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1、C+程 序 設 計中國高等院校計算機基礎教育課程體系規(guī)劃教材譚浩強 編著 總 目 錄第 1篇 基 本 知 識第 1章 C+的 初 步 知 識第 2章 數(shù) 據(jù) 類 型 與 表 達 式第 2篇 面 向 過 程 的 程 序 設 計第 3章 程 序 設 計 初 步第 4章 函 數(shù) 與 預 處 理第 5章 數(shù) 組第 6章 指 針第 7章 自 定 義 數(shù) 據(jù) 類 型 第 3篇 基 于 對 象 的 程 序 設 計第 8章 類 和 對 象第 9章 關 于 類 和 對 象 的 進 一 步 討 論第 10章 運 算 符 重 載第 4篇 面 向 對 象 的 程 序 設 計第 11章 繼 承 與 派 生第 12章 多

2、 態(tài) 性 與 虛 函 數(shù)第 13章 輸 入 輸 出 流第 14章 C+工 具 第1章 C+的初步知識第2章 數(shù)據(jù)類型與表達式第 1篇基 本 知 識 第 1章 C+的 初 步 知 識*1.1 從C到C+*1.2 最簡單的C+程序 1.3 C+程序的構成和書寫形式 1.4 C+程序的編寫和實現(xiàn) 1.5 關于C+上機實踐 計算機誕生初期，人們要使用計算機必須用機器語言或匯編語言編寫程序。世界上第一種計算機高級語言誕生于1954年，它是FORTRAN語言。先后出現(xiàn)了多種計算機高級語言。其中使用最廣泛、影響最大的當推BASIC語言和C語言。BASIC語言是1964年在FORTRAN語言的基礎上簡化而成的

3、，它是為初學者設計的小型高級語言。C語言是1972年由美國貝爾實驗室的D.M.Ritchie研制成功的。它不是為初學者設計的，而是為計算機專業(yè)人員設計的。大多數(shù)系統(tǒng)軟件和許多應用軟件都是用C語言編寫的。*1.1 從C到C+ 但是隨著軟件規(guī)模的增大，用C語言編寫程序漸漸顯得有些吃力了。C+是由AT /使用命名空間stdint main( )coutThis is a C+ program.;return 0;在運行時會在屏幕上輸出以下一行信息:This is a C+ program. *1.2 最簡單的C+程序 用main代表“主函數(shù)”的名字。每一個C+程序都必須有一個 main 函數(shù)。mai

4、n前面的int的作用是聲明函數(shù)的類型為整型。程序第6行的作用是向操作系統(tǒng)返回一個零值。如果程序不能正常執(zhí)行，則會自動向操作系統(tǒng)返回一個非零值，一般為-1。函數(shù)體是由大括號 括起來的。本例中主函數(shù)內只有一個以cout開頭的語句。注意C+所有語句最后都應當有一個分號。再看程序的第1行“#include ”，這不是C+的語句，而是C+的一個預處理命令，它以“#”開頭以與C+語句相區(qū)別，行的末尾沒有分號。 #include 是一個“包含命令”，它的作用是將文件iostream的內容包含到該命令所在的程序文件中，代替該命令行。文件iostream的作用是向程序提供輸入或輸出時所需要的一些信息。iostr

5、eam是i-o-stream 3個詞的組合，從它的形式就可以知道它代表“輸入輸出流”的意思，由于這類文件都放在程序單元的開頭，所以稱為“頭文件”(head file)。在程序進行編譯時，先對所有的預處理命令進行處理，將頭文件的具體內容代替 #include命令行，然后再對該程序單元進行整體編譯。 程序的第2行“using namespace std; ” 的意思是“使用命名空間std”。C+標準庫中的類和函數(shù)是在命名空間std中聲明的，因此程序中如果需要用到C+標準庫(此時就需要用#include命令行)，就需要用“using namespace std; ”作聲明，表示要用到命名空間std中

6、的內容。在初學C+時，對本程序中的第1,2行可以不必深究，只需知道： 如果程序有輸入或輸出時，必須使用“#include ”命令以提供必要的信息，同時要用“using namespace std;” ，使程序能夠使用這些信息，否則程序編譯時將出錯。 例1.2 求a和b兩個數(shù)之和?？梢詫懗鲆韵鲁绦颍?/ 求兩數(shù)之和 (本行是注釋行)#include /預處理命令using namespace std; /使用命名空間stdint main( ) /主函數(shù)首部 /函數(shù)體開始 int a,b,sum; /定義變量 cinab; /輸入語句 sum=a+b; /賦值語句couta+b=sumendl;

7、 /輸出語句return 0; /如程序正常結束，向操作系統(tǒng)返回一個零值 /函數(shù)結束 本程序的作用是求兩個整數(shù)a和b之和sum。第1行“/求兩數(shù)之和”是一個注釋行，C+規(guī)定在一行中如果出現(xiàn)“/”，則從它開始到本行末尾之間的全部內容都作為注釋。如果在運行時從鍵盤輸入 123 456則輸出為a+b=579 例1.3 給兩個數(shù)x和y，求兩數(shù)中的大者。在本例中包含兩個函數(shù)。#include /預處理命令using namespace std;int max(int x,int y) /定義max函數(shù)，函數(shù)值為整型，形式參數(shù)x，y為整型 /max函數(shù)體開始 int z; /變量聲明，定義本函數(shù)中用到的變

8、量z為整型 if(xy) z=x; /if語句，如果xy，則將x的值賦給zelse z=y; /否則，將y的值賦給z return(z); /將z的值返回，通過max帶回調用處 /max函數(shù)結束 int main( ) /主函數(shù) /主函數(shù)體開始 int a,b,m; /變量聲明 cinab; /輸入變量a和b的值 m=max(a,b); /調用max函數(shù)，將得到的值賦給mcoutmax=mn; /輸出大數(shù)m的值return 0; /如程序正常結束，向操作系統(tǒng)返回一個零值 /主函數(shù)結束本程序包括兩個函數(shù):主函數(shù)main和被調用的函數(shù)max。程序運行情況如下: 18 25 (輸入18和25給a和b

9、)max=25 (輸出m的值) 注意輸入的兩個數(shù)據(jù)間用一個或多個空格間隔，不能以逗號或其他符號間隔。 在上面的程序中，max函數(shù)出現(xiàn)在main函數(shù)之前，因此在main函數(shù)中調用max函數(shù)時，編譯系統(tǒng)能識別max是已定義的函數(shù)名。如果把兩個函數(shù)的位置對換一下，即先寫main函數(shù)，后寫max函數(shù)，這時在編譯main函數(shù)遇到max時，編譯系統(tǒng)無法知道m(xù)ax代表什么含義，因而無法編譯，按出錯處理。為了解決這個問題，在主函數(shù)中需要對被調用函數(shù)作聲明。上面的程序可以改寫如下：#include using namespace std;int main( ) int max(int x,int y); /對m

10、ax函數(shù)作聲明 int a,b,c; cinab; c=max(a,b); /調用max函數(shù) coutmax=cy) z=x; else z=y; return(z);只要在被調用函數(shù)的首部的末尾加一個分號，就成為對該函數(shù)的函數(shù)聲明。函數(shù)聲明的位置應當在函數(shù)調用之前。 下面舉一個包含類(class)和對象(object)的C+程序，目的是使讀者初步了解C+是怎樣體現(xiàn)面向對象程序設計方法的。例1.4 包含類的C+程序。#include / 預處理命令using namespace std;class Student / 聲明一個類，類名為Studentprivate: / 以下為類中的私有部分i

11、nt num; / 私有變量numint score; / 私有變量scorepublic: / 以下為類中的公用部分void setdata( ) / 定義公用函數(shù)setdata cinnum; / 輸入num的值cinscore; / 輸入score的值 void display( ) / 定義公用函數(shù)display coutnum=numendl; / 輸出num的值 coutscore=scoreendl; /輸出score的值 ; / 類的聲明結束Student stud1,stud2; /定義stud1和stud2為Student類的變量，稱為對象int main( ) / 主函數(shù)

12、首部stud1.setdata( ); / 調用對象stud1的setdata函數(shù) stud2.setdata( ); / 調用對象stud2的setdata函數(shù) stud1.display( ); / 調用對象stud1的display函數(shù)stud2.display( ); / 調用對象stud2的display函數(shù)return 0; 在一個類中包含兩種成員： 數(shù)據(jù)和函數(shù)，分別稱為數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)。在C+中把一組數(shù)據(jù)和有權調用這些數(shù)據(jù)的函數(shù)封裝在一起，組成一種稱為“類(class)”的數(shù)據(jù)結構。在上面的程序中，數(shù)據(jù)成員num,score和成員函數(shù)setdata,display組成了一個名為

13、Student的“類”類型。成員函數(shù)是用來對數(shù)據(jù)成員進行操作的。也就是說，一個類是由一批數(shù)據(jù)以及對其操作的函數(shù)組成的。類可以體現(xiàn)數(shù)據(jù)的封裝性和信息隱蔽。在上面的程序中，在聲明Student類時，把類中的數(shù)據(jù)和函數(shù)分為兩大類： private(私有的)和public(公用的)。把全部數(shù)據(jù)(num,score)指定為私有的，把全部函數(shù)(setdata,display)指定為公用的。在大多數(shù)情況下，會把所有數(shù)據(jù)指定為私有，以實現(xiàn)信息隱蔽。 具有“類”類型特征的變量稱為“對象”(object)。程序中第1824行是主函數(shù)。程序運行情況如下： 1001 98.5 (輸入學生1的學號和成績)1002 76

14、.5 (輸入學生2的學號和成績)num=1001 (輸出學生1的學號)score=98.5 (輸出學生1的成績)num=1002 (輸出學生2的學號)score=76.5 (輸出學生2的成績) C+程序的結構和書寫格式歸納如下： （1） 一個C+程序可以由一個程序單位或多個程序單位構成。每一個程序單位作為一個文件。在程序編譯時，編譯系統(tǒng)分別對各個文件進行編譯，因此，一個文件是一個編譯單元。(2) 在一個程序單位中，可以包括以下幾個部分： 預處理命令。上節(jié)4個程序中都包括#include命令。 全局聲明部分(在函數(shù)外的聲明部分)。在這部分中包括對用戶自己定義的數(shù)據(jù)類型的聲明和程序中所用到的變量的

15、定義。1.3 C+程序的構成和書寫形式 函數(shù)。函數(shù)是實現(xiàn)操作的部分，因此函數(shù)是程序中必須有的和最基本的組成部分。每一個程序必須包括一個或多個函數(shù)，其中必須有一個(而且只能有一個)主函數(shù)(main函數(shù))。但是并不要求每一個程序文件都必須具有以上3個部分，可以缺少某些部分(包括函數(shù))。(3) 一個函數(shù)由兩部分組成: 函數(shù)首部，即函數(shù)的第一行。包括函數(shù)名、函數(shù)類型、函數(shù)屬性、函數(shù)參數(shù)(形參)名、參數(shù)類型。一個函數(shù)名后面必須跟一對圓括號， 函數(shù)參數(shù)可以缺省，如int main( )。 函數(shù)體，即函數(shù)首部下面的大括號內的部分。如果在一個函數(shù)中有多個大括號，則最外層的一對 為函數(shù)體的范圍。函數(shù)體一般包括:

16、局部聲明部分 (在函數(shù)內的聲明部分)。包括對本函數(shù)中所用到的類型、函數(shù)的聲明和變量的定義。對數(shù)據(jù)的聲明既可以放在函數(shù)之外(其作用范圍是全局的)，也可以放在函數(shù)內(其作用范圍是局部的，只在本函數(shù)內有效)。執(zhí)行部分。由若干個執(zhí)行語句組成，用來進行有關的操作，以實現(xiàn)函數(shù)的功能。 （4） 語句包括兩類。一類是聲明語句，另一類是執(zhí)行語句。 C+對每一種語句賦予一種特定的功能。語句是實現(xiàn)操作的基本成分，顯然，沒有語句的函數(shù)是沒有意義的。C+語句必須以分號結束。(5) 一個C+程序總是從main函數(shù)開始執(zhí)行的，而不論main函數(shù)在整個程序中的位置如何。(6) 類(class)是C+新增加的重要的數(shù)據(jù)類型，是

17、C+對C的最重要的發(fā)展。有了類，就可以實現(xiàn)面向對象程序設計方法中的封裝、信息隱蔽、繼承、派生、多態(tài)等功能。在一個類中可以包括數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)，他們可以被指定為私有的(private)和公用的(public)屬性。私有的數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)只能被本類的成員函數(shù)所調用。 (7)C+程序書寫格式自由，一行內可以寫幾個語句， 一個語句可以分寫在多行上。C+程序沒有行號，也不像FORTRAN或COBOL那樣嚴格規(guī)定書寫格式(語句必須從某一列開始書寫)。(8) 一個好的、有使用價值的源程序都應當加上必要的注釋，以增加程序的可讀性。C+還保留了C語言的注釋形式，可以用“/*/”對C+程序中的任何部分作注釋。

18、在“/*”和“*/”之間的全部內容作為注釋。用“/”作注釋時，有效范圍只有一行，即本行有效，不能跨行。而用“/*/”作注釋時有效范圍為多行。只要在開始處有一個“/*”，在最后一行結束處有一個“*/”即可。因此，一般習慣是： 內容較少的簡單注釋常用“/”，內容較長的常用“/*/ ”。 一個程序從編寫到最后得到運行結果要經歷以下一些步驟。1. 用C+語言編寫程序用高級語言編寫的程序稱為“源程序”（source program）。C+的源程序是以.cpp作為后綴的(cpp是c plus plus 的縮寫)。2. 對源程序進行編譯為了使計算機能執(zhí)行高級語言源程序，必須先用一種稱為“編譯器(compli

19、er)”的軟件(也稱編譯程序或編譯系統(tǒng))，把源程序翻譯成二進制形式的“目標程序(object program)”。1.4 C+程序的編寫和實現(xiàn) 編譯是以源程序文件為單位分別編譯的。目標程序一般以.obj或.o作為后綴(object 的縮寫)。編譯的作用是對源程序進行詞法檢查和語法檢查。編譯時對文件中的全部內容進行檢查，編譯結束后會顯示出所有的編譯出錯信息。一般編譯系統(tǒng)給出的出錯信息分為兩種，一種是錯誤(error)；一種是警告(warning) 。3. 將目標文件連接在改正所有的錯誤并全部通過編譯后，得到一個或多個目標文件。此時要用系統(tǒng)提供的“連接程序(linker)”將一個程序的所有目標程序

20、和系統(tǒng)的庫文件以及系統(tǒng)提供的其他信息連接起來，最終形成一個可執(zhí)行的二進制文件，它的后綴是.exe，是可以直接執(zhí)行的。 4. 運行程序 運行最終形成的可執(zhí)行的二進制文件(.exe文件)，得到運行結果。5. 分析運行結果如果運行結果不正確，應檢查程序或算法是否有問題。 圖1.1 在了解了C+語言的初步知識后，讀者最好盡快在計算機上編譯和運行C+程序，以加深對C+程序的認識，并初步掌握C+的上機操作。讀者可以使用不同的C+編譯系統(tǒng)，在不同的環(huán)境下編譯和運行一個C+程序。但是需要強調的是，我們學習的是C+程序設計，應當掌握的是標準C+，而不應該只了解某一種“方言化”的C+。不應當只會使用一種C+編譯系統(tǒng)，只能在一種環(huán)境下工作，而應當能在不同的C+環(huán)境下運行自己的程序，并且了解不同的C+編譯系統(tǒng)的特點和使用方法，在需要時能將自己的程序方便地移植到不同的平臺上。1.5 關于C+上機實踐 在本書的參考書C+程序設計題解與上機指導一書中簡單介紹了在Visual C+ 6.0和GCC兩種典型的環(huán)境下運行C+程序的方法。請讀者選擇一種(如能做到兩種更好) C+編譯系統(tǒng)，在該環(huán)境下輸入和運行習題中的程序，掌握上機的方法和步驟。