程序基本结构第1行代码：包含了输入输出头文件iostream，

它是C++标准库头文件。第2行代码：引用标准命名空间std。第3~7行代码：定义main()函数。第5行代码：在屏幕上输出“helloC++”。第6行代码：通过return返回0。1#include<iostream>2usingnamespacestd;3intmain()4{5 cout<<"helloC++"<<endl;6 return0;7}1.2.3预处理编译指令#include程序开始部分以#开头的命令，表示预处理命令，编译时预先处理。预处理命令主要有宏定义命令、文件包含命令和条件编译命令。#这是最常见的文件包含命令，命令本质是把指定的文件中的函数，变量，宏等全部导入。#include命令可以用使用尖括号和引号，区别在于引号会优先在要编译的文件中找，没找到才会调用标准库里的文件。因此自己定义的头文件要用双引号，系统的头文件要用尖括号。#include1.2.3预处理编译指令#includeiostream:

标准输入/输出流头文件，包含了系统预定义的标准输入/输出流对象，比如cin和cout。C语言的标注输入/输出头文件为stdio.h。C语言的头文件要加.h,C++不加。头文件可以自定义，包含自定义的头文件要加.h。头文件#include<bits/stdc++.h>包含了所有C++头文件的头文件。DEC++里面可以只用，VS里需要手动添加。优点是：减少头文件编辑工作量。

缺点是：每次读取和分析头文件，会增加编译时间。万能头文件1.2.4命名空间命名空间是C++语言的新特性，它能够解决命名冲突问题。例如，小明定义了一个函数swap()，C++标准程序库中也存在一个swap()函数。此时，为了区分调用的是哪个swap()函数，可以通过命名空间进行标识。定义1.2.4命名空间std是C++标准命名空间，由于C++标准库几乎都定义在std命名空间中，所以编写的所有C++程序都需要引入下列语句。要使用标准命名空间的内容必须先声明才能使用，声明方式如下：usingnamespacestd;标准命名空间自定义命名空间使用namespace定义，其格式如下：namespace

空间名{ …//可以是变量、函数、类、其他命名空间}自定义命名空间1.2.4命名空间①命名空间名加上作用域标识符“::”标识要使用的实体。在引用处指明变量所属的空间，例如，使用标准命名空间的标准输出和换行符，示例代码如下：std::cout<<"C++"<<std::endl;命名空间的使用有三种方式1.2.4命名空间②使用using关键字，在要使用空间实体的上面，使用using关键字引入要使用的空间变量。例如，使用标准命名空间的标准输出，示例代码如下：usingstd::cout;

cout<<"C++";这种情况下，只能使用using引入的标识符。例如，std空间里endl换行符不能被使用，但可以使用std::endl的形式使用。命名空间的使用有三种方式1.2.4命名空间③使用using关键字直接使用要使用的变量所属的空间，示例代码如下：usingnamespacestd;

这样引入std空间后，则std中定义的所有实体都可以被使用了。但这种情况下，如果引用多个命名空间往往容易出错。例如，自定义swap()函数，标准库也有swap()函数，调用swap()函数就会出现二义性错误。命名空间的使用有三种方式1.2.5函数C++程序由若干个文件组成，每个文件又由若干个函数组成，每个函数由函数首部和函数体组成。其中函数首部由函数返回值类型、函数名和形参类型说明表组成，函数体由语句组成,语句以分号作为结束标志的。函数函数返回类型函数名（形参类型说明表）{

声明部分 执行部分}函数体函数首部1.2.5函数组成C++程序有多个函数，但有且仅有一个主函数main()。程序执行时，从主函数开始执行，函数体的左大括号“{”表示函数的开始，遇到右大括号“}”表示结束。主函数intmain(){ 声明部分 执行部分return1;}结束程序，返回整数值1.1.2.6变量与数据类型inta,b;其中int为系统提供的基本数据类型，代表整型。a,b为定义的整型变量。C++中每个变量都有指定的数据类型，定义变量，就是分配内存空间，存放指定的数据类型。变量：先定义，后使用。变量基本数据类型有：整型int,浮点型float,字符型char，布尔类型bool，字符串类型string。数据类型1.2.7注释程序的注释是解释性语句，提高源代码的可读性。编译时，会忽略注释。注释语言应该简练易懂、含义准确，避免二义性。C++支持单行注释和多行注释。单行注释：注释以//开始，直到行末为止。多行注释：以/*开头，以*/结尾。注释应用于一行：例：#include<iostream>//头文件包含命令floata,b; //定义了单精度浮点型变量a,b应用于多行或者整个程序文件：例：/*charc;cin>>c*/1.2.8输入与输出输入/输出语句是C++最基本的语句。C++控制台常用的输入输出是由cin和cout对象实现的，他们定义在头文件iostream

中，其作用类似于C语言中的scanf()函数和printf()函数。输入输出1.2.6输入与输出//读入单个变量charc1,c2;cin>>c1;cin>>c2;cin与运算符“>>”结合使用，用于读入用户输入，以空白（包括空格、回车、TAB）为分隔符。cinout<<10<<endl;cout<<'a'<<endl;cout<<"C++"<<endl;cout与运算符“<<”结合使用，用于向控制台输出信息，称作标准输出对象或屏幕输出对象。coutinta=10;cout<<a<<endl;inta=10;stringstr="abc";cout<<a<<","<<str<<endl;//读入多个变量strings,y;floatf;cin>>s>>y;

//一次读入多个相同类型的变量cin>>s>>f;

//一次读入多个不同类型的变量注意：提取运算符>>和插入运算符<<后面只管一个对象连续输入要使用多个提取运算符错误示例：cin>>x,y;正确示例：cin>>x>>y;程序基本结构#include<iostream.h>以#标志开始的句子是预处理器的指示语句。它们不是可执行代码，只是对编译器作出指示。告诉编译器的预处理器将输入输出流的标准头文件(iostream.h)包括在本程序中。intmain()为主函数(mainfunction)的起始声明。mainfunction是所有C++程序的运行的起始点。

程序开始运行时第一个被执行，所有C++程序都必须有一个mainfunction。return0;返回语(return)引起主函数main()执行结束，并将该语句后面所跟代码(在本例中为0)返回。cin>>a>>b;cin是C++中的标准输入流(通常为终端的键盘)，从标准输入读取数据，并保存到变量中。cout<<c;cout是C++中的标准输出流(通常为控制台，即屏幕)，这句话把变量c插入输出流(控制台输出)中。usingnamespacestd;C++标准函数库的所有元素都被声明在一个名空间中，这就是std名空间。1.2.7编码规范3每个大括号占一行，并与使用大花括号的语句对齐，花括号内的语句缩进两个字符。例如：intmain（）{inta,b;------}1一般情况下一行一条语句。例如：

inta,b;cin>>a>>b;加上必要的注释，增强程序的可读性。4例如：需要注释的主要有：文件头部，关键变量和语句。程序结构要清晰，利用Tab缩进，同一层次语句要对齐。例如：if(a<b)max=b;cout<<max;21.2.7头部规范文件头部注释规范说明性文件（如头文件.h文件、.inc文件等）头部应进行注释注释必须列出：版权、作者、编写日期和描述等，还应有函数功能简要说明/*****************************************Copyright:xxxAuthor:xxxDate:2021-11-11Description:描述主要实现的功能*****************************************/举例说明第三节：C++程序的上机实现C++程序开发过程VisualStudio开发环境1.3.1C++应用程序开发基本过程开发基本过程1.编辑开发C++程序首先要通过编辑器对源文件进行编辑。编辑好的C++文件名为.CPP。5.装载和执行此时已经通过装载器将代码放入内存中了，在获取CPU时间后，即可从内存中取出在CPU上执行。4.链接通过连接器将库文件和程序代码链接成可执行程序.exe，同时进行地址转换，以便进行正确的装入工作。3.编译将预处理过的中间文件转换为二进制代码，生成目标文件.obj，此时会进行语法检查和代码优化等工作。2.预处理在正式进行编译之前，会通过一个预处理器来进行一些处理操作，包括将头文件放入源代码、宏的替换等。(也叫预编译）1.3.2开发环境1.3.2VisualStudio开发环境安装1.C++常用编程工具是VisualStudio，由微软公司开发，用于帮助程序员编程的工具，因此要到微软官网去下载2.进入官网后点击“所有Microsoft”，寻找开发人员与IT，点击VisualStudio1.3.2VisualStdio开发环境安装3.进入VisualStudio的产品介绍页面4.网页中列举了三个编程工具软件，如果环境是Windows，就选择第一个大家选取与环境相应的软件进行下载5.可以看到这里有三个版本：

社区版：适用于学生、开源和个人。该版本是免费版，

但它的功能是完备的。可以开发Android、ios、Windows和Web的应用程序。Professional：专业版，比较适用于中、小团队开发。

企业版：比较适用于大、中型团队开发。1.3.2VisualStudio开发环境安装6.下载完成后会得到一个exe文件，双击此文件进入安装提示页面电脑操作系统不一样，安装过程也会不一样，不过安装过程大同小异1.3.2VisualStudio开发环境安装7.等待系统提取数据完毕，进入一个短暂数据加载页面8.数据加载页面过后，进入功能选择界面。1.3.2VisualStdio开发环境安装9.最后点击安装，系统进行下载和安装10.经过一段时间的等待，VisualStudio就安装完成了1.3.2开始C++程序开发1.系统自启动VisualStudio2.软件开启动画后，跳出登录对话框，需要创建一个账户或登陆已创建的账户，如果不需要可直接点击“以后再说”选择样式的时候，推荐暗色样式，编程的时候眼睛不会容易出现疲劳1.3.2开始C++程序开发3.选择样式之后点击“启动VisualStudio”，显示准备对话框4.稍等片刻会弹出软件创建界面，点击“创建新项目”1.3.2开始C++程序开发5.点击创建控制台应用6.输入项目名称，可以自己选择保存地址1.3.2C++程序开发环境窗口7.此时自动生成一个主函数main()，然后就可以开始编写程序8.当前主要用到的是图中标注的两块区域①本地Windows调试：调试当前的程序②右边的头文件、源文件是当前项目内的程序文件1.3.2C++程序开发环境窗口9.点击调试菜单，选择开始调试命令，或者按F5调试运行程序。10.程序执行结果1.3.2C++程序开发环境1.3.2C++程序开发环境选择控制台应用自带的主程序基础代码境第四节：案例实战与实训1.4.1案例实战数学老师请你帮忙，在屏幕上输入两个整数，输出这两个整数相加的竖式计算。例如：

输入2371870

输出：

237

+ 1870

----------------

2107案例实战1.4.1案例实战两个整数的竖式计算中，有输入的两个整数和相加求和的结果，因此定义三个整型变量。inta,b,sum;//a,b为输入的两个数;sum表示和。竖式计算中，输出4行，可以理解成每行输出宽度一致，右对齐，左补空格，因此要对输出宽度进行控制。输出一个对象，然后换行。知识点：C++语言输入输出宽度可用