C++程序設(shè)計教程

　　本書凝聚了作者十余年的C/C++程序設(shè)計語言教學(xué)經(jīng)驗。其間又歷經(jīng)兩年的試用，幾易其稿，最終才得以面世。全書詳細(xì)講解了C++程序設(shè)計的基礎(chǔ)知識，注重培養(yǎng)讀者面向?qū)ο蟮膶?shí)際編程能力。 本書特色 ■注重對讀者算法思路的邏輯訓(xùn)練。 ■針對教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，配有豐富的例題和習(xí)題。初學(xué)者在學(xué)習(xí)完相關(guān)章節(jié)的內(nèi)容后，拿到題目，即能夠獨(dú)立編程，而不至于無從下手。 ■本書配有如下教學(xué)資料：本書全部例題的源代碼、全部習(xí)題的解答、各章教學(xué)所用的PowerPoint講稿。如果教師選用本書做教材，則可登錄華章網(wǎng)站獲取上述資料。 第一部分 面向過程的程序設(shè)計第1章 C++概述 1 1.1 計算機(jī)語言與程序 1 1.1.1 機(jī)器語言與程序 1 1.1.2 匯編語言與程序 1 1.1.3 高級語言與程序 2 1.2 從C到C++ 2 1.3 程序設(shè)計方法 3 1.3.1 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法 3 1.3.2 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法 3 1.4 簡單的C++程序介紹 4 1.5 程序開發(fā)的步驟 5 習(xí)題1 5 第2章 數(shù)據(jù)類型、運(yùn)算符和表達(dá)式 7 2.1 保留字和標(biāo)識符 7 2.1.1 保留字 7 2.1.2 標(biāo)識符 7 2.2 C++的基本數(shù)據(jù)類型 7 2.3 常量和變量 9 2.3.1 常量 9 2.3.2 符號常量 10 2.3.3 變量 11 2.4 基本運(yùn)算符和表達(dá)式 11 2.4.1 C++運(yùn)算符及表達(dá)式簡介 11 2.4.2 算術(shù)運(yùn)算符和算術(shù)表達(dá)式 12 2.4.3 運(yùn)算優(yōu)先級和結(jié)合性 12 2.4.4 關(guān)系運(yùn)算符和關(guān)系表達(dá)式 13 2.4.5 邏輯運(yùn)算符和邏輯表達(dá)式 13 2.4.6 位運(yùn)算符和位運(yùn)算表達(dá)式 13 2.4.7 自增、自減運(yùn)算符和表達(dá)式 15 2.4.8 賦值運(yùn)算符和賦值表達(dá)式 15 2.4.9 逗號運(yùn)算符和逗號表達(dá)式 16 2.4.10 sizeof（ ） 運(yùn)算符和表達(dá)式 16 2.4.11 邏輯表達(dá)式運(yùn)算優(yōu)化時的副作用 16 2.5 類型轉(zhuǎn)換 17 2.5.1 賦值時的自動類型轉(zhuǎn)換 17 2.5.2 各種類型運(yùn)算量混合運(yùn)算時的自動類型轉(zhuǎn)換 18 2.5.3 強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換 19 習(xí)題2 19 第3章 簡單的輸入／輸出 20 3.1 傳統(tǒng)的輸入／輸出函數(shù)實(shí)現(xiàn)方法 20 3.2 cin 21 3.2.1 輸入十六進(jìn)制或者八進(jìn)制數(shù)據(jù) 23 3.2.2 輸入字符數(shù)據(jù) 24 3.3 cout 26 3.3.1 輸出八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)和用科學(xué)計數(shù)法表示的數(shù) 28 3.3.2 輸出字符或字符串 29 3.4 總結(jié) 29 習(xí)題3 30 第4章 C++的流程控制 31 4.1 算法概述 31 4.1.1 算法的作用和類別 31 4.1.2 算法的設(shè)計原則 32 4.1.3 算法的表示工具 33 4.1.4 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計中基本結(jié)構(gòu)的表示 34 4.2 C++程序的結(jié)構(gòu)和語句 36 4.3 選擇結(jié)構(gòu)語句的使用 38 4.3.1 if語句 38 4.3.2 if語句的嵌套使用 41 4.3.3 條件運(yùn)算符 42 4.3.4 開關(guān)語句 43 4.4 循環(huán)結(jié)構(gòu)語句的使用 46 4.4.1 goto語句及標(biāo)號的使用 46 4.4.2 while語句 47 4.4.3 for語句 47 4.4.4 do-while語句 49 4.4.5 break語句和continue語句 50 4.4.6 循環(huán)的嵌套 51 4.5 控制語句的應(yīng)用舉例 52 習(xí)題4 57 第5章 函數(shù) 58 5.1 概述 58 5.2 函數(shù)的定義與調(diào)用 58 5.2.1 函數(shù)的定義 58 5.2.2 函數(shù)的調(diào)用 60 5.2.3 函數(shù)的參數(shù) 62 5.3 函數(shù)的原型說明 63 5.4 函數(shù)的嵌套調(diào)用和遞歸調(diào)用 64 5.4.1 函數(shù)的嵌套調(diào)用 64 5.4.2 函數(shù)的遞歸調(diào)用 68 5.5 內(nèi)聯(lián)函數(shù) 71 5.6 函數(shù)重載 72 5.6.1 參數(shù)類型不同的重載函數(shù) 72 5.6.2 參數(shù)個數(shù)不同的重載函數(shù) 72 5.7 使用C++系統(tǒng)函數(shù) 73 5.8 作用域和存儲類別 74 5.8.1 作用域 74 5.8.2 存儲類別 77 5.9 程序的多文件組織 82 5.9.1 內(nèi)部函數(shù)和外部函數(shù) 82 5.9.2 多文件組織的編譯和連接 83 習(xí)題5 84 第6章 編譯預(yù)處理 85 6.1 宏定義 85 6.1.1 不帶參數(shù)的宏定義 85 6.1.2 帶參數(shù)的宏定義 87 6.2 "文件包含"處理 89 *6.3 條件編譯 90 習(xí)題6 92 第7章 數(shù)組 93 7.1 數(shù)組的定義及應(yīng)用 93 7.1.1 一維數(shù)組的定義及使用 93 7.1.2 一維數(shù)組做函數(shù)參數(shù) 96 7.1.3 多維數(shù)組的定義及使用 105 7.1.4 二維數(shù)組名用做函數(shù)參數(shù) 107 7.2 字符數(shù)組的定義及應(yīng)用 111 7.2.1 字符數(shù)組的定義 111 7.2.2 字符數(shù)組的初始化 112 7.2.3 字符數(shù)組的使用 112 7.2.4 字符串和字符串結(jié)束標(biāo)志 112 7.2.5 字符數(shù)組的輸入／輸出 113 7.2.6 字符串處理函數(shù) 115 7.2.7 字符數(shù)組應(yīng)用舉例 117 習(xí)題7 119 第8章 結(jié)構(gòu)體、共用體和枚舉類型 121 8.1 結(jié)構(gòu)體的定義及應(yīng)用 121 8.1.1 結(jié)構(gòu)體類型的定義 121 8.1.2 結(jié)構(gòu)體類型變量的定義 122 8.1.3 結(jié)構(gòu)體類型變量及其成員的引用 123 8.1.4 結(jié)構(gòu)體數(shù)組 126 8.2 共用體的定義及應(yīng)用 129 8.2.1 共用體類型及其變量的定義 129 8.2.2 共用體類型變量的引用 129 8.2.3 共用體數(shù)據(jù)類型的特點(diǎn) 130 8.3 枚舉類型 131 8.3.1 枚舉類型的定義 131 8.3.2 枚舉類型變量的定義 131 8.3.3 枚舉類型變量的使用 131 習(xí)題8 133 第9章 指針和引用 135 9.1 指針和指針變量 135 9.1.1 指針的概念 135 9.1.2 指針變量的定義 135 9.1.3 有關(guān)指針的運(yùn)算符 & 和 * 135 9.1.4 指針變量的初始化 136 9.1.5 直接訪問和間接訪問 136 9.1.6 地址值的輸出 138 9.2 指針做函數(shù)參數(shù) 139 9.2.1 基本類型量做函數(shù)參數(shù) 139 9.2.2 指針變量做函數(shù)參數(shù) 140 9.2.3 從被調(diào)函數(shù)中返回信息的幾種方法 141 9.3 指針和指向數(shù)組的指針 142 9.3.1 指針和一維數(shù)組 142 9.3.2 一維數(shù)組元素指針做函數(shù)參數(shù) 145 9.3.3 指針和字符串 148 9.3.4 多維數(shù)組指針（二維數(shù)組） 151 9.4 指針數(shù)組 155 9.4.1 指針數(shù)組的定義和使用 155 9.4.2 使用指針數(shù)組處理二維數(shù)組 155 9.4.3 利用字符指針數(shù)組處理字符串 156 9.4.4 指針數(shù)組做 main 函數(shù)的參數(shù) 158 9.5 指向指針的指針 159 9.6 指針和函數(shù) 159 9.6.1 函數(shù)指針 159 9.6.2 返回指針值的函數(shù)（指針函數(shù)） 162 9.7 指針小結(jié) 162 9.8 引用和其他類型的指針 163 9.8.1 引用類型變量的說明及使用 163 9.8.2 引用和函數(shù) 164 9.8.3 const類型量 165 9.9 存儲空間的動態(tài)分配和釋放 167 9.9.1 new和delete運(yùn)算符 167 9.9.2 使用new和delete運(yùn)算符的注意事項 168 9.10 鏈表及其應(yīng)用 169 9.10.1 結(jié)構(gòu)體及指針 169 9.10.2 鏈表概念的引入 170 9.10.3 有關(guān)鏈表的算法 171 習(xí)題9 176 第二部分 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計第10章 類和對象 179 10.1 類和對象的定義 179 10.1.1 從結(jié)構(gòu)體到類 179 10.1.2 類和對象的定義形式 179 10.1.3 對象成員的訪問 180 10.1.4 成員函數(shù)的定義 181 10.1.5 對象的存儲空間 183 10.1.6 定義類和對象的有關(guān)說明 183 10.2 初始化對象、撤銷對象 185 10.2.1 構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù) 185 10.2.2 缺省構(gòu)造函數(shù)和缺省析構(gòu)函數(shù) 190 10.2.3 拷貝構(gòu)造函數(shù)和缺省拷貝構(gòu)造函數(shù) 191 10.2.4 拷貝構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用時機(jī) 193 10.2.5 利用構(gòu)造函數(shù)進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換 195 10.3 成員函數(shù)的特性 196 10.3.1 內(nèi)聯(lián)函數(shù)和外聯(lián)函數(shù) 196 10.3.2 成員函數(shù)的重載 197 10.4 構(gòu)造函數(shù)和對象成員 199 10.5 this指針 201 習(xí)題10 202 第11章 類和對象的其他特性 211 11.1 靜態(tài)成員 211 11.1.1 靜態(tài)數(shù)據(jù)成員 211 11.1.2 靜態(tài)成員函數(shù) 212 11.2 友元 213 11.2.1 友元函數(shù) 213 11.2.2 一個類的成員函數(shù)可作為另一個類的友元函數(shù) 215 11.2.3 友元類 216 習(xí)題11 216 第12章 繼承和派生 218 12.1 繼承的基本概念 218 12.2 單一繼承 218 12.2.1 公有繼承（派生） 219 12.2.2 私有繼承（派生） 222 12.2.3 保護(hù)繼承（派生） 223 12.2.4 private成員和protected成員的區(qū)別 223 12.3 多重繼承 223 12.4 基類成員的初始化 225 12.4.1 基類的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的調(diào)用順序 225 12.4.2 對象成員構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的調(diào)用順序 226 12.5 二義性和支配規(guī)則 228 12.5.1 二義性（訪問沖突） 228 12.5.2 支配規(guī)則 231 12.6 虛基類 232 12.7 訪問基類成員和訪問對象成員的成員 235 12.7.1 訪問對象成員的成員 235 12.7.2 訪問基類成員 236 12.8 賦值兼容 237 習(xí)題12 238 第13章 多態(tài)性 244 13.1 函數(shù)重載 244 13.2 運(yùn)算符重載 245 13.2.1 運(yùn)算符重載的幾點(diǎn)說明 245 13.2.2 運(yùn)算符重載的兩種方式 246 13.2.3 類型轉(zhuǎn)換函數(shù)-將本類對象轉(zhuǎn)換成其他類對象 258 13.2.4 其他運(yùn)算符的重載 259 13.2.5 字符串類 269 13.3 靜態(tài)聯(lián)編 275 13.4 動態(tài)聯(lián)編和虛函數(shù) 276 13.4.1 虛函數(shù)的定義和使用 276 13.4.2 虛析構(gòu)函數(shù) 280 13.5 純虛函數(shù)和抽象類 282 習(xí)題13 290 第14章 輸入／輸出流 296 14.1 輸入／輸出基本概念 296 14.1.1 輸入／輸出流 296 14.1.2 文本流、二進(jìn)制流和數(shù)據(jù)文件 296 14.1.3 緩沖 296 14.2 輸入／輸出流類體系 297 14.2.1 基本輸入／輸出流類體系 297 14.2.2 用運(yùn)算符重載實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的輸入／輸出 298 14.2.3 缺省的輸入／輸出格式 299 14.3 輸入／輸出格式控制 301 14.3.1 使用成員函數(shù)進(jìn)行格式控制 301 14.3.2 使用操縱算子進(jìn)行格式控制 305 14.4 使用成員函數(shù)實(shí)現(xiàn)輸入／輸出 307 14.4.1 輸出函數(shù) 308 14.4.2 輸入函數(shù) 308 14.5 重載插入和提取運(yùn)算符 311 14.6 文件流類 315 14.6.1 文件流類體系 315 14.6.2 文件的打開和關(guān)閉 315 14.6.3 文本文件的讀寫 318 14.6.4 二進(jìn)制文件的讀寫 323 14.7 文件的隨機(jī)訪問 325 14.8 輸入／輸出流的出錯處理 327 習(xí)題14 329 第15章 模板 331 15.1 概述 331 15.2 函數(shù)模板 332 15.2.1 定義函數(shù)模板 333 15.2.2 模板函數(shù)的重載 336 15.2.3 函數(shù)模板的重載 338 15.2.4 多重數(shù)據(jù)類型參數(shù)的模板函數(shù) 339 15.3 類模板 341 15.3.1 定義類模板 341 15.3.2 類模板的友元函數(shù) 346 15.3.3 類模板的特殊處理 349 15.4 總結(jié) 350 習(xí)題15 351 附錄A ASCII碼表 352 附錄B 常用庫函數(shù) 353 參考文獻(xiàn) 356 前言 編寫背景教育部高教司早在"八五"期間已經(jīng)把計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)納入高校的重要基礎(chǔ)課程中，提出了"加強(qiáng)工科非計算機(jī)專業(yè)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)工作的幾點(diǎn)意見"，對計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的地位和任務(wù)（培養(yǎng)目標(biāo)）、課程體系和教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段、師資和教材建設(shè)以及基礎(chǔ)硬件設(shè)施的建設(shè)等多方面提出了指導(dǎo)性的意見。其中最重要的一點(diǎn)是提出了計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的三層次教學(xué)模式（即計算機(jī)文化基礎(chǔ)、計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)和計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)）和課程體系。高級程序設(shè)計語言類課程屬于課程體系的第二個層次。經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐，教育部高教司于2003年又提出了"進(jìn)一步加強(qiáng)高校計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的幾點(diǎn)意見（征求意見稿）"（俗稱計算機(jī)基礎(chǔ)教育白皮書），針對計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的現(xiàn)狀與發(fā)展，提出了計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革的指導(dǎo)思想；按照分類、分層次組織教學(xué)的思路，提出了計算機(jī)基礎(chǔ)課教學(xué)內(nèi)容的知識結(jié)構(gòu)與課程設(shè)置。在附件中給出了六門計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的典型核心課程，并給出了這六門課程的教學(xué)大綱。這六門課程包括：大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)、計算機(jī)程序設(shè)計基礎(chǔ)（含C和C++）、計算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)（微機(jī)原理與接口、單片機(jī)原理與應(yīng)用）、數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用、多媒體技術(shù)與應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用。另外，全國高校計算機(jī)基礎(chǔ)教育研究會成立了"高等院校計算機(jī)基礎(chǔ)教育改革課題研究組"。該研究組于2004年出版了課題報告《中國高等院校計算機(jī)基礎(chǔ)教育課程體系2004》（簡稱CFC 2004），對國內(nèi)計算機(jī)基礎(chǔ)教育進(jìn)行了全面的總結(jié)和系統(tǒng)研究，是指導(dǎo)計算機(jī)教育改革的重要文件。本書正是依據(jù)上述"白皮書"中給出的"計算機(jī)程序設(shè)計基礎(chǔ)（C++）"的大綱編寫而成，同時也滿足CFC 2004中所給的C++語言的主要內(nèi)容。 編寫內(nèi)容和教學(xué)要求目前，各大專院校非計算機(jī)專業(yè)，尤其是電類專業(yè)，普遍選用程序設(shè)計語言C++作為程序設(shè)計教學(xué)的第一語言。為什么要選用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言C++呢？因為目前市場上絕大部分通用的計算機(jī)軟件開發(fā)工具都是基于面向?qū)ο蟮木幊坦ぞ?，如Visual C++、Delphi、Java和C# .NET等。隨著計算機(jī)應(yīng)用的普及，迫切需要大專院校學(xué)生具備面向?qū)ο蟮木幊棠芰Σ拍軌蜻m應(yīng)社會的需求。本書就是為了滿足這個層次的學(xué)生需求而編寫的。本書內(nèi)容是使用面向?qū)ο笸ㄓ密浖_發(fā)工具的基礎(chǔ)。本書第1~9章是結(jié)合C++語言的基本語法，介紹傳統(tǒng)的面向過程的程序設(shè)計。內(nèi)容包括C++語言基本數(shù)據(jù)類型、基本運(yùn)算、基本輸入/輸出、結(jié)構(gòu)化流程控制語句、函數(shù)、編譯預(yù)處理、數(shù)組、結(jié)構(gòu)體、指針和鏈表等內(nèi)容，基本上是傳統(tǒng)的C程序設(shè)計語言的內(nèi)容。第二部分第10～15章是面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計，以面向?qū)ο蟮娜筇攸c(diǎn)為主線，講述類和對象的基本概念，類的封裝、繼承和多態(tài)，函數(shù)模板和類模板，并講述了輸入/輸出流類體系、文件操作等內(nèi)容。本書作者主張的教學(xué)理念是注重程序設(shè)計算法的教學(xué)，注重對學(xué)生算法思路的邏輯訓(xùn)練，而不拘泥于語法要素的細(xì)枝末節(jié)。本書通俗易懂，各章節(jié)配有大量的例題和習(xí)題，主要是針對各章的教學(xué)難點(diǎn)和重點(diǎn)以及各種算法而設(shè)計的。在選擇例題和習(xí)題時，盡量涵蓋目前程序設(shè)計語言課程的各種算法類型。使初學(xué)者拿到習(xí)題后，能夠在本書例題中找到相似的例子，這樣對于初學(xué)者來說，解題就不是一件非常困難的事情了。除了進(jìn)行課本教學(xué)外，教師還可以根據(jù)實(shí)際情況選擇安排課程設(shè)計，選用適合不同層次學(xué)生的課程設(shè)計題目，加強(qiáng)學(xué)生動手編制較大規(guī)模程序的能力。有關(guān)課程設(shè)計的書可參考機(jī)械工業(yè)出版社出版的《C++程序設(shè)計課程設(shè)計》（ISBN： 7-111-14565-8）。本書第1、2、9~14章由王珊珊編寫，第5~8章由臧洌編寫，第3、4、15章由張志航編寫，全書由王珊珊負(fù)責(zé)統(tǒng)稿。講述本書全部內(nèi)容的建議學(xué)時為：理論教學(xué)56學(xué)時，課程設(shè)計16學(xué)時（內(nèi)容另行安排），上機(jī)實(shí)驗60學(xué)時。本書的實(shí)驗環(huán)境是Visual C++ 6.0，本書中全部的例題和習(xí)題均在該環(huán)境中通過編譯和運(yùn)行。本書可能會存在疏漏、不妥和錯誤之處，懇請廣大讀者指正。聯(lián)系方法作者電子郵件地址：shshwang@nuaa.edu.cn（王珊珊）coralwang2002@yahoo.com. cn（王珊珊）zangliwen@yahoo.com.cn（臧洌）zqwzzh@nuaa.edu.cn（張志航） 作 者 2005年10月20日于南京航空航天大學(xué)

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