第2章 C++對(duì)C的擴(kuò)充

第2章C++語(yǔ)言對(duì)C語(yǔ)言的擴(kuò)充2.1C++的特點(diǎn)2.2C++語(yǔ)言的文件擴(kuò)展名2.3注釋符2.4名字空間2.5C++語(yǔ)言的輸入輸出2.6變量的定義2.7強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換2.8動(dòng)態(tài)內(nèi)存的分配與釋放2.9作用域運(yùn)算符::2.10引用2.11const修飾符2.12字符串2.13C++語(yǔ)言中函數(shù)的新特性習(xí)題2.1C++語(yǔ)言的特點(diǎn)

C++語(yǔ)言保留了C語(yǔ)言的有效性、靈活性、便于移植等特點(diǎn)，又添加了面向?qū)ο缶幊痰闹С?。編?xiě)出的程序具有結(jié)構(gòu)清晰、易于擴(kuò)充、程序可讀性好，生成的代碼質(zhì)量高，運(yùn)行效率僅比匯編語(yǔ)言慢10%～20%。2.2C++語(yǔ)言的文件擴(kuò)展名

C++語(yǔ)言體系規(guī)定用“.cpp”作為C++語(yǔ)言源文件的擴(kuò)展名以區(qū)別于C語(yǔ)言用的“.C”文件擴(kuò)展名。

C語(yǔ)言用的頭文件(擴(kuò)展名“.h”)在C++語(yǔ)言中仍然保留,標(biāo)準(zhǔn)C++語(yǔ)言的頭文件是沒(méi)有.h的

。2.3注釋符

1.段注釋：/*…*/2.單行注釋：//當(dāng)只做單行注釋時(shí)便可用“//”符號(hào)表示從此符號(hào)起至行尾均為行注釋內(nèi)容。

3.程序編譯時(shí)將忽略所有的注釋內(nèi)容。2.4名字空間（namespace）

C++語(yǔ)言中的名字空間是一種描述邏輯分組的機(jī)制。如果有一些聲明按照某種準(zhǔn)則在邏輯上屬于同一個(gè)集團(tuán)，就可以將它們放在同一個(gè)名字空間，并以關(guān)鍵字namespace開(kāi)頭給它起一個(gè)名字：namespacens1{floata,b,c;fun1(){……}}標(biāo)準(zhǔn)C++庫(kù)中的所有組件都是在一個(gè)被稱為std的名字空間中聲明和定義的。使用標(biāo)準(zhǔn)C++庫(kù)中的組件，只要寫(xiě)一個(gè)using指示符：

usingnamespacestd;

就可以直接使用標(biāo)準(zhǔn)C++庫(kù)中的所有成員。

注意：如果使用了名空間std，則在使用#include編譯預(yù)處理命令包含頭文件時(shí)，必須去掉頭文件的擴(kuò)展名.h，否則會(huì)出錯(cuò)。2.5C++語(yǔ)言的輸入輸出cout<<“輸出內(nèi)容”<<…；

//cout為標(biāo)準(zhǔn)輸出流對(duì)象（默認(rèn)輸出到顯示器）cin>>“輸入內(nèi)容”>>…；

//cin為標(biāo)準(zhǔn)輸入流對(duì)象(默認(rèn)從鍵盤(pán)輸入)#include<iostream.h>或#include<iostream>usingnamespacestd;【例2.1】C++的輸入輸出舉例。#include<iostream>//使用名空間std，則必須去掉.h擴(kuò)展名usingnamespacestd;voidmain(){charname[10];

intage;

cout<<"pleaseinputyourname:";

cin>>name;

cout<<"Howoldareyou:";

cin>>age;

cout<<"nameis"<<name<<endl;

cout<<"ageis"<<age<<endl;}2.6變量的定義

C++在變量的定義上作了兩種較大的改變。一、允許變量的定義語(yǔ)句可以出現(xiàn)在程序的任何位置，增強(qiáng)程序的可讀性。二、允許直接使用結(jié)構(gòu)體名定義變量?！纠?.2】C++的變量定義舉例。#include<iostream>usingnamespacestd;voidmain(){ structstudent {

intno; floatmath; };

intn;

cin>>n; studentwang;

wang.no=n;

cin>>wang.math;

cout<<wang.no<<""<<wang.math<<endl;}2.7強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換格式：(數(shù)據(jù)類型)(表達(dá)式)數(shù)據(jù)類型(表達(dá)式)通過(guò)強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，得到一個(gè)所需類型的中間值。原來(lái)表達(dá)式的值類型并未改變。如下列代碼段：int

b;floatf;f=float(b);2.8動(dòng)態(tài)內(nèi)存的分配與釋放1.new運(yùn)算符

指針變量=new數(shù)據(jù)類型;new從堆內(nèi)存中為程序分配可以保存某種類型數(shù)據(jù)的一塊內(nèi)存空間，并返回指向該內(nèi)存的首地址，該地址存放于指針變量中。

2.delete運(yùn)算符運(yùn)算符delete用于釋放new分配的內(nèi)存空間，它的使用形式為：delete指針變量；其中的指針變量保存著new動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存的首地址。3.注意：用new獲取的內(nèi)存空間，必須用delete進(jìn)行釋放；#include<iostream>usingnamespacestd;voidmain(){

int*p;p=newint;//分配內(nèi)存空間*p=5;

cout<<*p;deletep;//釋放內(nèi)存空間

}【例2.3】new與delete應(yīng)用舉例。在用new分配內(nèi)存的同時(shí)進(jìn)行初始化。使用形式為：指針變量=new數(shù)據(jù)類型（初始值）；例如上例中的：p=newint; *p=5;也可寫(xiě)成：p=newint(5)；指針變量=new數(shù)據(jù)類型[數(shù)組大小]；此時(shí)指針變量指向第一個(gè)數(shù)組元素的地址。使用new分配數(shù)組時(shí)，不能提供初始值。使用new建立的數(shù)組變量也由delete釋放。其形式為：delete指針變量；或delete[]指針變量；4．用new建立數(shù)組類型的變量有時(shí)并不能保證一定可以從堆內(nèi)存中獲得所需空間，當(dāng)不能成功地分配到所需要的內(nèi)存時(shí)，new返回0，即空指針。因此我們可以通過(guò)判斷new的返回值是否為0，來(lái)得知系統(tǒng)中是否有足夠的空閑內(nèi)存來(lái)供程序使用。例如：int*p=newint[100];if(p==0){cout<<"can’t,allocate,moreemory,terminating.”<<endl;exit(1);}其中exit函數(shù)的作用是終止程序運(yùn)行。#include<iostream>usingnamespacestd;voidmain(){intn;//定義數(shù)組元素的個(gè)數(shù)

int*p;

cout<<"pleaseinputthelengthofthearray:";

cin>>n;

p=newint[n];

【例2.4】從堆內(nèi)存中獲取一個(gè)整型數(shù)組，賦值后并打印出來(lái)。

if(p==0){cout<<"can'tallocatemorememory,terminating."<<endl;exit(1);}//分配內(nèi)存空間

for(inti=0;i<n;i++)p[i]=i*2;

cout<<"Nowoutputthearray:"<<endl;for(i=0;i<n;i++)

cout<<p[i]<<"";

cout<<endl;delete[]p;//釋放內(nèi)存空間}2.9作用域運(yùn)算符::

通常情況下，如果全局變量與局部變量同名，那么局部變量在其作用域內(nèi)具有較高的優(yōu)先權(quán)。

C語(yǔ)言規(guī)定只能在變量的作用域內(nèi)使用該變量，不能使用其他作用域中的變量。在C++中，提供了作用域運(yùn)算符::，它能指定所需要的作用域。

#include<iostream>usingnamespacestd;floata=2.4;//全局變量voidmain(){inta=8;//局部變量

cout<<a<<endl;

cout<<::a<<endl;//::a表示全局作用域中的變量a}2.10引用引用是C++語(yǔ)言的一個(gè)特殊數(shù)據(jù)類型描述，使用兩個(gè)以上的變量名指向同一地址，被聲明為引用類型的變量名則是實(shí)際變量名的別名。引用運(yùn)算符為&，聲明引用的一般形式為：數(shù)據(jù)類型&引用變量名=變量名；或數(shù)據(jù)類型&引用變量名=變量名；或數(shù)據(jù)類型&引用變量名=變量名；對(duì)引用進(jìn)行操作，實(shí)際上就是對(duì)被引用的變量進(jìn)行操作。引用不是值，不占存儲(chǔ)空間，【例2.5】引用舉例。#include<iostream.h>voidmain(){intnum=50； int&ref=num；

ref+=10；

cout<<"num="<<num<<endl；

cout<<"ref="<<ref<<endl;num+=40；

cout<<"num="<<num<<endl；

cout<<"ref="<<ref<<endl;}說(shuō)明：(1)在一行上聲明多個(gè)引用型變量(函數(shù))名時(shí)，要在每個(gè)變量(函數(shù))名前都冠以“&”符號(hào)。(2)在程序中對(duì)引用的存取都是對(duì)它所引用的變量的存取。(3)一個(gè)變量被聲明為引用時(shí)必須進(jìn)行初始化，除非這個(gè)引用是用作函數(shù)的參數(shù)或返回值，為引用提供的初始值應(yīng)為變量（包括對(duì)象）。(4)引用一旦被初始化,就以對(duì)應(yīng)目標(biāo)的內(nèi)存單元地址作為自己的地址,并且不再改變。(5)引用與指針不同。指針的內(nèi)容或值是某一變量的內(nèi)存單元地址，指針是個(gè)變量，可以把它再賦值成其它的地址。(6)要注意區(qū)分引用運(yùn)算符和地址運(yùn)算符的區(qū)別。例如：intnum=50;int&ref=num;int*p=&ref;(7)可以用一個(gè)引用初始化另一個(gè)引用。例如：intnum=50;int&ref1=num;int&ref2=ref1;ref2=100; //num被修改為100其中ref2也是對(duì)num的引用。(8)可以把函數(shù)的參數(shù)說(shuō)明成引用，建立函數(shù)參數(shù)的引用傳遞方式?！纠?.8】數(shù)值交換舉例。2.11const修飾符#definePI3.1415926constfloatPI=3.1415926;這個(gè)常量是有類型的，它有地址，可以用指針指向這個(gè)值，但不能修改它。C++建議用const取代#define定義常量。

注意：

(1)使用const修飾符定義常量時(shí)，必須初始化；

(2)常量一旦被定義，在程序中任何地方都不能再更改。

(3)如果用const定義的是一個(gè)整型常量，int可以省略。

(4)與#define定義的常量有所不同，const定義的常量可以有自己的數(shù)據(jù)類型，這樣C++編譯程序可以進(jìn)行更加嚴(yán)格的類型檢查，具有良好的編譯時(shí)的檢測(cè)性。

(5)函數(shù)參數(shù)也可以用const說(shuō)明，用于保證實(shí)參在該函數(shù)內(nèi)部不被改動(dòng)。例如，通過(guò)函數(shù)max求出整型數(shù)組a[100]中的最大值，函數(shù)原型應(yīng)該是：

intmax(constint*pa);

這樣做的目的是確保原數(shù)組的數(shù)據(jù)不被破壞，即在函數(shù)中對(duì)數(shù)組元素的操作只許讀，不許寫(xiě)。const與指針一起使用的組合情況:(1)指向常量的指針

指向常量的指針是指一個(gè)指向常量的指針變量。

constchar*pc="abcd";聲明指向常量的指針變量pc，它指向一個(gè)字符串常量；由于使用了const，不允許改變指針?biāo)傅某Ａ?，因此以下語(yǔ)句是錯(cuò)誤的：pc[3]='x';但是可以改變pc的值。例如以下語(yǔ)句是允許的：pc="jkkk";const與指針一起使用的組合情況:(2)常指針常指針是指指針本身，而不是它指向的對(duì)象聲明為常量。例如：char*constpc="abcd";//常指針這個(gè)語(yǔ)句的含義為：聲明一個(gè)名為pc的指針變量，該指針是指向字符型數(shù)據(jù)的常指針，用“abcd”的地址初始化該常指針。創(chuàng)建一個(gè)常指針，就是創(chuàng)建不能移動(dòng)的固定指針，但是它所指的數(shù)據(jù)可以改變。例如：pc[3]='x';//合法pc="dfasdfa";//不合法const與指針一起使用的組合情況:(3)指向常量的常指針整個(gè)指針本身不能改變，它所指向的值也不能改變。要聲明一個(gè)指向常量的常指針，二者都要聲明為const。例如：constchar*constpc="abcd";//指向常量的常指針這個(gè)語(yǔ)句的含義為：聲明一個(gè)名為pc的指針變量，它是一個(gè)指向字符型常量的常指針，用“abcd”的地址初始化該指針。以下兩個(gè)語(yǔ)句都是錯(cuò)誤的：pc[3]='x';//錯(cuò)誤，不能改變指針?biāo)傅闹祊c="dfasdfa";//錯(cuò)誤，不能改變指針本身2.12字符串

在C語(yǔ)言中使用字符數(shù)組和字符指針實(shí)現(xiàn)字符串，但是在C++中提供了一種既方便又好用的string類型。下面通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的例子說(shuō)明string類型的使用?！纠?.10】字符串類string的使用。

#include<iostream>#include<string>//使用字符串類型的程序應(yīng)包含頭文件<string>usingnamespacestd;voidmain(){cout<<"請(qǐng)輸入一個(gè)字符串:"<<endl;strings,t;

cin>>s;或getline(cin,s);//由鍵盤(pán)輸入一行文本，并把它賦予sring類型的變量st="Ilikeprogramming!";

cout<<"字符串的輸出:"<<endl;

cout<<s<<endl<<t<<endl;}2.13C++語(yǔ)言中函數(shù)的新特性2.13.1

函數(shù)原型（FunctionPrototype）2.13.2

內(nèi)聯(lián)（inline）函數(shù)2.13.3

帶缺省參數(shù)的函數(shù)2.13.4

函數(shù)重載（overload）2.13.5

函數(shù)模板（functiontemplate）C++要求為每一個(gè)函數(shù)建立原型，用以說(shuō)明函數(shù)的名稱、參數(shù)個(gè)數(shù)及類型和函數(shù)返回值的類型。應(yīng)養(yǎng)成將聲明與定義分別編寫(xiě)的編程習(xí)慣。在寫(xiě)函數(shù)原型時(shí)，可以省略形參的名字，但如果取名恰當(dāng)，這些名字可以起到提示參數(shù)用途的作用。2.13.1函數(shù)原型（FunctionPrototype）2.13.2 內(nèi)聯(lián)（inline）函數(shù)在執(zhí)行程序過(guò)程中如果碰到函數(shù)調(diào)用，系統(tǒng)要進(jìn)行虛實(shí)結(jié)合，同時(shí)轉(zhuǎn)到函數(shù)的代碼處去執(zhí)行函數(shù)體語(yǔ)句，使得程序執(zhí)行效率降低。為了解決這個(gè)問(wèn)題，C++引入了內(nèi)聯(lián)函數(shù)機(jī)制。使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)（用inline說(shuō)明）是一種用空間換時(shí)間的措施，通常只有較短的函數(shù)才定義為內(nèi)聯(lián)函數(shù)，對(duì)于較長(zhǎng)的函數(shù)最好作為一般函數(shù)處理。【例2.11】?jī)?nèi)聯(lián)函數(shù)的使用。#include<iostream>usingnamespacestd;inlinedoublecircumference(doubleradius);voidmain(){doubler=3.0,s;s=circumference(r);

cout<<"thecircumferenceis"<<s<<endl;}inlinedoublecircumference(doubleradius)//內(nèi)聯(lián)函數(shù)的定義，此處也可以省略inline關(guān)鍵字{return2*3.1415926*radius;}2.13.3 帶默認(rèn)參數(shù)的函數(shù)如果在函數(shù)說(shuō)明或函數(shù)定義中為形參指定一個(gè)默認(rèn)值，則稱此函數(shù)為帶默認(rèn)參數(shù)的函數(shù)。如果函數(shù)有多個(gè)默認(rèn)參數(shù)，則默認(rèn)參數(shù)必須是從右向左連續(xù)定義，并且在最右邊一個(gè)默認(rèn)參數(shù)的右邊不能有未指定默認(rèn)值的參數(shù)。voidfun(inta=3,intb=6,intc,intd);voidfun(inta=65,intb=3,intc,intd=3);需要特別注意的是如果在函數(shù)原型的聲明中設(shè)置了函數(shù)參數(shù)的默認(rèn)值，則不可再在函數(shù)定義的頭部重復(fù)設(shè)置，否則編譯時(shí)將出現(xiàn)錯(cuò)誤信息。2.13.4 函數(shù)重載（overload）C++編譯系統(tǒng)允許為兩個(gè)或兩個(gè)以上的函數(shù)取相同的函數(shù)名，但是形參的個(gè)數(shù)或者形參的類型不應(yīng)相同，編譯系統(tǒng)會(huì)根據(jù)實(shí)參和形參的類型及個(gè)數(shù)的最佳匹配，自動(dòng)確定調(diào)用哪一個(gè)函數(shù)，這就是所謂的函數(shù)重載。【例2.12】重載函數(shù)應(yīng)用舉例【例2.12】重載函數(shù)應(yīng)用舉例#include<iostream.h>int

add(int

x,inty){intsum;sum=x+y;returnsum;}int

add(int

x,int

y,intz){intsum;sum=x+y+z;returnsum;}voidmain(){int

a,b;a=add(5,10);b=add(5,10,20);

cout<<”a=”<<a<<endl;

cout<<”b=”<<b<<endl;}在使用重載函數(shù)時(shí)要注意:①不可以定義兩個(gè)具有相同名稱、相同參數(shù)類型和相同參數(shù)個(gè)數(shù)，只是函數(shù)返回值不同的函數(shù)。int

func(intx)；floatfunc(intx)；②如果某個(gè)函數(shù)參數(shù)有缺省值，必須保證其參數(shù)缺省后調(diào)用形式不與其它函數(shù)混淆。int

f(inta,floatb);voidf(inta,floatb,intc=0);函數(shù)調(diào)用語(yǔ)句：f(10,2.0);具有二義性，既可以調(diào)用第一個(gè)函數(shù)，也可以調(diào)用第二個(gè)函數(shù)。2.13.5 函數(shù)模板（functiontemplate）

C++語(yǔ)言中可以使用模板來(lái)避免在程序中多次書(shū)寫(xiě)相同的代碼。所謂模板是一種使用無(wú)類型參數(shù)來(lái)產(chǎn)生一系列函數(shù)或類的機(jī)制。模板分為函數(shù)模板和類模板，函數(shù)模板可以定義一個(gè)對(duì)任何類型變量進(jìn)行操作的函數(shù)。使用的方法是先說(shuō)明函數(shù)模板，然后實(shí)例化成相應(yīng)的模板函數(shù)進(jìn)行調(diào)用執(zhí)行。1.函數(shù)模板函數(shù)模板的一般說(shuō)明形式如下：template<模板參數(shù)表><返回值類型><函數(shù)名>(形參表){//函數(shù)定義體}<模板參數(shù)表>尖括號(hào)中不能為空，參數(shù)可以有多個(gè)，用逗號(hào)分開(kāi)。模板類型參數(shù)由關(guān)鍵字class或typename后加一個(gè)標(biāo)識(shí)符構(gòu)成，兩個(gè)關(guān)鍵字的意義相同，它們表示后面的參數(shù)名代表一個(gè)基本數(shù)據(jù)類型或用戶定義的類型。

如果類型形參多于一個(gè)，則每個(gè)類型形參都要使用class或typename。如：template<classT>，則“T”可以在程序運(yùn)行時(shí)被任何C++語(yǔ)言支持的數(shù)據(jù)類型所取代。如有兩個(gè)以上的模板參數(shù)時(shí)，使用逗號(hào)分隔，如：“template<classT1,classT2>”?！纠?.13】編寫(xiě)一個(gè)對(duì)具有n個(gè)元素的數(shù)組a[]求最小值的程序，將求最小值的函數(shù)設(shè)計(jì)成函數(shù)模板。#include<iostream.h>template<classT>Tmin(Ta[],intn)