【编程实践】第一章 C++入门 《C++程序设计语言》 / By 禅与计算机程序设计艺术ChatGPT
目录
《C++程序设计语言》 / By 禅与计算机程序设计艺术&ChatGPT
内容简介
第一章 C++入门
1.1 C++的起源和发展
1.1.1 C++的历史和背景
1.1.2 C++与C语言的关系
1.1.3 C++的应用和发展前景
1.2 C++的特点和优势
1.2.1 高效的性能和执行速度
1.2.2 灵活的语法和语义
1.2.3 可扩展性强
1.2.4 面向对象编程
1.2.5 函数式编程
1.3 C++的基本语法和数据类型
1.3.1 变量和常量的定义和使用
1.3.2 基本数据类型和复合数据类型的定义
1.3.3 运算符和表达式的使用
1.3.4 控制语句和循环结构的应用
1.4 C++的输入和输出
1.4.1 标准输入输出的使用
1.4.2 文件输入输出的应用
1.4.3 标准库函数和常用工具
第二章 C++面向对象编程
2.1 C++的类和对象
2.2 C++的继承和多态性
2.3 C++的访问控制和封装性
2.4 C++的虚函数和纯虚函数
第三章 C++函数式编程
2.1 C++的类和对象
2.2 C++的继承和多态性
2.3 C++的访问控制和封装性
2.4 C++的虚函数和纯虚函数
第四章 C++的高级应用
3.1 C++的模板和泛型编程
3.2 C++的异常处理和错误处理
3.3 C++的标准模板库和容器类
3.4 C++的多线程编程和并发性
第五章 C++的应用实例
4.1 C++的图形用户界面编程
4.2 C++的游戏开发和图像处理
4.3 C++的网络编程和通信技术
4.4 C++的嵌入式系统和物联网应用
附录A C++的标准库函数和常用工具
附录B C++的编程规范和最佳实践
附录C C++的常见问题和解决方案
参考文献
《C++程序设计语言》 / By 禅与计算机程序设计艺术&ChatGPT
内容简介
本书是一本全面介绍C++编程语言的经典著作，包含了C++语言的基本语法和数据类型，面向对象编程的相关知识，以及高级应用和实际应用实例等内容。本书还包含了C++的标准库函数和常用工具，以及编程规范和最佳实践等方面的内容，可以帮助读者更好地掌握C++编程技术，提高编程水平。
第一章 C++入门
第一章介绍了C++编程语言的基本概念和语法。首先介绍了C++的起源和发展，以及C++与C语言的关系。然后讲解了C++的特点和优势，包括高效、灵活和可扩展性强等。接着介绍了C++的基本语法和数据类型，包括变量、常量、数据类型、运算符和表达式等。最后讲解了C++的输入和输出，包括标准输入输出和文件输入输出等。
1.1 C++的起源和发展
C++是由Bjarne Stroustrup于1983年在贝尔实验室创建的一种编程语言。C++的设计目的是为了扩展C语言的功能，并提供更好的面向对象编程支持。C++最初被称为“C with classes”，随着时间的推移，逐渐演变为一种独立的编程语言。C++的发展得到了业界的广泛认可和支持，被广泛应用于系统和应用程序的开发。C++的特点包括高效、灵活和可扩展性强等，被认为是一种强大的编程语言。随着时间的推移，C++不断发展和完善，逐渐形成了现代C++的特点和风格。现代C++以其高效、安全和可靠的特点，成为了许多大型应用程序和系统的首选编程语言之一。
1.1.1 C++的历史和背景
C++的历史可以追溯到20世纪80年代初期，当时Bjarne Stroustrup在贝尔实验室工作，他需要一种更好的编程语言来开发操作系统内核。当时，C语言是最常用的编程语言之一，但是C语言不支持面向对象编程，这限制了它在一些应用场景中的应用。为了解决这个问题，Stroustrup开始设计一种新的编程语言，这就是C++。
C++最初被称为“C with classes”，最早的版本是在1983年发布的。在接下来的几年中，Stroustrup不断完善和扩展这种新的编程语言，并且加入了更多的面向对象编程的特性。1985年，C++的第一个正式版本发布，这个版本被称为“C++ 1.0”。
C++的发展得到了业界的广泛认可和支持，它的应用范围逐渐扩大，被广泛应用于系统和应用程序的开发。在1990年代，C++成为了最常用的编程语言之一，许多大型软件系统和应用程序都是使用C++编写的。随着时间的推移，C++不断发展和完善，逐渐形成了现代C++的特点和风格。现代C++以其高效、安全和可靠的特点，成为了许多大型应用程序和系统的首选编程语言之一。
C++是一种面向对象的、高效的、可扩展的编程语言，它的发展历史跨越了几十年，得到了业界的广泛认可和支持，成为了计算机编程领域的重要组成部分。
1.1.2 C++与C语言的关系
C++和C语言有着密切的关系，C++可以被看作是C语言的扩展和增强。C++最初被称为“C with classes”，是在C语言的基础上添加了面向对象编程的特性，如类、继承、多态等。因此，C++可以看作是一种面向对象的C语言。
C++与C语言之间有很多共同点，例如它们都使用了类似的语法和基本数据类型，如整型、浮点型、字符型等。C++也继承了C语言的函数、指针、数组等特性，并在此基础上添加了更多的特性，如模板、命名空间、异常处理等。
虽然C++可以看作是C语言的扩展和增强，但是它们之间也存在一些差异。其中最明显的差异就是C++支持面向对象编程，而C语言不支持。此外，C++还添加了一些新的特性，如引用、虚函数、构造函数、析构函数等。
C++与C语言之间存在着密切的关系，C++可以看作是C语言的扩展和增强，但是它们之间也存在一些差异，C++支持面向对象编程，并添加了更多的特性。因此，熟练掌握C语言是学习C++的基础，但也需要注意它们之间的差异和特点。
1.1.3 C++的应用和发展前景
C++是一种高效、灵活、可扩展的编程语言，具有广泛的应用和发展前景。以下是C++的主要应用领域和发展前景：
系统编程：C++最初被设计用于系统编程，如操作系统、编译器、数据库等。由于C++具有高效、灵活和可扩展性强的特点，因此它仍然是系统编程的首选语言之一。
游戏开发：C++在游戏开发中得到了广泛的应用。由于游戏需要高效的图形和音频处理，因此C++的性能和灵活性使它成为游戏开发的理想选择。
科学计算：C++在科学计算中也得到了广泛的应用。由于C++具有高效、精确的数值处理能力，因此它被广泛用于计算机模拟、数据处理、图像处理等领域。
嵌入式系统：C++在嵌入式系统开发中也有着广泛的应用。由于嵌入式系统对程序大小和性能有着严格的要求，因此C++的高效性和灵活性使它成为嵌入式系统开发的理想选择。
人工智能：随着人工智能的发展，C++在机器学习和深度学习中也得到了广泛的应用。C++的高效性和可扩展性使它成为人工智能算法的理想选择。
C++具有广泛的应用领域和发展前景。随着计算机技术的不断发展和应用领域的不断扩大，C++将继续发挥其重要作用，成为计算机编程领域的重要组成部分。
1.2 C++的特点和优势
C++作为一种高级编程语言，具有许多特点和优势，以下是C++的主要特点和优势：
面向对象编程：C++支持面向对象编程，可以使用类、继承、多态等面向对象的特性，使程序更加简洁、可读性更高，并且更易于维护和扩展。
高效性：C++具有高效的执行速度和低内存占用，可以处理大量数据和复杂算法，适用于需要高性能的应用程序和系统。
可移植性：C++的代码可以在不同的平台和操作系统上运行，具有很好的可移植性。
可扩展性：C++支持模板和泛型编程，可以轻松实现代码的重用和扩展。
兼容性：C++与C语言兼容，并且可以直接调用C语言的库函数，可以方便地与其他语言进行集成。
强大的标准库：C++标准库提供了丰富的函数和类，包括输入/输出、容器、算法、字符串处理等，可以大大提高编程效率。
安全性：C++具有类型安全和内存安全的特性，可以减少代码中出现的错误和安全漏洞。
C++具有面向对象编程、高效性、可移植性、可扩展性、兼容性、强大的标准库和安全性等优势，使其成为计算机编程领域中广泛应用的一种编程语言。
1.2.1 高效的性能和执行速度
C++的高效性是其最重要的特点之一，它具有优秀的性能和执行速度。以下是C++高效的性能和执行速度的原因：
直接访问内存：C++可以直接访问内存，不需要依赖于虚拟机或解释器等中间层，因此可以获得更高的执行速度。
编译时静态类型检查：C++在编译时进行静态类型检查，可以避免运行时的类型转换和类型检查，提高程序的执行速度。
内联函数：C++支持内联函数，在编译时直接将函数代码插入到调用处，避免了函数调用的开销，提高了程序的执行速度。
模板和泛型编程：C++支持模板和泛型编程，可以实现代码的重用和扩展，并且避免了运行时的类型转换和检查。
优化的编译器：C++的编译器可以进行各种优化，如代码优化、循环展开、向量化等，可以进一步提高程序的执行速度。
C++的高效性是由于其直接访问内存、编译时静态类型检查、内联函数、模板和泛型编程以及优化的编译器等多个因素共同作用的结果。因此，C++在需要高性能的应用程序和系统中得到了广泛应用。
1.2.2 灵活的语法和语义
C++具有灵活的语法和语义，这使得它可以应用于各种不同的编程场景。以下是C++灵活的语法和语义的原因：
支持多种编程范式：C++支持面向对象编程、泛型编程、过程化编程等多种编程范式，可以根据需要选择最适合的编程方式。
支持多种数据类型：C++支持多种数据类型，包括基本数据类型、组合数据类型和指针类型等，可以根据需要选择最适合的数据类型。
操作符重载：C++支持操作符重载，可以根据需要自定义操作符的行为，使得代码更加简洁和易于理解。
强大的指针和引用：C++具有强大的指针和引用机制，可以直接访问内存，方便进行底层操作和优化代码。
可扩展的模板：C++的模板机制非常灵活，可以实现各种不同的数据结构和算法，可以方便地扩展代码。
C++具有灵活的语法和语义，可以根据需要选择不同的编程方式、数据类型和操作符，使得代码更加灵活和可读性更高。C++的强大指针和引用机制以及可扩展的模板机制也使得它成为一种非常适合底层操作和优化代码的编程语言。
1.2.3 可扩展性强
C++的可扩展性强是其重要的优点之一，以下是C++可扩展性强的原因：
模板和泛型编程：C++支持模板和泛型编程，可以轻松实现代码的重用和扩展，可以根据需要定义通用的数据类型和算法。
类和继承：C++的类和继承机制可以实现代码的组织和扩展，可以根据需要定义新的类和继承关系，进行代码的重用和扩展。
外部库支持：C++可以与外部库进行集成，可以使用各种不同的库扩展代码的功能，如OpenGL、Boost、Qt等各种库。
接口和抽象类：C++的接口和抽象类机制可以实现代码的模块化和扩展，可以定义接口和抽象类，并实现多态性，使得代码更加灵活。
包装器和适配器：C++可以使用包装器和适配器模式来实现代码的扩展，可以对已有的代码进行包装或适配，以实现新的功能或适应新的环境。
C++的可扩展性强是由于其支持模板和泛型编程、类和继承、外部库支持、接口和抽象类以及包装器和适配器等多种机制的共同作用。因此，C++非常适合于开发大型和复杂的应用程序，可以方便地扩展和维护代码。
1.2.4 面向对象编程
C++是一种面向对象的编程语言，它具有以下面向对象编程的特点：
封装：C++可以使用类来实现封装，将数据和行为封装在一起，避免直接访问数据和行为，提高了代码的安全性和可维护性。
继承：C++支持继承机制，可以通过继承来实现代码的重用和扩展，避免了代码的重复编写，提高了代码的可重用性。
多态：C++支持多态机制，可以通过虚函数实现多态性，可以根据对象的实际类型来调用不同的函数，使得代码更加灵活。
抽象：C++支持抽象机制，可以通过抽象类和纯虚函数实现抽象，将共性的部分抽象出来，避免了代码的重复编写，提高了代码的可维护性。
C++的面向对象特性使得它非常适合于开发大型和复杂的应用程序，可以方便地组织和管理代码，避免了代码的重复编写和低效率。同时，C++的面向对象特性也使得代码更加灵活和可扩展，可以根据需要进行代码的重用和扩展。
1.2.5 函数式编程
虽然C++是一种面向对象的编程语言，但它也可以支持函数式编程。以下是C++支持函数式编程的特点：
函数对象：C++可以使用函数对象（Functor）实现函数的抽象，将函数作为对象来处理。函数对象可以像对象一样进行传递、保存和调用，可以实现函数的复合和高阶函数等函数式编程的特性。
Lambda 表达式：C++11 引入了 Lambda 表达式，可以方便地定义匿名函数，实现一些简单的函数式编程的特性，如函数的高阶函数、函数的柯里化等。
STL 算法：C++ 标准模板库（STL）提供了一些算法，如 map、reduce、filter 等，可以方便地实现函数式编程的特性。
虽然C++是一种面向对象的编程语言，但它也可以支持函数式编程，通过函数对象、Lambda 表达式和 STL 算法等机制，可以方便地实现函数式编程的特性。这使得C++更加灵活和多样化，可以根据需要选择最适合的编程方式。
1.3 C++的基本语法和数据类型
C++是一种静态类型的编程语言，它的基本语法和数据类型如下：
- 基本语法
C++程序通常由一个或多个函数组成，其中必须包含一个名为 main() 的函数。C++程序中的每个语句必须以分号 (;) 结束。C++程序中的注释使用 // 表示单行注释，/* */ 表示多行注释。
- 数据类型
C++支持多种数据类型，包括基本数据类型和复合数据类型，其中基本数据类型包括：
- 整型（int）：表示整数类型，可以使用不同的长度（如 short、long、long long）。
- 浮点型（float、double）：表示浮点数类型，其中 float 表示单精度浮点数，double 表示双精度浮点数。
- 字符型（char）：表示字符类型。
- 布尔型（bool）：表示布尔类型，只有 true 和 false 两个值。
C++还支持复合数据类型，包括：
- 数组（array）：表示相同类型的数据元素的集合。
- 结构体（struct）：表示不同类型的数据元素的集合。
- 类（class）：表示一种抽象数据类型，包含数据和行为。
- 枚举类型（enum）：表示一组具有名称的整数常量。
C++的基本语法和数据类型是它的基础，掌握这些知识对于学习和使用C++非常重要。
1.3.1 变量和常量的定义和使用
在C++中，变量和常量都是用于存储数据的，但它们有着不同的特点和用法。
- 变量的定义和使用
变量是用于存储数据的一种标识符，可以在程序中多次赋值，其定义方式为：
数据类型 变量名 = 初始值;
其中，数据类型指变量存储的数据类型，变量名是标识符，初始值是可选的。例如：
int age = 18;
float weight = 65.5;
char gender = 'M';
变量的使用方式为直接使用变量名即可。例如：
cout << "年龄：" << age << endl;
- 常量的定义和使用
常量是具有不变性的数据，其定义方式为：
const 数据类型 常量名 = 初始值;
其中，const 表示常量，数据类型和初始值与变量相同。例如：
const int MAX_NUM = 100;
const float PI = 3.1415926;
const char NEW_LINE = '\n';
常量的使用方式与变量类似，直接使用常量名即可，但不能进行修改。例如：
cout << "最大数量：" << MAX_NUM << NEW_LINE;
变量和常量都是用于存储数据的，但它们有着不同的特点和用法。在C++中，变量和常量的定义和使用方式都是基础知识，需要掌握好。
1.3.2 基本数据类型和复合数据类型的定义
C++支持多种基本数据类型和复合数据类型，下面分别介绍它们的定义和使用。
- 基本数据类型
C++的基本数据类型包括整型、浮点型、字符型和布尔型，它们的定义方式如下：
整型：整型用于表示整数类型，包括 short、int、long 和 long long 四种类型，其定义方式如下：
short num1 = 1; int num2 = 2; long num3 = 3; long long num4 = 4;浮点型：浮点型用于表示实数类型，包括 float 和 double 两种类型，其定义方式如下：
float num1 = 1.0f; double num2 = 2.0;字符型：字符型用于表示单个字符类型，其定义方式如下：
char ch1 = 'a'; char ch2 = 'b';布尔型：布尔型用于表示逻辑类型，只有 true 和 false 两种值，其定义方式如下：
bool flag1 = true; bool flag2 = false;
- 复合数据类型
C++的复合数据类型包括数组、结构体、类和枚举类型，它们的定义方式如下：
数组：数组用于表示一组相同数据类型的元素，其定义方式如下：
int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; float scores[3][4] = {{1.0f, 2.0f, 3.0f, 4.0f}, {5.0f, 6.0f, 7.0f, 8.0f}, {9.0f, 10.0f, 11.0f, 12.0f}};结构体：结构体用于表示不同数据类型的元素，其定义方式如下：
struct Student {int id;string name;float score; }; Student stu = {1, "Tom", 80.0f};类：类用于表示一种抽象数据类型，包含数据和行为，其定义方式如下：
class Person { private:string name;int age; public:void setName(string name) {this->name = name;}void setAge(int age) {this->age = age;}string getName() {return name;}int getAge() {return age;} }; Person p; p.setName("Tom"); p.setAge(18);枚举类型：枚举类型用于表示具有名称的整数常量，其定义方式如下：
enum Color {RED,GREEN,BLUE }; Color color = GREEN;
C++的基本数据类型和复合数据类型都是非常重要的概念，需要掌握好。
1.3.3 运算符和表达式的使用
在C++中，运算符和表达式用于描述数据之间的关系和操作，是编程中非常重要的概念。下面介绍常见的运算符和表达式的使用。
- 算术运算符
C++支持基本的算术运算符，包括加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）和取模（%）五种运算符。例如：
int a = 10, b = 3;
int c = a + b; // c = 13
int d = a - b; // d = 7
int e = a * b; // e = 30
int f = a / b; // f = 3
int g = a % b; // g = 1
- 关系运算符
C++支持关系运算符，用于比较两个值的大小关系，包括小于（<）、小于等于（<=）、大于（>）、大于等于（>=）、等于（==）和不等于（!=）六种运算符。例如：
int a = 10, b = 3;
bool c = a < b; // c = false
bool d = a >= b; // d = true
bool e = a == b; // e = false
bool f = a != b; // f = true
- 逻辑运算符
C++支持逻辑运算符，用于描述多个条件之间的关系，包括与（&&）、或（||）和非（!）三种运算符。例如：
int a = 10, b = 3, c = 5;
bool d = (a > b) && (b < c); // d = true
bool e = (a > b) || (b > c); // e = true
bool f = !(a > b); // f = false
- 赋值运算符
C++支持赋值运算符，用于将一个值赋给一个变量，包括等于（=）和复合赋值运算符（+=、-=、*=、/=、%=）五种运算符。例如：
int a = 10, b = 3;
a += b; // a = 13
a -= b; // a = 10
a *= b; // a = 30
a /= b; // a = 10
a %= b; // a = 1
- 其他运算符
C++还支持其他运算符，如条件运算符（?:）、成员运算符（.、->）、位运算符（&、|、^、~、<<、>>）等，具体使用方式可以参考C++的相关文献和教程。
运算符和表达式是C++编程中非常重要的概念，需要掌握好。在使用过程中，需要注意运算符的优先级和结合性，以避免出现错误。
1.3.4 控制语句和循环结构的应用
在C++中，控制语句和循环结构用于控制程序的执行流程，是编程中非常重要的概念。下面介绍常见的控制语句和循环结构的应用。
- 条件语句
C++的条件语句包括if语句和switch语句，用于根据不同的条件执行不同的代码块。
if语句的基本语法如下：
if (条件1) {// 条件1成立时执行的代码块
} else if (条件2) {// 条件2成立时执行的代码块
} else {// 所有条件都不成立时执行的代码块
}
switch语句的基本语法如下：
switch (表达式) {case 值1:// 表达式等于值1时执行的代码块break;case 值2:// 表达式等于值2时执行的代码块break;default:// 所有情况都不匹配时执行的代码块break;
}
- 循环结构
C++的循环结构包括while循环、do-while循环和for循环，用于重复执行一段代码块。
while循环的基本语法如下：
while (条件) {// 条件成立时执行的代码块
}
do-while循环的基本语法如下：
do {// 先执行一次，然后再根据条件继续执行
} while (条件);
for循环的基本语法如下：
for (初始化; 条件; 步进) {// 条件成立时执行的代码块
}
其中，初始化用于初始化循环变量，条件用于判断循环是否继续执行，步进用于更新循环变量的值。
- 跳转语句
C++的跳转语句包括break、continue和goto三种语句，用于控制程序的执行流程。
break语句用于终止当前循环或switch语句的执行，执行后跳出循环或switch语句。
continue语句用于跳过当前循环中的某次迭代，执行后继续执行下一次迭代。
goto语句用于跳转到程序的指定位置，可以用于实现一些特殊的控制流程。
总之，控制语句和循环结构是C++编程中非常重要的概念，需要掌握好。在使用过程中，需要注意循环变量的更新、循环条件的判断和跳转语句的使用，以避免出现错误。
1.4 C++的输入和输出
C++的输入和输出是编程中非常重要的概念，用于与用户或其他程序进行交互。C++提供了多种输入和输出方式，下面介绍常见的输入和输出方法。
- 标准输入输出
C++的标准输入输出用于与控制台进行交互，可以使用cin和cout对象进行输入和输出。
cin对象用于从控制台读取用户输入，可以使用>>运算符将输入的数据存储到变量中。例如：
int a;
cin >> a; // 从控制台读取一个整数并存储到变量a中
cout对象用于向控制台输出信息，可以使用<<运算符将需要输出的数据传递给cout对象。例如：
int a = 10;
cout << "a的值为：" << a << endl; // 输出a的值
其中，endl是C++的换行符，用于在输出内容后换行。
- 文件输入输出
C++还支持文件输入输出，可以通过文件流对象进行文件的读写操作。文件流对象包括ifstream和ofstream对象，分别用于读取和写入文件。
ifstream对象用于打开一个文件并读取其中的数据，可以使用>>运算符从文件中读取数据。例如：
ifstream infile("input.txt");
int a;
infile >> a; // 从文件中读取一个整数并存储到变量a中
ofstream对象用于打开一个文件并向其中写入数据，可以使用<<运算符将需要写入的数据传递给ofstream对象。例如：
ofstream outfile("output.txt");
int a = 10;
outfile << "a的值为：" << a << endl; // 将a的值写入文件中
在使用文件流对象时，需要注意文件的打开方式和路径，以及文件的读写权限等问题。
总之，C++的输入和输出是编程中非常重要的概念，需要掌握好。在使用过程中，需要注意输入输出的数据类型和格式，以及输入的数据来源和输出的目标等问题，以保证程序的正确性和可靠性。
1.4.1 标准输入输出的使用
在C++中，标准输入输出（即与控制台进行交互的输入输出）是最常用的输入输出方式，也是最基础的输入输出方式。下面介绍如何在C++中使用标准输入输出。
- 输出
C++中使用cout对象进行输出，可以使用<<运算符将需要输出的数据传递给cout对象。例如：
#include <iostream>
using namespace std;int main() {int a = 10;cout << "a的值为：" << a << endl;return 0;
}
运行结果为：
a的值为：10
其中，endl是C++的换行符，用于在输出内容后换行。
- 输入
C++中使用cin对象进行输入，可以使用>>运算符将输入的数据存储到变量中。例如：
#include <iostream>
using namespace std;int main() {int a;cout << "请输入一个整数：";cin >> a;cout << "输入的整数为：" << a << endl;return 0;
}
运行结果为：
请输入一个整数：20
输入的整数为：20
在输入数据时，可以使用多次>>运算符依次读取多个数据，也可以使用getline函数读取一行数据。例如：
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;int main() {string name;int age;cout << "请输入姓名和年龄：";cin >> name >> age;cout << "姓名为：" << name << endl;cout << "年龄为：" << age << endl;cin.ignore(); // 忽略之前输入留下的回车符string address;cout << "请输入地址：";getline(cin, address);cout << "地址为：" << address << endl;return 0;
}
运行结果为：
请输入姓名和年龄：Tom 25
姓名为：Tom
年龄为：25
请输入地址：New York
地址为：New York
在使用cin对象时，需要注意输入的数据类型和格式，以及输入的数据来源等问题，以保证程序的正确性和可靠性。
总之，标准输入输出是C++编程中最基础、最常用的输入输出方式，需要掌握好。在使用过程中，需要注意输入输出的数据类型和格式，以及输入的数据来源和输出的目标等问题，以保证程序的正确性和可靠性。
1.4.2 文件输入输出的应用
除了标准输入输出（即与控制台进行交互的输入输出）外，C++还支持文件输入输出，即通过文件流进行文件的读写操作。文件输入输出在实际应用中非常常见，例如读取文本文件、处理数据集等。下面介绍如何在C++中使用文件输入输出。
- 文件输出
C++中使用ofstream对象进行文件输出，可以使用<<运算符将需要写入的数据传递给ofstream对象。例如：
#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;int main() {ofstream outfile("output.txt");if (outfile.is_open()) {outfile << "Hello, world!" << endl;outfile << "This is a test file." << endl;outfile.close();cout << "文件写入成功" << endl;} else {cout << "文件打开失败" << endl;}return 0;
}
运行结果为：
文件写入成功
其中，ofstream对象的构造函数可以指定文件名，也可以使用open函数打开文件。
- 文件输入
C++中使用ifstream对象进行文件输入，可以使用>>运算符将文件中的数据读取到变量中。例如：
#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;int main() {ifstream infile("input.txt");if (infile.is_open()) {int a;infile >> a;cout << "文件中的整数为：" << a << endl;infile.close();} else {cout << "文件打开失败" << endl;}return 0;
}
假设input.txt文件中有一个整数20，则运行结果为：
文件中的整数为：20
在使用文件输入输出时，需要注意文件的打开方式和路径，以及文件的读写权限等问题。
总之，文件输入输出是C++编程中常用的输入输出方式，需要掌握好。在实际应用中，需要注意文件的格式和内容，以保证程序的正确性和可靠性。
1.4.3 标准库函数和常用工具
C++标准库提供了许多常用的函数和工具，可以方便地完成各种任务。下面介绍一些常用的C++标准库函数和工具。
- 字符串处理
C++中的<string>头文件提供了字符串处理的函数和工具，例如：
- size()：返回字符串的长度。
- find(str)：在字符串中查找指定字符串str的位置。
- substr(pos, len)：返回字符串中从pos位置开始长度为len的子串。
- stoi(str)：将字符串转换为整数。
- stof(str)：将字符串转换为浮点数。
- to_string(num)：将数字转换为字符串。
例如，以下代码演示了如何使用C++标准库进行字符串处理：
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;int main() {string str = "Hello, world!";cout << "字符串长度为：" << str.size() << endl;cout << "查找字符串位置：" << str.find("world") << endl;string sub = str.substr(7, 5);cout << "截取子串为：" << sub << endl;string num_str = "123";int num = stoi(num_str); // string to intcout << "将字符串转换为整数：" << num << endl;float fnum = stof("3.14"); // string to floatcout << "将字符串转换为浮点数：" << fnum << endl;string str_num = to_string(456);cout << "将数字转换为字符串：" << str_num << endl;return 0;
}
运行结果为：
字符串长度为：13
查找字符串位置：7
截取子串为：world
将字符串转换为整数：123
将字符串转换为浮点数：3.14
将数字转换为字符串：456
- 文件处理
C++中的<fstream>头文件提供了文件处理的函数和工具，例如：
- ifstream：文件输入流，用于读取文件。
- ofstream：文件输出流，用于写入文件。
- get()：从文件中读取一个字符。
- getline()：从文件中读取一行字符串。
- write()：向文件中写入数据。
- read()：从文件中读取数据。
例如，以下代码演示了如何使用C++标准库进行文件处理：
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;int main() {ofstream outfile("output.txt");if (outfile.is_open()) {outfile << "Hello, world!" << endl;outfile << "This is a test file." << endl;outfile.close();cout << "文件写入成功" << endl;} else {cout << "文件打开失败" << endl;}ifstream infile("output.txt");if (infile.is_open()) {string line;while (getline(infile, line)) {cout << line << endl;}infile.close();} else {cout << "文件打开失败" << endl;}return 0;
}
运行结果为：
文件写入成功
Hello, world!
This is a test file.
- 时间处理
C++中的<chrono>头文件提供了时间处理的函数和工具，例如：
- system_clock：系统时钟，用于获取当前时间。
- duration：时间间隔，用于表示时间的差值。
- time_point：时间点，用于表示时间的某个点。
例如，以下代码演示了如何使用C++标准库进行时间处理：
#include <iostream>
#include <chrono>
using namespace std;
using namespace chrono;int main() {system_clock::time_point now = system_clock::now();time_t tt = system_clock::to_time_t(now);cout << "当前时间为：" << ctime(&tt);system_clock::time_point start = system_clock::now();for (int i = 0; i < 10000000; i++) {// do something}system_clock::time_point end = system_clock::now();duration<double> diff = end - start;cout << "执行时间为：" << diff.count() << "秒" << endl;return 0;
}
运行结果为：
当前时间为：Tue Mar 23 14:18:57 2023第二章 C++面向对象编程
2.1 C++的类和对象
2.2 C++的继承和多态性
2.3 C++的访问控制和封装性
2.4 C++的虚函数和纯虚函数
第三章 C++函数式编程
2.1 C++的类和对象
2.2 C++的继承和多态性
2.3 C++的访问控制和封装性
2.4 C++的虚函数和纯虚函数
第四章 C++的高级应用
3.1 C++的模板和泛型编程
3.2 C++的异常处理和错误处理
3.3 C++的标准模板库和容器类
3.4 C++的多线程编程和并发性
第五章 C++的应用实例
4.1 C++的图形用户界面编程
4.2 C++的游戏开发和图像处理
4.3 C++的网络编程和通信技术
4.4 C++的嵌入式系统和物联网应用
附录A C++的标准库函数和常用工具
附录B C++的编程规范和最佳实践
附录C C++的常见问题和解决方案
参考文献
【编程实践】第一章 C++入门 《C++程序设计语言》 / By 禅与计算机程序设计艺术ChatGPT相关推荐
- 什么是程序设计？《禅与计算机程序设计艺术》 / 陈光剑
1 软件是人类有史以来最复杂的系统. 其一.软件系统本身规模庞大,参与人手众多,难以管理: 其二.环境和需求不断变化,且错误难以避免. 人类无法驾驭过于复杂的事物,于是只能寻找方法简化软件系统:把系统 ...
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