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c++教程

一.c++与c语言的区别

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_castmutablenamespace

static_castusingcatchexplicitnew

virtualoperatorfalseprivatetemplate

volatileconstprotectedthiswchar_t

const_castpublicthrowfriendtrue

reinterpret_casttry

bitorxor_eand_eqcomplor_eq

not_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.h

intmain（）

{

boolflag;

flag=true;

if（flag）cout<

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.h

intmain（）

{

wchar_twc;

wc='b';

wout<

wc='y';

wout<

wc='e';

wout<

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.h

main（）//C++中main（）函数默认为int型，而C语言中默认为void型。

{

inta;

cout<

（这里原来是个空格）

cin>>a;/*输入一个数值*/

cout<

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.h

intmain（）

{

inta;

cout<

（这里原来是个空格）

cin>>a;

cout<

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.h

voida（int,int）;

voida（int）;

intmain（）

{

a（5）;

a（6,7）;

return0;

}

voida（inti）

{

cout<

}

voida（inti,intj）

{

cout<

}

2.参数格式不同

#includeiostream.h

voida（int,int）;

voida（int,float）;

intmain（）

{

a（5,6）;

a（6,7.0）;

return0;

}

voida（inti,intj）

{

cout<

}

voida（inti,floatj）

{

cout<

}

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.h

inta;

intmain（）

{

cin>>a;

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<<:

:

a<<<

}

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.h

intmain（）

{

int*birthday=newint[3];

birthday[0]=6;

birthday[1]=24;

birthday[2]=1940;

cout<<

<

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.h

intmain（）

{

intsize;

cin>>size;

int*array=newint[size];

for（inti=0;i

array[i]=rand（）;

for（i=0;i

cout<<'\n'<

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，作为变量，以后对这两个标识符操作都会产生相同的效果。

#includeiostream.h

intmain（）

{

inta=123;

int&b=a;

cout<

a++;

cout<

b++;

cout<

return0;

}

2.引用的初始化

和指针不同，引用变量的值不可改变。

引用作为真实对象的别名，必须进行初始化，除非满足下列条件之一：

（1）引用变量被声明为外部的，它可以在任何地方初始化

（2）引用变量作为类的成员，在构造函数里对它进行初始化

（3）引用变量作为函数声明的形参，在函数调用时，用调用者的实参来进行初始化

3.作为函数形参的引用

引用常常被用作函数的形参。

以引用代替拷贝作为形参的优点：

引用避免了传递大型数据结构带来的额外开销

引用无须象指针那样需要使用*和->等运算符

#includeiostream.h

voidfunc1（sp）;

voidfunc2（s&p）;

structs

{

intn;

chartext[10];

};

intmain（）

{

staticsstr={123,China};

func1（str）;

func2（str）;

return0;

}

voidfunc1（sp）

{

cout<

cout<

}

voidfunc2（s&p）

{

cout<

cout<

}

从表面上看，这两个函数没有明显区别，不过他们所花的时间却有很大差异，func2（）函数所用的时间开销会比func2（）函数少很多。

它们还有一个差别，如果程序递归func1（），随着递归的深入，会因为栈的耗尽而崩溃，但func2（）没有这样的担忧。

4.以引用方式调用

当函数把引用作为参数传递给另一个函数时，被调用函数将直接对参数在调用者中的拷贝进行操作，而不是产生一个局部的拷贝（传递变量本身是这样的）。

这就称为以引用方式调用。

把参数的值传递到被调用函数内部的拷贝中则称为以传值方式调用。

#includeiostream.h

voiddisplay（constDate&,constchar*）;

voidswapper（Date&,Date&）;

structDate

{

intmonth,day,year;

};

intmain（）

{

staticDatenow={2,23,90};

staticDatethen={9,10,60};

display（now,Now:

）;

display（then,Then:

）;

swapper（now,then）;

display（now,Now:

）;

display（then,Then:

）;

return0;

}

voidswapper（Date&dt1,Date&dt2）

{

Datesave;

save=dt1;

dt1=dt2;

dt2=save;

}

voiddisplay（constDate&dt,constchar*s）

{

cout<

cout<

<

}

5.以引用作为返回值

#includeiostream.h

structDate

{

intmonth,day,year;

};

Datebirthdays[]=

{

{12,12,60};

{10,25,85};

{5,20,73};

};

constDate&getdate（intn）

{

returnbirthdays[n-1];

}

intmain（）

{

intdt=1;

while（dt!

=0）

{

cout<<

cin>>dt;

if（dt>0&&dt<4）

{

constDate&bd=getdate（dt）;

cout<

<

}

}

return0;

}

程序都很简单，就不讲解了。

二.类的设计，构造函数和析构函数

类是编程人员表达自定义数据类型的C++机制。

它和C语言中的结构类似，C++类支持数据抽象和面向对象的程序设计，从某种意义上说，也就是数据类型的设计和实现。

一、类的设计

1.类的声明

class类名

{

private:

//私有

...

public:

//公有

...

};

2.类的成员

一般在C++类中，所有定义的变量和函数都是类的成员。

如果是变量，我们就叫它数据成员如果是函数，我们就叫它成员函数。

3.类成员的可见性

private和public访问控制符决定了成员的可见性。

由一个访问控制符设定的可访问状态将一直持续到下一个访问控制符出现，或者类声明的结束。

私有成员仅能被同一个类中的成员函数访问，公有成员既可以被同一类中的成员函数访问，也可以被其他已经实例化的类中函数访问。

当然，这也有例外的情况，这是以后要讨论的友元函数。

类中默认的数据类型是private，结构中的默认类型是public。

一般情况下，变量都作为私有成员出现，函数都作为公有成员出现。

类中还有一种访问控制符protected，叫保护成员，以后再说明。

4.初始化

在声明一个类的对象时，可以用圆括号（）包含一个初始化表。

看下面一个例子：

#includeiostream.h

classBox

{

private:

intheight,width,depth;//3个私有数据成员

public:

Box（int,int,int）;

~Box（）;

intvolume（）;//成员函数

};

Box:

:

Box（intht,intwd,intdp）

{

height=ht;

width=wd;

depth=dp;

}

Box:

:

~Box（）

{

//nothing

}

intBox:

:

volume（）

{

returnheight*width*depth;

}

intmain（）

{

Boxthisbox（3,4,5）;//声明一个类对象并初始化

cout<

return0;

}

当一个类中没有private成员和protected成员时，也没有虚函数，并且不是从其他类中派生出来的，可以用{}来初始化。

（以后再讲解）

5.内联函数

内联函数和普通函数的区别是：

内联函数是在编译过程中展开的。

通常内联函数必须简短。

定义类的内联函数有两种方法：

一种和C语言一样，在定义函数时使用关键字inline。

如：

inlineintBox:

:

volume（）

{

returnheight*width*depth;

}

还有一种方法就是直接在类声明的内部定义函数体，而不是仅仅给出一个函数原型。

我们把上面的函数简化一下：

#includeiostream.h

classBox

{

private:

intheight,width,depth;

public:

Box（intht,intwd,intdp）

{

height=ht;

width=wd;

depth=dp;

}

~Box（）;

intvolume（）

{

returnheight*width*depth;

}

};

intmain（）

{

Boxthisbox（3,4,5）;//声明一个类对象并初始化

cout<

return0;

}

这样，两个函数都默认为内联函数了。

二、构造函数

什么是构造函数？

通俗的讲，在类中，函数名和类名相同的函数称为构造函数。

上面的Box（）函数就是构造函数。

C++允许同名函数，也就允许在一个类中有多个构造函数。

如果一个都没有，编译器将为该类产生一个默认的构造函数，这个构造函数可能会完成一些工作，也可能什么都不做。

绝对不能指定构造函数的类型，即使是void型都不可以。

实际上构造函数默认为void型。

当一个类的对象进入作用域时，系统会为其数据成员分配足够的内存，但是系统不一定将其初始化。

和内部数据类型对象一样，外部对象的数据成员总是初始化为0。

局部对象不会被初始化。

构造函数就是被用来进行初始化工作的。

当自动类型的类对象离开其作用域时，所站用的内存将释放回系统。

看上面的例子，构造函数Box（）函数接受三个整型擦黑素，并把他们赋值给立方体对象的数据成员。

如果构造函数没有参数，那么声明对象时也不需要括号。

1.使用默认参数的构造函数

当在声明类对象时，如果没有指定参数，则使用默认参数来初始化对象。

#includeiostream.h

classBox

{

private:

intheight,width,depth;

public:

Box（intht=2,intwd=3,intdp=4）

{

height=ht;

width=wd;

depth=dp;

}

~Box（）;

intvolume（）

{

returnheight*width*depth;

}

};

intmain（）

{

Boxthisbox（3,4,5）;//初始化

Boxdefaulbox;//使用默认参数

cout<

cout<

return0;

}

2.默认构造函数

没有参数或者参数都是默认值的构造函数称为默认构造函数。

如果你不提供构造函数，编译器会自动产生一个公共的默认构造函数，这个构造函数什么都不做。

如果至少提供一个构造函数，则编译器就不会产生默认构造函数。

3.重载构造函数

一个类中可以有多个构造函数。

这些构造函数必须具有不同的参数表。

在一个类中需要接受不同初始化值时，就需要编写多个构造函数，但有时候只需要一个不带初始值的空的Box对象。

#includeiostream.h

classBox

{

private:

intheight,width,depth;

public:

Box（）{//nothing}

Box（intht=2,intwd=3,intdp=4）

{

height=ht;

width=wd;

depth=dp;

}

~Box（）;

intvolume（）

{

returnheight*width*depth;

}

};

intmain（）

{

Boxthisbox（3,4,5）;//初始化

Boxotherbox;

otherbox=thisbox;

cout<

return0;

}

这两个构造函数一个没有初始化值，一个有。

当没有初始化值时，程序使用默认值，即2，3，4。

但是这样的程序是不好的。

它允许使用初始化过的和没有初始化过的Box对象，但它没有考虑当thisbox给otherbox赋值失败后，volume（）该返回什么。

较好的方法是，没有参数表的构造函数也把默认值赋值给对象。

classBox

{

intheight,width,depth;

public:

Box（）

{

height=0;width=0;depth=0;

}

Box（intht,intwd,intdp）

{

height=ht;width=wd;depth=dp;

}

intvolume（）

{

returnheight*width*depth;

}

};

这还不是最好的方法，更好的方法是使用默认参数，根本不需要不带参数的构造函数。

classBox

{

intheight,width,depth;

public:

Box（intht=0,intwd=0,intdp=0）

{

height=ht;width=wd;depth=dp;