1、C+面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程第1章 C+程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1.1 C+的發(fā)展和主要特點(diǎn) 1/401.1.1 C+的發(fā)展C+由AT&T Bell Laboratories的Bjarne Stroustrup設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的，C+最初的版本被稱作“帶類的C”1980年第一次投入使用支持面向?qū)ο筇匦栽?983年被加入到C+中，在1987年至1989年之間，模板技術(shù)被加進(jìn)了C+C+標(biāo)準(zhǔn)化工作在1990年啟動。標(biāo)準(zhǔn)化工作由ANSI（美國國家標(biāo)準(zhǔn)化組織）及后來加入的ISO（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織）負(fù)責(zé)。1998年正式發(fā)布了C+國際標(biāo)準(zhǔn)2/401.1.2 C+的特點(diǎn) 一個更好的C C+兼容C，會C的程序員，可在C的基礎(chǔ)上逐步加入

2、C+的新特性支持面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì) C+通過類支持面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì) 支持范型程序設(shè)計(jì) 在C+中，通過模板簡單而實(shí)用地實(shí)現(xiàn)了范型程序設(shè)計(jì)技術(shù) 3/401.2.1 第一個C+程序 C+程序的結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，下面介紹著名的“Hello, world!”程序，此程序一般用于介紹各種語言的第一個程序程序功能是在屏幕上輸出字符串“Hello, world!”。 1.2 第一個C+程序以及C+程序開發(fā)過程 4/40例1.1 在屏幕上輸出“Hello, world!”/ 文件路徑名:e1_1main.cpp#include / 編譯預(yù)處理命令using namespace std;/ 使用命名空間std int ma

3、in()/ 主函數(shù)main() cout “Hello, World!” endl;/ 用C+方法輸出一行system(“PAUSE”);/ 輸出系統(tǒng)提示信息return 0; / 返回值0, 返回操作系統(tǒng)程序運(yùn)行時屏幕輸出如下：Hello, world!請按任意鍵繼續(xù). . .5/40注釋上面程序的第一行如下：/ 文件路徑名:e1_1main.cpp這一行不是程序代碼，是注釋，告訴讀者程序的文件路徑名，位于“/”后面的文本都是注釋讀者應(yīng)養(yǎng)成給程序添加注釋的習(xí)慣在C+程序中，可以使用C語言中“/* */”形式的注釋，還可以使用以“/”開頭的注釋6/40輸出信息例1.1中的main()函數(shù)體包含

4、了如下的語句：cout Hello, World! endl;/ 用C+的方法輸出一行cout實(shí)際上是C+系統(tǒng)預(yù)定義的對象名，稱為標(biāo)準(zhǔn)輸出流對象?！啊笔恰拜敵鲞\(yùn)算符”，在上面的代碼中將運(yùn)算符“”右側(cè)雙引號內(nèi)的字符串“Hello, World!”插入到輸出流中，endl用于表示換行，endl也插入到輸出流中，C+系統(tǒng)將輸出流的內(nèi)容輸出到系統(tǒng)指定的設(shè)備（一般為顯示器）上C+中也可以用C函數(shù)printf()進(jìn)行輸出main()函數(shù)中還包含了調(diào)用system()函數(shù)的語句：system(PAUSE);/ 輸出系統(tǒng)提示信息 system(PAUSE)函數(shù)調(diào)用將使程序暫停，以便用戶觀察執(zhí)行結(jié)果7/40預(yù)處

5、理命令和命名空間stdcout需要用到頭文件iostream。程序中如下的代碼行#include / 編譯預(yù)處理命令是一個預(yù)處理命令，文件iostream的內(nèi)容提供輸入或輸出時所需要的一些信息注意：在C語言中所有的頭文件都帶后綴.h，C+標(biāo)準(zhǔn)要求由系統(tǒng)提供的頭文件不帶后綴.h，用戶自己編制的頭文件可以有后綴.h。在C+中也可使用C語言編譯系統(tǒng)提供的帶后綴.h的頭文件，如“#include ”程序的如下代碼：using namespace std;/ 使用命名空間std 表示使用命名空間std。C+標(biāo)準(zhǔn)庫中的類和函數(shù)是在命名空間std中聲明的，程序中可用“using namespace std;

6、”語句聲明，表示要用到命名空間std中的內(nèi)容8/40定義main()函數(shù)下面的代碼行定義了main()函數(shù)：int main()/ 主函數(shù)main() cout Hello, World! endl;/ 輸出一行system(PAUSE);/ 輸出系統(tǒng)提示信息return 0; / 返回值0, 返回操作系統(tǒng)所有C+程序都由一個或多個函數(shù)組成，每個C+程序都必須有一個main()函數(shù)9/40定義main()函數(shù)定義main()函數(shù)的第一行代碼如下：int main()/ 主函數(shù)main()的int表示main()函數(shù)的返回值的類型，表示返回一個整數(shù)值，執(zhí)行完main()函數(shù)后將返回給操作系統(tǒng)的一

7、個代碼，它表示程序的狀態(tài)。在下面的語句中，指定了執(zhí)行完main()函數(shù)后要返回的值：return 0; / 返回值0, 返回操作系統(tǒng)main()函數(shù)通常用返回0表示程序正常終止，而返回非0值表示發(fā)生了異常標(biāo)準(zhǔn)C+要求main()函數(shù)必須聲明為int型。有的操作系統(tǒng)（如Linux)要求執(zhí)行一個程序后必須向操作系統(tǒng)返回一個數(shù)值。但有些C+編譯系統(tǒng)并未完全執(zhí)行C+這一規(guī)定，如主函數(shù)首行寫成“void main()”也能通過，本書中的所有例題都按標(biāo)準(zhǔn)C+規(guī)定寫成“int main()”。10/401.2.2 C+程序開發(fā)過程注意：當(dāng)前的C+語言開發(fā)環(huán)境中都集成了以上四個步驟，大大方便了C+語言的開發(fā)工

8、作。附錄B討論了常用C+語言開發(fā)環(huán)境的使用方法。請同學(xué)們至少選擇一種（如能做到兩種更好）C+編譯系統(tǒng)，在該環(huán)境下輸入和運(yùn)行例題和習(xí)題中的程序。11/40C+在非面向?qū)ο蠓矫娴某Ｓ眯绿匦訡+是從C發(fā)展而來的，C+對C引入了面向?qū)ο蟮男赂拍?，同時也增加一些非面向?qū)ο蟮男绿匦?，這些特性使C+使用起來更方便與更安全，本節(jié)將討一些常用新特性。1.3 C+在非面向?qū)ο蠓矫娴某Ｓ眯绿匦?12/401.3.1 C+的輸入輸出為了方便用戶，C+還增加了標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出流對象cout和cin。cout代表標(biāo)準(zhǔn)輸出流對象，cin代表輸入流對象cout和cin都是在頭文件iostream中定義的。cin的輸入設(shè)備是鍵盤，

9、cout的輸出設(shè)備是屏幕13/40coutcout是從內(nèi)存向屏幕流動的數(shù)據(jù)流。cout必須和輸出運(yùn)算符“”配合使用?！啊痹诖颂幤鸬讲迦氲淖饔?，例如：cout ”運(yùn)算符從輸入設(shè)備鍵盤取得數(shù)據(jù)送到標(biāo)準(zhǔn)輸入流cin中，然后再送到內(nèi)存?！啊背７Q為輸入運(yùn)算符。cin應(yīng)與“”配合使用。例如：int m；/ 定義整型變量mfloat x;/ 定義浮點(diǎn)型變量xcin m x;/ 輸入一個整數(shù)和一個實(shí)數(shù)可以從鍵盤輸入：16 168.98m和x分別獲得值16和168.98。15/40例1.2 cin與cout使用示例a。#include / 編譯預(yù)處理命令using namespace std;/ 使用命名空間s

10、td int main()/ 主函數(shù)main() cout 請輸入你的姓名與年齡: name;/ 輸入姓名cin age;/ 輸入年齡cout 你的姓名是: name endl;/ 輸出姓名cout 你的年齡是: age endl;/ 輸出年齡system(PAUSE);/ 輸出系統(tǒng)提示信息return 0; / 返回值0, 返回操作系統(tǒng)對變量的定義放在執(zhí)行語句之后。在C語言中要求變量的定義必須在執(zhí)行語句之前。C+允許將變量的定義放在程序的任何位置。16/401.3.2 const定義常量 在C語言中常用#define命令來定義符號常量，例如：#define PI 3.14159/ 聲明符號常

11、量PI在預(yù)編譯時進(jìn)行字符替換，把程序中出現(xiàn)的字符串PI全部替換為3.14159C+提供了用const定義常量的方法，例如：const float PI = 3.14159;/ 定義常量PI常量PI具有數(shù)據(jù)類型，在編譯時要進(jìn)行類型檢查，占用存儲單元，在程序運(yùn)行期間它的值是固定的。17/40例1.3 用const定義常量使用示例。#include / 編譯預(yù)處理命令using namespace std;/ 使用命名空間std int main()/ 主函數(shù)main()const float PI = 3.14159;/ 定義常量PIfloat r, s;/ 定義變量cout r;/ 輸入半徑rs

12、 = PI * r * r;/ 計(jì)算面積cout 面積: s endl;/ 輸出面積system(PAUSE);/ 輸出系統(tǒng)提示信息return 0; / 返回值0, 返回操作系統(tǒng)18/401.3.3 函數(shù)重載C+允許在同一作用域內(nèi)定義多個同名函數(shù)，但要求這些函數(shù)參數(shù)的類型或個數(shù)不相同。這個功能稱為函數(shù)重載在同一個作用域內(nèi)，函數(shù)名相同，參數(shù)的類型或個數(shù)不同的函數(shù)稱為重載函數(shù)。重載函數(shù)的形參個數(shù)或類型必須至少有其中之一不同，不允許參數(shù)個數(shù)和類型都相同而只有返回值類型不同，這是由于系統(tǒng)無法從函數(shù)的調(diào)用形式判斷與哪一個重載函數(shù)相匹配。 19/40例1.4 求2個數(shù)中最小值（分別考慮整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)的情況

13、）。int Min(int a, int b)/ 求2個整數(shù)的最小值return a b ? a : b;/ 返回a,b的最小值float Min(float a, float b)/ 求2個浮點(diǎn)數(shù)的最小值return a b ? a : b;/ 返回a,b的最小值int main()/ 主函數(shù)main()int a, b;/ 定義整型變量float x, y;/ 定義浮點(diǎn)型變量cout a b;/ 輸入a,bcout a , b 的最小值為 Min(a, b) endl;/ 輸出a,b的最小值,調(diào)用“int Min(int a, int b)”cout x y;/ 輸入x,ycout x ,

14、 y 的最小值為 Min(x, y) endl;/ 輸出x,y的最小值,調(diào)用“float Min(float a, float b)”system(PAUSE);/ 調(diào)用庫函數(shù)system( )，輸出系統(tǒng)提示信息return 0; / 返回值0, 返回操作系統(tǒng)20/40例1.5 用重載函數(shù)實(shí)現(xiàn)分別求2個整數(shù)或3個整數(shù)中的最小者。int Min(int a, int b)/ 求2個整數(shù)的最小值return a b ? a : b;/ 返回a,b的最小值int Min(int a, int b, int c)/ 求3個整數(shù)的最小值int t = a b ? a : b;/ a,b的最小值t = t

15、 c ? t : c;/ t,c的最小值return t;/ 返回a,b,c的最小值int main()/ 主函數(shù)main()int a, b, c;/ 定義整型變量cout a b c;/ 輸入a,b,c cout a “,” b “的最小值為” Min(a, b) endl;/ 輸出a,b的最小值,調(diào)用“int Min(int a, int b)”cout a , b , c 的最小值為 Min(a, b, c) endl;/ 輸出a,b,c的最小值,調(diào)用“int Min(int a, int b, int c)”system(PAUSE);/ 輸出系統(tǒng)提示信息return 0; / 返回

16、值0, 返回操作系統(tǒng)21/401.3.4 有默認(rèn)參數(shù)的函數(shù)在C語言中，在函數(shù)調(diào)用時形參從實(shí)參獲得參數(shù)值，所以實(shí)參的個數(shù)應(yīng)與形參相同。有時多次調(diào)用同一函數(shù)時使用相同的實(shí)參值，C+允許給形參提供默認(rèn)值，這樣形參就不一定要從實(shí)參取值了。如有一函數(shù)聲明：float Area(float r = 1.6);/ 有默認(rèn)值的函數(shù)聲明上面的函數(shù)聲明指定參數(shù)r的默認(rèn)值為1.6，如果在調(diào)用此函數(shù)時無實(shí)參，則參數(shù)r的值為1.6，例如： s = Area();/ 等價于Area(1.6)22/40有默認(rèn)參數(shù)的函數(shù)默認(rèn)參數(shù)應(yīng)在函數(shù)名第一次出現(xiàn)時指定。默認(rèn)參數(shù)必須是函數(shù)參數(shù)表中最右邊(尾部)的參數(shù)。例如：float Vo

17、lume(float l = 10.0, float w = 8.0, float h);/ 錯誤float Volume(float l = 10.0, float w = 8.0, float h = 6.0);/ 正確對于上面正確的函數(shù)聲明，可采用如下形式的函數(shù)調(diào)用：v = Volume(10.1, 8.2, 6.8);/ 形參值全從實(shí)參得到,l=10.1,w=8.2,h=6.8v = Volume(10.1, 8.2);/ 最后1個形參的值取默認(rèn)值,l=10.1,w=8.2,h=6.0v = Volume(10.1);/ 最后2個形參的值取默認(rèn)值,l=10.1,w=8.0,h=6.0v

18、 = Volume();/ 形參的值全取默認(rèn)值,l=10.0,w=8.0,h=6.023/40例1.6 函數(shù)默認(rèn)參數(shù)示例。void Show(char str1, char str2 = , char str3 = );/ 在聲明函數(shù)時給出默認(rèn)值int main()/ 主函數(shù)main()Show(你好!);/ str1值取你好!,str2與str3取默認(rèn)值Show(你好, 歡迎學(xué)習(xí)C+!);/ str1值你好,str2取歡迎學(xué)習(xí)C+!,str3取默認(rèn)值Show(你好, , 歡迎學(xué)習(xí)C+!);/ str1值你好,str2取,str3取值歡迎學(xué)習(xí)C+!system(PAUSE);/ 輸出系統(tǒng)提示信

19、息return 0; / 返回值0, 返回操作系統(tǒng)void Show(char str1, char str2, char str3)cout str1 str2 str3 endl;/ 輸出str1,str2,str324/401.3.5 引用的概念 建立“引用”的作用是為一個變量起另一個名字，對一個變量的“引用”的所有操作，實(shí)際上都是對其所代表的（原來的）變量的操作設(shè)有一個變量x，要給它起一個別名y，可以這樣寫：float x; / 定義變量xfloat &y = x;/ 聲明y是一個浮點(diǎn)型變量的引用變量，它被初始化為x聲明后，使用x或y代表同一變量。在上述聲明中，&是“引用聲明符”對變量

20、聲明一個引用，并不另開辟內(nèi)存單元，x和y都代表相同一變量存儲單元。 25/40引用的概念 在聲明一個引用時，必須同時使之初始化在函數(shù)中聲明一個變量的引用后，在函數(shù)執(zhí)行期間，該引用一直與其代表的變量相聯(lián)系，不能再作為其他變量的別名。例如：int a, b;/ 定義整型變量a,bint &c = a;/ 使c成為變量a的引用（別名）int &c = b;/ 又使c成為變量b的引用（別名）是錯誤的26/40例1.7 變量的引用使用示例。int main()/ 主函數(shù)main()int a = 10;/ 定義變量int &b = a;/ b為a的引用,a與b代表相同變量存儲單元b = b + 2;/

21、b的值自加2,a與b的值都為12cout a的地址: &a endl;/ 輸出a的地址cout b的地址: &b endl;/ 輸出b的地址cout a的值: a endl;/ 輸出a的值cout b的值: b endl;/ 輸出a的值system(PAUSE);/ 輸出系統(tǒng)提示信息return 0; / 返回值0, 返回操作系統(tǒng)程序運(yùn)行時屏幕輸出參考如下：a的地址:0013FF7Cb的地址:0013FF7Ca的值:12b的值:12請按任意鍵繼續(xù). . .27/40將引用作為函數(shù)參數(shù) C+增加“引用”的主要目的是利用它作為函數(shù)參數(shù)，以便擴(kuò)充函數(shù)傳遞數(shù)據(jù)的功能。在C語言中，將變量名作為實(shí)參。這時

22、將變量的值傳遞給形參。傳遞是單向的，在調(diào)用函數(shù)時，形參和實(shí)參不是同一個存儲單元。在執(zhí)行函數(shù)期間形參值發(fā)生變化并不傳回給實(shí)參。28/40例1.8 以變量為實(shí)參不能實(shí)現(xiàn)交換變量的值的。void Swap(int a, int b)/ 不能實(shí)現(xiàn)交換實(shí)參變量的值int t = a; a = b; b = t;/ 循環(huán)賦值交換a,b的值int main()/ 主函數(shù)main()int m = 6, n = 8;/ 定義整型變量Swap(m, n);/ 調(diào)用函數(shù)Swap()cout m n endl;/ 輸出m,n的值system(PAUSE);/ 輸出系統(tǒng)提示信息return 0; / 返回值0, 返回

23、操作系統(tǒng)29/40在C程序中可以用指針傳遞變量地址的方法。使形參得到一個變量的地址，這時形參指針變量指向?qū)崊⒆兞繂卧?。?.9 用指針變量作形參，實(shí)現(xiàn)兩個變量的值互換。void Swap(int *p, int *q)/ 實(shí)現(xiàn)交換*p與*q的值int t = *p; *p = *q; *q = t;/ 循環(huán)賦值交換*p與*q的值int main()/ 主函數(shù)main()int m = 6, n = 8;/ 定義整型變量Swap(&m, &n);/ 調(diào)用函數(shù)Swap()cout m n endl;/ 輸出m,n的值system(PAUSE);/ 輸出系統(tǒng)提示信息return 0; / 返回值0,

24、 返回操作系統(tǒng)30/40在C+中，把變量的引用作為函數(shù)形參，由于形參是實(shí)參的引用，也就是形參是實(shí)參的別名，這樣對形參的操作等價于對實(shí)參的操作。例1.10 利用引用形參實(shí)現(xiàn)交換兩個變量的值。void Swap(int &a, int &b)/ 實(shí)現(xiàn)交換實(shí)參變量的值int t = a; a = b; b = t;/ 循環(huán)賦值交換a與b的值int main()/ 主函數(shù)main()int m = 6, n = 8;/ 定義整型變量Swap(m, n);/ 調(diào)用函數(shù)Swap()cout m n endl;/ 輸出m,n的值system(PAUSE);/ 輸出系統(tǒng)提示信息return 0; / 返回值0

25、, 返回操作系統(tǒng)31/40常引用 常引用就是用const對引用加以限定，表示不允許改變該引用的值。例如：int a = 6;/ 定義整型變量a，初值為6const int &b = a;/ 聲明常引用，不允許改變b的值b = 8;/ 改變常引用b的值，錯誤a = 8;/ 改變a的值，正確常引用通常用作函數(shù)形參，這樣能保證形參的值不被改變32/40例1.11 常引用形參示例。struct Personchar name20;/ 姓名char sex3;/ 性別;void Show(const Person &p)cout 姓名: endl;/ 輸出姓名cout 性別: p.sex

26、endl;/ 輸出性別 int main()/ 主函數(shù)main()Person p = 李倩, 女;/ 定義結(jié)構(gòu)體變量Show(p);/ 輸出psystem(PAUSE);/ 輸出系統(tǒng)提示信息return 0; / 返回值0, 返回操作系統(tǒng)在程序中，用結(jié)構(gòu)名Person作為類型來定義變量p，在C語言中，不能用結(jié)構(gòu)名來定義結(jié)構(gòu)變量名，必須在結(jié)構(gòu)名前加struct才能定義結(jié)構(gòu)變量，即應(yīng)采用如下形式定義：structPerson p = 李倩, 女;/ 定義結(jié)構(gòu)體變量33/40常引用 可以用常量或表達(dá)式對常引用進(jìn)行初始化，例如：int a = 6;/ 定義變量const int &b = a + 3

27、;/ 正確,可以用表達(dá)式對常引用進(jìn)行初始化int &c = a + 3;/ 錯誤,對非常引用只能用變量進(jìn)行初始化用表達(dá)式對常引用進(jìn)行初始化時，系統(tǒng)將生成一個臨時變量，用于存儲表達(dá)式的值，引用是臨時變量的別名。例如將“const int &b = a + 3;”變換為：int tem = a + 4;/ 將表達(dá)式的值存放在臨時變量tem中const int &b = tem;/ 聲明b是tem的引用(別名)34/401.3.6 動態(tài)分配運(yùn)算符newC+語言使用能完成動態(tài)內(nèi)存分配和初始化工作的運(yùn)算符new，以及一個能完成清理與釋放內(nèi)存工作的運(yùn)算符delete來管理動態(tài)內(nèi)存。例如：new int;/

28、 分配一個存放整數(shù)的空間，返回一個指向整型數(shù)據(jù)的指針new int(6);/ 分配一個存放整數(shù)的空間，并且初始化為6new char16;/ 分配一個存放字符數(shù)組的空間，該數(shù)組有16個元素new運(yùn)算符使用的一般格式為new 類型;/分配存儲單個數(shù)據(jù)的空間時不指定初始值new 類型(初值);/分配單個數(shù)據(jù)的存儲空間時將指定初始值new 類型元素個數(shù);/分配數(shù)組存儲空間時不指定初始值用new分配存儲空間時，如果分配失敗，返回空指針NULL，分配成功將返回非空指針。35/40釋放內(nèi)存的運(yùn)算符delete delete運(yùn)算符使用的一般格式為delete 指針變量;delete 指針變量;第1種格式釋放

29、用new分配的單個數(shù)據(jù)的存儲空間，第2種格式釋放用new分配的數(shù)組存儲空間。36/40例1.12 new/delete運(yùn)算符使用示例。int main()/ 主函數(shù)main()int *p;/ 定義整型指針p = new int(16);/ 分配單個整數(shù)的存儲空間,并初始化為16if (p = NULL)cout 分配存儲空間失敗! endl;exit(1);/ 退出程序的運(yùn)行,并向操作系統(tǒng)返回1cout *p endl;/ 輸出p所指向的動態(tài)存儲空間的值16delete p;/ 釋放存儲空間p = new int;/ 分配單個整數(shù)的存儲空間if (p = NULL)cout 分配存儲空間失敗! endl;exit(2);/ 退出程序的運(yùn)行,并向操作系統(tǒng)返回2*p = 8;/ 將p指向的動態(tài)存儲空間賦值為8cout *p endl;/ 輸出p所指向的動態(tài)存儲空間的值837/40例1.12 new/delete運(yùn)算符使用示例。int