第2章 C++對C的擴充

第2章C++語言對C語言的擴充2.1C++的特點2.2C++語言的文件擴展名2.3注釋符2.4名字空間2.5C++語言的輸入輸出2.6變量的定義2.7強制類型轉換2.8動態(tài)內存的分配與釋放2.9作用域運算符::2.10引用2.11const修飾符2.12字符串2.13C++語言中函數(shù)的新特性習題2.1C++語言的特點

C++語言保留了C語言的有效性、靈活性、便于移植等特點，又添加了面向對象編程的支持。編寫出的程序具有結構清晰、易于擴充、程序可讀性好，生成的代碼質量高，運行效率僅比匯編語言慢10%～20%。2.2C++語言的文件擴展名

C++語言體系規(guī)定用“.cpp”作為C++語言源文件的擴展名以區(qū)別于C語言用的“.C”文件擴展名。

C語言用的頭文件(擴展名“.h”)在C++語言中仍然保留,標準C++語言的頭文件是沒有.h的

。2.3注釋符

1.段注釋：/*…*/2.單行注釋：//當只做單行注釋時便可用“//”符號表示從此符號起至行尾均為行注釋內容。

3.程序編譯時將忽略所有的注釋內容。2.4名字空間（namespace）

C++語言中的名字空間是一種描述邏輯分組的機制。如果有一些聲明按照某種準則在邏輯上屬于同一個集團，就可以將它們放在同一個名字空間，并以關鍵字namespace開頭給它起一個名字：namespacens1{floata,b,c;fun1(){……}}標準C++庫中的所有組件都是在一個被稱為std的名字空間中聲明和定義的。使用標準C++庫中的組件，只要寫一個using指示符：

usingnamespacestd;

就可以直接使用標準C++庫中的所有成員。

注意：如果使用了名空間std，則在使用#include編譯預處理命令包含頭文件時，必須去掉頭文件的擴展名.h，否則會出錯。2.5C++語言的輸入輸出cout<<“輸出內容”<<…；

//cout為標準輸出流對象（默認輸出到顯示器）cin>>“輸入內容”>>…；

//cin為標準輸入流對象(默認從鍵盤輸入)#include<iostream.h>或#include<iostream>usingnamespacestd;【例2.1】C++的輸入輸出舉例。#include<iostream>//使用名空間std，則必須去掉.h擴展名usingnamespacestd;voidmain(){charname[10];

intage;

cout<<"pleaseinputyourname:";

cin>>name;

cout<<"Howoldareyou:";

cin>>age;

cout<<"nameis"<<name<<endl;

cout<<"ageis"<<age<<endl;}2.6變量的定義

C++在變量的定義上作了兩種較大的改變。一、允許變量的定義語句可以出現(xiàn)在程序的任何位置，增強程序的可讀性。二、允許直接使用結構體名定義變量。【例2.2】C++的變量定義舉例。#include<iostream>usingnamespacestd;voidmain(){ structstudent {

intno; floatmath; };

intn;

cin>>n; studentwang;

wang.no=n;

cin>>wang.math;

cout<<wang.no<<""<<wang.math<<endl;}2.7強制類型轉換格式：(數(shù)據(jù)類型)(表達式)數(shù)據(jù)類型(表達式)通過強制類型轉換，得到一個所需類型的中間值。原來表達式的值類型并未改變。如下列代碼段：int

b;floatf;f=float(b);2.8動態(tài)內存的分配與釋放1.new運算符

指針變量=new數(shù)據(jù)類型;new從堆內存中為程序分配可以保存某種類型數(shù)據(jù)的一塊內存空間，并返回指向該內存的首地址，該地址存放于指針變量中。

2.delete運算符運算符delete用于釋放new分配的內存空間，它的使用形式為：delete指針變量；其中的指針變量保存著new動態(tài)分配的內存的首地址。3.注意：用new獲取的內存空間，必須用delete進行釋放；#include<iostream>usingnamespacestd;voidmain(){

int*p;p=newint;//分配內存空間*p=5;

cout<<*p;deletep;//釋放內存空間

}【例2.3】new與delete應用舉例。在用new分配內存的同時進行初始化。使用形式為：指針變量=new數(shù)據(jù)類型（初始值）；例如上例中的：p=newint; *p=5;也可寫成：p=newint(5)；指針變量=new數(shù)據(jù)類型[數(shù)組大小]；此時指針變量指向第一個數(shù)組元素的地址。使用new分配數(shù)組時，不能提供初始值。使用new建立的數(shù)組變量也由delete釋放。其形式為：delete指針變量；或delete[]指針變量；4．用new建立數(shù)組類型的變量有時并不能保證一定可以從堆內存中獲得所需空間，當不能成功地分配到所需要的內存時，new返回0，即空指針。因此我們可以通過判斷new的返回值是否為0，來得知系統(tǒng)中是否有足夠的空閑內存來供程序使用。例如：int*p=newint[100];if(p==0){cout<<"can’t,allocate,moreemory,terminating.”<<endl;exit(1);}其中exit函數(shù)的作用是終止程序運行。#include<iostream>usingnamespacestd;voidmain(){intn;//定義數(shù)組元素的個數(shù)

int*p;

cout<<"pleaseinputthelengthofthearray:";

cin>>n;

p=newint[n];

【例2.4】從堆內存中獲取一個整型數(shù)組，賦值后并打印出來。

if(p==0){cout<<"can'tallocatemorememory,terminating."<<endl;exit(1);}//分配內存空間

for(inti=0;i<n;i++)p[i]=i*2;

cout<<"Nowoutputthearray:"<<endl;for(i=0;i<n;i++)

cout<<p[i]<<"";

cout<<endl;delete[]p;//釋放內存空間}2.9作用域運算符::

通常情況下，如果全局變量與局部變量同名，那么局部變量在其作用域內具有較高的優(yōu)先權。

C語言規(guī)定只能在變量的作用域內使用該變量，不能使用其他作用域中的變量。在C++中，提供了作用域運算符::，它能指定所需要的作用域。

#include<iostream>usingnamespacestd;floata=2.4;//全局變量voidmain(){inta=8;//局部變量

cout<<a<<endl;

cout<<::a<<endl;//::a表示全局作用域中的變量a}2.10引用引用是C++語言的一個特殊數(shù)據(jù)類型描述，使用兩個以上的變量名指向同一地址，被聲明為引用類型的變量名則是實際變量名的別名。引用運算符為&，聲明引用的一般形式為：數(shù)據(jù)類型&引用變量名=變量名；或數(shù)據(jù)類型&引用變量名=變量名；或數(shù)據(jù)類型&引用變量名=變量名；對引用進行操作，實際上就是對被引用的變量進行操作。引用不是值，不占存儲空間，【例2.5】引用舉例。#include<iostream.h>voidmain(){intnum=50； int&ref=num；

ref+=10；

cout<<"num="<<num<<endl；

cout<<"ref="<<ref<<endl;num+=40；

cout<<"num="<<num<<endl；

cout<<"ref="<<ref<<endl;}說明：(1)在一行上聲明多個引用型變量(函數(shù))名時，要在每個變量(函數(shù))名前都冠以“&”符號。(2)在程序中對引用的存取都是對它所引用的變量的存取。(3)一個變量被聲明為引用時必須進行初始化，除非這個引用是用作函數(shù)的參數(shù)或返回值，為引用提供的初始值應為變量（包括對象）。(4)引用一旦被初始化,就以對應目標的內存單元地址作為自己的地址,并且不再改變。(5)引用與指針不同。指針的內容或值是某一變量的內存單元地址，指針是個變量，可以把它再賦值成其它的地址。(6)要注意區(qū)分引用運算符和地址運算符的區(qū)別。例如：intnum=50;int&ref=num;int*p=&ref;(7)可以用一個引用初始化另一個引用。例如：intnum=50;int&ref1=num;int&ref2=ref1;ref2=100; //num被修改為100其中ref2也是對num的引用。(8)可以把函數(shù)的參數(shù)說明成引用，建立函數(shù)參數(shù)的引用傳遞方式?！纠?.8】數(shù)值交換舉例。2.11const修飾符#definePI3.1415926constfloatPI=3.1415926;這個常量是有類型的，它有地址，可以用指針指向這個值，但不能修改它。C++建議用const取代#define定義常量。

注意：

(1)使用const修飾符定義常量時，必須初始化；

(2)常量一旦被定義，在程序中任何地方都不能再更改。

(3)如果用const定義的是一個整型常量，int可以省略。

(4)與#define定義的常量有所不同，const定義的常量可以有自己的數(shù)據(jù)類型，這樣C++編譯程序可以進行更加嚴格的類型檢查，具有良好的編譯時的檢測性。

(5)函數(shù)參數(shù)也可以用const說明，用于保證實參在該函數(shù)內部不被改動。例如，通過函數(shù)max求出整型數(shù)組a[100]中的最大值，函數(shù)原型應該是：

intmax(constint*pa);

這樣做的目的是確保原數(shù)組的數(shù)據(jù)不被破壞，即在函數(shù)中對數(shù)組元素的操作只許讀，不許寫。const與指針一起使用的組合情況:(1)指向常量的指針

指向常量的指針是指一個指向常量的指針變量。

constchar*pc="abcd";聲明指向常量的指針變量pc，它指向一個字符串常量；由于使用了const，不允許改變指針所指的常量，因此以下語句是錯誤的：pc[3]='x';但是可以改變pc的值。例如以下語句是允許的：pc="jkkk";const與指針一起使用的組合情況:(2)常指針常指針是指指針本身，而不是它指向的對象聲明為常量。例如：char*constpc="abcd";//常指針這個語句的含義為：聲明一個名為pc的指針變量，該指針是指向字符型數(shù)據(jù)的常指針，用“abcd”的地址初始化該常指針。創(chuàng)建一個常指針，就是創(chuàng)建不能移動的固定指針，但是它所指的數(shù)據(jù)可以改變。例如：pc[3]='x';//合法pc="dfasdfa";//不合法const與指針一起使用的組合情況:(3)指向常量的常指針整個指針本身不能改變，它所指向的值也不能改變。要聲明一個指向常量的常指針，二者都要聲明為const。例如：constchar*constpc="abcd";//指向常量的常指針這個語句的含義為：聲明一個名為pc的指針變量，它是一個指向字符型常量的常指針，用“abcd”的地址初始化該指針。以下兩個語句都是錯誤的：pc[3]='x';//錯誤，不能改變指針所指的值pc="dfasdfa";//錯誤，不能改變指針本身2.12字符串

在C語言中使用字符數(shù)組和字符指針實現(xiàn)字符串，但是在C++中提供了一種既方便又好用的string類型。下面通過一個簡單的例子說明string類型的使用。【例2.10】字符串類string的使用。

#include<iostream>#include<string>//使用字符串類型的程序應包含頭文件<string>usingnamespacestd;voidmain(){cout<<"請輸入一個字符串:"<<endl;strings,t;

cin>>s;或getline(cin,s);//由鍵盤輸入一行文本，并把它賦予sring類型的變量st="Ilikeprogramming!";

cout<<"字符串的輸出:"<<endl;

cout<<s<<endl<<t<<endl;}2.13C++語言中函數(shù)的新特性2.13.1

函數(shù)原型（FunctionPrototype）2.13.2

內聯(lián)（inline）函數(shù)2.13.3

帶缺省參數(shù)的函數(shù)2.13.4

函數(shù)重載（overload）2.13.5

函數(shù)模板（functiontemplate）C++要求為每一個函數(shù)建立原型，用以說明函數(shù)的名稱、參數(shù)個數(shù)及類型和函數(shù)返回值的類型。應養(yǎng)成將聲明與定義分別編寫的編程習慣。在寫函數(shù)原型時，可以省略形參的名字，但如果取名恰當，這些名字可以起到提示參數(shù)用途的作用。2.13.1函數(shù)原型（FunctionPrototype）2.13.2 內聯(lián)（inline）函數(shù)在執(zhí)行程序過程中如果碰到函數(shù)調用，系統(tǒng)要進行虛實結合，同時轉到函數(shù)的代碼處去執(zhí)行函數(shù)體語句，使得程序執(zhí)行效率降低。為了解決這個問題，C++引入了內聯(lián)函數(shù)機制。使用內聯(lián)函數(shù)（用inline說明）是一種用空間換時間的措施，通常只有較短的函數(shù)才定義為內聯(lián)函數(shù)，對于較長的函數(shù)最好作為一般函數(shù)處理?！纠?.11】內聯(lián)函數(shù)的使用。#include<iostream>usingnamespacestd;inlinedoublecircumference(doubleradius);voidmain(){doubler=3.0,s;s=circumference(r);

cout<<"thecircumferenceis"<<s<<endl;}inlinedoublecircumference(doubleradius)//內聯(lián)函數(shù)的定義，此處也可以省略inline關鍵字{return2*3.1415926*radius;}2.13.3 帶默認參數(shù)的函數(shù)如果在函數(shù)說明或函數(shù)定義中為形參指定一個默認值，則稱此函數(shù)為帶默認參數(shù)的函數(shù)。如果函數(shù)有多個默認參數(shù)，則默認參數(shù)必須是從右向左連續(xù)定義，并且在最右邊一個默認參數(shù)的右邊不能有未指定默認值的參數(shù)。voidfun(inta=3,intb=6,intc,intd);voidfun(inta=65,intb=3,intc,intd=3);需要特別注意的是如果在函數(shù)原型的聲明中設置了函數(shù)參數(shù)的默認值，則不可再在函數(shù)定義的頭部重復設置，否則編譯時將出現(xiàn)錯誤信息。2.13.4 函數(shù)重載（overload）C++編譯系統(tǒng)允許為兩個或兩個以上的函數(shù)取相同的函數(shù)名，但是形參的個數(shù)或者形參的類型不應相同，編譯系統(tǒng)會根據(jù)實參和形參的類型及個數(shù)的最佳匹配，自動確定調用哪一個函數(shù)，這就是所謂的函數(shù)重載?！纠?.12】重載函數(shù)應用舉例【例2.12】重載函數(shù)應用舉例#include<iostream.h>int

add(int

x,inty){intsum;sum=x+y;returnsum;}int

add(int

x,int

y,intz){intsum;sum=x+y+z;returnsum;}voidmain(){int

a,b;a=add(5,10);b=add(5,10,20);

cout<<”a=”<<a<<endl;

cout<<”b=”<<b<<endl;}在使用重載函數(shù)時要注意:①不可以定義兩個具有相同名稱、相同參數(shù)類型和相同參數(shù)個數(shù)，只是函數(shù)返回值不同的函數(shù)。int

func(intx)；floatfunc(intx)；②如果某個函數(shù)參數(shù)有缺省值，必須保證其參數(shù)缺省后調用形式不與其它函數(shù)混淆。int

f(inta,floatb);voidf(inta,floatb,intc=0);函數(shù)調用語句：f(10,2.0);具有二義性，既可以調用第一個函數(shù)，也可以調用第二個函數(shù)。2.13.5 函數(shù)模板（functiontemplate）

C++語言中可以使用模板來避免在程序中多次書寫相同的代碼。所謂模板是一種使用無類型參數(shù)來產(chǎn)生一系列函數(shù)或類的機制。模板分為函數(shù)模板和類模板，函數(shù)模板可以定義一個對任何類型變量進行操作的函數(shù)。使用的方法是先說明函數(shù)模板，然后實例化成相應的模板函數(shù)進行調用執(zhí)行。1.函數(shù)模板函數(shù)模板的一般說明形式如下：template<模板參數(shù)表><返回值類型><函數(shù)名>(形參表){//函數(shù)定義體}<模板參數(shù)表>尖括號中不能為空，參數(shù)可以有多個，用逗號分開。模板類型參數(shù)由關鍵字class或typename后加一個標識符構成，兩個關鍵字的意義相同，它們表示后面的參數(shù)名代表一個基本數(shù)據(jù)類型或用戶定義的類型。

如果類型形參多于一個，則每個類型形參都要使用class或typename。如：template<classT>，則“T”可以在程序運行時被任何C++語言支持的數(shù)據(jù)類型所取代。如有兩個以上的模板參數(shù)時，使用逗號分隔，如：“template<classT1,classT2>”?！纠?.13】編寫一個對具有n個元素的數(shù)組a[]求最小值的程序，將求最小值的函數(shù)設計成函數(shù)模板。#include<iostream.h>template<classT>Tmin(Ta[],intn)