面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)c++的初步知識(shí)

1、C+中國高等院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育課程體系規(guī)劃教材譚浩強(qiáng) 編著總 目 錄第1篇 基 本 知 識(shí)第1章 C+的初步知識(shí)第2章 數(shù)據(jù)類型與表達(dá)式第2篇 面向過程的程序設(shè)計(jì)第3章 程序設(shè)計(jì)初步第4章 函數(shù)與預(yù)處理第5章 數(shù)組第6章 指針第7章 自定義數(shù)據(jù)類型第3篇 基于對象的程序設(shè)計(jì)第8章 類和對象第9章 關(guān)于類和對象的進(jìn)一步討論第10章 運(yùn)算符重載第4篇 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)第11章 繼承與派生第12章 多態(tài)性與虛函數(shù)第13章 輸入輸出流第14章 C+工具第1章 C+的初步知識(shí)第2章 數(shù)據(jù)類型與表達(dá)式第1篇基 本 知 識(shí)第1章 C+的初步知識(shí)*1.1 從C到C+*1.2 最簡單的C+程序 1.3 C+程

2、序的構(gòu)成和書寫形式 1.4 C+程序的編寫和實(shí)現(xiàn) 1.5 關(guān)于C+上機(jī)實(shí)踐計(jì)算機(jī)誕生初期，人們要使用計(jì)算機(jī)必須用機(jī)器語言或匯編語言編寫程序。世界上第一種計(jì)算機(jī)高級語言誕生于1954年，它是FORTRAN語言。先后出現(xiàn)了多種計(jì)算機(jī)高級語言。其中使用最廣泛、影響最大的當(dāng)推BASIC語言和C語言。BASIC語言是1964年在FORTRAN語言的基礎(chǔ)上簡化而成的，它是為初學(xué)者設(shè)計(jì)的小型高級語言。C語言是1972年由美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的D.M.Ritchie研制成功的。它不是為初學(xué)者設(shè)計(jì)的，而是為計(jì)算機(jī)專業(yè)人員設(shè)計(jì)的。大多數(shù)系統(tǒng)軟件和許多應(yīng)用軟件都是用C語言編寫的。*1.1 從C到C+但是隨著軟件規(guī)模的增大

3、，用C語言編寫程序漸漸顯得有些吃力了。C+是由AT&T Bell(貝爾)實(shí)驗(yàn)室的Bjarne Stroustrup博士及其同事于20世紀(jì)80年代初在C語言的基礎(chǔ)上開發(fā)成功的。C+保留了C語言原有的所有優(yōu)點(diǎn)，增加了面向?qū)ο蟮臋C(jī)制。C+是由C發(fā)展而來的，與C兼容。用C語言寫的程序基本上可以不加修改地用于C+。從C+的名字可以看出它是C的超集。C+既可用于面向過程的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)，又可用于面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)，是一種功能強(qiáng)大的混合型的程序設(shè)計(jì)語言。C+對C的“增強(qiáng)”，表現(xiàn)在兩個(gè)方面： (1) 在原來面向過程的機(jī)制基礎(chǔ)上，對C語言的功能做了不少擴(kuò)充。(2) 增加了面向?qū)ο蟮臋C(jī)制。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)，是針對

4、開發(fā)較大規(guī)模的程序而提出來的，目的是提高軟件開發(fā)的效率。不要把面向?qū)ο蠛兔嫦蜻^程對立起來，面向?qū)ο蠛兔嫦蜻^程不是矛盾的，而是各有用途、互為補(bǔ)充的。學(xué)習(xí)C+，既要會(huì)利用C+進(jìn)行面向過程的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)，也要會(huì)利用C+進(jìn)行面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)。本書既介紹C+在面向過程程序設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，也介紹C+在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中的應(yīng)用。例1.1 輸出一行字符： “This is a C+ program.”。程序如下： #include /包含頭文件iostreamusing namespace std; /使用命名空間stdint main( )coutThis is a C+ program.;return

5、0;在運(yùn)行時(shí)會(huì)在屏幕上輸出以下一行信息:This is a C+ program. *1.2 最簡單的C+程序用main代表“主函數(shù)”的名字。每一個(gè)C+程序都必須有一個(gè) main 函數(shù)。main前面的int的作用是聲明函數(shù)的類型為整型。程序第6行的作用是向操作系統(tǒng)返回一個(gè)零值。如果程序不能正常執(zhí)行，則會(huì)自動(dòng)向操作系統(tǒng)返回一個(gè)非零值，一般為-1。函數(shù)體是由大括號 括起來的。本例中主函數(shù)內(nèi)只有一個(gè)以cout開頭的語句。注意C+所有語句最后都應(yīng)當(dāng)有一個(gè)分號。再看程序的第1行“#include ”，這不是C+的語句，而是C+的一個(gè)預(yù)處理命令，它以“#”開頭以與C+語句相區(qū)別，行的末尾沒有分號。#inc

6、lude 是一個(gè)“包含命令”，它的作用是將文件iostream的內(nèi)容包含到該命令所在的程序文件中，代替該命令行。文件iostream的作用是向程序提供輸入或輸出時(shí)所需要的一些信息。iostream是i-o-stream 3個(gè)詞的組合，從它的形式就可以知道它代表“輸入輸出流”的意思，由于這類文件都放在程序單元的開頭，所以稱為“頭文件”(head file)。在程序進(jìn)行編譯時(shí)，先對所有的預(yù)處理命令進(jìn)行處理，將頭文件的具體內(nèi)容代替 #include命令行，然后再對該程序單元進(jìn)行整體編譯。程序的第2行“using namespace std; ” 的意思是“使用命名空間std”。C+標(biāo)準(zhǔn)庫中的類和函數(shù)

7、是在命名空間std中聲明的，因此程序中如果需要用到C+標(biāo)準(zhǔn)庫(此時(shí)就需要用#include命令行)，就需要用“using namespace std; ”作聲明，表示要用到命名空間std中的內(nèi)容。在初學(xué)C+時(shí)，對本程序中的第1,2行可以不必深究，只需知道： 如果程序有輸入或輸出時(shí)，必須使用“#include ”命令以提供必要的信息，同時(shí)要用“using namespace std;” ，使程序能夠使用這些信息，否則程序編譯時(shí)將出錯(cuò)。例1.2 求a和b兩個(gè)數(shù)之和?？梢詫懗鲆韵鲁绦颍?/ 求兩數(shù)之和 (本行是注釋行)#include /預(yù)處理命令using namespace std; /使用命名

8、空間stdint main( ) /主函數(shù)首部 /函數(shù)體開始 int a,b,sum; /定義變量 cinab; /輸入語句 sum=a+b; /賦值語句couta+b=sumendl; /輸出語句return 0; /如程序正常結(jié)束，向操作系統(tǒng)返回一個(gè)零值 /函數(shù)結(jié)束本程序的作用是求兩個(gè)整數(shù)a和b之和sum。第1行“/求兩數(shù)之和”是一個(gè)注釋行，C+規(guī)定在一行中如果出現(xiàn)“/”，則從它開始到本行末尾之間的全部內(nèi)容都作為注釋。如果在運(yùn)行時(shí)從鍵盤輸入 123 456則輸出為a+b=579例1.3 給兩個(gè)數(shù)x和y，求兩數(shù)中的大者。在本例中包含兩個(gè)函數(shù)。#include /預(yù)處理命令using name

9、space std;int max(int x,int y) /定義max函數(shù)，函數(shù)值為整型，形式參數(shù)x，y為整型 /max函數(shù)體開始 int z; /變量聲明，定義本函數(shù)中用到的變量z為整型 if(xy) z=x; /if語句，如果xy，則將x的值賦給zelse z=y; /否則，將y的值賦給z return(z); /將z的值返回，通過max帶回調(diào)用處 /max函數(shù)結(jié)束int main( ) /主函數(shù) /主函數(shù)體開始 int a,b,m; /變量聲明 cinab; /輸入變量a和b的值 m=max(a,b); /調(diào)用max函數(shù)，將得到的值賦給mcoutmax=mn; /輸出大數(shù)m的值ret

10、urn 0; /如程序正常結(jié)束，向操作系統(tǒng)返回一個(gè)零值 /主函數(shù)結(jié)束本程序包括兩個(gè)函數(shù):主函數(shù)main和被調(diào)用的函數(shù)max。程序運(yùn)行情況如下: 18 25 (輸入18和25給a和b)max=25 (輸出m的值) 注意輸入的兩個(gè)數(shù)據(jù)間用一個(gè)或多個(gè)空格間隔，不能以逗號或其他符號間隔。在上面的程序中，max函數(shù)出現(xiàn)在main函數(shù)之前，因此在main函數(shù)中調(diào)用max函數(shù)時(shí)，編譯系統(tǒng)能識(shí)別max是已定義的函數(shù)名。如果把兩個(gè)函數(shù)的位置對換一下，即先寫main函數(shù)，后寫max函數(shù)，這時(shí)在編譯main函數(shù)遇到max時(shí)，編譯系統(tǒng)無法知道m(xù)ax代表什么含義，因而無法編譯，按出錯(cuò)處理。為了解決這個(gè)問題，在主函數(shù)中需

11、要對被調(diào)用函數(shù)作聲明。上面的程序可以改寫如下：#include using namespace std;int main( ) int max(int x,int y); /對max函數(shù)作聲明 int a,b,c; cinab; c=max(a,b); /調(diào)用max函數(shù) coutmax=cy) z=x; else z=y; return(z);只要在被調(diào)用函數(shù)的首部的末尾加一個(gè)分號，就成為對該函數(shù)的函數(shù)聲明。函數(shù)聲明的位置應(yīng)當(dāng)在函數(shù)調(diào)用之前。下面舉一個(gè)包含類(class)和對象(object)的C+程序，目的是使讀者初步了解C+是怎樣體現(xiàn)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法的。例1.4 包含類的C+程序。#i

12、nclude / 預(yù)處理命令using namespace std;class Student / 聲明一個(gè)類，類名為Studentprivate: / 以下為類中的私有部分int num; / 私有變量numint score; / 私有變量scorepublic: / 以下為類中的公用部分void setdata( ) / 定義公用函數(shù)setdatacinnum; / 輸入num的值cinscore; / 輸入score的值 void display( ) / 定義公用函數(shù)display coutnum=numendl; / 輸出num的值 coutscore=scoreendl; /輸出

13、score的值 ; / 類的聲明結(jié)束Student stud1,stud2; /定義stud1和stud2為Student類的變量，稱為對象int main( ) / 主函數(shù)首部stud1.setdata( ); / 調(diào)用對象stud1的setdata函數(shù) stud2.setdata( ); / 調(diào)用對象stud2的setdata函數(shù) stud1.display( ); / 調(diào)用對象stud1的display函數(shù)stud2.display( ); / 調(diào)用對象stud2的display函數(shù)return 0;在一個(gè)類中包含兩種成員： 數(shù)據(jù)和函數(shù)，分別稱為數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)。在C+中把一組數(shù)據(jù)和有

14、權(quán)調(diào)用這些數(shù)據(jù)的函數(shù)封裝在一起，組成一種稱為“類(class)”的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在上面的程序中，數(shù)據(jù)成員num,score和成員函數(shù)setdata,display組成了一個(gè)名為Student的“類”類型。成員函數(shù)是用來對數(shù)據(jù)成員進(jìn)行操作的。也就是說，一個(gè)類是由一批數(shù)據(jù)以及對其操作的函數(shù)組成的。類可以體現(xiàn)數(shù)據(jù)的封裝性和信息隱蔽。在上面的程序中，在聲明Student類時(shí)，把類中的數(shù)據(jù)和函數(shù)分為兩大類： private(私有的)和public(公用的)。把全部數(shù)據(jù)(num,score)指定為私有的，把全部函數(shù)(setdata,display)指定為公用的。在大多數(shù)情況下，會(huì)把所有數(shù)據(jù)指定為私有，以實(shí)現(xiàn)信

15、息隱蔽。具有“類”類型特征的變量稱為“對象”(object)。程序中第1824行是主函數(shù)。程序運(yùn)行情況如下： 1001 98.5 (輸入學(xué)生1的學(xué)號和成績)1002 76.5 (輸入學(xué)生2的學(xué)號和成績)num=1001 (輸出學(xué)生1的學(xué)號)score=98.5 (輸出學(xué)生1的成績)num=1002 (輸出學(xué)生2的學(xué)號)score=76.5 (輸出學(xué)生2的成績)C+程序的結(jié)構(gòu)和書寫格式歸納如下： （1） 一個(gè)C+程序可以由一個(gè)程序單位或多個(gè)程序單位構(gòu)成。每一個(gè)程序單位作為一個(gè)文件。在程序編譯時(shí)，編譯系統(tǒng)分別對各個(gè)文件進(jìn)行編譯，因此，一個(gè)文件是一個(gè)編譯單元。(2) 在一個(gè)程序單位中，可以包括以下幾

16、個(gè)部分： 預(yù)處理命令。上節(jié)4個(gè)程序中都包括#include命令。 全局聲明部分(在函數(shù)外的聲明部分)。在這部分中包括對用戶自己定義的數(shù)據(jù)類型的聲明和程序中所用到的變量的定義。1.3 C+程序的構(gòu)成和書寫形式 函數(shù)。函數(shù)是實(shí)現(xiàn)操作的部分，因此函數(shù)是程序中必須有的和最基本的組成部分。每一個(gè)程序必須包括一個(gè)或多個(gè)函數(shù)，其中必須有一個(gè)(而且只能有一個(gè))主函數(shù)(main函數(shù))。但是并不要求每一個(gè)程序文件都必須具有以上3個(gè)部分，可以缺少某些部分(包括函數(shù))。(3) 一個(gè)函數(shù)由兩部分組成: 函數(shù)首部，即函數(shù)的第一行。包括函數(shù)名、函數(shù)類型、函數(shù)屬性、函數(shù)參數(shù)(形參)名、參數(shù)類型。一個(gè)函數(shù)名后面必須跟一對圓括號

17、， 函數(shù)參數(shù)可以缺省，如int main( )。 函數(shù)體，即函數(shù)首部下面的大括號內(nèi)的部分。如果在一個(gè)函數(shù)中有多個(gè)大括號，則最外層的一對 為函數(shù)體的范圍。函數(shù)體一般包括:局部聲明部分 (在函數(shù)內(nèi)的聲明部分)。包括對本函數(shù)中所用到的類型、函數(shù)的聲明和變量的定義。對數(shù)據(jù)的聲明既可以放在函數(shù)之外(其作用范圍是全局的)，也可以放在函數(shù)內(nèi)(其作用范圍是局部的，只在本函數(shù)內(nèi)有效)。執(zhí)行部分。由若干個(gè)執(zhí)行語句組成，用來進(jìn)行有關(guān)的操作，以實(shí)現(xiàn)函數(shù)的功能。（4） 語句包括兩類。一類是聲明語句，另一類是執(zhí)行語句。 C+對每一種語句賦予一種特定的功能。語句是實(shí)現(xiàn)操作的基本成分，顯然，沒有語句的函數(shù)是沒有意義的。C+語

18、句必須以分號結(jié)束。(5) 一個(gè)C+程序總是從main函數(shù)開始執(zhí)行的，而不論main函數(shù)在整個(gè)程序中的位置如何。(6) 類(class)是C+新增加的重要的數(shù)據(jù)類型，是C+對C的最重要的發(fā)展。有了類，就可以實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法中的封裝、信息隱蔽、繼承、派生、多態(tài)等功能。在一個(gè)類中可以包括數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)，他們可以被指定為私有的(private)和公用的(public)屬性。私有的數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)只能被本類的成員函數(shù)所調(diào)用。(7)C+程序書寫格式自由，一行內(nèi)可以寫幾個(gè)語句， 一個(gè)語句可以分寫在多行上。C+程序沒有行號，也不像FORTRAN或COBOL那樣嚴(yán)格規(guī)定書寫格式(語句必須從某一列開

19、始書寫)。(8) 一個(gè)好的、有使用價(jià)值的源程序都應(yīng)當(dāng)加上必要的注釋，以增加程序的可讀性。C+還保留了C語言的注釋形式，可以用“/*/”對C+程序中的任何部分作注釋。在“/*”和“*/”之間的全部內(nèi)容作為注釋。用“/”作注釋時(shí)，有效范圍只有一行，即本行有效，不能跨行。而用“/*/”作注釋時(shí)有效范圍為多行。只要在開始處有一個(gè)“/*”，在最后一行結(jié)束處有一個(gè)“*/”即可。因此，一般習(xí)慣是： 內(nèi)容較少的簡單注釋常用“/”，內(nèi)容較長的常用“/*/ ”。一個(gè)程序從編寫到最后得到運(yùn)行結(jié)果要經(jīng)歷以下一些步驟。1. 用C+語言編寫程序用高級語言編寫的程序稱為“源程序”（source program）。C+的源程序是以.cpp作為后綴的(cpp是c plus plus 的縮寫)。2. 對源程序進(jìn)行編譯為了使計(jì)算機(jī)能執(zhí)行高級語言源程序，必須先用一種稱為“編譯器(complier)”的軟件(也稱編譯程序或編譯系統(tǒng))，把源程序翻譯成二進(jìn)制形式的“目標(biāo)程序(object program)”。1.4 C+程序的編寫和實(shí)現(xiàn)編譯是以源程序文件為單位分別編譯的。目標(biāo)程序一般以.obj或.o作為后綴(object 的縮寫)。編譯的作用是對源程序進(jìn)行詞法檢查和語法檢查。編譯時(shí)對文