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引入 C++ 语言

1. 介绍 C++ 的历史与特点

C++，全名 C-Plus-Plus，由 Bjarne Stroustrup 开发于 1983 年，是在 C 语言的基础上引入面向对象编程(OOP)概念的产物。它的设计目标是提供一种更现代、强大且易于维护的编程语言。C++ 的关键特点包括：

面向对象：支持封装、继承和多态，有助于代码复用和维护。
高效性：保留 C 语言的指针操作，实现高性能代码。
泛型编程：通过模板技术实现代码复用，针对不同数据类型的通用处理。
标准库：提供容器（如 vector、list）、算法（如 sort、find）等，简化开发过程。

2. C++ 与 C 的区别

C++ 相较于 C 语言增添了面向对象编程元素，主要区别如下：

继承：支持类的继承，允许创建派生类以继承基类的属性和方法。
多态：通过虚函数实现，子类可以覆盖父类的方法，增强代码灵活性。
封装：通过私有、公有和保护访问控制，保护数据安全。
抽象：使用抽象类和接口定义功能而不提供实现，促进代码重用和模块化。
命名空间：解决命名冲突，使代码结构更清晰。

C++ 基础知识

3. 变量与数据类型

C++ 中变量与数据类型是编程基础：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int age = 25;
    float height = 1.75;

    cout << "Age: " << age << endl;
    cout << "Height: " << height << endl;

    return 0;
}

4. 控制结构

控制程序流程的关键：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int i = 1;

    if (i > 0) {
        cout << "i is positive." << endl;
    } else {
        cout << "i is not positive." << endl;
    }

    while (i <= 5) {
        cout << "Loop iteration: " << i << endl;
        i++;
    }

    return 0;
}

5. 函数与参数传递

封装复用代码的核心：

#include <iostream>
using namespace std;

void printMessage(const string& message) {
    cout << message << endl;
}

int main() {
    string greeting = "Hello, World!";
    printMessage(greeting);

    return 0;
}

指针与内存管理

6. 指针的概念与操作

指针用于存储内存地址：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int num = 42;
    int* ptr = &num;

    cout << "Value of num: " << num << endl;
    cout << "Address of num: " << &num << endl;
    cout << "Value of *ptr: " << *ptr << endl;

    return 0;
}

7. 动态内存分配

动态分配内存：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int* dynamicPtr = new int;
    *dynamicPtr = 100;

    cout << "Value of dynamicPtr: " << *dynamicPtr << endl;

    delete dynamicPtr;

    return 0;
}

8. 引用与智能指针

引用与智能指针简化内存管理：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int num = 25;
    int& ref = num;

    ref = 42;

    cout << "Value of num: " << num << endl;

    return 0;
}

#include <memory>
int main() {
    unique_ptr<int> uniquePtr = make_unique<int>(100);

    cout << "Value of *uniquePtr: " << *uniquePtr << endl;

    return 0;
}

面向对象编程

9. 类与对象

面向对象编程基础：

#include <iostream>
using namespace std;

class Circle {
public:
    Circle(int radius) : _radius(radius) {}
    double area() const { return 3.14 * _radius * _radius; }

private:
    int _radius;
};

int main() {
    Circle myCircle(5);
    cout << "Area of myCircle: " << myCircle.area() << endl;

    return 0;
}

10. 封装、继承与多态

实例演示：

class Animal {
protected:
    string name;

public:
    Animal(const string& name) : name(name) {}
    virtual void speak() const = 0;
};

class Dog : public Animal {
public:
    Dog(const string& name) : Animal(name) {}

    void speak() const override {
        cout << "Woof!" << endl;
    }
};

int main() {
    Dog myDog("Buddy");
    myDog.speak();

    return 0;
}

输入输出与文件操作

11. 标准输入输出流

基本输入输出：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int age;
    cout << "Enter your age: ";
    cin >> age;

    cout << "Your age is: " << age << endl;

    return 0;
}

12. 文件读写操作

完整文件读写：

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    ofstream file("example.txt");
    if (file.is_open()) {
        file << "Hello, World!";
        file.close();
    } else {
        cout << "Could not open file" << endl;
    }

    ifstream inputFile("example.txt");
    string line;
    if (inputFile.is_open()) {
        while (getline(inputFile, line)) {
            cout << line << endl;
        }
        inputFile.close();
    } else {
        cout << "Could not open file" << endl;
    }

    return 0;
}

实战项目实践

选择一个简单的 C++ 项目案例

创建一个简单计算器程序：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    double num1, num2;
    char operation;
    double result;

    cout << "Enter first number: ";
    cin >> num1;
    cout << "Enter operation (+, -, *, /): ";
    cin >> operation;
    cout << "Enter second number: ";
    cin >> num2;

    switch (operation) {
    case '+':
        result = num1 + num2;
        break;
    case '-':
        result = num1 - num2;
        break;
    case '*':
        result = num1 * num2;
        break;
    case '/':
        if (num2 != 0) {
            result = num1 / num2;
        } else {
            cout << "Error: Division by zero" << endl;
            return 1;
        }
        break;
    default:
        cout << "Invalid operation" << endl;
        return 1;
    }

    cout << "Result: " << result << endl;

    return 0;
}

通过以上指南，读者可以系统地构建 C++ 编程技能，并从理论到实践全面掌握这一强大、高效的基础语言。