數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課件：C++ 編程 簡介

1C++語言的概要類、對象、構(gòu)造函數(shù)與析構(gòu)函數(shù)輸入/輸出函數(shù)、參數(shù)傳遞與函數(shù)返回值函數(shù)名重載與操作符重載動態(tài)存儲分配友元函數(shù)與內(nèi)聯(lián)函數(shù)結(jié)構(gòu)、聯(lián)合與類C++編程簡介2C++語言概要C++源于C語言。1970年，兩位程序員BrianKernighan和DennisRitchie首創(chuàng)了一種新的程序設計語言，取名為C語言。設計C語言的最初目的是編寫操作系統(tǒng)。由于其簡單、靈活的特點，C語言很快就被用于編寫各種不同類型的程序，從而成為世界上最流行的語言之一。3C語言是一個面向過程的語言。隨著軟件開發(fā)技術(shù)的進步,程序員們最終發(fā)現(xiàn),

把數(shù)據(jù)和施加在其上的操作結(jié)合起來，會得到更易于理解的程序，由此產(chǎn)生了面向?qū)ο蟮某绦蛟O計思想。1980年代初，美國AT&T貝爾實驗室的BjarneStroustrup設計并實現(xiàn)了C語言的擴充、改進版本，C++語言誕生了！C++改進了C的不足之處，增加了對面向?qū)ο蟮某绦蛟O計的支持，在改進的同時，保持了C的簡潔性和高效性。4//一個簡單的C++程序/*一個簡單的C++程序，該程序在標準輸出設備上輸出一句問候語“hello”*/#include<iostream.h>intmain(){ cout<<"hello!"; return0; //正常返回}這是一個只包含一個函數(shù)的程序，程序的基本元素是數(shù)據(jù)說明、函數(shù)和注釋。5注釋C++的第一次注釋格式源于C語言。注釋開始于“/*”，結(jié)束于“*/”，在兩者之間的任何內(nèi)容，包括換行符都被編譯器忽略。注意注釋符對不可以嵌套。第一種注釋符以“//”開頭，它是單行注釋符，在它同一行右側(cè)的任何信息都將被認為是注釋而由編譯器略去。注意：上面兩種注釋符的兩個標志符/和*，/和/之間不可以分開。6#include

語句C++將一些標準函數(shù)和變量說明放在頭文件中。頭文件中保存所有與標準函數(shù)或變量相關的信息，為了使用頭文件中定義的變量和函數(shù)，必須將相應的頭文件include進主程序，作為程序的一部分進行編譯。用戶也可以定義自己的頭文件，把一些相關的函數(shù)和變量組織在一個文件中，當另外的程序要用到這些函數(shù)和變量時，可以將該文件作為頭文件include進來。7#include指令有兩種格式：

#include<頭文件名>#include“頭文件名”第一種文件名在

<>

中指定,表示該文件存放于系統(tǒng)設定的子目錄中，這類文件一般是由系統(tǒng)給出的,并已經(jīng)過編譯。第二種文件名在

“”

中給出，表示該文件存放在當前目錄中,這些頭文件通常由用戶自己給出。頭文件中可包含其它頭文件,即

#include可以直接嵌套。8C++源程序中還可包括各種編譯命令,這些命令被稱為預處理指令,常用的除

#include外,還有條件預處理指令

#if、#ifndef和#endif

等和宏替換指令

#define。預處理命令對編譯器起作用,它指示編譯器在正式編譯前做一些預先處理。#include

命令將指示編譯器將其后所跟的文件內(nèi)容插入到當前文件中；#define

定義一個常量或替換宏，它指示編譯器在使用該常量或宏的地方替換為其實際內(nèi)容；#if、#ifndef和

#endif

指示編譯器做條件編譯。9#define

用來定義一個常量或替換宏,如：

#definesize20

//定義一個常量size，其值永遠為20

#defineMAX(x,y)((x<y)?y:x)

//求x,y中的最大值經(jīng)過預編譯后,程序中所有出現(xiàn)

size

和MAX(x,y)

之處都會被

20

和

((x<y)?y:x)

代替，如：

intarray[size]; inti=MAX(4,55);經(jīng)預編譯后會變?yōu)?/p>

intarray[20]; inti=((4<55)?55:4);10函數(shù)原型下面的程序給出了典型的

C

程序結(jié)構(gòu)，它是“Hello,world”程序的變型。這個程序由三個文件組成：

/*File:hello.h*/char*hello();

/*File:hello.c*/

#include<stdio.h>

/*包括sprintf()的原型*/

#include<stdlib.h>

/*包括malloc()的原型*/

#include<string.h>

/*包括strlen()的原型*/#include"hello.h"

/*包括hello()的原型*/11char*hello(name)char*name;{

char*value;

/*返回串

"Hello,name.".*/

value=(char*)(malloc(9+strlen(name));sprintf(value,"Hello,%s.",name);

returnvalue;}/*File:main.c*/#include<stdio.h>

/*包括printf()的原型*/#include"hello.h"

/*包括hello()的原型*/12main(argc,argv)

intargc;

char*argv[

];

{

printf("%s",hello("world"));

}頭文件名字的后綴用“.h”表示，程序文件名字的后綴用“.c”表示。hello.h：包含

hello函數(shù)的原型。main函數(shù)可通過“#include”定向到該原型的定義文件，取得對原型的訪問性。13hello.c：這是hello函數(shù)的定義文件。它通過一個string類型的形式參數(shù)接受需要打印的串,返回一個string類型的值作為打印串。返回類型必須與在#include定向的“.h”文件中所給出的原型的類型匹配。main.c：這是打印“Hello,world”的主程序，它構(gòu)造和返回一個歡迎詞字符串，其結(jié)果通過函數(shù)printf打印出來。C把函數(shù)和數(shù)據(jù)定義放在后綴為“.c”的代碼文件中。在各代碼文件中使用后綴為“.h”的include文件,定義對其它各模塊的調(diào)用接口。14C++的函數(shù)特征特征是函數(shù)參數(shù)表的描述。利用特征信息可進行嚴格的類型檢查。它允許編譯器檢驗實際參數(shù)的數(shù)目是否正確，對應的形參和實參是否相容，函數(shù)返回的類型與函數(shù)調(diào)用的環(huán)境是否相容。它克服了在許多C程序的開發(fā)中，由于在C原型中沒有定義參數(shù)的類型和數(shù)量，而造成的實參和形參之間不匹配，函數(shù)返回類型與使用之間不匹配等許多缺陷。15現(xiàn)用C++語句改寫前面的C程序。C++程序在“.h”文件中對

hello()

使用了函數(shù)特征。對于

hello()

的原型:

不要求形式參數(shù)的名字出現(xiàn)在特征中參數(shù)的數(shù)目和類型，以及返回類型，都完整地在函數(shù)說明中定義C++允許在函數(shù)說明時,在括號內(nèi)直接聲明形式參數(shù)的類型。16/*File:hello.h*/

char*hello(char*);

/*File:hello.cpp*/#include<stdio.h>//包含函數(shù)sprintf()的原型

#include<string.h>//包含函數(shù)strlen()的原型

#include“hello.h”//包含函數(shù)hello()的原型char*hello(char*name){

char*value=newchar[9+strlen(name)];

sprintf(value,"Hello,%s.",name);

returnvalue;

}17/*File:main.cpp*/

#include<iostream.h>//說明輸出流對象cout

#include"hello.h"http://包含函數(shù)hello()的原型main(intargc,char*argv[]){

cout<<hello("world");

}

18C++的數(shù)據(jù)聲明C++的數(shù)據(jù)聲明將數(shù)據(jù)名與數(shù)據(jù)類型聯(lián)系起來。其主要形式有：常數(shù)值：如25,13.4,“valueis”,它們的內(nèi)容保持不變。常量：數(shù)據(jù)聲明時在變量名前冠以保留字const，如constintMAX=500,可定義一個常量。其內(nèi)容在聲明時給定，在聲明它的程序運行時內(nèi)容再賦值無效。變量：數(shù)據(jù)類型的實例,在程序執(zhí)行時可以改變其內(nèi)容。19C++提供兩大類數(shù)據(jù)類型：基本數(shù)據(jù)類型和復合數(shù)據(jù)類型?；緮?shù)據(jù)類型有5種：整型(int)、浮點型(float)、字符型(char)、雙精度浮點型(double)和無值(void)。復合數(shù)據(jù)類型包括結(jié)構(gòu)(struct)、聯(lián)合(union)、位域、枚舉(enum)、類(class)和用戶自定義類型。還有由基本數(shù)據(jù)類型和復合數(shù)據(jù)類型引申而來的數(shù)據(jù)類型，包括數(shù)組、指針、引用等。20枚舉：是聲明一個整型常數(shù)序列的方式。例如,在程序開頭做如下聲明

enumBoolean{FALSE,TRUE}

則建立一個Boolean類型。FALSE,TRUE

都是Boolean類型整型常數(shù),默認值

0

和1。指針：存放對象的存儲地址，例如

inti=5;int*np;//np為一個指向整型量的指針

np=&i;//把整型變量

i的地址賦給它

//np

成為指向整型變量i

的指針

intk=*np;//k中存入np所指地址i的內(nèi)容21引用：它用來給一個對象提供一個替代的名字。例如

inti=5;int&j=i;

i=7;printf(“i=%d,j=%d”,i,j);

此時,j

是一個引用類型,它代表

i

的一個替代名。當i的值改變時,j的值也跟著改變。當printf語句執(zhí)行后,打印出的i

和j

的值都是7。22C++的作用域在C++中,每個變量都有一個作用域。區(qū)分一個變量時要同時考慮變量名及其作用域。在函數(shù)定義中聲明的變量,僅能在該函數(shù)內(nèi)部有效使用在類定義中聲明的變量,僅能在該類內(nèi)部有效使用在一個段中聲明的名字,也僅能在該段及其子段中有效使用。23在整個程序各處都能訪問的變量叫做全局變量。如果一個全局變量在文件1中聲明，在文件2中使用，那么在文件2中必須使用保留字extern對該變量進行聲明。如果在構(gòu)成一個程序的兩個文件中分別聲明了兩個同名的全局變量，這兩個變量分別代表兩個不同實體，此時需在兩個文件中分別使用保留字static對變量進行聲明。如果一個段中的局部變量與一個全局變量同名，且還要在此段中使用該全局變量，此時需利用域操作符::訪問該全局變量。24表達式與操作符表達式是用來說明簡單計算的。C++中的表達式由操作數(shù)和操作符組成，它將操作符施加于操作數(shù)，最終得到一個結(jié)果。結(jié)果的數(shù)據(jù)類型由參加運算的數(shù)據(jù)類型決定。

aa+b*c+2002**R

(x+y)/(a–b)其中操作符執(zhí)行的先后順序由它們的優(yōu)先級和結(jié)合性決定。25C++提供了很多預定義的操作符，程序員也可以重新定義這些操作符。算術(shù)操作符：+、-、*、/、%。其中*、/、%優(yōu)先于+、-。括號用來改變計算順序。計算時，先計算括號內(nèi)表達式的值，再將計算結(jié)果與括號外的數(shù)一起計算，如：

4*（1+2）=4*3=12取模操作符（%）用于計算兩整數(shù)相除后得到的余數(shù)，如：22%7=1。注意，%只能用于整數(shù)相除，不能對浮點數(shù)操作。26賦值操作符“=”

將其右側(cè)的表達式求出結(jié)果,賦給其左側(cè)的變量。例如：

intvalue;

value

=(2+3)*4;賦值表達式運算的結(jié)果是右運算元的值,而結(jié)果類型是左運算元的數(shù)據(jù)類型,例如：

value

=2.8*4

//結(jié)果為11,而不是11.2可以連續(xù)賦值,但必須保證各運算元的類型相同。它的處理結(jié)果是每個運算元的對象值都為最右側(cè)的運算元值，例如：

inti,j;

i

=j

=0;

//i,j都賦為027復合操作符：加

a+=b等價于 a=a+b減

a

-=b

等價于 a=a

-

b乘

a*=b

等價于 a=a*b除

a/=b

等價于 a=a/b取模

a%=b等價于 a=a%b左移一位

a<<=b等價于 a=a<<b右移一位

a>>=b等價于 a=a>>b按位與

a&=b等價于 a=a&b按位異或

a^=b

等價于 a=a^b按位或

a|=b

等價于 a=a|b28自增，自減操作符自增(++),自減(--)：

a++等價于a=a+1a--

等價于a=a

-1自增、自減符號既可位于變量的前面，也可位于變量的后面。前綴++表示先將其后的變量值增1，然后將增1后的變量參與表達式運算；而后綴++表示將其前面的變量先參與表達式運算，然后變量本身增1。在單獨作為一個表達式時，++a和a++（或--a和a--

）效果一樣，都是將變量a自增1。29若自增(++),自減(--)符作為一個復雜表達式的一部分時，如：(a++)+b

和(++a)+b效果就不一樣：在a、b初值均為1的條件下結(jié)果不同。30條件操作符條件操作符是C++中唯一的具有三個運算元的操作符，其形式為：

表達式1?表達式2:表達式3它的運算方式為:先計算表達式1的值,如果其值為非零(true)，則表達式2的值就是整個表達式的最終結(jié)果,否則表達式3的值就是整個表達式的值。常見的一個例子為：

#defineMIN(x,y)((x<y)?x:y)

上例定義了一個求兩個數(shù)x和y中的最小值的宏,其中決定哪一個是最小值用了條件操作符。31語句語句是C++程序中最小的可執(zhí)行單元。一條語句由一個分號結(jié)束。語句可以是簡單語句，也可以是復雜語句。

intradius;

是聲明語句；

circum=2*PI*radius;

是表達式語句;

它由一個表達式后接一個分號形成。

cout<<"hello,world";

cin>>Value;等都是簡單語句。這些語句告知計算機該如何定義變量以及如何執(zhí)行程序。32除簡單語句外，C++還定義了一些可以控制程序執(zhí)行流程的語句,這些語句提供對控制流的分支和循環(huán)功能。C++中默認,

語句都是順序執(zhí)行,如果碰到分支或循環(huán)語句,順序執(zhí)行的規(guī)則就要改變。此外，C++中還有一些跳轉(zhuǎn)語句。有時還有一些語句需要合在一起作為語法結(jié)構(gòu)中的一條語句，這時需要將這些語句用大括號括起來，形成一個復合語句，復合語句不需要以分號終結(jié)。33if語句

(二分支選擇型)if

語句的一般格式為：

if(條件表達式

)語句;如果條件表達式的結(jié)果為true

(非零值)，則執(zhí)行語句語句，否則跳過這段語句。語句可以有多條,這時需用大括號{}將這些語句括起來,形成一條復合語句。

if(條件表達式){

語句1;

語句2;……}34如果希望在條件滿足和不滿足時分別執(zhí)行不同語句，則用

else引入條件不滿足時的語句：

if(條件表達式)

語句1;else

語句2;語句1，語句2也可以是復合語句，不過這時的語句不需以分號結(jié)尾。語句1、語句2中又可以出現(xiàn)

if語句，所以

if語句可以嵌套，不過這時容易帶來語義的歧義性。35例

if(ch>='0')if(ch<='9')cout<<“這是一個數(shù)字！”；

elsecout<<“這不是一個數(shù)字！”；這時

else與哪個

if匹配呢？為解決語義上的這種歧義性，C++中規(guī)定，else總是與最后一個出現(xiàn)的還沒有

else與之匹配的if匹配，所以上面一句的

else

與第二個

if匹配，如果程序員想讓它與第一個

if匹配，可以用大括號將不與else匹配的

if語句括起來，使之成為復合語句。36

if(ch>='0'){if(ch<='9')cout<<“這是一個數(shù)字！”；

}elsecout<<“這不是一個數(shù)字！”;條件表達式用于程序有分支語義的場合。下例判斷兩個數(shù)是否從小到大排列，如果不是，則交換兩個數(shù)：

voidswap(int

x1,intx2){if(x1>x2){inttemp

=x1;x1=x2;x2=temp;}}37Switch語句(多分支選擇型)

switch語句用于有多重選擇的場合,形式為

switch(表達式){case值1:語句組;break; //break可沒有

case值2:語句組;break; //break可沒有

……case值n:語句組;break; //break可沒有

default:語句組;};注意case后的數(shù)值必須是一個整型的常量表達式，且任意兩個選擇項不能相等。38當switch語句執(zhí)行時,先計算其后的表達式值,將表達式的值與后面各

case關鍵字后所跟選擇常量依次比較。如果與某一選擇常量相等，則執(zhí)行其冒號后跟的語句。如果和任何選擇常量都不等,則執(zhí)行

default子句后的語句(如果

default子句存在)或什么也不做(如果

default

子句不存在)。每個case子句都以break語句結(jié)束。break子句的作用是終止當前switch語句的執(zhí)行。39例:統(tǒng)計文章中各字母出現(xiàn)的次數(shù)。程序每讀入一個字符ch,根據(jù)它的值,將相應的計數(shù)值增1,假定英文大小寫不區(qū)分。

int

aCnt=0,bCnt=0,…,zCnt=0;

switch(ch){case'a': case'A':aCnt++;break;case'b':

case’B':bCnt++;break;//case'z':case’Z':zCnt++;break;}40循環(huán)語句循環(huán)語句提供重復處理的能力,當某一特定條件為

true

時,循環(huán)語句就重復執(zhí)行,并且每循環(huán)一次,就會測試一下循環(huán)條件,如果為

false,則循環(huán)結(jié)束,否則繼續(xù)循環(huán)。C++支持三種格式的循環(huán)語句：while、

do和

for

語句。三者可以完成類似的功能，不同的是它們控制循環(huán)的方式。41while語句(先判斷循環(huán))while

語句的一般形式為：

while(條件表達式)

循環(huán)體語句

while

循環(huán)先計算條件表達式,當條件表達式的運算結(jié)果為

true

時,就執(zhí)行循環(huán)體語句。執(zhí)行一次循環(huán)體語句后,就會重新計算條件表達式,當表達式的值為

false

時，循環(huán)結(jié)束。while

循環(huán)可能一次也不執(zhí)行。42下列程序計算輸入文件的字符數(shù)，并在標準輸出上輸出文件內(nèi)容：

#include<iostream.h>#include<fstream.h>

main(){charch;intcount=0;//字符數(shù)計數(shù)器

ifstreaminfile("data.in",ios::in);while(infile&&infile.get(ch)){cout<<ch;count++;}cout<<"count:"<<count;return(0);}43do語句(后判斷循環(huán))do語句的一般形式為：

do

循環(huán)體語句

while(條件表達式);do語句先執(zhí)行循環(huán)體語句,然后計算條件表達式是否為

true,如果是,則繼續(xù)執(zhí)行循環(huán),否則結(jié)束循環(huán)。與

while語句不同的是，do

循環(huán)中的循環(huán)體語句至少執(zhí)行一次,而while語句當條件第一次不滿足時循環(huán)體語句一次也不執(zhí)行。44對字符計數(shù)的程序也可以用do語句實現(xiàn)。

#include<iostream.h>#include<fstream.h>intmain(){charch;intcount=0;//字符個數(shù)計數(shù)器

ifstreaminfile("data.in",ios::in);if(infile&&infile.get(ch)){do{cout<<ch;count++;}while(infile&&infile.get(ch));cout<<"count:"<<count;}return(0);}45for語句for語句用于預先知道循環(huán)次數(shù)的情況,其一般形式為：

for(初始化語句;表達式1;表達式2)

循環(huán)體語句;其中初始化語句可以是一條聲明或表達式，用于對循環(huán)控制變量進行初始化或賦值。表達式1

用于控制循環(huán)結(jié)束,當它的值為

true

時,繼續(xù)循環(huán),為false時終止循環(huán)。表達式2

在每次循環(huán)執(zhí)行后改變循環(huán)控制變量的值。46具體來說，for循環(huán)的執(zhí)行過程為：

執(zhí)行初始化語句；

計算表達式1的值；

如果表達式

1的值為true:

先執(zhí)行循環(huán)體語句；

再執(zhí)行表達式2；

然后轉(zhuǎn)向步驟；如果表達式1的值為false,則結(jié)束循環(huán)。47例:數(shù)組初始化

for(int

i=0;i<size;i++)array[i]=0;

array[i]=0i++i<sizei=0TrueFalse48跳轉(zhuǎn)語句跳轉(zhuǎn)語句將中斷程序的執(zhí)行，跳轉(zhuǎn)到其他地方繼續(xù)執(zhí)行。包括break、continue和goto語句。break語句break語句將使程序從當前的循環(huán)語句

(do,while,for

)內(nèi)跳轉(zhuǎn)出來,接著執(zhí)行循環(huán)語句后面的語句。switch

語句中也用到了break語句，這時它表示終止當前switch語句的執(zhí)行，接著運行switch后的語句。49continue語句continue語句也用于循環(huán)語句,它不是結(jié)束循環(huán),而是結(jié)束循環(huán)語句的當前一次循環(huán)，接著執(zhí)行下一次循環(huán)。在

while和

do循環(huán)中,執(zhí)行控制權(quán)轉(zhuǎn)至對條件表達式的判斷，在

for

循環(huán)中,轉(zhuǎn)去執(zhí)行表達式2。

goto語句goto語句無條件轉(zhuǎn)移程序的執(zhí)行控制，它總是與一標號（label）相匹配，其形式為：

goto標號;

50標號是一個用戶自定義的標識符,它可以處于goto語句的前面，也可以處于其后面，但是標號必須與goto語句處于同一個函數(shù)中。標號定義時，由一個標識符后面跟一冒號組成，如：

gotonext; ……next:語句

//標號51下面程序要從鍵盤讀入用戶輸入的數(shù),對其求和,當用戶輸入數(shù)0時,表示輸入結(jié)束。

#include<iostream.h>intmain(){intsum=0;intiVal;while(1){ //永遠循環(huán)

cout<<“請輸入一個整數(shù)或0:”;cin>>iVal;if(iVal==0)break; //循環(huán)出口條件

sum+=iVal;}cout<<”Thesum:”<<sum<<‘\n’;return0;}52下面程序?qū)τ脩糨斎氲乃姓龜?shù)求和,如果輸入的是負數(shù),則忽略該數(shù)。

intsum=0;intiVal=1;while(iVal!=0){cout<<"請輸入一個整數(shù)或0:";cin>>iVal;if(iVal<0)continue;

sum+=iVal;}cout<<“Thesum:”<<sum<<‘\n’;53C++的類C++的核心部分是類的定義。類定義體現(xiàn)了抽象數(shù)據(jù)類型的思想。為達到信息隱蔽的原則。規(guī)定對類的成員有三級存取：共有(public)私有(private)保護(protected)在

public

域中聲明的數(shù)據(jù)成員和函數(shù)成員(成員函數(shù))，程序中其它類的對象或操作都能請求該類的對象執(zhí)行它們，因此這些數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)構(gòu)成類的界面部分。54在private域和protected域中聲明的數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)構(gòu)成類的私有部分，只能由該類的對象和成員函數(shù)，以及聲明為友元(friend)的函數(shù)或類的對象才能訪問它們。在protected域中聲明的數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)，還允許該類的派生類訪問它們；在private域中聲明的數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)，則不允許該類的派生類訪問它們。下面給出一個point類的聲明。Point類中點的表示由兩個整數(shù)變量x,y

組成。類的用戶不能直接訪問它們。55#ifndefPOINT_H#definePOINT_H//Intheheaderfilepoint.hclassPoint {//類定義

private: //私有域

int

x;//數(shù)據(jù)成員：點坐標

int

y;

public://共有域

Point(int,int);//構(gòu)造函數(shù)

Point(Point&);//復制構(gòu)造函數(shù)

~Point();//析構(gòu)函數(shù)

intget_x();//取x坐標

intget_y();//取y坐標56

Pointoperator+(point);//點加點

Pointoperator/(int);//點除整數(shù)

Pointoperator*(int);//點乘整數(shù)

intoperator>(Point);//點比較

intoperator<(Point);//點比較

intoperator==(Point&);//點比較

friendistream&operator>>(istream&,Point&);//輸入友元函數(shù)

friendostream&

operator<<(ostream&,Point&);//輸出友元函數(shù)

};#endif

57為了存取一個點的x,y分量,類提供了兩個函數(shù)get_x,get_y。這樣可用private域來保護數(shù)據(jù)的表示,防止類的用戶直接使用數(shù)據(jù)的內(nèi)部表示來編寫代碼，通過使用存取函數(shù)來操作數(shù)據(jù)來維持類的抽象性。private是聲明默認的存取級別。系統(tǒng)開發(fā)時,把類的聲明放在頭文件中,成員函數(shù)的實現(xiàn)放在源程序文件中。在源程序文件中函數(shù)的實現(xiàn)通過作用域設定命令“::”而被歸屬到某一個類。58

例，對于Point類的輸出友元函數(shù)的實現(xiàn)可以在源程序文件中給出，形為：

ostream&

operator<<(ostream&strm,Pointp){returnstrm<<"("<<p.get_x()<<","<<p.get_y()<<")";

}這個函數(shù)把點p的值以“x,y”的格式送到strm指明的輸出流中去。59C++中的對象建立類的對象（亦稱為實例化）時采用的方式類似于定義C變量的方式，可以自動地，或靜態(tài)地,或通過動態(tài)分配來建立。建立一個

Point類實例的語句是：

Pointp(6,3);自動地

Pointq; 自動地

staticPoints(3,4); 靜態(tài)地

Point*t=newPoint(1,1);通過動態(tài)分配對象p、q和s都是Point類的對象。60構(gòu)造函數(shù)當遇到以上的每一個語句時，將隱式地調(diào)用一個構(gòu)造(constructor)函數(shù)，這個構(gòu)造函數(shù)屬于一個與它同名的類。在Point類的定義中聲明了兩個構(gòu)造函數(shù)，構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)用于初始化表達式的值。例如，當使用聲明

Pointp(6,3)

建立

Point類的對象

p時，調(diào)用了構(gòu)造函數(shù)

Point(int,int)；通過以下函數(shù)定義,將其x,y分量設定為6,3：

Point::Point(inta,intb){x=a;y=b;}Point::Point(inta,intb):x(a),y(b){}61構(gòu)造函數(shù)可以定義默認值。例如

Point::Point(inta=0,intb=0):x(a),y(b){}當定義實例時給定初始值,則該實例以給定初始值來初始化其數(shù)據(jù)成員

Pointp(6,3);

則有

x=a=6,y=b=3當定義實例時未給出初始值。則該實例以默認值來初始化其數(shù)據(jù)成員

Pointq;

則有

x=a=0,y=b=062析構(gòu)函數(shù)當要放棄對象時，需隱式地調(diào)用另一個函數(shù)，叫做析構(gòu)(destructor)函數(shù)，它屬于名字相同的類,但在名字前面加上了一個“～”。例如～Point。為一個類可定義幾個構(gòu)造函數(shù)，但只能定義一個析構(gòu)函數(shù)。當控制要退出自動變量的作用域時,或當通過delete命令釋放一個動態(tài)分配的變量時,就要調(diào)用析構(gòu)函數(shù)。當main函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時，將釋放靜態(tài)聲明的變量。一個析構(gòu)函數(shù)用于在刪除一個類的對象時做清除工作。63C++的輸入/輸出在C++中執(zhí)行輸入/輸出操作，需用#include預處理指令包括一個<iostream.h>頭文件。用它可支持C++的流(stream)操作?！傲鳌笔莻€簡單的字符序列。在C++中有兩個預定義的類istream和ostream，它們定義了輸入流和輸出流?；据斎?輸出方式：鍵盤屏幕輸入/輸出文件輸入/輸出64鍵盤屏幕輸入/輸出在C中有用于定向到鍵盤輸入設備、屏幕輸出設備和錯誤文件的命令stdin、stdout和stderr。在C++中用cin，cout和cerr來定義鍵盤輸入類、屏幕輸出類和錯誤信息輸出類。操作符<<用于寫出類ostream的一個對象，對于一系列輸出對象，可用<<分開。操作符>>用于讀入類istream的一個對象。65在下面程序中使用了流cin>>，相繼從標準輸入設備上輸入兩個整型變量a和b,并將它們打印到標準輸出設備上。

#include<iostream.h>voidmain

(){inta,b;cin>>a>>b;cout<<”a:"<<n<<

"f:"<<f<<endl;}在輸出語句中最后輸出的endl是C++的I／O操作符,它的用途是輸出一個換行符并清空流。66C++中的輸入/輸出可以是自由格式，程序員不需要使用格式化符號來指定輸入／輸出項的類型和順序。與其它C++操作符一樣，輸入／輸出操作符能夠被重載。67文件輸入／輸出C++中的文件輸入／輸出方式如下所示。在程序開頭必須用預處理指令#include包含頭文件<fstream.h>，它定義了類ifstream、ofstream和fstream。要創(chuàng)建一個輸入流，必須聲明它為ifstream類的實例；要創(chuàng)建一個輸出流，必須聲明它為ofstream類的實例。執(zhí)行輸入和輸出操作的流必須聲明它為fstream類的實例68#include<fstream.h>#include<iostream.h>#include<stdlib.h>voidmain

(){ifstreaminFile;//inFile為輸入流對象

ofstream

outFile;//outFile為輸出流對象

outFile.open("my.dat",ios::out);

//建立輸出文件my.dat

charuniv[]=Tsinghua,name[10];

intcourse=2401,number;outFile<<univ<<endl;//輸出到my.datoutFile<<course<<endl;69

inFile.open("my.dat",ios::in|ios::nocreate);

//打開輸入文件my.dat

if

(!inFile

){cerr<<“不能打開my.dat”<<endl;

exit(1); }charc;

inFile>>name>>c>>number;outFile<<"name:"<<name<<endl;outFile<<"number:"<<number<<endl;}70ifstream類、ofstream

類和fstream類都是從istream類和

ostream類派生出來的；而類istream和ostream

又是從類ios

派生出來的，因此這些類都可使用類ios

的所有運算。在調(diào)用打開文件函數(shù)open()時,函數(shù)參數(shù)表包括實際文件名和數(shù)據(jù)流動的方向，函數(shù)返回文件的開始地址。系統(tǒng)在存儲文件時,在其末尾添加有文件結(jié)束標記。如果文件未被打開,則outFile

=0;如果文件被成功地打開,則它將代替cout,將輸出引導到文件my.dat中。71在文件打開的操作中，指定的文件模式有以下幾種：

iso::app：把所有對文件的輸出添加在文件尾。它只用于輸出文件。

iso::binary：文件以二進制方式打開。此項缺省時文件以文本方式打開。

iso::nocreate：若文件不存在則將導致打開操作失敗。

iso::out：表明該文件用于輸出。此項可缺省。

iso::in：表明該文件用于輸入。此項可缺省。72C++中的函數(shù)

在C++中有兩種函數(shù)：

常規(guī)函數(shù)和成員函數(shù)不論哪種函數(shù),其定義都包括4個部分:函數(shù)名、形式參數(shù)表、返回類型和函數(shù)體。函數(shù)的使用者通過函數(shù)名來調(diào)用該函數(shù)；調(diào)用時把實際參數(shù)傳送給形式參數(shù)表作為數(shù)據(jù)的輸入；通過函數(shù)體中的處理程序?qū)崿F(xiàn)該函數(shù)的功能；最后得到返回值作為輸出。73下面給出一個函數(shù)的例子。Max是函數(shù)名，inta和intb是形式參數(shù)表，函數(shù)名前面的int是返回類型，在花括號內(nèi)括起來的是函數(shù)體，它給出了函數(shù)操作的實現(xiàn)。

intmax(inta,intb){

//函數(shù)返回

a

與b

中的大值

if(a>b)returna;elsereturnb;}在C++中所有函數(shù)都有一個返回值，或者返回計算結(jié)果，或者返回執(zhí)行狀態(tài)。74如果函數(shù)不需要返回值,可使用

void

來表示它的返回類型。函數(shù)的返回值通過函數(shù)體中的

return

語句返回。return

的作用是返回一個與返回類型相同類型的值，并中止函數(shù)的執(zhí)行。函數(shù)返回時可以通過引用方式，參看下面程序,此時在函數(shù)類型后面加上一個“&”。

#include<iostream.h>char&replace(intm);chars[80]=“HelloThere”;75main(){

replace(5)=‘x’;cout<<s;

//用x代替Hello后面的空格}char&replace(intm){returns[m];}函數(shù)replace()的返回類型說明為返回一個字符的引用類型,在函數(shù)執(zhí)行時返回參數(shù)m指定的s數(shù)組元素的值。main()執(zhí)行時把字符“x”送給s[5]。76C++中的參數(shù)傳遞函數(shù)調(diào)用時傳送給形參表的實參必須與形參在類型、個數(shù)、順序上保持一致。參數(shù)傳遞有兩種方式。一種是傳值，這是缺省的參數(shù)傳遞方式;一種是引用類型。使用傳值方式時，把實參的值傳送給函數(shù)局部工作區(qū)相應的副本中，函數(shù)使用這個副本執(zhí)行必要的功能。這樣，函數(shù)修改的是副本的值，實參的值不變。77使用引用類型方式傳遞時,需將形參聲明為引用類型，即在參數(shù)名前加一個“&”。參看下面的程序示例。當一個實參與一個引用型形參結(jié)合時，被傳遞的不是實參的值，而是實參的地址，函數(shù)通過地址存取被引用的實參。函數(shù)執(zhí)行后實參的值將發(fā)生改變。當一個函數(shù)的返回值多于一個時,其中一個可由return語句返回,其它返回值可使用引用型參數(shù)返回。#include<iostream.h>voidswap(int&i,int&j);78main(){inta=1,b=2;cout<<"aandb:"<<a<<""<<b<<"\n";

swap(a,b);

//調(diào)用時實際參數(shù)不需要加&cout<<"aandb:"<<a<<""<<b<<"\n";}voidswap(int&i,int&j){//對換

i與

j的內(nèi)容

intt=j;j=i;i=t; //不需要加*}79一種特殊的引用調(diào)用方式叫做常值引用，其格式為constType&a，其中Type為參數(shù)的數(shù)據(jù)類型。在函數(shù)體中不能修改常值參數(shù)。一種特殊情況是數(shù)組參數(shù)的傳遞。數(shù)組作為形參可按傳值方式聲明，但實際采用引用方式傳遞，傳遞的是數(shù)組第一個元素的地址。在函數(shù)體內(nèi)對形參的數(shù)組所做的任何改變都將反映到作為實參的數(shù)組中。此外，在參數(shù)表中一般按形如intR[]

的形式聲明，因此需要顯式地聲明數(shù)組的大小。80若傳送的值參是一個對象

(作為類的實例)時,在函數(shù)中就創(chuàng)建了該對象的一個副本。在創(chuàng)建這個副本時不調(diào)用該對象的構(gòu)造函數(shù)，但在函數(shù)結(jié)束前要調(diào)用該副本的析構(gòu)函數(shù)撤消這個副本。若采用引用方式傳遞對象，在函數(shù)中不創(chuàng)建該對象的副本，也不存在最后撤消副本的問題。但是，通過引用傳遞的是對象時，函數(shù)對對象的改變將影響調(diào)用的對象。81

成員函數(shù)的返回值當成員函數(shù)的返回值為傳值方式時,允許改變該對象的私有數(shù)據(jù)成員。當成員函數(shù)的返回值為常值傳值方式時,需加const

標識,該對象的私有成員不能改變。當成員函數(shù)的返回值為引用方式時,該成員函數(shù)的返回值應是一個已存在變量(或?qū)ο?的別名。當該成員函數(shù)被重新賦值時,其對應變量(或?qū)ο?的值將改變。當成員函數(shù)的返回值為常值引用方式時,其返回值與引用方式的成員函數(shù)返回值類同。但該成員函數(shù)不能改變該對象的私有成員。82當成員函數(shù)返回值為常值傳值方式或常值引用方式時,const標識符一般放在最后。

#include<iostream.h>classTemperature{private:floathighTemp,lowTemp;//數(shù)據(jù)成員

public:

Temperature(inthi,intlo)//構(gòu)造函數(shù)

{highTemp=hi;lowTemp=lo;}voidUpdateTemp(floattemp);//傳值返回

floatGetHighTemp()const;//常值返回83

floatGetLowTemp()const;//常值傳值返回};voidTemperature::UpdateTemp(floattemp){

if(temp>highTemp)highTemp=temp;

if(temp<LowTemp)LowTemp=temp;}floatTemperature::GetHighTemp()const{

returnhighTemp;}floatTemperature::GetHighTemp()const{

returnhighTemp;}84C++中的函數(shù)名重載函數(shù)名重載允許C++程序中多個函數(shù)取相同的函數(shù)名,但其形參或返回類型可以不同。例如，C標準函數(shù)庫中有3個標準函數(shù)abs(

)、labs()和fabs(

),分別計算整型數(shù)、長整型數(shù)和雙精度型數(shù)的絕對值。在C中因處理的數(shù)據(jù)類型不同，必須取不同的函數(shù)名。在C++中，可以把這3個函數(shù)都命名為abs(

)：

intabs(int);longabs(long);doubleabs(double);85C++的操作符重載

C++提供了一種能力,可用同一個名字定義多個函數(shù),這種能力叫做操作符重載。例如,可以命名一個函數(shù):clear(*int),它將一個整數(shù)清零。還可以再命名另一個函數(shù)clear(int[

])，它把一個整數(shù)數(shù)組清零。編譯器能夠比較具有同名的函數(shù)的特征，通過識別實參的數(shù)目和每個實參的類型，來標識使用于一個特定調(diào)用的是哪一個版本的abs()。

86

在C中，必須使用名字clearIntArray()

和clearInt()

來區(qū)分這兩個函數(shù)。在C++中，編譯器能夠比較同名函數(shù)的特征，通過識別實參的數(shù)目和每個實參的類型，來標識一個特定調(diào)用中用的是哪一個版本的clear。為了支持面向?qū)ο?，C++提供了雙目重載操作符(如‘＋’和‘＜’)。這種操作可使得程序更可讀、寫得更自然。例如,可定義“點(Point)”的運算,像

p1+p2:把兩個點(x1,y1)和(x2,y2)相加成一個點(x1+x2,y1+y2)。87

p1<p2:兩個點p1和p2

的“小于”關系，表示p1比p2更靠近原點(0,0)。

p1／i:一個點p＝(x,y)除以一個整數(shù)i

的除法(x/i,y/i)?？梢园匆韵路绞绞褂弥剌d操作：

Pointoperator+(Pointp);Pointoperator/(inti);

intoperator<(Pointp);使用這些新的操作的表達式如:PointmidPoint=(point1+point2)/2;

或if(midPoint<referencePoint)...88注意:每一個這樣的操作符在調(diào)用時可看成是該操作符左邊對象的成員函數(shù)。例如,(point1+point2)實際上是一個消息。由類Point的實例point1調(diào)用成員函數(shù)“+”,該對象的屬性確定第一個操作數(shù)的值。函數(shù)參數(shù)表中指定的Point的實例point2的屬性確定第二操作數(shù)的值。這種重載能力允許像使用內(nèi)建類型(如int，float)那樣來使用用戶自定義類型。與在不允許重載操作的語言中相同的語句比,這樣可以改善程序的可讀性。89C++的動態(tài)存儲分配在C程序中,使用一個函數(shù)malloc,為程序分配它所需要的空間，一旦程序執(zhí)行結(jié)束需要返回到它的調(diào)用者時，必須釋放這個空間。C++為動態(tài)存儲分配提供了兩個新的命令：new和delete。它們可用于取代C中的庫函數(shù)malloc和free。在C++中沒有無用單元收集，使用new分配的存儲必須顯式地使用delete釋放。90操作new要求以被建立對象的類型做為參數(shù)，并返回一個指向新分配空間的指針。作為對比,在C中,函數(shù)malloc要求它的調(diào)用者提供所需存儲空間的數(shù)量。例如,為動態(tài)分配一個整數(shù)或一個點,可編寫如下語句：

int*ip=newint;

或Point*p=newPoint;它們組成了指針變量的聲明(如*name)和動態(tài)存儲分配(new類型)。91Delete命令必須能夠知道要釋放動態(tài)分配的是一個數(shù)組，還是一個簡單變量。例如，如果已建立下列有100個點的數(shù)組：

Point*p=newPoint[100];則通過以下命令釋放該存儲:delete[]p;若遺漏了“[]”，則將只釋放p

所指示的第一個元素，將“失去”其它99個點所占據(jù)空間，以致不能再復用它們。若使用時元素下標超出100,程序?qū)鲥e且結(jié)果不可預測。92友元(friend)函數(shù)在類的聲明中可使用保留字friend

定義友元函數(shù)。友元函數(shù)實際上并不是這個類的成員函數(shù)，它可以是一個常規(guī)函數(shù)，也可以是另一個類的成員函數(shù)。如果想通過這種函數(shù)存取類的私有成員和保護成員，則必須在類的聲明中給出函數(shù)的原型，并在該函數(shù)原型前面加上一個friend。參看Point類的聲明,有兩個重載操作符<<

與>>，它們都被聲明為友元函數(shù)。93內(nèi)聯(lián)(inline)函數(shù)在函數(shù)定義前加上一個inline前綴就成為內(nèi)聯(lián)函數(shù)。編譯程序在編譯時將會把這個函數(shù)語句直接插入到普通代碼中，因而減少了與函數(shù)調(diào)用和參數(shù)傳遞有關的系統(tǒng)開銷。直接插入代碼所需要的空間比不直接插入的調(diào)用方式所需要的空間要多，這取決于函數(shù)定義的大小。除了加上inline保留字外,內(nèi)聯(lián)函數(shù)的定義與其它任何函數(shù)定義的方式一樣。

inlinePointoperator+(Pointp);94結(jié)構(gòu)(struct)與類C++擴充了C中結(jié)構(gòu)(struct)型的功用，加進成員函數(shù)以說明一個類(class)。在C++中struct與class的區(qū)別在于:在struct中,默認的訪問級別是public。若在struct內(nèi)部自始至終缺省訪問級別，則所有的成員都是共有的。在class中，缺省的訪問級別是private。除此之外，struct與class是等價的。例如，下面給出定義矩形類的三種等價的類聲明。95classRectangle{intx1,y1,h,w;public:

Rectangle(

);~Rectangle(

);intGetX(

);intGetY(

);voidSetX(intx);voidSetY(inty);intGetHeight(

);intGetWidth(

);…………}96structRectangle{

Rectangle(

);~Rectangle(

);intGetX(

);intGetY(

);voidSetX(intx);voidSetY(inty);intGetHeight(

);intGetWidth(

);…………private:intx1,y1,h,w;}97聯(lián)合(Union)與類與結(jié)構(gòu)一樣,用Union也可以定義類。在C++中,Union可包含函數(shù)和變量,還可包含構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)。C++的Union保留了所有C的特性,主要是讓所有的數(shù)據(jù)成員共享相同的存儲區(qū)。與cla