关于C++的一些想法

关于C++考试的分析

C++考试采用机考，可粗略地分为两类题，一类是程序运行题，另一类是概念考察题。程序运行题就是那些可以通过敲代码来验证结果的题，如判断语句正误、结果运行题等，这类题在机考中非常容易，只要打开VS2010验证一下，就可以知道结果的正确与否。第二类概念题就是考察概念的题，有些可以通过代码验证，有些就很难，解答这些题就要求对书本上的概念有着深刻认识。深入思考过，抑或是在做题的过程中遇到过都对解决这种题有着很大的帮助。从短期复习效果来看，敲代码的能力很难得到提高（考试也不要求有很强的编程能力），对概念的复习、理解以及刷完练习题才是最有效的。

编程的共性问题

以下是我的一些个人见解，或许能帮助大家更好地理解编程，如果对编程不感兴趣，可以直接跳过本段。

首先就是确定编程是什么

无论是C、C++、Java还是python，它们都是语言，如同汉语与英语一样，一种语言需要有自己的语素，有自己的语法。英语是以单词为基本单位，搭配逗号、句号、引号等标点符号，以复杂的语法为线来表达。编程语言也一样，无论什么编程语言，标识符、保留字、运算符、数据类型都是最基本的单位，定义也大同小异。比如说标识符由字母、数字、下划线组成，不能出现空格等。这个地方也掺杂着一些语法，或者说基本规则更合适些，比如说保留字不能拿来命名、运算的先后顺序、不同数据类型的字节大小等。编程的语法就是些基本的条条框框，程序体的划分、函数的定义方式等等。编程的内核是算法，算法是程序的动力之源，好的算法可以节约时间、得到更优结果（现阶段看不出差别）。在了解了这些后，我们就可以对变量命名、赋值，并进行简单的运算，解决一些简单的问题。
对于新手来说，上面这个环节是极不友好的，因为会接触到一大堆奇奇怪怪的东西又不知道是做什么的，为什么要定义标识符、那么多保留字一个都不认识、数据为什么要分那么细等等都会让新接触的人迷迷糊糊、望而却步。但这些是编程语言最底层的东西，随着学习的深入，会逐渐明朗。

程序的结构

知晓了这些并不够，编程的第二个要点就是程序的结构，使用的最多的是循环、选择和判断。这三者几乎能应对所有的情况了。
循环使用的最多的是for和while，这两者的区别在于for是遍历，走完整个循环才会停下来，所以在使用for时要给出for循环的范围，从哪里开始，以什么样的步长前进，在哪里结束。While就没有这样的复杂，while是对结果进行判断，满足就继续循环，不满足就跳出，因此死循环通常都是由while产生的。在这一部分也会提到两个保留字：break和continue（有些语言还有pass），两者的区别在于break直接结束循环而continue只跳过本次循环。
选择与判断有些相似，switch语句和if语句是代表。两者的共同性在于对条件与结果一一对应、不同的条件有不同的结果。不同之处在于选择可以有多个选项，而判断只有两个，是或否，但if语句也可通过if嵌套和else if来实现选择的功能。
在有了这三种结构后，程序可以做更复杂的事情了，但我们依旧不满意，在解决一个复杂的问题时，交替使用这三种结构是难免的，大部分语言并不像raptor一样有图形编程界面，过多的嵌套会使程序的逻辑关系看起来不明朗，难以把握，而且对于一些需要重复使用的功能，反反复复地敲代码也显得很繁琐，函数就应运而生了。在数学里，函数的基本要义是定义域、值域和对应关系，同样的，在程序语言里，函数的要义有输入值，返回值和函数体。关于函数的功能，可以将函数视为一个黑箱，不去关心内部如何运行，就像是往女巫的罐子里面加点东西，捣鼓捣鼓，就出来了一个新的东西，加的东西就是输入值，新的东西就是返回值。为什么要创造函数这种东西，如前所述，函数可以使程序的主体部分的逻辑关系显地更加明朗，更利于程序的开发；其次就是函数让代码的移植性更强，将函数封装在包内利于函数的跨用户使用，如C++的.h文件。内置函数也是通过这种方式来实现的。
函数里最容易迷惑人的就是传参问题，这与指针与引用相关，后面再说。

数组

数组是编程语言的另一有力抓手，与函数的功能相似，对于一连串数据进行操作，为每个数据都指定一个变量名太繁琐，操作难度太大，其次数组也是循环的好搭档，而二维数组更是可以直接与矩阵联动，实现更复杂的功能。数组自身的定义又决定了数组只能储存同一种类型的数据，要是想储存不同种类的数据，就要用到结构体struct。
以上都可以称之为面向过程的编程，因为以上的编程风格都是跟着过程走，过程结束，程序结束，整个程序描述的都是这个过程。而接下来要说的是抽象得多的面向对象的编程。

对象

对象？哪里有对象？这里的对象是指一个具体的物体或集合，我们用类来称呼，而面向对象的编程就是对类进行操作实现一系列的功能。为什么说它抽象主要是因为单单靠几行代码，就能描述一个物体，很令人费解。比如说书本中举的长方形类的例子，单单靠定义了长宽就说我们有了一个长方形，甚至可以通过继承来产生正方形类，但这个长方形在哪，是什么，我们并不明确。
对于更复杂的物体，一只猫、一只狗，我们可能会在类内定义猫的颜色，猫的大小、猫的雌雄等等，也可以在类内定义一些函数描述猫的行为，如猫会叫，猫会吃东西，猫会爬树等，靠在屏幕上打印一个“喵”代表猫叫了一下，这样可能不够真实，如果插入一段猫叫的音频，调用函数时播放就显得真实得多。如果再深入一点，还可以在类内定义函数间的调用关系，猫饿了会想吃东西，如果一直吃不到东西猫就会叫，猫吃饱了就不叫。通过更多的特征、更多的行为、一系列的触发机制，这个猫就会更加真实。
通过上面这个例子我们可以发现，面向对象的本质是对对象的一些特征进行描述，并用抽象的方式将其表现出来。像长方形的特征就是长和宽，当然也可以用其它特征来描述。目前，大多数程序都是面向对象编程。大家所做的课设也是面向对象的一个应用，如果大家想对面向对象编程更加熟悉的话，可以去尝试用类去实现下象棋的小程序。关于类的其它一些性质比如说继承与派生，子类和父类，在理解类的本质的基础上并不难理解。

输入输出流

编程和其它文件的联动，也就是输入输出流。编程语言支持从键盘输入以及将结果打印在屏幕上，很直观方便。但如果我需要对程序处理完的结果使用其它软件进行后续处理，打印在屏幕上不是一个好选择，同样的，如果我想把其它文件里的内容用写的程序处理，一个个输入也显得很蠢，所以为了与其它的文件联动，我们使用输入输出流。大家在课设中数据的储存与读取，就是应用了这一块的内容。
最后，希望大家在学完编程后还能用上它。最简单的做大物实验时，可以编程计算结果，在后续课程中，用编程计算线性代数、计算方法作业的正确性、把材料力学重复使用的公式写成函数，绝对可以提高你的效率（拿来验证结果可以，做题就不行了，考试并不让带可编程的计算器），编程是一种思维方式，绝不是一门课程那么简单。

C++的独特点

• C++以分号作为语句结束标志。
• 无论顺序如何C++总是从main()函数开始运行。
• C++使用大括号区分程序段。
• 自增和自减是C++的有特色，这里的运算顺序如果不大清楚，考试时运行一下看看吧。
• 以上几条都是最基本的，如果这些还不清楚，考试可能有点悬了。
• 数组里的弯弯绕应该就是它是用0当作起始吧，以及数组在使用前要先定义长度。
• 函数的声明就像是上课占座，当编译器检测到这一行时，你（函数体）并没有来，但它看到了你的书（声明），它就知道这里有人了（这个函数定义了），它就会去寻找新的座位（检测下一行）。不是个好比喻。。。函数的声明考试必考。
• 函数的实参和形参问题，本质上是接下来要说的指针，书上参数的调用那张图解释的也很清楚。
• C++的精华是指针。在计算思维导论里曾经指出过，在计算机内部是按字节来储存内容的，指针就是指向这些储存单元的抓手，明确了指针的指向，就能获取它指向储存单元里的内容。如果想更好地理解指针，回顾一下计算机的储存方式会有所帮助。数组的指针就是数组名，细心的同学可能会注意到在讲到函数调用数组时，就把前一章里说的形参和实参抛开了，函数调用数组会改变原数组，这里就是由于数组名是指针的原因。
• 类这一块需要多看，拷贝构造函数、拷贝析构函数的调用顺序是必考的，私有成员、公有成员的访问也会出现在概念题里，父类和子类也需要多多注意。
• 文件的打开与读写我们考了一个编程题，大家也注意一下，这一块有几个内置函数和算子，大家要注意一下。
• 关于宏定义，也是必考的，通常都是a+b不带括号，你们懂我什么意思的。
• 书上出现过的一些算法要会，交换两个数、排序算法、二分法等等，极有可能作为原题出现在编程题里。
• 关于编程题，题目不难，但要注意题目的要求，在找bug时如果不习惯使用断点，就隔几行输出一下，总能找到错的。
• 最后一个笑话给大家：世界上有10种人，一种是懂二进制的，另一种是不懂的。