C++程序设计基础知识

1、C+程序设计C+基础知识第2章 C+基础知识 本章学习要点从C程序到C+程序的发展历程简单的C+程序C+的输入输出、数据类型、函数及指针C+的常变量、引用、名字空间、字符串变量C+程序的编写和实现第2章 C+基础知识本章学习目标了解从C程序到C+程序的发展历程对简单的C+程序有整体的感性认识掌握C+对C的扩充掌握C+的输入输出、数据类型、函数及指针掌握C+的常变量、引用、名字空间、字符串变量熟悉C+程序的编写和实现流程2.1 从C到C+C到C+的发展历程C+3.0C+2.0C+1.0带类的CCC+4.0ANSI C+89年,增加类的多继承91年,增加模板增加异常处理、名字空间、运行时类型识别9

2、7年,成为标准2.2 简单C+程序通过简单的C+例子认识C+程序 【例2-1】在屏幕上输出一行字符“Hello C+!”。/=#include /包含头文件命令using namespace std;/使用名字空间stdint main()coutHello C+!endl; /输出字符串到屏幕return 0; /main函数返回0至操作系统/=注意：标准C+程序和C程序的不同 ：main函数的返回值为整型 使用cout输出及需要用到的头文件iostream 名字空间2.2 简单C+程序C+的函数和C语言的函数非常相似 函数的使用仍然需要先声明后使用。如果函数定义在函数调用之后，则必须在前面

3、声明函数原型【例2-2】通过函数求两个整数a和b的和。/=#include /包含头文件命令using namespace std;/使用名字空间stdint sum(int x, int y) return x + y; /求和的函数int main()int a,b; /定义两个变量a和bcoutInput to a and b: ab;/等待用户从键盘输入数据couta+b=sum(a, b)endl;/输出结果信息至屏幕return 0;/main函数返回0至操作系统/=2.2 简单C+程序【例2-3】声明一个关于人的类Person，人的信息包括姓名、性别、年龄，人可以输入自己的信息，

4、也可以显示自己的信息。#include /包含头文件命令using namespace std;/使用名字空间stdclass Person/类的声明public:/以下为类的公用成员函数void SetInfo()/公用成员函数SetInfo coutnamesexage; /输入数据至私有数据成员void Show()/公用成员函数Show cout name : name; /输出私有成员name的值cout sex: sex;/输出私有成员sex的值cout age: age、运算符2.3.2 数据类型的扩展基本类型空类型引用类型指针类型构造类型C+数据类型整型、字符型浮点型布尔型枚举

5、、数组结构体、共用体类2.3.3 用const定义常变量直接常量和符号常量符号常量的缺点运行时不分配内存单元符号常量没有类型，在编译时不进行类型检查替换后的表达式和预想的表达式是否一致为了使常量也能像变量那样进行类型检查，C+提供了用const定义常变量的方法定义常变量的语法：const 类型 变量名;2.3.3 用const定义常变量【例2-4】利用常变量计算圆的面积。/=#include using namespace std;int main() const float PI = 3.14; /定义常变量float radius = 0;coutradius;coutThe area o

6、f circle is: PI*radius*radiusendl;return 0;/=注意const的位置，一般见到的const的位置可能在类型的前面，但是const也可以在变量名前面，并且两者的含义完全相同。2.3.4 指针指针的概念指针是一个重要概念，如果使用得当可以使程序高效、简洁、紧凑。如果对指针掌握不牢固，编程则会出现意想不到的错误 指针是内存单元的地址 经常所讲的指针是指针变量的简称，是用来存放指针（地址）的变量。 本节重点讨论C+中使用指针需要注意的地方 2.3.4.1 指针与0空指针空指针表示“未分配”或者“尚未指向任何地方”的指针 空指针一般用来判断内存分配是否成功注意：

7、“空指针”与“野指针”的区别在指针上下文中的常数0被编译成空指针 程序员更常使用符号常量NULL来表示空指针 2.3.4.1 指针与0【例2-5】指针和0/=#include using namespace std;int main()int *p = 0; /定义空指针pint *q; /定义野指针qint x = 100; /定义整型变量x并初始化为100/*p = 50; /若执行则编译出错，不能使用空指针*q = 50; /编译通过，但不知把50写到何处p = q = &x; /使指针p和q都指向变量xif(p!= 0) /判断指针p是否为空指针cout*p *qendl; /输出变量

8、x的值/=注意编程时养成定义指针时初始化为空指针，使用指针时判断是否为空指针的好习惯，可以减少程序中指针的许多错误。2.3.4.2 指针与const【例2-6】指向const变量的指针。/=#include using namespace std;int main() const int *p = NULL; /定义指向const变量的指针pconst int a = 10 ; /定义常变量ap = &a; /指针p指向acout*p = *pendl; /输出p所指向单元的内容int b = 100; /定义普通变量bp = &b; /指针p指向bcout*p = *pendl; /输出p所

9、指向单元的内容/*p = 200; /错误，不能通过p修改p所指向单元内容b = 200;cout*p = *pendl; /输出p所指向单元的内容return 0;/=通过本例可以看到可以改变指向const变量的指针的指向，但是不能通过指针修改指针指向单元内容2.3.4.2 指针与const通过本例可以看到可以改变const指针指向单元的内容，但是不能改变const指针的指向。【例2-7】const指针。/=#include using namespace std;int main() int a = 10 ; /定义普通变量aint b = 100; /定义普通变量bint * const

10、 p = &a; /定义const指针p并初始化指向acout*p = *pendl; /输出p所指向单元内容/p = &b; /错误，不能改变const指针p的指向*p = 100; /通过指针修改p所指向单元内容cout*p = *pendl; /输出p所指向单元内容return 0;/=2.3.4.2 指针与const对于指向const变量的const指针，既不能改变指针指向单元的内容，也不能改变指针的指向。【例2-8】指向const变量的const指针。/=#include using namespace std;int main() int a = 10 ;int b = 100;c

11、onst int * const p = &a; /定义指向const变量的const指针pcout*p = *pendl; /输出p所指向单元内容/p = &b; /错误，不能改变指针p的指向/*p = 100; /错误，不能改变p所指向单元的内容return 0;/=2.3.4.2 指针与const小结指针和const的关系比较复杂，const有两个位置，可形成三种指针：1.只在“*”之前有const的指针，称为指向const变量的指针；2.只在“*”之后有const的指针，称为const指针；3.“*”前后都有const的指针，称为指向const变量的const指针。2.3.4.3 vo

12、id指针void在作为函数类型和参数类型时为空类型，表示没有返回值或参数。void修饰指针时称为“无类型指针”，表示该指针可以指向任意类型的变量。虽然void指针可以指向任意类型的数据，但是在使用void指针时必须对其进行强制类型转换成它所指向单元的实际类型，然后才可以使用 2.3.4.3 void指针【例2-9】void指针的声明与使用。/=#include using namespace std;int main() int x = 100; void *p = &x; /定义void指针p指向x int *q = NULL; /定义整型指针q /cout*p = *pendl; /错误，

13、非法使用指针p cout*p = *(int *)pendl; /正确，输出p指向单元内容 /q = p; /错误，非法，void指针赋给整型指针 q = (int *)p; /正确，合法，void指针赋给整型指针 cout*q = *qendl; /输出指针q指向单元内容 return 0;/=2.3.4.3 void指针为什么要使用void指针因为void指针可以指向任意类型的数据，所以使用void指针时把void指针所指向的数据给抽象化了，这样可以增加程序的通用性 使用void指针的两个例子void * memcpy(void *dest, const void *src, size_t

14、 len); void * malloc(unsigned int size);2.3.4.4 new和deleteC语言的动态内存管理malloc()和free()函数主要缺点函数的返回值是void*类型 分配内存单元时根据参数size的值来分配，无法检查错误分配到的内存单元无法初始化C+中使用new和delete运算进行动态内存管理2.3.4.4 new和delete【例2-11】使用new和delete动态管理内存单元。/=#include using namespace std;int main() int *p = NULL; /定义整型指针p p = new int; /用new申

15、请可以存放一个整型数据的内存单元 cout*p = *pendl; /输出指针p指向单元的内容 delete p; /delete释放指针p指向内存单元 return 0;/=通过new运算得到的内存单元是不会自动释放的，必须通过delete运算去释放注意2.3.4.4 new和delete申请内存空间并进行初始化 指针变量 = new 数据类型(初值); 分配多个连续变量的存储空间 使用new 和delete 指针变量 = new 数据类型元素个数; delete 指针变量; 三种动态内存管理的方式:兼容C语言的malloc/free方式,单个变量的new/delete方式,多个变量的new

16、 /delete 方式 2.3.5 引用引用就是某一变量的别名，对引用的操作与对变量直接操作完全一样 引用的声明方法 类型标识符 &引用名 = 目标变量名;“&”运算符在变量的前面表示取地址运算，在赋值运算任的左侧是引用运算符，这种在不同的上下文环境中具有不同含义的现象，称之为运算符功能重载。2.3.5 引用【例2-12】使用引用访问变量。/=#include using namespace std;int main() int x = 100; /定义整型变量x int &rx = x;/定义变量x的引用rx coutrx = rxendl;/输出引用rx的内容 rx = 200;/给引用r

17、x赋值 coutx = xendl;/输出变量x的内容 return 0;/=程序执行后运行的结果如下：rx = 100 x = 2002.3.5 引用【例2-13】编写一个函数，交换两个整型变量的值。/=#include using namespace std;void swap(int &x, int &y) /定义swap函数用来交换两个变量int tmp;tmp = x; x = y; y = tmp;int main()int x = 10, y = 20;cout交换前：x = x, y = yendl;swap(x,y); /调用swap函数进行交换cout交换后：x = x,

18、y = yendl; return 0;/=通过函数交换两个变量的值有三种形式：值传递、地址传递和引用传递。其中值传递不能实现交换的目的，引用传递和地址传递都可以实现,但引用传递的形式更简单。2.3.5 引用引用和const可以用const对引用加以限制，不允许改变该引用的值 const引用和语法const 类型标识符 &引用名 = 目标变量名;利用常引用作为函数形参，既能提高程序的执行效率，又能保护传递给函数的数据不在函数中被改变，达到保护实参的目的 引用型参数应该在能被定义为const的情况下，尽量定义为const。注意2.3.5 引用引用作为函数的返回值 【例2-14】引用作为函数的返回

19、值。#include using namespace std;int &max(int &x, int &y) /此函数的返回值为对参数x和y中大的那个变量的引用return (xy)?x:y; int main()int a=2,b=3;couta= a b= b endl;max(a,b)=4; couta= a b= b endl; return 0;由于函数的返回值为引用类型，所以可以为函数赋值，为函数赋的值赋给两个参数中的大者，所以a的值为2，b的值为42.3.6 函数面向过程的C+程序中的函数与C语言中的函数基本相同面向对象的C+程序中的函数有成员函数和公共函数之分主要讨论面向过程

20、的C+程序中函数与C语言函数的区别2.3.6.1 函数原型声明在函数尚未定义的情况下，先将函数的形式告诉编译系统，以便编译能够正常进行 函数原型声明的语法形式有两种：（1）返回值类型 函数名(参数类型1, 参数类型2, .);（2）返回值类型 函数名(参数类型1 参数名1, 参数类型2 参数名2, .);函数原型声明和函数定义是不同的。函数原型声明不是一个独立的完整的函数单位，它仅仅是一条语句，因此在函数原型声明后面一定要加上分号。2.3.6.2 函数默认参数在多次调用一个函数将实参传递给形参时，其中可能有一个或几个参数，它们传递进来的实参值多次相同在定义或声明函数时，给形参一个默认值，如果在

21、调用时没有给该形参传递实参值，则使用默认值作为该形参的值；如果调用时给该形参传递了实参值，则使用实参的值作为该形参的值。 2.3.6.2 函数默认参数【例2-16】求两个或三个正整数中的最大值，使用带有默认参数的函数实现。/=#include using namespace std;int main() int max(int,int,int = 0);/带有默认参数的函数原型声明int a = 5,b = 8,c = 10;coutmax of a and b is:max(a,b)endl;/调用默认参数的函数coutmax of a, b and c is:max(a,b,c)endl;

22、return 0;int max(int a, int b, int c = 0) /定义带有默认参数的函数if(a b) a = b;if(a c) a = c;return a;/=2.3.6.2 函数默认参数1.指定默认值参数默认值的位置：为了避免混淆，最好只在函数原型声明时指定默认值。2.当只有部分形参带有默认值时，带有默认值的参数必须放在形参表的右端。3.当一个函数既是重载函数，又是带有默认参数的函数时，要注意不要出现二义性的问题注意调用带有默认参数的函数时，实参的个数可以与形参的个数不同，对于实参未给出的，可以从形参的默认值中获得，利用这一特性，可以使函数的使用更加灵活。2.3.6

23、.3 函数与引用函数的参数是引用 当使用引用作为函数的形参时，引用不是一个单独的变量，不需要在内存中分配存储单元，实参向形参传递的是变量的名字，而不是变量的地址。使用引用作为函数的形参可以部分代替指针，降低了程序的复杂度，提高了程序的执行效率，同时也提高了程序的可读性。 函数的返回值是引用 2.3.6.4 函数与constconst修饰函数的参数调用函数时用相应的值初始化const常量函数体按照const所修饰部分进行常量化 const修饰函数的返回值用于二目操作符重载函数并产生新对象const修饰整个函数这种情况发生在类的成员函数时 const的位置放在函数参数表的后面 2.3.6.5 函数

24、重载一般情况下，一个函数名对应一个功能 特殊情况下，一个函数名对应多个功能功能是非常类似 参数不同【例2-18】使用add为函数名定义整数的加法和两个浮点数的加法int add(int a,int b) /整数加法的add函数定义coutCall integer add function. endl;return a+b;float add(float a,float b) /浮点数加法的add函数定义coutCall float add function. endl;return a + b;2.3.6.5 函数重载函数重载需要函数参数的类型或个数必须至少有其中之一不同，函数返回值类型可以相

25、同也可以不同。但是，不允许参数的个数和类型都相同而只有返回值类型不同。从语法上来说，可以让两个或多个完全不相干的函数使用相同的函数名，进行重载，但是这样做使得程序的可读性下降，不建议这样做。使用同名函数进行重载时，重载函数在功能上应该相近或属于同一类函数。2.3.6.6 内置函数调用函数时系统需要一定的时间和空间的开销 当函数体很小而又需要频繁调用时,运行效率与代码重用的矛盾变得很突出 系统在编译时将所调用的内置函数的代码直接嵌入到主调函数中 执行时就不会发生函数调用，而是顺序执行 2.3.6.6 内置函数【例2-20】将函数声明为内置函数。/=#include using namespace

26、 std;int main()int x = 3, y = 5;int s;inline int add(int a, int b);/内置函数原型s = add(x,y);/调用函数add couts = sendl; return 0;inline int add(int a,int b) return a+b; /定义内置函数add/=2.3.6.6 内置函数1.在声明内置函数时，可以在函数声明和函数定义的前面都写上关键字inline，也可以只在其中一处写上关键字inline，效果都是相同的。2.内置函数是一种“以空间换时间”的策略。3.对函数进行内置声明，只是程序员对编译系统的一个建议

27、而非命令，并不一定只要声明为内置函数C+系统就一定会按内置函数去处理，系统会根据实际情况决定是否这样做。4.内置函数的机制适用于被调函数规模较小而又被频繁调用的情况注意2.3.7 名字空间1.为什么需要名字空间 引用名字空间的概念就是为了解决程序中名字冲突的问题 2.什么是名字空间 所谓名字空间就是一个由程序设计者命名的内存区域 根据需要指定一些有名字的空间域，把一些全局标识符放在各个名字空间中，从而避免与其他同名的全局标识符混淆 2.3.7 名字空间3.如何使用名字空间 定义名字空间时，语法如下：其中成员的类型包括：常量、变量、函数、结构体、类、模板等，还可以是名字空间 namespace

28、名字空间名 定义成员2.3.7 名字空间定义名字空间举例：namespace ns const int RATE = 0.08; double money; double tax() return money * RATE; namespace ns2 int count; 如果要访问名字空间ns中的成员，可以采用名字空间:成员名的方法，如ns:RATE、ns:money、ns:tax()、ns:ns2:count等 可以看到，在访问名字空间的成员时可能需要写很长的一串名字，使用时不太方便，为此C+提供了一些简化机制2.3.7 名字空间访问名字空间中成员的简化机制： (1)使用名字空间的别名

29、namespace Information . 可以用一个较短的缩写作为别名来代替它。如：namespace Info = Information;(2)使用using名字空间的成员名 如：using ns:tax;后面访问tax()时就相当于ns:tax()(3)使用using namespace名字空间名 如：using namespace ns;这样在using namespace声明的作用域中，名字空间ns中的成员就好像在全局域声明一样，可以直接使用而不必加名字空间名限定2.3.7 名字空间4.无名的名字空间 没有名字的名字空间 由于没有名字空间名，在别的文件中无法访问，它只能在本文件的作用域内有效。相当于将无名名字空间的成员的作用域限制在本文件内 。namespace void func() coutfunc in noname namespace!endl; 2.3.7 名字空间5.标准名字空间std C+系统将标准C+库中的所有标识符都放在名为std的名字空间中定义