C++ 语言入门

注明：以下及其后续内容部分摘自《StandardC++Bible》，所有程序代码都在VisualStdio6.0中编译运行，操作系统为WinXP。本文不涉及VC6.0开发工具的使用，只讲解C++语法知识。C++和C的共同部分就不讲解了（如常量和变量，循环语句和循环控制，数组和指针等，这里面的一些区别会在本节和下节介绍一下），具体可看精华区-新手上路-C语言入门，本文着重介绍C++的特点，如类、继承和多重继承、运算符重载、类模板、C++标准库、模板库、等等。一、C++概述(一)发展历史1980年，BjarneStroustrup博士开始着手创建一种模拟语言，能够具有面向对象的程序设计特色。在当时，面向对象编程还是一个比较新的理念，Stroustrup博士并不是从头开始设计新语言，而是在C语言的基础上进行创建。这就是C++语言。1985年，C++开始在外面慢慢流行。经过多年的发展，C++已经有了多个版本。为次，ANSI和ISO的联合委员会于1989年着手为C++制定标准。1994年2月，该委员会出版了第一份非正式草案，1998年正式推出了C++的国际标准。(二)C和C++C++是C的超集，也可以说C是C++的子集，因为C先出现。按常理说，C++编译器能够编译任何C程序，但是C和C++还是有一些小差别。例如C++增加了C不具有的关键字。这些关键字能作为函数和变量的标识符在C程序中使用，尽管C++包含了所有的C，但显然没有任何C++编译器能编译这样的C程序。C程序员可以省略函数原型，而C++不可以，一个不带参数的C函数原型必须把void写出来。而C++可以使用空参数列表。C++中new和delete是对内存分配的运算符，取代了C中的malloc和free。标准C++中的字符串类取代了C标准C函数库cstring头文件中的字符数组处理函数。C++中用来做控制态输入输出的iostream类库替代了标准C中的stdio函数库。C++中的try/catch/throw异常处理机制取代了标准C中的setjmp()和longjmp()函数。二、关键字和变量C++相对与C增加了一些关键字，如下：typenamebooldynamic_castmutablenamespacestatic_castusingcatchexplicitnewvirtualoperatorfalseprivatetemplatevolatileconstprotectedthiswchar_tconst_castpublicthrowfriendtruereinterpret_casttrybitorxor_eand_eqcomplor_eqnot_eqbitand在C++中还增加了bool型变量和wchar_t型变量：布尔型变量是有两种逻辑状态的变量，它包含两个值：真和假。如果在表达式中使用了布尔型变量，那么将根据变量值的真假而赋予整型值1或0。要把一个整型变量转换成布尔型变量，如果整型值为0，则其布尔型值为假；反之如果整型值为非0，则其布尔型值为真。布儿型变量在运行时通常用做标志，比如进行逻辑测试以改变程序流程。#includeiostream.hintmain(){boolflag;flag=true;if(flag)couttrueendl;return0;}C++中还包括wchar_t数据类型，wchar_t也是字符类型，但是是那些宽度超过8位的数据类型。许多外文字符集所含的数目超过256个，char字符类型无法完全囊括。wchar_t数据类型一般为16位。标准C++的iostream类库中包括了可以支持宽字符的类和对象。用wout替代cout即可。#includeiostream.hintmain(){wchar_twc;wc='b';woutwc;wc='y';woutwc;wc='e';woutwcendl;return0;}说明一下：某些编译器无法编译该程序(不支持该数据类型)。三、强制类型转换有时候，根据表达式的需要，某个数据需要被当成另外的数据类型来处理，这时，就需要强制编译器把变量或常数由声明时的类型转换成需要的类型。为此，就要使用强制类型转换说明，格式如下：int*iptr=(int*)&table;表达式的前缀(int*)就是传统C风格的强制类型转换说明(typecast)，又可称为强制转换说明(cast)。强制转换说明告诉编译器把表达式转换成指定的类型。有些情况下强制转换是禁用的，例如不能把一个结构类型转换成其他任何类型。数字类型和数字类型、指针和指针之间可以相互转换。当然，数字类型和指针类型也可以相互转换，但通常认为这样做是不安全而且也是没必要的。强制类型转换可以避免编译器的警告。longintel=123;shorti=(int)el;floatm=34.56;inti=(int)m;上面两个都是C风格的强制类型转换，C++还增加了一种转换方式，比较一下上面和下面这个书写方式的不同：longintel=123;shorti=int(el);floatm=34.56;inti=int(m);使用强制类型转换的最大好处就是：禁止编译器对你故意去做的事发出警告。但是，利用强制类型转换说明使得编译器的类型检查机制失效，这不是明智的选择。通常，是不提倡进行强制类型转换的。除非不可避免，如要调用malloc()函数时要用的void型指针转换成指定类型指针。四、标准输入输出流在C语言中，输入输出是使用语句scanf()和printf()来实现的，而C++中是使用类来实现的。#includeiostream.hmain()//C++中main()函数默认为int型，而C语言中默认为void型。{inta;coutinputanumber:;cina;/*输入一个数值*/coutaendl;//输出并回车换行return0;}cin,cout,endl对象，他们本身并不是C++语言的组成部分。虽然他们已经是ANSI标准C++中被定义，但是他们不是语言的内在组成部分。在C++中不提供内在的输入输出运算符，这与其他语言是不同的。输入和输出是通过C++类来实现的，cin和cout是这些类的实例，他们是在C++语言的外部实现。在C++语言中，有了一种新的注释方法，就是‘//’，在该行//后的所有说明都被编译器认为是注释，这种注释不能换行。C++中仍然保留了传统C语言的注释风格/*……*/。C++也可采用格式化输出的方法：#includeiostream.hintmain(){inta;coutinputanumber:;cina;coutdeca''//输出十进制数octa''//输出八进制数hexaendl;//输出十六进制数return0;}从上面也可以看出，dec,oct,hex也不可作为变量的标识符在程序中出现。五、函数参数问题(一)无名的函数形参声明函数时可以包含一个或多个用不到的形式参数。这种情况多出现在用一个通用的函数指针调用多个函数的场合，其中有些函数不需要函数指针声明中的所有参数。看下面的例子：intfun(intx,inty){returnx*2;}尽管这样的用法是正确的，但大多数C和C++的编译器都会给出一个警告，说参数y在程序中没有被用到。为了避免这样的警告，C++允许声明一个无名形参，以告诉编译器存在该参数，且调用者需要为其传递一个实际参数，但是函数不会用到这个参数。下面给出使用了无名参数的C++函数代码：intfun(intx,int)//注意不同点{returnx*2;}(二)函数的默认参数C++函数的原型中可以声明一个或多个带有默认值的参数。如果调用函数时，省略了相应的实际参数，那么编译器就会把默认值作为实际参数。可以这样来声明具有默认参数的C++函数原型：#includeiostream.hvoidshow(int=1,float=2.3,long=6);intmain(){show();show(2);show(4,5.6);show(8,12.34,50L);return0;}voidshow(intfirst,floatsecond,longthird){coutfirst=firstsecond=secondthird=thirdendl;}上面例子中，第一次调用show()函数时，让编译器自动提供函数原型中指定的所有默认参数，第二次调用提供了第一个参数，而让编译器提供剩下的两个，第三次调用则提供了前面两个参数，编译器只需提供最后一个，最后一个调用则给出了所有三个参数，没有用到默认参数六、函数重载在C++中，允许有相同的函数名，不过它们的参数类型不能完全相同，这样这些函数就可以相互区别开来。而这在C语言中是不允许的。1.参数个数不同#includeiostream.hvoida(int,int);voida(int);intmain(){a(5);a(6,7);return0;}voida(inti){coutiendl;//输出5}voida(inti,intj){coutijendl;//输出67}2.参数格式不同#includeiostream.hvoida(int,int);voida(int,float);intmain(){a(5,6);a(6,7.0);return0;}voida(inti,intj){coutijendl;//输出56}voida(inti,floatj){coutijendl;//输出67.0}七、变量作用域C++语言中，允许变量定义语句在程序中的任何地方，只要在是使用它之前就可以；而C语言中，必须要在函数开头部分。而且C++允许重复定义变量，C语言也是做不到这一点的。看下面的程序：#includeiostream.hinta;intmain(){cina;for(inti=1;i=10;i++)//C语言中，不允许在这里定义变量{staticinta=0;//C语言中，同一函数块，不允许有同名变量a+=i;cout::aaendl;}return0;}八、new和delete运算符在C++语言中，仍然支持malloc()和free()来分配和释放内存，同时增加了new和delete来管理内存。1.为固定大小的数组分配内存#includeiostream.hintmain(){int*birthday=newint[3];birthday[0]=6;birthday[1]=24;birthday[2]=1940;coutIwasbornonbirthday[0]'/'birthday[1]'/'birthday[2]endl;delete[]birthday;//注意这儿return0;}在删除数组时，delete运算符后要有一对方括号。2.为动态数组分配内存#includeiostream.h#includestdlib.hintmain(){intsize;cinsize;int*array=newint[size];for(inti=0;isize;i++)array[i]=rand();for(i=0;isize;i++)cout'\n'array[i];delete[]array;return0;}九、引用型变量在C++中，引用是一个经常使用的概念。引用型变量是其他变量的一个别名，我们可以认为他们只是名字不相同，其他都是相同的。1.引用是一个别名C++中的引用是其他变量的别名。声明一个引用型变量，需要给他一个初始化值，在变量的生存周期内，该值不会改变。&运算符定义了一个引用型变量：inta;int&b=a;先声明一个名为a的变量，它还有一个别名b。我们可以认为是一个人，有一个真名，一个外号，以后不管是喊他a还是b，都是叫他这个人。同样