C++入门

《完美C++》第5版 (美)Walter Savitch,Kenrick Mock 萨维奇//默克 著  薛正华，沈庚，韦远科 译    出版社： 电子工业出版社

时间2019/4/11-5/14？待定一个月

第一章 C++基础

分析机不是什么问题都能解决，它只能根据我们告诉它的方式完成事情。它可以遵循我们给出的分析，但没有能力对新的分析关系或事实预测。归根到底，它只是帮助我们去做一些我们已经知道的事情。——奥古斯塔.艾达.洛夫莱斯

1.1 C++简介 总结：

语言是科学唯一的工具。——塞缪尔.约翰逊

1.C++内存管理机制：C++内存管理和C语言类似，程序员自己负责内存的申请和释放。

注意：由于C语言是C++的一个子集，因此大多数编译器允许C++程序采用C风格的内存管理方式。但是，C++有自己风格的内存管理方式，并且在编写C++程序的时候，建议采用C++风格的内存管理方式。

2.所有过程式的实体都被成为函数。其他语言中的过程、方法、函数和子程序，在C++中都被统称为函数。

注意：程序执行时，运行时会自动调用main函数。

3.int main()表明main是一个无参数、返回值为int的函数。

注意：有些编译器允许省略上面的int或用void替代，表明该函数没有返回值。但是上面的方式是C++程序中开始main函数最规范形式。

4.return 0；这个代码的执行标志着程序运行的终止。在main函数中结束main函数的运行，并设置函数的返回值为0。

注意：根据ANSI/ISO C++标准，该语句不是必需的，但是目前许多编译器要求该语句。

5.cout << "How many programming languages have you used?"; //输出引号的文本到屏幕。

cin >> numberOfLanguages;//要求用户输入一个数字，并将其存入变量numberOfLanguages中。

注意：引号部分的内容被称为字符串，或者更确切地说，C风格的字符串。建议更多使用string类来操作字符串，而不是C风格的字符串。

1.2 变量、表达式及赋值语句 总结：

一个人一旦理解了编程中变量的使用方式，那么他也就掌握了编程的精髓。——艾兹格.迪科斯彻，《结构化编程注解》

1.变量以及其他在程序中定义的项目的名字被称为标识符。

注意：1）C++中的标识符必须以字母或下划线开始，其余部分包括字母、数字或者下划线。虽然以下划线开头的标识符是合法的，但是不建议这么做，因为一般来讲，以下划线开头的标识符约定为系统或者标准函数库中的标识符。

　　2）C++区分大小写，因此 rate，RATE，Rate为三个不同的标识符。但是为了避免混淆，不建议在将其用在同一个程序中。

　　3）另外，作为约定，变量的首字母要求小写。预定义标识符，如main,cin,cout等，必须全为小写。针对面向对象编程，约定采用大小写混合的方式，变量首字母小写，词界采用大写字母标识。如：topSpeed,timeOfArrival

　　4）C++中标识符没有长度的限制，但是具体的编译器会忽略一定长度之后的所有字符。

2.有一些特殊的标识符叫关键字或者保留字。这些标识符预先在C++中定义，有特殊的用途，不能用作变量名或其他用途。

注意：一些预先定义的标识符，如cin和cout都不是关键字。它们不是C++语言核心，可以对它们进行重定义。虽然这些预先定义的标识符不是关键字，但是却在C++的标准库中进行了定义。若用作一般用途，会导致很多问题，应尽量避免。最安全和方便的做法是将所有预定义的标识符都当作关键字。

3.C++中每个变量在使用之前都必须先声明。变量的声明其实就是告诉编译器，该变量将存储声明类型的数据。

注意：1）声明中出现多个变量的时候，变量之间采用逗号分隔，且声明采用分号结尾。

　　2）变量的声明可以放在任何地方进行，当然，考虑到程序的可读性，变量应该放在一个合适的地方。一般来讲，变量的声明要么放在变量使用之前，要么放在代码块的起始部分。

　　3）除了保留字，所有合法的标识符都可以用作变量名。

　　4）C++中，变量的声明和定义是不同的。声明一个变量时，仅仅是引入该变量的名字和类型；而定义一个变量时，会分配给该变量存储空间。就本书所提到的绝大多数变量，声明一个变量包含了变量的声明和变量的定义，也就是说为变量分配了存储空间。

4.基本数据类型：char类型可以被视为整数类型，但是并不提倡这种用法。浮点类型用得最多的是double，除非有其他原因，才用到其他类型的浮点类型。bool类型有true和false两个值，它不是整数类型，但为了兼容旧的代码，它可以与任意一种数据类型互相转换。

注意：每种整数类型都有一个unsigned的版本，这种版本只包含非负值，它们在非负值域的取值范围要比short,int和long大很多（因为它们与对应的short,int和long类型相比，占用的存储空间相同，但是不用表示负数域的数值）。一般情况下，我们可能不会用到这些类型，但在一些C++库的预定义函数声明中碰到它们。

5.赋值语句计算时，首先计算等号右边表达式的值，然后将该表达式的值赋给等号左边的变量。

注意：1）C++中可以将赋值语句用作表达式。但是建议最好不要用作表达式。如：n = m =2;容易写成n = m + 2;

　　2）Variable Operator = Expression等价于：Variable = Variable Operator (Expression)，其中Expression可以是一个变量、常数或一个复杂的算数表达式。如：amount *= cnt1 + cnt2; 等价于amount = amount *cnt1 + cnt2;

6.C++没有表示字符串的基本类型，但是提供了string类，用于对字符串进行各种操作和处理。

注意：要使用string类，必须在程序中引入string库：#include <string>

使用方法举例：string fruit;

　　　　　　fruit "durian";

7.陷阱：未初始化变量

事实上，变量没有初始化比变量没有值更糟糕。未初始化的变量，含有一些毫无意义的值，这些值由对应的内存状态决定（或者是内存的一种随机状态，或者是最近一个使用这部分内存的程序留下来的）。

注意：避免未初始化变量两种方式：1）在变量声明的同时对变量进行初始化。如：double rate = 0.07, time, balance = 0.00;

　　2）double rate(0.07), time, balance(0.00);

8.数据类型与布尔类型：bool类型的值可以存放在整数类型的变量中，同时整数类型的值可以存放在bool类型的变量中。

注意：1）将一个整数赋给bool类型的变量时，任何非零的整数都会被转化为true，而零会被转化为false。将一个bool类型的值赋给一个整型变量时，true被转化为1，而false则转化为0。

显然这是一种非常不好的编程风格，因此不建议用。

　　2）bool类型只有两个常量：true和false。且都为小写。

9.科学计数法 如：0.00000589最好表示成5.89e-6，其中e代表指数，表示乘以10的几次方，e既可以大写也可以小写。

注意：1）可以将字母e后边的数字理解成小数点移动的位数和方向。

　　2）字母e之前的数字可以包含小数点，也可以没有。但是e之后的数字一定为整数。

10.double双精度——8字节,float单精度——4字节,long double——10字节

11.char symbol = 'z';和cout << "How many programming languages have you used?";

注意：1）字符和字符串左边和右边的引号（单引号或双引号）完全是一个字符。

　　2）字符常量用单引号括起来，字符串常量用双引号括起来。所以，'A'和"A"是不一样的，"A"是字符串常量，只不过字符串只有一个字符。

12.反斜杠\告诉编译器，紧跟其后的字符含义发生了变化，这样的序列被称为转义序列，其中反斜杠和字符之间没有空格。

注意：1）如果想在一个字符串产量中包含一个反斜杠或双引号，必须用“\\”代替“\”，用“\''”代替“"”，以便对反斜杠和双引号进行转义。

　　2）字符串中一个零散的反斜杠，比如\z，在不同的编译器中含义不同。有些仅仅是简单的返回z，有的则认为这是一个错误。ANSI/ISO标准知名，未指定的转义序列具有未定义的行为，这意味着编译器可以做任何合适的事情，结果造成使用了未定义转义序列的代码不可移植。因此，不建议使用C++标准之外的转义序列。

　　3）\n换行符，\r回车，\t水平制表符，\a警告，\\反斜杠，\'单引号，\“双引号，后边几个很少使用：   \v垂直制表符，\b空格，\f换页，\?问号

13.const：在变量前添加const关键字，可以使一个变量不可变，当程序尝试更改这些变量时，就会产生错误。如：const int BRANCH_COUNT = 10, WINDOW_COUNT = 10;

注意：关键字const又被称为修饰符，因为它改变了该被修饰变量的性质。由const修饰符修饰的变量通常被称为修饰常量。尽管C++并不要求将声明常量全部大写，但这是程序员的一个默认风格。

14.陷阱：全整数除法

注意：1）如果除法两个操作数都是int类型，除法操作只返回运算结果的整数部分。如：9/2 ->4，结果没有进行四舍五入，小数点后边的结果不管其大小，统统丢弃。另外，由于这种情况没有任何的提示和警告，很容易被忽略，因此往往看似正确的程序却产生了错误的结果。而求余运算符%弥补了整数算法丢失的信息。

　　2）对于负整数而言，/操作和%操作的结果会因C++实现的不同而不同。因此，应该在确保两个操作数都为非负整数的情况下，才对其采用/和%操作。

15.类型转换：考虑一般情况，m/n，其中m和n为int类型的整型变量，当m和n分别为9和2时，就特殊化为上面的表达式，为了使m/n进行浮点操作，就必须进行类型转换，将int类型转换为浮点类型。

如下所示：double ans = n/ static_cast<double>(m);所以9/2.0 ->4.5

　　 注意：1）static_cast<double>(m)并不会改变输入变量m的值，如果表达式求值之前，m的值是2，那么表达式求值之后，m的值依然是2.

　　2）将浮点类型转换为整数时，会直接舍弃小数部分，而不会进行四舍五入。如：static_cast<int>(2.9)的结果是2，而不是3。

　　3）C++常用的四种类型转换的方法：static_cast<Type>(Expression)，const_cast<Type>(Expression)，dynamic_cast<Type>(Expression)，reinterpret_cast<Type>(Expression)，第一种最常用。const_cast用于去除变量的const属性。dynamic_cast用在继承层次中，将一种类型安全地转换为派生类型。renterpret_cast很少使用，而且其含义与具体的编译器相关。本书只讨论static_cast

　　4）旧的类型转换两种用法：1）将类型名像函数那样使用，如int(9.3) ->9，double(42) -> 42.0 2）将double(42)写成(double)42。

　　5）虽然C++保留了旧的类型转换方法，但是推荐使用新类型转换方法。如：double d = 5;这种把整数5自动转换为5.0，此为强制类型转换

16.陷阱：求值顺序——在一个复杂的表达式中使用自增和自减运算符是危险的。

注意：1）自增和自减运算符只适合单个变量，不能用于表达式。如：(x+y)++、--(x+y)、5++都为非法的表达式

　　2）n + (++n)假如n初值是2，如果按照从左到右的顺序，该表达式为2+3；如果按照从右至左的顺序，该表达式为3+3。由于C++没有规定子表达式的求值顺序，因此这个表达式的值可能为5，也可能为6。

例外：C++中有些运算符如&&(and)、||(or)和逗号运算符都是按照从左到右的顺序进行求值的，如(n <= 2) && (++n > 2)中&&保证了n<=2先求值为true，++n>2也为true,从而整个表达式的值为true。

　　3）不要将运算符的优先级顺序与表达式的求值顺序混为一谈。(n+2) * (++n) + 5中虽然总是表示（(n+2) * (++n)） + 5，但是，子表达式++n和(n+2)的计算顺序并不确定。不同的编译器有不同的顺序。

1.3 控制台输入/输出 总结：

进来是垃圾，出去也是垃圾。——一句谚语

1.

注意：

2.

注意：

3.

注意：

1.4 编程风格 总结：

在非常重要的事情上，最要紧的并非真诚，而是格调。——奥斯卡.王尔德，《不可儿戏》

1.

注意：

2.

注意：

3.

注意：

1.5 库与命名空间 总结：

1.

注意：

2.

注意：

3.

注意：

第二章 流程控制

“您能告诉我，从现在开始我该往哪个方向走吗？”“这很大程度上取决于你想得到怎样的结果。”猫说。——刘易斯.卡罗尔，《爱丽丝漫游仙境》

2.1 布尔表达式 总结：

要想区分真伪，首先必须知道什么是真，什么是伪。——贝尼迪.斯宾诺沙，《伦理学》

1.

注意：

2.

注意：

3.

注意：

2.2 分支机制 总结：

如果你遇到一个好的机遇，就请牢牢抓住。——尤吉.贝拉

1.

注意：

2.

注意：

3.

注意：

2.3 循环 总结：

有些任务与其说是家务劳动，不如说是科林斯王的折磨，其无休止地重复：一遍又一遍，一天又一天。——西蒙娜.德.波伏娃

1.

注意：

2.

注意：

3.

注意：

2.4 文件输入简介 总结：

你会在美丽的四开纸上看到那些文字，整齐的文字宛如那小溪蜿蜒穿过草地的边缘。——理查德.布林斯莱.谢立丹，《造谣学校》

1.

注意：

2.

注意：

3.

注意：

第三章 函数基础

幸福来自点滴的积累。——一句俗语

3.1预定义函数 总结：

不要重新发明轮子。——一句俗语

1.函数库的使用：1）在程序中用include指令引入该函数库 2）采用using指令包含std命名空间

注意：所有预定义的函数均要求使用include指令和using std指令，使用预定义函数要注意其实参类型，返回类型及头文件

但是，某些系统下的函数库，为了程序的正常编译和运行，还需设定相关编译选项和链接选项。具体的细节随系统的不同而不同；遇到上述问题，请查阅相关操作手册或请教专业人士寻求帮助。

2.相关的函数库：1）输入cin输出cout ->iostream，

　　2）sqrt(开根号)函数，pow指数(乘方)运算，fabs(double类型的绝对值)，ceil向上取整，floor向下取整-> cmath，

　　3）绝对值函数abs(int类型的绝对值)和labs(long类型的绝对值) ，exit(结束程序)，rand(随机数)，srand(设置随机数因子)-> cstdlib

注意：1）有三个求绝对值的函数，fabs(double类型的绝对值)-> cmath，绝对值函数abs(int类型的绝对值)和labs(long类型的绝对值) -> cstdlib

　　2）pow(3.0,2.0) -> 9.0，pow返回值为double类型，且需要两个参数，第一个参数为负，第二个参数就必须为整数。为安全起见，建议使用pow时，确保第一个参数为正

　　3）自动类型转换，结果不一定是我们想要的，但有一个例外，int类型向double类型转换是自动的

3.exit函数调用将立即结束程序的执行。

注意：exit包含一个int类型的参数，这个参数被传递给操作系统。就C++本身而言，可以使用任何int数值作为参数。但习惯上，由于错误造成的exit调用使用参数1，其他情况则使用参数0

4.随机数生成器。rand()->没有参数，返回值返回一个位于0和RAND_MAX之间的整数，包括0和RAND_MAX。RAND_MAX是一个预定义的整数常量，定义在cstdlib库中，具体的值与系统有关，当一般最小为32767。

注意：比例缩放，如果输出的10个随机数为0~10之间：rand( ) % 11

5.伪随机数：随机数生成器(如函数rand)并不产生真的随机数。函数rand的一系列调用，将产生一系列看似随机的数字。如果使计算机回到调用开始时的状态，重新调用一遍的话，就可以得到一系列相同的“随机数”

　　1）伪随机数的产生通常由一个被称为种子的数决定，如果以同一个seed启动随机数生成器，不管调用多少次，得到的都是相同的一组数。可以通过srand函数来设定rand的seed。

注意：给定一个seed之后产生的一系列伪随机数是随系统的不同而不同的，同一个系统使用相同的seed总是相同的。

　　2）函数rand没有参数，srand有一个参数，类型为unsigned int，即必须为非负整数

　　3）产生一个位于0.0~1.0之间的伪随机浮点数：(RAND_MAX -rand())/static_cast<double>(RAND_MAX)

3.2 自定义函数 总结：

定制西装总是比成衣更适合自己。——我的叔叔，裁缝师
1.自定义函数的实现分为两部分：1）函数声明(又称函数原型)  如：double totalCost(int numberParameter, double priceParameter); //第一个double指明了函数返回值的类型，totalCost为函数的名字，函数totalCost有两个参数：第一个为int类型，第二个为double类型。标识符numberParameter和priceParameter成为形参，或简称参数，形参可以是任何合法的标识符。

　　　　　　　　　　　　　　　2）函数调用 如：bill = totalCost(number, price); //number和price为实参
注意：1）函数声明以分号结束；且函数声明必须先于函数调用，一般放在main函数之前。

　　2）函数调用以分号结束，这告诉编译器这是一条可执行的语句。

　　3）函数调用之前必须首先给出该函数的完整定义或者对该函数的声明。最常见的安排是在main部分之前进行相关的声明，而函数的定义则出现在另外的文件中。

　　4）即使函数没有参数，函数声明和函数调用中也要记得加上括号。

　　5）形参是一种占位符，函数调用时，实参将填充形参。
2.函数定义由函数头和函数体组成，函数定义描述了函数如何计算出返回值。
注意：1）函数体可以包含任何合法的C++语句，并在函数调用时执行。因此带有返回值的函数除了返回一个值之外，还可以完成其他操作。但一般来讲，调用带返回值的函数的主要目的是获得返回值。

　　2）函数体可以包含对另一个函数的调用。可以在函数定义中包含其他函数调用，但不能在一个函数定义中包含另一个函数定义。

3.return语句由关键字return和一个表达式组成。如：return (subtotal + subtotal * TAXRATE);
注意：1）括号可以省略，为了统一起见，建议为了易于阅读，加上。

　　2）return语句后边没有任何语句，但如果有，这些语句不会被执行。return语句的执行标志着函数调用的结束。

　　3）return语句以“;”结束

　　4）函数的返回值可以是bool类型,调用这样的函数会得到一个true或false, 如：return (((rate >= 10) && (rate < 20) ) || (rate ==0)));

　　5）如果想终止函数执行，可以用return;

4.函数声明的另一种形式：如：double totalCost(int numberParameter, double priceParameter);和double totalCost(int, double);等价

注意：1）通常使用第一种，因为这样可以对函数做详细的解释，如给出每个形参的描述信息。第二种多见于编程手册中。

　　2）这种形式仅限于函数声明，函数定义必须给出相关的形参名字。

5.陷阱：参数顺序的错误

虽然计算机会检测每个实参的类型，但并不会检查其合理性。如果实参的顺序弄混，计算机不会按你希望的那样运行。如果类型不匹配且不能进行相关的类型转换，计算机将报错。

6.示例：一个四舍五入的函数

说明：预定义函数没有包括对一个数的四舍五入的函数。函数ceil和floor有类似的功能，但不是四舍五入的函数。

函数ceil返回邻近的最大整数, 如：ceil(2.1) ->3.0而不是2.0。函数floor返回邻近的小于或等于实参的整数。如：floor(2.1) ->2.0而不是3.0

思路：使用floor函数，将原数值加0.5后进行判断，如2.4四舍五入2，floor(2.4+0.5)->2.0->再转换为int:2，2.6四舍五入3，floor(2.6+0.5)->3.0->再转换为int:3

实现：

int round(double number){

return static_cast<int>(floor(number + 0.5));

}

7.void函数的定义与带返回值的函数仅有两点区别：1）在函数返回值类型的地方用void代替，这告诉编译器这个函数没有返回值；

　　2）void函数的函数体中没有return语句。函数体中的最后一条语句的执行代表着函数的结束。

注意：1）C++中有两种函数：带有返回值的函数和void函数。

　　2）虽然void函数的结尾不需要添加return语句，但这并不代表void函数不需要return语句，有时候return语句还是必不可少的。如P99酒店管理程序，当就餐客人数为0时，if语句后的return将结束函数的执行，避免除数为0的情况。

8.编写函数注释的好办法是将其分为两部分：前提条件(precondition)和运行结果(postcondition)

如：void showInternet(double balance, double rate);

//前提条件：balance是非负的存款余额。

//rate是以百分数表示的利率，如5代表5%。

//运行结果：屏幕上输出相应的利息数。

注意：precondition和postcondition可以省略，但在设计函数及编写函数声明的注释的时候，应该按照precondition和postcondition这种方式进行考虑。

9.main函数中的return 语句可有可无？

虽然C++标准规定可以省略程序中main部分的return 0语句，但很多编译器都要求必须包含return 0，并且几乎所有的编译器都允许其存在。考虑到程序的可移植性，编写程序时应该总是在main部分中包含return 0语句。可以将程序的main部分看作是一个返回值为int的函数，因此需要包含一个return语句。将程序的main部分看作是一个返回整数的函数，这似乎不好理解，但很多编译器都这么处理。

注意：1）虽然有些编译器允许，但在你的代码中不应该对main函数进行调用。只有系统才能调用main函数，也就是在程序运行的时候。

　　2）C++允许定义递归函数，但是main函数不能被递归调用。

3.3 作用域规则 总结：

让最终的结局合法，让它在宪法的范围内......——约翰.马歇尔，美国最高法院首席大法官《麦克洛克诉马里兰案》（1819）

1.函数定义内部声明的变量被称为该函数的局部变量，它的作用域局限于函数的范围或该函数的作用域为该函数内部。

注意：1） 如果一个变量局限于某个函数，有时简称其为局部变量，而不特指是哪个函数的局部变量。

　　2）如果一个变量是局部变量，那么就可以在其他函数定义中声明同名的变量，它们将会是不同的变量，即使名字相同（特别指出的是，即使其中一个是main函数，也是如此）。

2.编程人员在使用函数时必须知道该函数能完成什么样的工作，但没有必要探究函数实现的细节。这种思想通常是将函数当作“黑箱”进行理解的。以这种黑箱思想来编写和使用函数又称为过程抽象，C++中则成为函数抽象。

注意：如何去编写一个符合黑箱原则的函数：1）函数声明的注释应该告诉程序员参数所要求的所有条件，并且描述函数运行后的结果。

　　2）函数体内使用的所有变量都应该在函数体中声明（形参除外）。

3.全局命名常量；1）对于常量使用const修饰符，2）语句放在程序的开头，在所有的函数体之外（包括main函数）

全局变量：不适用const修饰符，可以被文件中所有的函数定义所使用。

注意：全局命名常量放在程序的开始位置可以使程序易于阅读，而且如果需要修改这些命名常量，很容易修改，但全局变量很少使用，而且它会使程序变得难以理解和维护，因此应尽量避免使用。

4.复合语句是在一对大括号中的语句（C++代码），含有声明的复合语句通常被称为语句块，事实上，语句块和复合语句是同一个事物的两个名字。

注意：1）但是，当我们的重点在复合语句中的声明时，一般使用语句块这一术语，而且我们称这些语句块中声明的变量限定于这个语句块。

　　2）函数定义中的函数体就是一个语句块。因此，函数定义中的局部变量和语句块中的局部变量是相同的。

5.提示：在函数和循环语句中使用函数调用

原因switch和if-else语句允许在每个分支中使用不同的语句，如果使用复合语句，会使很难理解，更好的做法是将复合语句转化为函数定义，在分支语句中放置函数调用。

6.for循环体中的变量声明:可以在for语句的头部声明变量，这样就可以在声明的同时进行相应的初始化。

如：for(int n = 1; n <= 10; n++)

　　　　sum = sum + n;

注意：1）ANSI/ISO C++标准要求，所有符合标准的编译器在处理for循环中的初始化声明时，这些声明都将被视为该循环体内部。

　　2）早期的C++编译器并非如此，程序员可以自己决定编译器如何处理for循环初始值中声明的变量。考虑到移植性方面的原因，最好不要这样编写代码。幸运的是，几乎所有常用的C++编译器都遵从这条规则，但不久以后的编译器有可能遵从，也有可能不遵从。

第四章 重载与默认实参

4.1

总结：

1.

注意：

2.

注意：

3.

注意：