《CC 程序设计》（黄襄念）附录与习题 附录A-D

附录A 调试方法可以分为两大类，即语法错误和逻辑错误。语法错误（OJ文件（XE文件EXEdoue数据给ntdoue转换到n逻辑错误EXE程序，但运行结果不正确。造成调试是程序员最基本的技能，附录A介绍两种逻辑错误的常用调试手段——程序断点和断言，它们有助于快速定位，进而改正逻辑错误。一、调试环境VC+IDEA.1Debug”（或称开发版或DebugDebug（从DBXEeeaseXEDebu默认EXE提交给用户。二、断点调试断点eakont暂停，以便观察程序运行时的情况，诸如变量值、数组元素值等，它是最基本、最常用的调试手段。断点包括位置断点、数据断点、函数断点、消息断点等，断点可以设置多个。1．位置断点（简称断点A.1A.2F9F9取消该行断点。在该行左边灰色窄条内单击即可设置该行断点，再次单击取消该断点。A.1A.4。A-1编程实验：设置调试环境与断点。图A.1Debug环境及断点（3个） 图A.2“调试”菜单项5图A.“l5不调试A.1最后一个断点处（show函数）暂停，根据需要有两种选择：showA.show函数10”表示不进入函数而运行到下一条语句（15行。ht5。14arr各个元素值。局部变量或自动窗口A.3数据提示A.4arr出现数据提示，鼠标移开后消失。若按下最右端小图钉按钮，则为永久性提示（还可以给它写注释。图A.3局部变量窗口 图A.4数据提示显示数组arr元素以上断点无条件暂停程序的执行，称为无条件断点（简称断点。可以为断点设置一个true时触发该断点，称为条件断点false时，无视该断点。A-2编程实验：设置条件断点。A.5112个小图标，再把鼠标...A.6=4|num45（图A.7：i2i4条件；sum6sm4条件，故触发断点暂停程序。图A.第1行5A.，i为（04、sum为1（12345。图A.6编辑条件表达式2．数据断点

图A.5设置条件断点 图A.7观察条件断点结果A-3编程练习：设置数据断点。程序代码如下：7 7 cout<<test<<endl;8 }9 void func2(intb)10{testb; //testcout<<test<<endl;//test//testtest变化double test=0;void func1(inta)5 {6 test=a*10;#include<iostream>usingnamespacestd;13}14int main()15{16cout<<sizeof(int*)<<endl;//x86输出4，x64输出817cout<<sizeof(double*)<<endl;//x86输出4，x64输出818int a=1,b=15;19func1a); //1020func2b); //2521int data[100];22for(inti=0;i<100;i++)23data[i]=i;24system("pause");25}10或1不能按55，main函数（15行。A.8。图A.8新建数据断点数据断点通过监视变量的内存地址实现，故需输入变量地址且指明地址的字节数（默认4位程序（es&es，见图A.9。由于est是doue8……图A.9设置数据断点时报错double64（8字节32324doue64A.1n或8664A.10所示。图A.10设置单个项目平台64程序10或1...A.11。图A.11设置数据断点5test的地方。unc1和unc2estest>0每F5继续运行func17func2函数的12行，暂停时告诉你此处已完成修改，实现了对修改处的快速定位。3．函数断点按“lBA.12。断点条件是函数名，调用指定函数时（func2）触发函数断点，程序停留在该函数入口处。还可以结合“条件”选项，设置触发函数断点的更多条件。图A.12设置函数断点三、监视窗口A.3A.A.3。图A.13监视窗口内容 图A.14设置快速监视...ht9A-3testtest添加到监视窗口，见图A.13。dataShift+F9”或鼠标右鍵弹出菜单A.14)daa50，data50A.13是24行的情况。data[50]+test、data+10（指针）等。另外，它可以显示大数组的某个元素，而不必显示整个数组。断言（Assert）也是一种调试手段，帮助我们发现和定位程序的逻辑错误。断言可分为（言发生在程序编译时，也称编译时断言，静态断言由C++11新标准提供。一、动态断言头文件<cassert>提供动态断言的宏函数，如下：void assert(int expression);expression（非零expressionexpression值为假时断言失败abort函数非正常终止程序，输出expression、源程序名称和行号，便于找到问题所在。例A-4编程实验：使用断言。程序代码及程序输出结果（图A.15）如下：}}图A.15例A-4的输出结果system("pause");//断言失败func(c);//断言（保证）i不为空//assert，须在#include<cassert>之前//assert头文件#include<iostream>//#defineNDEBUG#include<cassert>usingnamespacestd;void func(int*i){cout<<i<<endl;assert(i!=NULL);}int main(){inta=10;int*b=NULL;int*c=NULL;b=&a;func(b);12345678910111213141516171819思考与练习：（1）不注释第2行，结果会如何？程序发行版应该怎么做？（2）不注释第2行，且交换第2行和第3行，结果会如何？断言是一种调试手段，用于发现错误而不是错误处理，不能代替错误处理代码。A-5编程实验：注意避免断言的副作用。程序代码如下：#include#include<iostream>//#defineNDEBUG#include<cassert>usingnamespacestd;int*func(double&a,int&b,intc)}}//正常输出：10*p=func(a,b,c);for(inti=0; i<b; i++){p[i]=i+10;cout<<p[i]<<endl;}delete[]p;system("pause");//断言为真//断言为真b=1;c=-2;intintintmain()double a=10;}int{131415161718192021222324252627//断言分母不能为0//断言元素个数不能为负//断言有副作用assert(c!=0);assert(b>0);//assert(b++>0);double r=a/c;int*pt=new int[b];returnpt;//断言常用于检查函数的参数6 {78910111278assertc0&&b09b++（2行思考与练习：（1）注释第8行且不注释第9行且同时注释和不注释第2行，输出有何变化？（2）分别将第17、18行改为b=-1、c=0，观察断言失败情况。（3）注释第8行且第17行改为b=-1，运行程序出现什么情况？二、静态断言C++11static_assert，不需要其他头文件。用法格式如下：static_assert(constexpr,message);constexpr是常量表达式，如果其值为真表示断言成功，不做任何事情；如果其值为假（，essaeA-6（如下：#include#include<iostream>usingnamespacestd;3 template<classT1,classT2void arrCopy(T1&dest,T2&src //函数模板4 {static_assert(sizeof(dest)>=sizeof(src),"内存dest<src"); //静态断言memcpy(&dest,&src,sizeof(src));7 };8 void func(constint&m //m可引用不同的常量9{//static_assert(m>=0m<0 //静态断言，ERROR10cout<<"m："<<m<<endl;11}12intmain()13{int a[4]={};14int b[3]={10,20,30};15cout<<a<<endl;16cout<<&a<<endl;17func10; //m引用-1018func20; //m2019arrCopy(a,b);20const intn=4;21static_assert(n<=4,"n4 //静态断言22for(inti=0;i<n;i++) cout<<a[i]<<endl;23systempause" A.16例A-6的输出结果24}6memcpysrcdest5行用静态断言保destT2inta[4]和intb[3]，故知道它们的内存大小为常量。9m（引用不同常量（要求思考与练习：（1）将第14行b[3]改为b[5]，其他不变，有什么编译错误？（2）将第20行常量n值改为5，其他不变，有什么编译错误？（3）如何将第9行改为动态断言？附录B 异常处理一、必要性检测即处理只检测不处理main）还不处理，则程序停止运行。其优点在于能专心设计和实现函数功能而不处理异常，将异常上移到某一层函数去专门处理。如此分工合理、各司其职，这就是本附录的异常处理方式。二、try-catch结构下面，通过一个例子来学习try-catch结构。B-1try-catch结构处理异常。程序代码如下：try try //监测异常{ //大括号不能省略q=divide(ndiv); //div=0//constchar*类型异常并不处理#include<iostream>#include<string>usingnamespacestd;float divide(int num,int div)5 {if(div0) throw异常：被零除\n";return float(num)/div;8 }9 int main()10{int n,div; float q=0;cout输入两个数：";cin>>n>>div;}}//异常处理代码//逻辑错//语法错，try-catch之间不能有其他语句//捕捉并处理constchar*异常}//cout<<"商："<<q<<endl;catch(constchar*exception){ //大括号不能省略coutexception;}//cout<<"商："<<q<<endl;system("pause");//无异常时输出“商”cout<<"商："<<q<<endl;17181920212223242526第6行：throw抛出constchar*类型异常，异常类型可以是基本类型或自定义类型。第14~18行：把可能产生异常的代码段放在try大括号中，大括号不能省略。20~23行：catch捕捉到指定类型异常时，立即跳转到该处并处理异常。19行：语法错。trycatch结构为一个整体，之间不能插入其他语句。240，则商没有意义。思考与练习：1）0正常）和等于0异常（2）第20行改为catch(intexception)，分母为0时会发生什么？有何结论？三、异常传递throw抛出异常时，程序立即从throw函数跳出，沿函数调用链逐级上报，直到有函数捕获异常且不再throw为止。如果均未捕获并处理异常，则程序停止运行。例B-2编程实验：异常传递。B.1f3doubleaf3、f2、f1catchfloat、intchardouble类型而不处理，异常继续向上mainmain捕获并处理。main()……catch(double)main()……catch(double)f1()……catch(char)f2()……catch(int)f3()……throw(a)catch(float)a a a图B.1异常沿函数调用链传递程序代码及输出结果（图B.2）如下：#include#include<iostream>usingnamespacestd;void f2();445678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940voidvoid{f3()throw(double);f1()//f3try{ f2();}catch(char)//f2异常{ coutf1char异常endl;cout<<"f1继续"<<endl;}}void{f2()try{f3();}catch(int)//f3异常coutf2int异常endl;cout<<"f2继续"<<endl;}void f3()throw(double){doublea=100;//float a=100;//throw(a);try{throw(a);}catch(float)//异常类型//double异常//捕捉float异常{cout<<"f3捕捉float异常\n";}cout<<"f3继续"<<endl;}int{main()try{ f1(); }catch(doubleb)//catch(float b){//监测f1()异常//double异常//捕捉float异常coutmaindouble异常endl;cout<<"异常表达式值："<<b<<endl;}cout<<"main继续"<<endl;system("pause");图B.2例B-2的输出结果}419double)throwhow()（noecept（1）将第4、19行throw(double)改为throw()或noexcept，有何编译警告？（2）第4、19行：注释throw声明部分，有警告和错误吗？（3）注释第21行且不注释第22行，结果会如何？（4）注释第32行且不注释第33行，结果会如何？有何结论？（5）注释第24~27行且不注释第23行，结果会如何？四、专门处理将功能函数抛出的异常逐级上报到某一层去专门处理，这样层次更清楚、分工更合理。B-3B-2H1H2进行专门处理。程序代码及输出结果（图B.3）如下：B.3B-3的输出结果}catch(...){cout<<"捕获其他异常\n";}}void H2 //异常处理函数{try{H1();}catch(int*p)coutH2int*异常：*pendl}int main(){H2; //H2H1//进行某些处理//再次抛出异常（p可省略）*p+=5;throwp;voidf3(){inta=10,*b=&a,&c=a;//throwc;throwb; //int*类型异常}void H1 异常处理函数{try{f1();}//catch(...){cout<<"其他异常\n";}catch(int){cout<<"捕获int异常"<<endl;}catch(int*p){coutH1int*异常：*pendl;//调用关系：f1→f2→f3f2();f3();f1(){f2();}f2(){f3();}voidvoidvoid#include<iostream>usingnamespacestd;12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334coutcoutmain继续endl;system("pause");37}第24行：catch(...)捕获未指定的其他各类异常。思考与练习：（1）将catch(...)提前，即注释第24行且不注释第16行，有何问题与结论？（2）注释第11行且不注释第10行，结果会如何并解释之？五、释放内存需考虑在发生异常时，如何正确释放动态分配的内存；否则，可能产生内存泄漏。B-4new（B.4）如下：}}}cout<<endl; system("pause");B.4B-4的输出结果cout<<"异常释放"<<endl;for(inti=0;i<3i++) //验证释放和不释放cout<<p[i] //的数据变化情况//New函数}int main(){try{New();}catch(int*p){//delete[]p;cout<<"\n正常释放"<<endl;delete[]p;//int*catch处//103、120、123实验//元素为0int*p=new int[3];for(inti=0;i<3;i++){cin>>p[i];if(p[i]==0){cout<<"异常"<<endl;throw p;}cout<<p[i]<<"";}5678910111213141516171819202122232425262728#include<iostream>usingnamespacestd;void Newvoid //可能抛出异常4 {12catch16delete[p得不到执行，new23catch子句中释放（本例已注释。思考与练习：1）103和12012正常2）231六、异常析构例B-5编程实验：异常时调用析构函数。程序代码及输出结果（图B.5）如下：}}cout<<"main继续"<<endl;system("pause");}{coutIDidendl}catch(intid)B-5的输出结果B.5//S1S2//异常时得不到执行S1.data();S2.data();};int main(){//Student S180非法//Student S290合法try{Student S180非法);Student S290合法}//IDint异常if(ID<90) throwID;#include<iostream>#include<string>usingnamespacestd;class Student{int ID;string name;public:Student(intn,conststring&name):ID(n),name(name){cout<<"构造： ID="<<ID<<endl;}virtual~Student(){cout<<"析构： ID="<<ID<<endl;}void data(void) throw(int){cout<<"data()："<<ID<<","<<name<<endl;cout<<"---------------\n";123456789101112131415161718192021222324252627282930313233第17行：检查ID合法性。ID<90为非法，抛出异常。第25、26行：创建对象S1和S2，生命期限于try{}花括号内。27try{}子句，此时释放（析构）S1S2；catch子句执行（30行。思考与练习：（1）注释第25、26行且不注释第22、23行，结果有什么变化？解释之。2）继续1七、抛出对象可以将异常的相关信息封装到类中，用throw抛出它的对象。例B-6编程实验：抛出无信息的异常对象。程序代码及输出结果（图B.6）如下：#include#include<iostream>usingnamespacestd;class intRange4 {int input,lower,upper;public:class tooLow{};class tooHigh{};//检查整数范围（抛出异常对象）//inputlowerupper//嵌套定义类（空类）//嵌套定义类（空类）9 intRange(intlow,inthigh):lower(low),upper(high){}101112131415161718192021222324252627282930int getInput(void){cin>>input;if(input<lower)if(input>upper)returninput;}//输入检查，抛出异常throwthrowtooLow();tooHigh();//抛出无名对象//抛出无名对象};int main(){intRange range(5,9);int cout<<"输入整数(5~9)：";try{userValue=range.getInput();cout<<userValue<<"有效\n";}catch(intRange::tooLow&){cout<<"数值太小\n";}catch(intRange::tooHigh&){cout<<"数值太大\n";}cout<<"main继续...\n";B.6B-6的输出结果31 31 system("pause");32}B-7（B.7）如下：cout<<obj.value<<":cout<<obj.value<<":太小\n";cout<<obj.value<<":太大\n";//捕获同类异常B.7B-7的输出结果};int main(){intRange range(5,9);int cout<<"输入整数(5~9)：";try{range.getInput();cout有效\n";}catch(intRange::OutOfRange&obj){if(obj.value<range.getlower())if(obj.value>range.getupper())}}//抛出其无名对象if(input<lower||input>upper)throw OutOfRange(input);returninput;//输入检查，抛出异常int getInput(void){cin>>input;};int getlower(void){returnlower;}int getupper(void){returnupper;}intRange(intlow,inthigh):lower(low),upper(high){}//异常数据OutOfRange(inti):value(i){}//嵌套类（抛出其对象）class OutOfRange{public:int value;//输入整数及上限、下限7891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738//检查整数范围（抛出异常对象）#include<iostream>usingnamespacestd;class intRange4 {int input,lower,upper;public:coutmaincoutmain继续...\n";system("pause");41}附录C 命名空间。为避免命名冲突，把命名作用域naespac或称为名字空间C（全局C++补充了类作用域和命名空间作用域。不同作用域中的成员可以同名，彼此独立、互不干扰。一、声明与使用例C-1编程实验：声明命名空间、访问空间内成员的三种方式。程序代码及输出结果（图C.1）如下：////using声明空间内成员cout<<"------------\n";using ns2::m;C.1C-1的输出结果//ns1::m=1;//ns1::fun();//②命名空间域名限定m=10;fun();ns2::fun();ns2::m=20;ns2::fun();//m？void FUNC(void){cout<<"m="<<m<<endl;}int main(){//①using声明整个命名空间//ERRORmfunstd;ns1;ns2;namespacenamespacenamespace};//usingusing//usingfun(void){ cout<<"ns2::m="<<m<<endl; }void//ns2};//using namespace ns1;namespace ns2{int m;void fun(void){cout<<"ns1::m="<<m<<endl;}std; //系统命名空间ns1; //ERROR：ns1还没声明//声明命名空间ns1#include<iostream>using namespace//using namespacenamespace ns1{int m;123456789101112131415161718192021222324252627 m27 m=30; //ns2::m28 fun(); //ns1::fun();29 ns2::fun();30 cout<<"------------\n";FUNC();//using ns1::m;system("pause");34}第2、14行：using指令在全局范围（文件作用域）声明整个命名空间。第22行：用命名空间域名限定成员，一次有效。26行：using声明命名空间成员（main函数作用域。某作用域中using声明后，在该作用域中一直有效，不能重复声明。思考与练习：（1）注释第2行且不注释第13行，结果会如何？（2）不注释第3行且注释第14行，结果会如何？（3）注释第14行且不注释第8行，结果会如何？（4）不注释第15行，结果会如何？（5）不注释第32行，结果会如何？例C-2编程实验：名字相同的命名空间是同一个命名空间。程序代码如下：}}system("pause");//输出func()//输出func()：10}int main(){NS::func();NS::func(10);void funcintmcoutfunc():mendl;}//重载函数//ERROER：重定义//int a;//重载函数#include<iostream>usingnamespacestd;namespaceNS{int a;void func(void){cout<<"func()"<<endl;}}namespaceNS{123456789101112131415161718二、嵌套声明与别名命名空间可以嵌套声明，还可以取别名。例C-3编程实验：命名空间嵌套与别名。程序代码及输出结果（图C.2）如下：}}C.2C-3的输出结果cout<<"ns2::m="<<ns1::ns2::m<<endl;//cout<<"ns2::m="<<n2::m<<endl;//命名空间别名//命名空间别名}void FUN(void);int main(){namespace n1=ns1;namespace n2=ns1::ns2;n1::m=10;n2::m=20;n2::fun2();FUN();system("pause");}void FUN(void){}//ns1成员//ns2void fun2(void){fun1();}{ cout<<"ns1::m="<<m<<endl; }//嵌套子空间//父空间#include<iostream>usingnamespacestd;namespacens1{int m;void fun1(void)namespace ns2{int m;12345678910111213141516171819202122232425262728声明命名空间别名，可以缩短命名空间的名字。思考与练习：（1）注释第26行且不注释第27行，结果会如何？（2）不用命名空间别名，该如何修改程序？三、内联命名空间C++11例C-4编程实验：内联子空间与程序版本控制。程序代码及输出结果如下：ParentParent;//m=20//m=10}int main(){using namespacefun();old_ns::fun();system("pause");}}void fun(void){cout<<"m="<<m<<endl;}//新值m=20;namespace new_ns //新版取代旧版（Parent成员）inline{int10111213141516171819202122fun(void){cout<<"m="<<m<<endl;}void//旧值int m=10;789 }#include<iostream>usingnamespacestd;namespace Parent4 {5 namespace old_ns //旧版6 {C-5C-4内联空间。程序代码及输出结果如下：//usingnamespace//usingnamespacenew_ns;fun; //m=20voidfun(void){cout<<"m="<<m<<endl;}}int main(){//非内联空间//内联空间//namespace new_nsinline namespace new_ns{int m=20;#include<iostream>usingnamespacestd;namespaceold_ns{int m=10;voidfun(void){cout<<"m="<<m<<endl;}}123456789101112131415old_ns::old_ns::fun //m=10system("pause");20}若不用内联命名空间，则注释第9行且不注释第8行和第16行。C-6编程实验：内联命名空间应用例。1.02.0版，新类库可以自由使用，旧类库也可继续使用。实现方式：用命名空间重新封装类（原类库没用命名空间封装。程序代码及输出结果（图C.3）如下：#include#include<iostream>usingnamespacestd;namespace ver1 //v1.04 {classA{ int a1;public:891011121314151617181920212223242526272829303132A(inta1):a1(a1){}void fun(){cout<<"a1="<<a1<<endl;}};classB{ int b1;public:B(intb1):b1(b1){}void fun(){cout<<"b1="<<b1<<endl;}};}inline namespace{classA{ int a1,a2;public:A(inta1,intvoid fun()ver2//v2.0//a2a2):a1(a1),a2(a2){}{cout<<"a1="<<a1<<",a2="<<a2<<endl;}};classB{ int b1,b2;public://b2B(intb1,intb2):b1(b1),b2(b2){}voidfun(){cout<<"b1="<<b1<<",b2="<<b2<<endl;}3334333435363738394041424344454647484950515253545556};}void test1(){//1.0版cout<<"=====1.0版=====\n";ver1::Aa1(1);a1.fun();ver1::B b1(2);b1.fun();//旧版可用，需加域名限定//旧版可用，需加域名限定}void test2 //2.0版{cout<<"=====2.0版=====\n";Aa2(10,100);a2.fun();B b2(20,200);b2.fun();//A//B}int main(){test1(); //1.0test2(); //2.0system("pause");}图C.3例C-6的输出结果四、匿名命名空间匿名命名空间即没名字的命名空间，也称无名命名空间。C++提倡用它取代static全局变量和函数，限制空间中成员的所在域，即仅在本单元文件使用，其他单元文件不能用。例C-7编程实验：无名命名空间的使用。程序代码如下：1 1 //=============“1.cpp”==============#include<iostream>classA{ public:void member(){std::cout1.cppstd::endl;}6 };7 namespace //无名（匿名）8 {void test //statictest{Aa;a.member();12 }13}}}system("pause");//链接错：无法解析外部命令（extern）test();//=============“源2.cpp”==============#include<iostream>usingnamespacestd;externvoidtest();int main(){//test/*static void test(){Aa;a.member();}*/14151617181920212223242526例C-8编程实验：不同单元文件的同名命名空间属于同一个命名空间。程序代码如下：////输出：OK！system("pause");}//1.cppNS是同一个test(void); }namespace NS{ extern voidint main(){ NS::test();}//=============“源2.cpp”==============#include<iostream>//NS//无名子空间（内联或不内联）//inline namespace//{void test(void){Aa;a.member();}//}//=============“源1.cpp”==============#include<iostream>namespace NS{classA{ public:void member(){std::cout<<"OK！"<<std::endl;}};12345678910111213141516171819202122思考与练习：（1）第3行和19行：将两个命名空间改为不同的名字，结果会如何？（2）不注释第9、10、