C++程序設計教程

　　本書凝聚了作者十余年的C/C++程序設計語言教學經(jīng)驗。其間又歷經(jīng)兩年的試用，幾易其稿，最終才得以面世。全書詳細講解了C++程序設計的基礎知識，注重培養(yǎng)讀者面向?qū)ο蟮膶嶋H編程能力。 本書特色 ■注重對讀者算法思路的邏輯訓練。 ■針對教學重點和難點，配有豐富的例題和習題。初學者在學習完相關章節(jié)的內(nèi)容后，拿到題目，即能夠獨立編程，而不至于無從下手。 ■本書配有如下教學資料：本書全部例題的源代碼、全部習題的解答、各章教學所用的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 面向過程的程序設計第1章 C++概述 1 1.1 計算機語言與程序 1 1.1.1 機器語言與程序 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 程序設計方法 3 1.3.1 結構化程序設計方法 3 1.3.2 面向?qū)ο蟮某绦蛟O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 習題1 5 第2章 數(shù)據(jù)類型、運算符和表達式 7 2.1 保留字和標識符 7 2.1.1 保留字 7 2.1.2 標識符 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 基本運算符和表達式 11 2.4.1 C++運算符及表達式簡介 11 2.4.2 算術運算符和算術表達式 12 2.4.3 運算優(yōu)先級和結合性 12 2.4.4 關系運算符和關系表達式 13 2.4.5 邏輯運算符和邏輯表達式 13 2.4.6 位運算符和位運算表達式 13 2.4.7 自增、自減運算符和表達式 15 2.4.8 賦值運算符和賦值表達式 15 2.4.9 逗號運算符和逗號表達式 16 2.4.10 sizeof（ ） 運算符和表達式 16 2.4.11 邏輯表達式運算優(yōu)化時的副作用 16 2.5 類型轉換 17 2.5.1 賦值時的自動類型轉換 17 2.5.2 各種類型運算量混合運算時的自動類型轉換 18 2.5.3 強制類型轉換 19 習題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)實現(xiàn)方法 20 3.2 cin 21 3.2.1 輸入十六進制或者八進制數(shù)據(jù) 23 3.2.2 輸入字符數(shù)據(jù) 24 3.3 cout 26 3.3.1 輸出八進制數(shù)、十六進制數(shù)和用科學計數(shù)法表示的數(shù) 28 3.3.2 輸出字符或字符串 29 3.4 總結 29 習題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 算法的設計原則 32 4.1.3 算法的表示工具 33 4.1.4 結構化程序設計中基本結構的表示 34 4.2 C++程序的結構和語句 36 4.3 選擇結構語句的使用 38 4.3.1 if語句 38 4.3.2 if語句的嵌套使用 41 4.3.3 條件運算符 42 4.3.4 開關語句 43 4.4 循環(huán)結構語句的使用 46 4.4.1 goto語句及標號的使用 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 控制語句的應用舉例 52 習題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 習題5 84 第6章 編譯預處理 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 習題6 92 第7章 數(shù)組 93 7.1 數(shù)組的定義及應用 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 字符串和字符串結束標志 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)組應用舉例 117 習題7 119 第8章 結構體、共用體和枚舉類型 121 8.1 結構體的定義及應用 121 8.1.1 結構體類型的定義 121 8.1.2 結構體類型變量的定義 122 8.1.3 結構體類型變量及其成員的引用 123 8.1.4 結構體數(shù)組 126 8.2 共用體的定義及應用 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 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 有關指針的運算符 & 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 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運算符 167 9.9.2 使用new和delete運算符的注意事項 168 9.10 鏈表及其應用 169 9.10.1 結構體及指針 169 9.10.2 鏈表概念的引入 170 9.10.3 有關鏈表的算法 171 習題9 176 第二部分 面向?qū)ο蟮某绦蛟O計第10章 類和對象 179 10.1 類和對象的定義 179 10.1.1 從結構體到類 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說明 183 10.2 初始化對象、撤銷對象 185 10.2.1 構造函數(shù)和析構函數(shù) 185 10.2.2 缺省構造函數(shù)和缺省析構函數(shù) 190 10.2.3 拷貝構造函數(shù)和缺省拷貝構造函數(shù) 191 10.2.4 拷貝構造函數(shù)的調(diào)用時機 193 10.2.5 利用構造函數(shù)進行類型轉換 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 構造函數(shù)和對象成員 199 10.5 this指針 201 習題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 基類的構造函數(shù)和析構函數(shù)的調(diào)用順序 225 12.4.2 對象成員構造函數(shù)和析構函數(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 習題12 238 第13章 多態(tài)性 244 13.1 函數(shù)重載 244 13.2 運算符重載 245 13.2.1 運算符重載的幾點說明 245 13.2.2 運算符重載的兩種方式 246 13.2.3 類型轉換函數(shù)-將本類對象轉換成其他類對象 258 13.2.4 其他運算符的重載 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 虛析構函數(shù) 280 13.5 純虛函數(shù)和抽象類 282 習題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 用運算符重載實現(xiàn)標準設備的輸入／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)進行格式控制 301 14.3.2 使用操縱算子進行格式控制 305 14.4 使用成員函數(shù)實現(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 文件的打開和關閉 315 14.6.3 文本文件的讀寫 318 14.6.4 二進制文件的讀寫 323 14.7 文件的隨機訪問 325 14.8 輸入／輸出流的出錯處理 327 習題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 350 習題15 351 附錄A ASCII碼表 352 附錄B 常用庫函數(shù) 353 參考文獻 356 前言 編寫背景教育部高教司早在"八五"期間已經(jīng)把計算機基礎教學納入高校的重要基礎課程中，提出了"加強工科非計算機專業(yè)計算機基礎教學工作的幾點意見"，對計算機基礎教學的地位和任務（培養(yǎng)目標）、課程體系和教學內(nèi)容、教學方法和手段、師資和教材建設以及基礎硬件設施的建設等多方面提出了指導性的意見。其中最重要的一點是提出了計算機基礎教學的三層次教學模式（即計算機文化基礎、計算機技術基礎和計算機應用基礎）和課程體系。高級程序設計語言類課程屬于課程體系的第二個層次。經(jīng)過多年的教學實踐，教育部高教司于2003年又提出了"進一步加強高校計算機基礎教學的幾點意見（征求意見稿）"（俗稱計算機基礎教育白皮書），針對計算機基礎教學的現(xiàn)狀與發(fā)展，提出了計算機基礎教學改革的指導思想；按照分類、分層次組織教學的思路，提出了計算機基礎課教學內(nèi)容的知識結構與課程設置。在附件中給出了六門計算機基礎教學的典型核心課程，并給出了這六門課程的教學大綱。這六門課程包括：大學計算機基礎、計算機程序設計基礎（含C和C++）、計算機硬件技術基礎（微機原理與接口、單片機原理與應用）、數(shù)據(jù)庫技術與應用、多媒體技術與應用、網(wǎng)絡技術與應用。另外，全國高校計算機基礎教育研究會成立了"高等院校計算機基礎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基礎教育課程體系2004》（簡稱CFC 2004），對國內(nèi)計算機基礎教育進行了全面的總結和系統(tǒng)研究，是指導計算機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"計算機程序設計基礎（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)容和教學要求目前，各大專院校非計算機專業(yè)，尤其是電類專業(yè)，普遍選用程序設計語言C++作為程序設計教學的第一語言。為什么要選用面向?qū)ο蟮某绦蛟O計語言C++呢？因為目前市場上絕大部分通用的計算機軟件開發(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。隨著計算機應用的普及，迫切需要大專院校學生具備面向?qū)ο蟮木幊棠芰Σ拍軌蜻m應社會的需求。本書就是為了滿足這個層次的學生需求而編寫的。本書內(nèi)容是使用面向?qū)ο笸ㄓ密浖_發(fā)工具的基礎。本書第1~9章是結合C++語言的基本語法，介紹傳統(tǒng)的面向過程的程序設計。內(nèi)容包括C++語言基本數(shù)據(jù)類型、基本運算、基本輸入/輸出、結構化流程控制語句、函數(shù)、編譯預處理、數(shù)組、結構體、指針和鏈表等內(nèi)容，基本上是傳統(tǒng)的C程序設計語言的內(nèi)容。第二部分第10～15章是面向?qū)ο蟮某绦蛟O計，以面向?qū)ο蟮娜筇攸c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理念是注重程序設計算法的教學，注重對學生算法思路的邏輯訓練，而不拘泥于語法要素的細枝末節(jié)。本書通俗易懂，各章節(jié)配有大量的例題和習題，主要是針對各章的教學難點和重點以及各種算法而設計的。在選擇例題和習題時，盡量涵蓋目前程序設計語言課程的各種算法類型。使初學者拿到習題后，能夠在本書例題中找到相似的例子，這樣對于初學者來說，解題就不是一件非常困難的事情了。除了進行課本教學外，教師還可以根據(jù)實際情況選擇安排課程設計，選用適合不同層次學生的課程設計題目，加強學生動手編制較大規(guī)模程序的能力。有關課程設計的書可參考機械工業(yè)出版社出版的《C++程序設計課程設計》（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，全書由王珊珊負責統(tǒng)稿。講述本書全部內(nèi)容的建議學時為：理論教學56學時，課程設計16學時（內(nèi)容另行安排），上機實驗60學時。本書的實驗環(huán)境是Visual C++ 6.0，本書中全部的例題和習題均在該環(huán)境中通過編譯和運行。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

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