第01 C++语言概述.ppt

1、第一讲 C+语言概述,2,第一讲 C+语言概述,C+语言的简史 C+语言支持的程序设计方法 C+语言程序开发的步骤 C+语言的编程环境 C+程序的基本结构,C+语言程序设计,3,从C语言到C+语言,C语言的起源 美国贝尔实验室的Dennis Ritchie在1972年开发的 用于设计UNIX操作系统 其前身是B语言（Ken Thompson于1970年为第一个UNIX系统开发的语言） C语言的标准 美国国家标准化组织（ANSI）于1983年成立了一个委员会（X3J11），以确定C语言的标准。 该标准（ANSI C）于1989年被正式采用，即C89。 最新的版本在1999年发布，即C99。,C+

2、语言概述,4,从C语言到C+语言,C语言以其如下的特点风靡了全世界 语言简洁、紧凑，使用方便、灵活。 C语言只有32个关键字，程序代码书写形式自由。 有丰富的运算符和数据类型。 可以直接访问内存地址，能进行位操作。 生成的目标代码质量高，程序运行效率高。 可移植性好。,C+语言概述,5,从C语言到C+语言,C语言的局限性 数据类型检查机制相对较弱，这使得程序中的一些错误不能在编译阶段被发现。 C本身几乎没有支持代码重用的语言机制，因此一个程序员精心设计的程序，其代码很难为其它程序所用。 当程序的规模达到一定程度时，程序员很难控制程序的复杂性。,C+语言概述,6,从C语言到C+语言,C+语言的起

3、源 1980年，贝尔实验室的Bjarne Stroustrup开始对C进行改进和扩充。 1983年正式命名为C+。 C+包含了整个C（C89），C是建立C+的基础。 C+包括C的全部特征和优点，同时增加了对面向对象程序设计和通用程序设计的支持。 C+语言的标准 1998年ANSI/ISO联合委员会发布了C+的国际标准。 2011年发布了C+的最新标准（C+11）。,C+语言概述,7,C+语言程序的开发过程,一般分成五个步骤 定义程序目标 设计程序 编写代码 编译 运行、测试和调试程序,C+语言概述,8,C+语言程序的开发过程,定义程序目标 在开始解决问题之前，程序的开发人员必须彻底了解问题是什

4、么，对即将要创建的程序要做的事情有个清晰的认识。 这需要仔细考虑以下问题 程序需要什么信息 程序需要执行哪些计算和操作 程序应该报告什么信息 例如，计算任意一个圆环的面积 提出问题，明确目标 圆环是什么？如何计算面积？需要什么数据？计算精度？,C+语言概述,9,C+语言程序的开发过程,设计程序 决定程序如何去解决问题。 需要考虑 如何给程序提供必要的数据 程序中如何表示数据 用什么方法来处理数据 程序如何组织 程序怎样报告结果 完成这个程序需要多长时间 应该用一般的概念考虑设计中的问题，而不是考虑具体的代码。,C+语言概述,10,C+语言程序的开发过程,编写代码 编写代码来实现前面的设计，即用

5、C+语言来表示程序设计。 需要开发人员熟练掌握C+语言的知识。 可以在草稿纸上勾画自己的想法或书写代码，但最终必须将代码输入计算机。 输入代码所采用的机制则取决于具体的编程环境。 一般来说，需要使用文本编辑器（例如Windows的记事本程序）来创建一种文件，称为源文件 源文件包含程序设计的C+语言表示形式（称为源程序或源代码）,C+语言概述,11,C+语言程序的开发过程,编译 把C+语言源程序转换成机器语言表示的程序。 这种程序可以直接被计算机理解和执行，所以称之为可执行程序，放在可执行文件中。 编译的具体细节取决于使用的编程环境。 C+语言分两步完成这一工作：编译和链接。 编译器将源代码转换

6、为目标代码，并存在目标文件中。 链接器将目标代码与其他代码结合起来生成可执行文件。 这种把编译和链接分开来做的方法便于程序的模块化。 可以分别编译程序的各个模块，然后用链接器把编译过的模块结合起来。 这样，如果需要改变一个模块，则不需要重新编译所有其他模块。,C+语言概述,12,C+语言程序的开发过程,运行、测试和调试程序 运行包含可执行程序的文件。 在不同的系统中运行程序的方式可能不同。 例如，Windows的控制台和资源管理器。 对程序进行仔细的检查，看程序是否在做该做的事，是否得到预期的结果。 比较好的做法是为验证程序的正确性设计一个测试计划。 越早做越好，因为它有助于理清程序员的思路。

7、 程序中的错误被称为bug，调试（Debug）就是要找到并消除错误。,C+语言概述,13,C+语言的编程环境,开发程序的具体操作取决于使用的编程环境 因为C+语言在许多环境中都是可用的，所以它是可移植的。 例如UNIX、Linux、Windows和MacOS。 C+语言编程环境包括一系列程序。 编辑器 编译器 链接器 运行和调试环境,C+语言概述,14,C+语言的编程环境,编辑器 使用一个文本编辑器程序输入源代码，并将代码保存在源文件中。 一般，C+程序的源文件名称的扩展名是.cpp或.cxx等。 例如welcometoyou.cpp和Hello.cpp。 该名称应该遵循特定的操作系统的命名规

8、则。 例如，MS-DOS要求基本名包含的字符数不能大于8，所以welcometoyou.cpp不是合法的DOS文件名。 Windows允许长文件名，所以welcometoyou.cpp是合法的Windows文件名。,C+语言概述,15,C+语言的编程环境,编译器 编译器接收源文件，生成目标文件，扩展名为.obj。 编译器还会检查输入的程序是否是有效的C+语言程序。 如果编译器发现错误，就会报告出错，且不能生成可执行程序。 这时就必须修改错误代码，然后再编译。 显然，为了能迅速找到错误，理解特定编译器的报错信息是一项有用的技能。,C+语言概述,16,C+语言的编程环境,链接器 目标代码虽然已经是

9、机器代码，但还不能被执行。 缺少下面两样东西 启动代码：相当于程序和操作系统之间的接口。 库函数的代码：库文件中包含许多函数的目标代码。 链接器的作用就是将这三个元素（目标代码、启动代码和库代码）结合起来，并将它们放在一个文件中，即可执行文件，扩展名为.exe。,C+语言概述,17,Windows的C+语言编程环境,Windows的C+语言编程环境 Windows并不包含C+编译器，所以需要获得并安装一个C+编译器。 许多现代的编译器都是集成开发环境（Integrated Development Environment，IDE）的一部分。 包括编辑器、编译器、链接器 还包括一个符号调试程序在内

10、的运行支持系统。 许多软件厂商都提供了基于Windows的集成开发环境 Microsoft公司的Visual C+ Borland公司的C+ Builder 还可以用一些免费且开源的软件建立开发环境 Eclipse + CDT + MinGW,C+语言概述,18,C+语言编程实验环境,实验环境 Windows操作系统 Windows XP/7 Visual C+编程工具 Visual C+ 6.0/2010 使用微软免费提供的2010学习版就可以了 微软公司开发的C/C+语言集成开发环境 可以创建多种类型的应用程序 推荐：Windows 7 + VC2010,C+语言概述,19,Visual

11、C+ 2010简介,程序文件管理的概念 解决方案（solution） .sln 可以包含多个工程 项目（project） .vcxproj 一个项目就是一个程序 可以包含多个文件 文件（file） 源文件（.cpp） 头文件（.h） ,C+语言概述,解决方案,项目,项目,20,Visual C+ 2010简介,举例演示Visual C+ 2010的基本操作 创建Win32控制台应用程序 启动 创建项目（默认创建新解决方案） 创建源文件，并添加到项目 生成项目或解决方案 运行程序 调试,C+语言概述,21,C+语言程序的基本结构,一个简单的C+语言程序 需求：在屏幕上显示一行文字。 源程序 运行

12、结果,C+语言概述,/ This is my first C+ program #include using namespace std; void main() cout“C+ is very useful.; coutendl; coutI like it.“; ,C+ is very useful. I like it.,22,C+语言程序的基本结构,C+语言源程序中使用的字符来自C+语言的字符集。 字符集（Character set）来自ASCII表 52个大小写字母（Letters） A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y

13、Z a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z 10个数字（Digits） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 空白符（Blanks） 空格符、制表符、回车符、换行符 图形符号（Graphic characters） ! # % : , . / ?,C+语言概述,23,C+语言程序的基本结构,关键字（Keywords）是C+语言中的词汇。 也称为保留字（Reserved words） C89的32个关键字 int、long、short、float、double、char、unsigned、signed、const、void、vol

14、atile、enum、struct、union、if、else、goto、switch、case、do、while、for、continue、break、return、default、typedef、auto、register、extern、static、sizeof C+增加了不少关键字（关键字总数约70多） class、this、virtual、private、protected、public、friend、using、namespace、operator、template、new、delete、,C+语言概述,24,C+语言程序的基本结构,标识符（Identifiers）是程序中引用对象

15、的名称。 用来标识变量、符号常量、数组、函数、结构体、共用体、自定义类型、类、对象等。 命名规则 只能包括大小写字母、数字和下划线； 首字符必须是字母或下划线； 但不鼓励以下划线开头 长度没有限制； 不能使用关键字。,C+语言概述,25,C+语言程序的基本结构,C语言中原有的规则和语句在C+中仍可继续使用，但C+又增添了很多新的风格。 C+程序是大小写“敏感”的。 注释 程序中可以采用两种注释形式： /*/ 多行注释：注释可以写成多行。 / 单行注释：注释只能写成一行，它可单独占一行，也可写在某行程序代码的末尾。,C+语言概述,/ This is my first C+ program,26,

16、C+语言程序的基本结构,函数 一个C+的程序是由一到若干个函数构成的。 必须有且仅有一个名称为main的函数存在。 main()函数是程序运行的起点，即程序从main()函数开始执行。 一个C+的函数是由两部分构成的，即函数头和函数体。 函数头是对函数的说明，包括了函数的返回值的类型、函数的名称、圆括号、形参及形参的类型说明。 函数体由一对大括号 括起来，其内容是由若干条语句构成，函数体的内容决定了该函数的功能。,C+语言概述,void main() ,27,C+语言程序的基本结构,编译预处理命令 例如，文件包含命令。 头文件 可以使用带扩展名的头文件名，也可以使用不带扩展名的头文件名（推荐）

17、。 例如 #include #include 可以包含C标准库的头文件 #include #include ,C+语言概述,#include ,28,C+语言程序的基本结构,名称空间（namespace） 解决名称冲突的问题。 std是标准库的名称空间，包含标准库中出现的对象的名称。 可以使用域运算符:来引用名称空间中定义的对象名称。 std:cout 可以使用using语句使名称空间中的所有名称可直接使用。 using namespace std; using std:cout;/ 只是使得可以用短名称引用cout 如果使用#include 则不需使用using语句。,C+语言概述,usin

18、g namespace std;,29,C+语言程序的基本结构,控制台数据输出 可以使用printf( )函数。 推荐使用输出流对象cout进行数据的输出。 cout数据 cout对象能识别数据的类型，并将其值转换成书写的字符串形式输出。 在使用cout时，需要在程序中包含iostream.h文件。,C+语言概述,cout“C+ is very useful.; coutendl; coutI like it.“;,30,C+语言程序的基本结构,包含多个函数的C+语言程序 需求：找出三个整数中的最大数。 源程序,C+语言概述,#include using namespace std; / 声明

19、一个函数max_value，用来找出2个整数中的较大数 int max_value(int, int); void main() int a, b, c; / 定义3个变量，用来保存输入的3个整数 int result; / 保存找到的最大数,31,C+语言程序的基本结构,包含多个函数的C+语言程序 源程序（续）,C+语言概述,coutabc; / 用输入流对象读取用户输入的数据 / 调用max_value函数找出3个整数中的最大数 result = max_value(max_value(a,b),c); / 输出最终结果 couty)?x:y; / 计算出x和y中的较大数，作为结果返回 ,

20、32,C+语言程序的基本结构,包含多个函数的C+语言程序 运行结果,C+语言概述,Input 3 integers: 23 54 18 The maximum value is 54.,33,C+语言程序的基本结构,控制台数据输入 可以使用scanf( )函数。 推荐使用输入流对象cin进行数据的输入。 cin变量; cin变量1变量2变量n;,C+语言概述,cinabc;,34,C+语言程序的基本结构,C+语言小程序的基本结构,C+语言概述,35,程序的测试与调试,程序错误 编译时错误 语法错误 编写的代码未遵循C+的语法规则。 编译器可以检查。 类型错误 链接时错误 链接器检查并报告。 运

21、行时错误 在程序运行时执行了无法处理的操作。 逻辑错误 程序不能按照预期的方式运行，不能产生预期的结果。,C+语言概述,36,程序的测试与调试,程序测试 审查和运行程序，检测程序是否存在错误。 测试步骤 在编译前仔细检查程序的源代码，看看是否有明显的错误。 查看编译器发现的语法错误。 查看链接器报告的错误。 对于逻辑错误可以采用正确输出测试。 在各种情况下进行大量测试发现尽可能多的运行时错误。 想找出所有错误是不切实际的，但应该可以排除大部分错误，让程序运行在可接受的错误率下。,C+语言概述,37,程序的测试与调试,程序调试 找到和消除错误。 调试方法 采用手工方式来跟踪程序。 在程序中的关键

22、点放置输出语句来显示变量的值。 使用调试器。 设置断点 单步执行,C+语言概述,38,程序的测试与调试举例,测试并调试下面的程序。 问题：输入两个数，计算它们的和。 源代码,C+语言概述,#include void main() float a, b, c; printf(input a, b:n); scanf(%f%f); c = a + b; printf(“The sum is %fn, c); ,39,程序的测试与调试举例,测试并调试下面的程序。 插入输出语句，显示程序状态。,C+语言概述,#include void main() float a, b, c; printf(inpu

23、t a, b:n); scanf(%f%f); /*调试用的语句，根据它的执行结果可以判断出错的位置（在本条语句的前面，还是在后面）*/ printf(“a=%f, b=%fn”, a, b); c = a + b; printf(“The sum is %fn, c); ,40,C+语言支持的程序设计方法,C+语言支持多种程序设计方法 结构化程序设计 面向过程程序设计 面向对象程序设计 通用程序设计,C+语言概述,结构化程序设计举例：“猜数”游戏程序。 在一次游戏中，程序产生一个1100间的随机数，然后让用户去猜，直到用户猜对为止。在游戏过程中可以给用户适当的提示。,41,C+语言支持的程序

24、设计方法,C+语言概述,？,50,80,65,58,42,C+语言支持的程序设计方法,面向过程程序设计举例：“井”子棋游戏 游戏规则： 双方轮流下子 每次一方只能在某一个空格处下一颗棋子 胜负判断： 若棋盘的某一行，或某一列，抑或某一对角线上的三个格子被某一方的棋子占据，则该方胜利； 否则，为平局,C+语言概述,43,C+语言支持的程序设计方法,面向过程程序设计举例：“井”子棋游戏 人机对弈过程分析,C+语言概述,C+语言支持的程序设计方法,面向过程程序设计举例：“井”子棋游戏 定义过程,C+语言概述,初始化棋盘,显示棋盘,玩家走一步,判断胜负,计算机走一步,判断胜负,C+语言支持的程序设计方

25、法,面向过程程序设计举例：“井”子棋游戏 定义模块 根据过程的复杂程度这一步是可选的，采用模块程序设计方法。,C+语言概述,46,C+语言支持的程序设计方法,面向过程程序设计举例：“井”子棋游戏 设计数据结构和算法（对每一个模块）,C+语言概述,怎么表示？,怎么判断？,计算机如何决策？,47,C+语言支持的程序设计方法,面向对象程序设计举例：简易绘图程序 创建窗口，可以在其中绘制多种图形（直线、折线、三角形、矩形和多边形等）。 可以改变指定图形的颜色、位置和大小。,C+语言概述,48,C+语言支持的程序设计方法,面向对象程序设计举例：简易绘图程序 绘图程序在一次执行过程中需要或会产生什么“东西

26、（对象）”？（寻找数据） 例如： 长2厘米的红色实线 一个蓝色的三角形，三边的长度分别为 一个半径为5厘米的圆 哪些对象是相似的？相似的对象具有哪些共同的属性和功能？（抽象） 例如： 直线的位置和长度由两个点确定 所有形状都有颜色属性和显示（绘出自己）功能 ,C+语言概述,49,C+语言支持的程序设计方法,面向对象程序设计举例：简易绘图程序 设计和定义一组类。（创建新的数据类型） 窗口类（XWindow）（绘图程序窗口，提供绘图区） 各种图形类（XShape）（描述所有图形的公共属性和功能） 直线类（XLine）（描述所有直线的公共属性和功能） 折线类（XPolyline）（） 三角形类（XTriangle）（） 矩形类（XRectangle）（） ,C+语言概述,50,C+语言支持的程序设计方法,面向对象程序设计举例：简易绘图程序 程序执行过程中，根据类创建所需要的对象，并向对象发送消息，完成绘图操作。（实现程序）,C+语言概述,/ 创建一条直线 XLine line(XPoint(200, 100), XPoint(300, 100); / 在窗口中绘