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1、C+程 序 設(shè) 計(jì)中國(guó)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(duì) 象 的 程 序 設(shè) 計(jì)第 8章 類 和 對(duì) 象第 9章 關(guān) 于 類 和 對(duì) 象 的 進(jìn) 一 步 討 論第 10章 運(yùn) 算 符 重 載第 4篇 面 向 對(duì) 象 的 程 序 設(shè) 計(jì)第 11章 繼 承 與 派 生第 12章 多

2、 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(jiǎn)單的C+程序 1.3 C+程序的構(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(jí)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(jí)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(jiǎn)化而成的

3、，它是為初學(xué)者設(shè)計(jì)的小型高級(jí)語言。C語言是1972年由美國(guó)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，用C語言編寫程序漸漸顯得有些吃力了。C+是由AT /使用命名空間stdint main( )coutThis is a C+ program.;return 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(jiǎn)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)。mai

4、n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(hào) 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(hào)。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(hào)。 #include 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。iostr

5、eam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(duì)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(duì)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)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

6、的內(nèi)容。在初學(xué)C+時(shí)，對(duì)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;

7、 /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?jī)?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 namespace 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

8、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return 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

9、)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(hào)或其他符號(hào)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(duì)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)中需要對(duì)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(duì)m

10、ax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(hào)，就成為對(duì)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(duì)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。#include / 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i

11、nt 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)setdata cinnum; / 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(duì)象int main( ) / 主函數(shù)

12、首部stud1.setdata( ); / 調(diào)用對(duì)象stud1的setdata函數(shù) stud2.setdata( ); / 調(diào)用對(duì)象stud2的setdata函數(shù) stud1.display( ); / 調(diào)用對(duì)象stud1的display函數(shù)stud2.display( ); / 調(diào)用對(duì)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

13、Student的“類”類型。成員函數(shù)是用來對(duì)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(duì)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)信息隱蔽。 具有“類”類型特征的變量稱為“對(duì)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(hào)和成績(jī))1002 76

14、.5 (輸入學(xué)生2的學(xué)號(hào)和成績(jī))num=1001 (輸出學(xué)生1的學(xué)號(hào))score=98.5 (輸出學(xué)生1的成績(jī))num=1002 (輸出學(xué)生2的學(xué)號(hào))score=76.5 (輸出學(xué)生2的成績(jī)) 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(duì)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(duì)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

15、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(duì)圓括號(hào)， 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(hào)內(nèi)的部分。如果在一個(gè)函數(shù)中有多個(gè)大括號(hào)，則最外層的一對(duì) 為函數(shù)體的范圍。函數(shù)體一般包括:

16、局部聲明部分 (在函數(shù)內(nèi)的聲明部分)。包括對(duì)本函數(shù)中所用到的類型、函數(shù)的聲明和變量的定義。對(duì)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(duì)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+語句必須以分號(hào)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

17、C+對(duì)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(hào)，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(duì)C+程序中的任何部分作注釋。

18、在“/*”和“*/”之間的全部?jī)?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(jiǎn)單注釋常用“/”，內(nèi)容較長(zhǎng)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(jí)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(duì)源程序進(jìn)行編譯為了使計(jì)算機(jī)能執(zhí)行高級(jí)語言源程序，必須先用一種稱為“編譯器(compli

19、er)”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(duì)源程序進(jìn)行詞法檢查和語法檢查。編譯時(shí)對(duì)文件中的全部?jī)?nèi)容進(jìn)行檢查，編譯結(jié)束后會(huì)顯示出所有的編譯出錯(cuò)信息。一般編譯系統(tǒng)給出的出錯(cuò)信息分為兩種，一種是錯(cuò)誤(error)；一種是警告(warning) 。3. 將目標(biāo)文件連接在改正所有的錯(cuò)誤并全部通過編譯后，得到一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)文件。此時(shí)要用系統(tǒng)提供的“連接程序(linker)”將一個(gè)程序的所有目標(biāo)程序

20、和系統(tǒng)的庫文件以及系統(tǒng)提供的其他信息連接起來，最終形成一個(gè)可執(zhí)行的二進(jìn)制文件，它的后綴是.exe，是可以直接執(zhí)行的。 4. 運(yùn)行程序 運(yùn)行最終形成的可執(zhí)行的二進(jìn)制文件(.exe文件)，得到運(yùn)行結(jié)果。5. 分析運(yùn)行結(jié)果如果運(yùn)行結(jié)果不正確，應(yīng)檢查程序或算法是否有問題。 圖1.1 在了解了C+語言的初步知識(shí)后，讀者最好盡快在計(jì)算機(jī)上編譯和運(yùn)行C+程序，以加深對(duì)C+程序的認(rèn)識(shí)，并初步掌握C+的上機(jī)操作。讀者可以使用不同的C+編譯系統(tǒng)，在不同的環(huán)境下編譯和運(yùn)行一個(gè)C+程序。但是需要強(qiáng)調(diào)的是，我們學(xué)習(xí)的是C+程序設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)掌握的是標(biāo)準(zhǔn)C+，而不應(yīng)該只了解某一種“方言化”的C+。不應(yīng)當(dāng)只會(huì)使用一種C+編譯系統(tǒng)，只能在一種環(huán)境下工作，而應(yīng)當(dāng)能在不同的C+環(huán)境下運(yùn)行自己的程序，并且了解不同的C+編譯系統(tǒng)的特點(diǎn)和使用方法，在需要時(shí)能將自己的程序方便地移植到不同的平臺(tái)上。1.5 關(guān)于C+上機(jī)實(shí)踐 在本書的參考書C+程序設(shè)計(jì)題解與上機(jī)指導(dǎo)一書中簡(jiǎn)單介紹了在Visual C+ 6.0和GCC兩種典型的環(huán)境下運(yùn)行C+程序的方法。請(qǐng)讀者選擇一種(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)行習(xí)題中的程序，掌握上機(jī)的方法和步驟。