《CC++語言程序設(shè)計》課件第9章 從C到C++

第九章從C到C++9.1C++對C的一般擴(kuò)充9.2C++中的函數(shù)9.3C++的輸入與輸出流9.4小結(jié)9.1C++對C的擴(kuò)充

C++在C語言標(biāo)識符的基礎(chǔ)上，增加了許多標(biāo)識符，下面列出常用的標(biāo)識符。

asmcatchclassdelete

friendinlinenewoperator

privateprotectedpublictemplatevirtual特別注意，在將原來用C語言寫的程序用C++編譯之前，應(yīng)把與上述關(guān)鍵字同名的標(biāo)識符改名。9.1.1新增的關(guān)鍵字9.1.2注釋在C語言中，我們用“/*”及“*/”作為注釋分界符號，C++除了保留這種注釋方式外，還提供了一種更有效的注釋方式，即用“//”導(dǎo)引出單行注釋。例如：

intx;/*定義一個整型變量*/

intx;//定義一個整型變量這兩條語句是等價的。C++的“//…”注釋方式特別適合于注釋內(nèi)容不超過一行的注釋，這使語句顯得很簡潔。9.1.3類型轉(zhuǎn)換C++支持兩種不同的類型轉(zhuǎn)換形式：

inti=0;

longl=(long)I;//C的類型轉(zhuǎn)換

longm=long(i);//C++的新風(fēng)格C++新風(fēng)格的類型轉(zhuǎn)換形式看上去象是一個函數(shù)調(diào)用，所以可讀性較好。而且，這種形式也適合于用戶定義類型的轉(zhuǎn)換（用定義函數(shù)來實(shí)現(xiàn)）。9.1.4靈活的變量聲明在C語言中，局部變量說明必須置于可執(zhí)行代碼段之前，不允許局部變量說明和可執(zhí)行代碼混合起來。但在C++中，允許在代碼塊的任何地方說明局部變量，也就是說，變量可以放在任何語句位置，不必非放在程序段的開始處。例如：voidf(){

inti;

i=1;

intj;

j=2;

//…}

這樣，可以隨用隨定義，這也是C++封裝的要求，易讀性也好。而且在遠(yuǎn)離數(shù)據(jù)項被使用處的地方聲明，易引起混淆或?qū)е洛e誤。9.1.5const1.const定義常量在C中，習(xí)慣使用#define來定義常量，例如：

#defineSIZE100;C++提供了一種更靈活、更安全的方式來定義變量，即使用類型限定符const來表示常量。所以，C++中的常量可以是有類型的，程序員不必再用#define創(chuàng)建無類型常量。例如：

constintsize=100；聲明成const的變量，實(shí)際是常量，它有地址，可以用指針指向這個值，但在程序中是不可修改的。使用#define有時是不安全的，如下例所示?！纠?.1】使用#define引起的歧義。#include<iostream.h>voidmain(){ inta=1;#defineT1a+a #defineT2T1-T1 cout<<"T2is"<<T2<<endl;}初看程序，似乎應(yīng)輸出：T2is0但是實(shí)際的輸出結(jié)果是：T2is2【例9.2】使用const消除#define的不安全性。#include<iostream.h>voidmain(){ inta=1;constT1=a+a; constT2=T1-T1; cout<<"T2is"<<T2<<endl;}程序執(zhí)行結(jié)果如下:T2is02.const修飾指針 const還可以修飾指針的情況，例如：

intb=500; constint*a=&b;

① intconst*a=&

b;

② int*consta=&b;

③ constint*consta=&b;

④const修飾指針的情況可以有以上幾種形式，①和②的情況相同，都是指針?biāo)赶虻膬?nèi)容為常量，這種情況下不允許對指針指向的內(nèi)容進(jìn)行更改操作，如不能：*a=3;但是，由于a是一個指向常量的普通指針變量，不是常指針，因此可以改變a的值，例如下列語句是允許的：

intc=3; a=&c;上述③為指針本身是常量，即常指針，而指針?biāo)赶虻膬?nèi)容不是常量，這種情況下不能對指針本身進(jìn)行更改操作，例如：

a++;

//非法但是它指向的數(shù)據(jù)可以改變，例如：

*a=3;//合法 是可以的。上述④為指針本身和指向的內(nèi)容均為常量，均不能修改。不難理解以下兩個語句都是錯誤的：

a++;

//非法

*a=3;//非法3.const在函數(shù)中的應(yīng)用const還常用來限定函數(shù)的參數(shù)和返回值。函數(shù)參數(shù)如果使用const聲明，說明在函數(shù)中不能修改該參數(shù)。例如：

floatfun(constfloatx) {returnx*x;}//非法：x=x*x;如果函數(shù)返回基本類型（如int和double），用const聲明返回值沒有特別的意義，但如果函數(shù)返回一個指針或引用（引用的概念在后面提及），則使用const聲明返回值表示調(diào)用函數(shù)時不能用返回值來改變返回值所指向或引用的變量。例如:

constint*fun() { staticintx=1; ++x; return&x; } voidmain() { inty; y=*fun();//合法：將值x賦值給y *fun()=2;//非法：不能改變一個常量的類型 }9.1.6struct

C++的struct后的標(biāo)識符可看作是類型名，所以定義某個變量比C中更加直觀。例如，在C中：

structpoint{intx;inty};structpointp;而在C++中：

structpoint{intx;inty};pointp;我們不必再寫struct。對于union，也可以照此使用。9.1.7作用域分辨運(yùn)算符“::”“::”是作用域分辨運(yùn)算符，它用于訪問在當(dāng)前作用域中被隱藏的數(shù)據(jù)項。如果有兩個同名變量，一個是全局的，另一個是局部的，那么局部變量在其作用域內(nèi)具有較高的優(yōu)先權(quán)?！纠?.3】局部變量在其作用域內(nèi)具有較高的優(yōu)先權(quán)。

#include<iostream.h>inta=10;//全局變量aintmain(){ inta;a=25;//局部變量a cout<<"ais"<<a<<endl;return0;}程序執(zhí)行結(jié)果如下:ais25【例9.4】使用域作用運(yùn)算符#include<iostream.h>inta;//全局變量aintmain(){ inta;a=25;//局部變量a ::a=10;//全局變量a cout<<"localis"<<a<<endl; cout<<"globalis"<<::a<<endl;return0;}程序執(zhí)行結(jié)果如下:localis25globalis109.1.8C++的動態(tài)內(nèi)存分配C程序中，動態(tài)內(nèi)存分配是通過調(diào)用malloc()和free()等庫函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，而C++給出了使用new

和delete運(yùn)算符進(jìn)行動態(tài)內(nèi)存分配的新方法。例9.5用malloc()實(shí)現(xiàn)內(nèi)存分配。#include<stdio.h>#include<malloc.h>voidmain(){ int*p; p=(int*)malloc(sizeof(int)); *p=10; printf("%d",*p); free(p);}運(yùn)算符new用于內(nèi)存分配的使用形式為：

p=newtype;其中，type是一個數(shù)據(jù)類型名，p是指向該數(shù)據(jù)類型的指針。new從內(nèi)存中為程序分配一塊sizeof(type)字節(jié)大小的內(nèi)存，該塊內(nèi)存的首地址存于指針p中。運(yùn)算符delete用于釋放new分配的存儲空間，它的使用形式為：

deletep;其中，p必須是一個指針，保存著new分配的內(nèi)存的首地址。以下是C++程序中用新方法實(shí)現(xiàn)動態(tài)內(nèi)存分配的例子?！纠?.6】用new實(shí)現(xiàn)動態(tài)內(nèi)存分配。#include<iostream.h>voidmain(){ int*i=newint;//為指針i分配存儲空間 *i=10; cout<<*i; deletei;//釋放i指向的存儲空間}說明：（1）使用new可以為數(shù)組動態(tài)分配存儲空間，這時需要在類型名后綴上數(shù)組的大小。例如：int*p=newint[10];這時new為具有10個元素的整型數(shù)組分配了內(nèi)存空間，并將首地址賦給了指針p。

需要注意的是，使用new給多維數(shù)組分配空間時，必須提供所有維的大小，如：

int*p=newint[2][3][4];其中第一維的界值可以是任何合法的表達(dá)式。

inti=3;int*p=newint[i][3][4];（2）new可以在為簡單變量分配內(nèi)存的同時，進(jìn)行初始化。例如：int*p=newint(99);new分配了一個整型內(nèi)存空間，并賦初始值99。但是，new不能對動態(tài)分配的數(shù)組存儲區(qū)進(jìn)行初始化。（3）釋放動態(tài)分配的數(shù)組存儲區(qū)時，可用如下的delete格式：

delete[]p;（4）使用new動態(tài)分配內(nèi)存時，如果分配失敗，既沒有足夠的內(nèi)存空間滿足分配要求，new將返回空指針（NULL）。因此通常要對內(nèi)存的動態(tài)分配是否成功進(jìn)行檢查。intmain(){

int*p=newint;//為指針p分配存儲空間

if(!p){cout<<"分配失敗"<<endl;return1;}*p=10;cout<<*p;deletep;//釋放p指向的存儲空間

return0;}9.1.9引用

在前面的章節(jié)中，我們學(xué)習(xí)了指針的概念，指針就是內(nèi)存單元的地址，它可能是變量的地址，也可能是函數(shù)的入口地址。這里看另外一個同指針相關(guān)的概念：引用。在引入引用的概念之前，我們先看一個例子。【例9.7】值傳遞應(yīng)用#include<iostream.h>voidswap(intm,intn){ inttemp; temp=m; m=n; n=temp;}intmain(){ inta=5,b=10; cout<<"a="<<a;cout<<"b="<<b<<endl; swap(a,b); cout<<"a="<<a;

cout<<"b="<<b<<endl;

return0;}程序執(zhí)行結(jié)果如下:a=5b=10a=5b=10【例9.】8使用指針（地址）進(jìn)行值傳遞#include<iostream.h>voidswap(int*m,int*n){ inttemp; temp=*m; *m=*n; *n=temp;}intmain(){ inta=5,b=10;cout<<"a="<<a;cout<<"b="<<b<<endl; swap(&a,&b); cout<<"a="<<a;cout<<"b="<<b<<endl;return0;}程序執(zhí)行結(jié)果如下:a=5b=10a=10b=5引用是能自動間接引用的一種指針。自動間接引用就是不必使用間接引用運(yùn)算符＊，就可以得到一個引用值。我們可以這樣理解，引用就是某一變量（目標(biāo)）的一個別名，對引用的操作與對變量直接操作完全一樣。那么，在程序設(shè)計的時候，引用如何定義并使用呢？1.引用的定義定義引用的關(guān)鍵字是“type&”，它的含義是“type類型的引用”，此引用與type類型的對象或變量的地址相聯(lián)系。例如：

inti=5;int&j=i;它創(chuàng)建了一個整型引用，j是i的別名，i和j占用內(nèi)存同一位置。當(dāng)i變化時，j也隨之變化，反之亦然。引用的初始值可以是一個變量或另一個引用，以下的定義也正確。

inti=5;int&j=i;int&j1=j;2.使用規(guī)則（1）定義引用時，必須立即初始化。 inti; int&j;//錯誤，沒有初始化 j=i;（2）引用不可重新賦值。 inti,k; int&j=i; j=&k;//錯誤，重新賦值（3）引用不同于普通變量，下面的聲明是非法的：

int&b[3];//不能建立引用數(shù)組 int&*P;//不能建立指向引用的指針 int&&r;//不能建立指向引用的引用（4）當(dāng)使用＆運(yùn)算符取一個引用的地址時，其值為所引用的變量的地址。

intnum=50;int&ref=num;int*p=&ref;則p中保存的是變量num的地址?！纠?.9】引用傳遞#include<iostream.h>voidswap(int&m,int&n){ inttemp; temp=m; m=n; n=temp;}main(){inta=5,b=10;cout<<"a="<<a;cout<<"b="<<b<<endl;swap(a,b);cout<<"a="<<a;cout<<"b="<<b<<endl;return0;}程序執(zhí)行結(jié)果如下:a=5b=10a=10b=59.2C++中的函數(shù)C對main()函數(shù)的格式并無特殊規(guī)定，因?yàn)橥ǔ不關(guān)心返回何種狀態(tài)給操作系統(tǒng)。然而，C++卻要求main()函數(shù)匹配下面兩種原型之一。

voidmain() //無參數(shù)，無返回類型

intmain(intargc,char*argv[])

//帶參數(shù)，有返回類型，參數(shù)也可以省略。9.2.1主函數(shù)main

第二種main()函數(shù)中形參argc是命令行總的參數(shù)個數(shù)，argv[]是大小為argc，其中第0個參數(shù)存儲的是程序的全名，其后存儲的是程序名后所帶的參數(shù)。

例如，包含第二種main()函數(shù)的程序test.exe，在命令行方式下執(zhí)行時輸入：

C:\>test

a.c

b.c

t.c

則

argc

=4，argv[0]="test"，argv[1]

="a.c"

，argv[2]="b.c"

，argv[3]="t.c"。

如果main()前面不寫返回類型，那么main()等價于

intmain()

函數(shù)要求具有int返回類型，如例9.9。9.2.2函數(shù)定義C++函數(shù)定義中的參數(shù)說明必須放在函數(shù)名后的括號內(nèi)，不可將函數(shù)參數(shù)說明放在函數(shù)說明部分與函數(shù)體之間，如：voidfun(a)inta;//錯誤的參數(shù)說明方式{}但在C中，這種說明方法是允許的。9.2.3內(nèi)置函數(shù)函數(shù)調(diào)用導(dǎo)致了一定數(shù)量的額外開銷，如參數(shù)入棧、出棧等。有時，正是這種額外開銷迫使C程序員在整個程序中復(fù)制代碼以提高效率。C++的內(nèi)置函數(shù)正是為了解決這一問題而提供的。當(dāng)函數(shù)定義是由inline開頭時，表明此函數(shù)為內(nèi)置函數(shù)。編譯時，使用函數(shù)體中的代碼替代函數(shù)調(diào)用表達(dá)式，從而完成與函數(shù)調(diào)用相同的功能，這樣，能加快代碼的執(zhí)行，減少調(diào)用開銷。例如：inlineintsum(inta,intb)//內(nèi)置函數(shù){returna+b;}說明：①內(nèi)置函數(shù)必須在它被調(diào)用之前定義，否則編譯不會得到預(yù)想的結(jié)果。②若內(nèi)置函數(shù)較長，且調(diào)用太頻繁時，程序?qū)⒓娱L很多，通常只有較短的函數(shù)才定義為內(nèi)置函數(shù)，較長的函數(shù)最好作為一般函數(shù)處理。9.3.4缺省參數(shù)值

C++對C函數(shù)的一大重要的改進(jìn)之一就是可以為函數(shù)定義缺省的參數(shù)值。例如：

intfun(intx=5,inty=10);

//函數(shù)原型，給出缺省的參數(shù)值x與y的值分別是5和10。當(dāng)進(jìn)行函數(shù)調(diào)用時，編譯器按從左向右順序?qū)?shí)參與形參結(jié)合，若未指定足夠的實(shí)參，則編譯器按順序用函數(shù)原型中的缺省值來補(bǔ)足所缺少的實(shí)參。例如：

fun(1,2);//x=1,y=2fun(1);//x=1,y=10fun();//x=5,y=10一個C++函數(shù)可以有多個缺省參數(shù)，并且C++要求缺省參數(shù)必須連續(xù)的放在函數(shù)參數(shù)表的尾部，也就是說，所有取缺省值的參數(shù)都必須出現(xiàn)在不取缺省值的參數(shù)的右邊。當(dāng)調(diào)用具有多個缺省參數(shù)時，若某個參數(shù)省略，則其后的參數(shù)皆應(yīng)省略而采用缺省值。當(dāng)不允許出現(xiàn)某個參數(shù)省略時，再對其后的參數(shù)指定參數(shù)值。例如：

fun(,5)//這種調(diào)用方式是錯誤的9.2.5函數(shù)重載在C語言中，函數(shù)名必須是唯一的，也就是說不允許出現(xiàn)同名的函數(shù)。當(dāng)要求編寫求整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)和雙精度浮點(diǎn)數(shù)的立方數(shù)的函數(shù)時，若用C語言來處理，必須編寫三個函數(shù)，這三個函數(shù)的函數(shù)名不允許同名。例如：Icube(inti);//求整數(shù)的三次方Fcube(floatf);//求浮點(diǎn)數(shù)的三次方Dcube(doublei);//求雙精度浮點(diǎn)數(shù)的三次方在C++中，用戶可以重載函數(shù)，這意味著，只要函數(shù)參數(shù)的類型不同，或者參數(shù)的個數(shù)不同，兩個或兩個以上的函數(shù)可以使用相同的函數(shù)名。【例9.10】重載cube函數(shù)。#include<iostream.h>intcube(inti){returni*i*i;}floatcube(floatf){returnf*f*f;}doublecube(doubled){returnd*d*d;}intmain(){ inti=12; floatf=3.4; doubled=5.678; cout<<i<<'*'<<i<<'*'<<i<<'='<<cube(i)<<endl; cout<<f<<'*'<<f<<'*'<<f<<'='<<cube(f)<<endl; cout<<d<<'*'<<d<<'*'<<d<<'='<<cube(d)<<endl; return0;}值得注意，重載函數(shù)應(yīng)在參數(shù)個數(shù)或參數(shù)類型上有所不同，否則編譯程序?qū)o法確定調(diào)用哪一個重載版本，即使返回類型不同，也不能區(qū)分。例如：intfun(intx,inty);doublefun(intx,inty);其重載函數(shù)的參數(shù)個數(shù)類型相同，是錯誤的。另外，同函數(shù)名同參數(shù)表的const和非const成員函數(shù)也可構(gòu)成重載。例如：

intmyclass::fun(inta,intb);intmyclass::fun(inta,intb)const;9.3C++的輸入與輸出流大家都知道C語言提供了強(qiáng)有力的I/O函數(shù)，其功能強(qiáng)，靈活性好，是很多語言無法比擬的。但是，在C語言中進(jìn)行I/O操作時，常會出現(xiàn)以下錯誤：

inti; floatf; scanf("%f",i); /*i是int型，"%f"應(yīng)該是"%d",i應(yīng)該是&i*/ printf("%d",f); /*f是float型，"%d"應(yīng)該是"%f"*/cin使用C++的I/O系統(tǒng)，可以將上面的操作寫成： inti; floatf; cin>>i; cout<<f;這里的cin是標(biāo)準(zhǔn)的輸入流，在程序中用于代表標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備，即鍵盤。運(yùn)算符“>>”是輸入運(yùn)算符，表示從標(biāo)準(zhǔn)輸入流（即鍵盤）讀取的數(shù)值傳送給右方指定的變量。運(yùn)算符“>>”允許用戶連續(xù)讀入一連串?dāng)?shù)據(jù)，兩個數(shù)據(jù)間用空格、回車或Tab鍵分隔。例如：

cin>>x>>y;coutcout是標(biāo)準(zhǔn)的輸出流，在程序中用于代表標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備，通常指屏幕。運(yùn)算符“<<”是輸出運(yùn)算符，表示將右方變量的值顯示到屏幕上。運(yùn)算符“<<”允許用戶連續(xù)輸出數(shù)據(jù)。例如：cout<<x<<y;這里的變量應(yīng)該是基本數(shù)據(jù)類型，不能是void型。為了支持類的概念，C++系統(tǒng)建立了一個可擴(kuò)展的輸入輸出系統(tǒng)，它可以通過修改和擴(kuò)展來加入用戶自定義類型并進(jìn)行相應(yīng)操作。例如，在C語言中有下面結(jié)構(gòu)類型變量的定義： structpoint { intx，y; }a；這里，無法延伸C語言的I/O系統(tǒng)，使之直接在變量a上執(zhí)行I/O操作，如下面的用法是錯誤的：

printf("%point",a);9.3.1C++的流類結(jié)構(gòu)雖然，C++語言和C語言的I/O系統(tǒng)有著顯著的差異，但它們也有著共同之處，即都是對流（tream）進(jìn)行操作。流實(shí)際上就是一個字節(jié)序列。輸入操作中，字節(jié)從輸入設(shè)備（如鍵盤、磁盤、網(wǎng)絡(luò)連接等）流向內(nèi)存；輸出操作中，字節(jié)從內(nèi)存流向輸出設(shè)備。使用C++的I/O的系統(tǒng)必須包含頭文件iostream.h，對某些流函數(shù)可能還需要其他頭文件，例如進(jìn)行文件I/O時需要頭文件fstream.h。1.iostream庫iostream庫中具有streambuf和ios兩個平行的類，這都是基本的類，分別完成不同的工作。streambuf類提供基本流操作，但不提供格式支持。ios類為格式化I/O提供基本操作。2.標(biāo)準(zhǔn)流iostream.h說明了標(biāo)準(zhǔn)流對象cin、cout、cerr與clog。cin是標(biāo)準(zhǔn)輸入流，對應(yīng)于C語言的stdin；cout是標(biāo)準(zhǔn)輸出流，對應(yīng)于C語言的stdout；cerr是標(biāo)準(zhǔn)出錯信息輸出，clog是帶緩沖的標(biāo)準(zhǔn)出錯信息輸出。cerr和clog流被連到標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備上，對應(yīng)于C語言的stderr。cerr和clog之間的區(qū)別是cerr沒有緩沖，發(fā)送給它的任何輸出立即被執(zhí)行，而clog只有當(dāng)緩沖區(qū)滿時才有輸出。缺省時，C++語言標(biāo)準(zhǔn)流被連到控制臺上。9.3.2格式化I/O1.狀態(tài)標(biāo)志字enum{skipws=0x0001,left=0x0002, right=0x0004,internal=0x0008, dec=0x0010,oct=0x0020, hex=0x0040,showbase=0x0080, showpoint=0x0100, uppercase=0x0200,showpos=0x0400, scientific=0x0800, fixed=0x1000,unitbuf=0x2000, stdio=0x4000, }2.ios類中用于控制輸入輸出格式的成員函數(shù)

（1）設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志setf(longflags)。（2）清除狀態(tài)標(biāo)志unsetf()。（3）取狀態(tài)標(biāo)志flags()。（4）設(shè)置域?qū)抴idth()。（5）設(shè)置顯示的精度precision(intnum);（6）填充字符fill()。【例9.11】設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志。#include<iostream.h>voidmain(){ cout.setf(ios::showpos|ios::scientific); cout<<123<<""<<123.456<<endl; }【例9.12】使用ios類中用于控制輸入輸出格式的成員函數(shù)#include<iostream.h>voidmain(){ cout<<"x_width="<<cout.width()<<endl; cout<<"x_fill="<<cout.fill()<<endl; cout<<"x_precision="<<cout.precision()<<endl; cout<<123<<""<<123.45678<<endl; cout<<"-------------------------"<<endl;

cout<<"****x_width=10,x_fill=&,x_precision=4****"<<endl; cout.fill('&'); cout.width(10);cout.setf(ios::scientific); cout.precision(4); cout<<123<<""<<123.45678<<endl; cout.setf(ios::left); cout.width(10); cout<<123<<""<<123.45678<<endl; cout<<"x_width="<<cout.width()<<endl; cout<<"x_fill="<<cout.fill()<<endl; cout<<"x_precision="<<cout.precision()<<endl;}3.用操作子進(jìn)行格式化C++流類庫所定義操作子如下：dec，hex，oct：數(shù)值數(shù)據(jù)采用十進(jìn)制、十六進(jìn)制、八進(jìn)制表示，可用于輸入或輸出。ws：提取空白符，僅用于輸入。endl：插入一個換行符并刷新輸出流，僅用于輸出。ends：插入空字符，僅用于輸出。flush：刷新與流相關(guān)聯(lián)的緩沖區(qū)，僅用于輸出。setbase(intn)：設(shè)置數(shù)值轉(zhuǎn)換基數(shù)為n（n的取值為0、8、10、16）,0表示使用缺省基數(shù)，