C++1_绪论

1 .绪论——C++ Introduction 主 讲：王红平 Email：wanghp@cug.edu.cn 面向对象程序设计（C++） 

2 .内容提要  程序语言简介 - Introduction to Programming Languages  C/C++简介 - Introduction to C++  C++开发简介 - Introduction to C++ Development 

3 .1、Introduction to Programming Language  计算机程序（通常也被称为应用程序）是一组计算机可 以执行一些任务的指令。创建程序的过程称为编程。程 序员通常通过生成源代码（通常缩写为代码）来创建程 序，源代码是键入一个或多个文本文件的命令列表。  组成计算机和执行程序的物理计算机部件的集合称为硬 件。当计算机程序被加载到存储器中并且硬件顺序执行 每个指令时，这称为运行或执行程序。 

4 . 1、Introduction to Programming Language  计算机程序与源代码  机器语言  汇编语言  高级语言  编译与解释 

5 .计算机程序和源代码  计算机程序（通常也被称为应用程序）是一组计算机可以 执行一些任务的指令。创建程序的过程称为编程。程序员 通常通过生成源代码（通常缩写为代码）来创建程序，源 代码是键入一个或多个文本文件的命令列表。  组成计算机和执行程序的物理计算机部件的集合称为硬件 。当计算机程序被加载到存储器中并且硬件顺序执行每个 指令时，这称为运行或执行程序。 

6 .机器语言  计算机CPU是无法解读C++语言的。CPU可以直接理解的 有限指令集称为机器代码（机器语言或指令集）。  这是一个示例机器语言指令： 10110000 01100001  当计算机最初发明时，程序员必须直接用机器语言编写程 序，这是一件非常困难和耗时的事情。  机器语言Wikipedia 

7 .汇编语言  因为人类对阅读和理解机器语言很难理解，所以就发明了 汇编语言。在汇编语言中，每个指令由短缩写（而不是一 组位）标识，并且可以使用名称和其他数字。  以下是汇编语言中与上述相同的指令： mov al, 061h  汇编语言比机器语言更容易读取和写入。但是，CPU无法 直接理解汇编语言。  汇编语言也有缺点  汇编语言仍需要大量指令来完成简单的任务。虽然单个指令本身 在某种程度上是人类可读的，但了解整个程序正在做什么可能具 有挑战性（这有点像试图通过单独查看每个字母来理解句子）。  汇编语言是面向指令集的，针对不同指令集的硬件，需要重写或 修改相应的代码。如：Intel CPU 和 AMD CPU的指令集就不完全 相同。 

8 .高级语言  为了解决可读性和可移植性问题，出现了新的编程语言， 如C，C ++，Pascal（以及后来的Java，Javascript和Perl 等语言）。这些语言被称为高级语言，它们旨在允许程序 员编写程序而无需关心程序将运行在何种类型的计算机上 。  这是与C/C ++中相同的指令： a = 97;  与汇编程序非常相似，用高级语言编写的程序必须翻译成 计算机可以运行的格式。两种主要方式：编译和解释。 

9 .不同类程序语言间的对比 语言 执行效率 可读性 移植性 机器语言 高 晦涩难懂 汇编语言 高 指令别名，程序逻辑仍难理解 高 可读性好 高级语言 中 接近自然语言 自然语言 ？ 自然语言 

10 .编译器VS.解释器  编译过程的简化表示  解释过程的简化表示  有关编译与解释的讨论 

11 .高级语言的特性  高级语言更容易读写，因为命令更接近我们每天使用的自然语言。  高级语言程序更为简洁，也更容易理解，相同的任务所需的指令比与 低级语言少。如在C++中，a=b*2+5;在汇编语言中，这将需要5或6个 不同的指令。  可以为许多不同的系统编译（或解释）程序，并且不必将程序更改为 在不同的CPU上运行（您只需为该CPU重新编译）。如： 

12 . 2、Introduction to C/C++  C++的前世C  C++的诞生  C和C++的哲学  Question about C++？ 

13 .C++的前世C  C语言由贝尔电话实验室的Dennis Ritchie于 1972年开发而成，主要用于系统编程语言（ 编写操作系统的语言）  C最终变得如此高效和灵活，以至于1973年， Ritchie和Ken Thompson使用C重写了大部分 UNIX操作系统。  1978年，Brian Kernighan和Dennis Ritchie出 Dennis Ritchie 版了一本名为“The C Programming Language”的书。K＆R书中提供了C语言的 非正式规范，并成为事实上的标准。当需要最 大的可移植性时，程序员会坚持K＆R中的建 议，因为当时大多数编译器都是按照K＆R标 Brian Kernighan 准实现的。 

14 .C++的诞生  C++（发音为see plus plus）是由 Bjarne Stroustrup在贝尔实验室从 1979年开始开发的。作为C的扩展， C ++为C语言添加了许多新功能。 C++声名鹊起的主要原因在于它是一 种面向对象的语言。  C++于1998年由ISO委员会批准，并 于2003年再次批准（称为C++ 03）。 自那时起，C ++语言（C++ 11，C++ 14和C++ 17，在2011年，2014年和 2017年得到批准）的三个主要更新已 经完成，为该语言添加了额外的功能 。特别是C++ 11为该语言添加了大量 Bjarne Stroustrup 新功能。 

15 .C和C++的哲学  C和C++的基本设计理念可以概括为：“信任程序员” — — 既美妙又危险。  C++旨在让程序员可以高度自由地完成他们想要的任务。 然而，这也意味着语言通常不会阻止你做一些没有意义的 事情。如果没有意识到，新程序员可能会陷入相当多的陷 阱。这就是为什么你应该知道在C/C ++中做什么和不能做 什么几乎一样重要的原因之一。 

16 .Question：C++擅长什么？  答：C++在需要高性能和精确控制内存和其他资源的情况 下表现出色。以下是一些常见的应用程序类型，最有可能 用C ++编写：  视频游戏  实时系统（例如运输，制造等......）  高性能金融应用（例如高频交易）  图形应用程序和模拟  生产力/办公应用  嵌入式软件  音视频处理 

17 .Question:是否需要先行了解C？  问：在学习C++之前，我是否需要了解C？  答：不！从C++开始是完美的，我们会教你一路上需要知 道的一切（包括要避免的陷阱）。  一旦你了解了C ++，如果你有需要，学习标准C应该很容 易。目前，C主要用于小众用例：在嵌入式设备上运行的 代码，当您需要与只能与C接口等的其他语言进行交互时 ......对于大多数其他情况，建议使用C ++。 

18 .3、Introduction to C++ development  C++开发流程  Step 1：定义要解决的问题  Step 2：确定如何解决问题  Step 3：编写程序  Step 4：编译源代码  Step 5：链接目标文件和库  Step 6：调试  Step 7：测试 

19 .C++开发流程  C++开发流程简图  定义问题  设计解决方案  编码实现  编译代码  链接程序  测试程序  调试程序 

20 .第1步：定义要解决的问题  这是“什么”步骤，你需要找出需要解决的问题。提出你 想要编程的最初想法可能是最简单的步骤，也可能是最难 的步骤。但从概念上讲，它是最简单的。你只需要一个可 以很好定义的想法，并为下一步做好准备。  这里有一些例子：  我想编写一个程序，允许我输入许多数字，然后计算平均值。  我想写一个生成二维迷宫的程序，让用户浏览它。如果用户到达 目的地，用户将获胜。  我想写一个程序，读取股票价格文件并预测股票是涨还是跌。 

21 .第2步：确定如何解决问题  这是“如何”步骤，你可以在其中确定如何解决步骤1中 提出的问题。这也是软件开发中最容易忽略的步骤。问题 的关键在于有很多方法可以解决问题。但是，其中一些解 决方案很好，而其中一些解决方案很糟糕。通常，程序员 会得到一个想法，坐下来，并立即开始编写解决方案。这 通常会产生一个属于坏类别的解决方案。（权衡、取舍）  通常，良好的解决方案具有以下特征：  它们很简单（不会过于复杂或混乱）。  它们有很好的文件记录（特别是在任何假设或限制的情况下）。  它们是模块化构建的，因此可以在以后重复使用或更改部件，而 不会影响程序的其他部分。  它们非常稳健，可以在出现意外情况时恢复或提供有用的错误消 息。 

22 .第3步：编写程序  为了编写程序，我们需要两件事：  首先我们需要编程语言的知识，这正是本门课程所学的内容！  其次，我们需要一名编辑。可以使用您想要的任何编辑器编写程 序，甚至可以像记事本或Unix的vi或pico那样简单。  专为编码而设计的典型编辑器具有一些使编程更容易的功 能，包括：  行号。当编译器给我们一个错误时，行编号很有用，因为典型的 编译器错误会说明：某些错误代码/消息，第64行。如果没有显示 行号的编辑器，找到第64行可能会非常麻烦。  语法高亮和着色。语法高亮和着色会更改程序各个部分的颜色， 以便更容易识别程序的不同组件。这是一个包含行号和语法高亮 的C ++程序示例：  明确的字体。非编程字体通常使得难以区分数字0和字母O，或数 字1，字母l（小写字母L）和字母I（大写字母i）之间。一个好的 编程字体将区分这些符号，以确保不会意外地使用一个符号代替 另一个符号。 

23 .第4步：编译源代码  C++编译器的工作是按顺序遍历程序中的每个源代码（ .cpp）文件，并执行两项重要任务：  1. 检查代码确保其遵循C ++语言的规则  2. 将C++源代码转换为与机器语言对应的目标文件  如程序中有3个.cpp文件，编译器将生成3个目标文件： 

24 .第5步：链接目标文件和库  在编译器创建一个或多个目标文件之后，另一个称为链接 器的程序启动。 链接器的工作有三个：  1. 将编译器所生成的所有目标文件组合成一个可执行程序  2. 除了能够链接目标文件之外，链接器还能够链接库文件  3. 确保所有跨文件依赖关系的正确性 

25 .步骤6和7：调试和测试  这是有趣的部分（希望如此）！您可以运行可执行文件， 看看它是否产生您期望的输出！  如果您的程序运行但无法正常工作，那么现在是时候进行 一些调试以找出问题所在。我们将在后面的部分讨论如何 测试程序以及如何更快地调试它们。  调试和测试工作特别重要。一般而言，调试和测试的工作 量占到软件开发80%以上的工作量。 

26 .Home Work  1. 查找资料，整理一份C++发展史的里程碑  2. 编译器与解释器的各自特点与优势  3. 在你的机器上试着安装一个IDE环境，参考 https://www.learncpp.com/cpp-tutorial/installing- anintegrated-development-environment-ide/