面向?qū)ο笤O(shè)計與C++課件第1章C++對C性能的擴充

1、1,第1章 C+對C性能的擴充,面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計與C+,2,1 行注釋 2 輸入輸出 3 數(shù)據(jù)類型 4 變量,主要內(nèi)容,5 函數(shù) 6 new及delete 7 引用類型,3,1. 行注釋,在C+中,新增了行注釋/ /sum.cpp #include /編譯預(yù)處理命令 using namespace std; /使用命令空間std int main() /主函數(shù)首部 int x,y,sum; /定義3個整型變量 coutx; /從鍵盤輸入變量x的值 ciny; /從鍵盤輸入變量y的值 sum=x+y; /將x+y的值賦給整型變量sum coutx+y=sumendl; /輸出兩個整數(shù)的和sum

2、return 0; /如程序正常結(jié)束, /向操作系統(tǒng)返回一個數(shù)值0 ,4,C語言中我們用庫函數(shù)printf和scanf對基本變量進行輸入輸出。如下程序：,2. 數(shù)據(jù)的輸入和輸出,#include void main() int a; scanf(%d, ,C+擴展了C的輸入輸出，不但可用printf、scanf函數(shù)，還可以用輸入輸出流。,5,C+輸入輸出標準流,以上標準流為利用面向?qū)ο蠓椒ㄔO(shè)計的輸入輸出流類的對象.,使用cin的格式：cin變量名1變量名2變量名n,使用cout的格式：cout,6,#include int main() for(int i=1;iafc; couta=af=f

3、c=cendl; return 0; ,例如：,注：使用cin與cout必須在程序開頭包含iostream頭文件！,7,C+輸入輸出流的優(yōu)點,簡單易用，根據(jù)操作對象自適應(yīng)，無需指定變量的類型； 可對自定義的類型進行輸入輸出； 提高了安全性和可擴展性。,8,3. 數(shù)據(jù)類型,枚舉類型 一般形式：enum 枚舉類型名枚舉列枚舉變量表 C+中定義枚舉變量時，不必在枚舉名前加標識符enum 共用體類型 同結(jié)構(gòu)體類型，聯(lián)合類型一旦定義，就可以直接使用聯(lián)合名定義變量，而不用在聯(lián)合體名前加標識符union。 結(jié)構(gòu)體類型： C+語言，結(jié)構(gòu)體一旦定義，則可以直接使用該結(jié)構(gòu)體名定義變量，不需在結(jié)構(gòu)體前加struct

4、標識。如： struct studentxxx; student stu; 另外，C+中的結(jié)構(gòu)體類型所有的屬性和方法都是公有的。 新增類類型 C+中的struct作為特殊的類類型中不僅有屬性數(shù)據(jù)還有成員函數(shù)，但是所有訪問屬性都是公有。,9,C語言中我們都是用字符數(shù)組來表示字符串的，在C+除了可以用字符數(shù)組表示外，我們還可以用string類型來更方便的表示字符串，string實質(zhì)上是C+標準庫(stl)中用面向?qū)ο蠓椒ǘx的字符串類，它并不是C+提供的基本類型。,#include #include /必須包含此頭文件 using namespace std; void main() string

5、 str1; str1=abcdefg; string str2=str1; /用一個字符串給另一個賦值 coutstr1endl; /對字符串進行輸入輸出 coutstr15endl; /操作字符串中的單個字符 str15=k; coutstr1endl; ,string類型,10,string字符串的運算,C語言中對字符串進行運算要用到strcat(),strcpy(),strcmp()等庫函數(shù)，C+中的string字符串類，可以直接用+,=等運算符對字符串進行操作。,#include #include /必須包含此頭文件 using namespace std; void main()

6、string str1=abcd; string str2=efgh; coutstr1+str2endl; /字符串連接 /字符串比較 if(str1str2) coutstr1小于str2endl; else coutstr1大于等于str2endl; ,11,4. 變量,正確理解C中的變量的定義要求：一般應(yīng)該集中定義出，不能在語句塊中定義。 程序例：void main() int x=1; /正確 for(int i=0; i10; i+) /錯誤 int y=2; ,12,（1）C+變量定義規(guī)則,可以采用“隨用隨定義”的方式定義出變量，即變量的塊內(nèi)定義 C+中允許變量在使用之前的任一語

7、句塊中定義出來，包括 for循環(huán)中,何為塊？,塊：C+語言把括起來的一塊區(qū)域稱為塊。,塊變量：定義在某個塊中的變量。,塊作用域：變量定義的由花括號括起來的范圍，塊變量在其 作用域可見，而在作用域外不可見。,13,例如：,#include void main(void) int x=1;/局部變量 int y; /塊內(nèi)變量 x=3;y=4; couty=yendl; ,void main(void) for(int i=1;i10;i+) int z=1; /塊內(nèi)變量 coutz=z; ,14,正確理解C+中的變量的各種作用域,文件域全局變量（其作用域為從定義點到當(dāng)前文件結(jié)束有效）。 函數(shù)域局部

8、變量（其作用域為本函數(shù)內(nèi)有效）。 函數(shù)原型域函數(shù)的形參，為局部變量，只在該函數(shù)體內(nèi)有效。 塊內(nèi)域塊內(nèi)定義的變量（比局部變量的作用域更小），塊內(nèi)定義的變量的作用域為從定義點到當(dāng)前塊內(nèi)有效，語句塊執(zhí)行完畢，自動釋放。,15,例如：,int X=1; void Function(int a) int b=a; X=b; Y=X; void main() int Y=2; X=2; Function(X); for(int i=0;i10;i+) X=2; int C=0; X=2,Y=3; C=X; a=3; b=4; ,/錯誤,/正確,/正確,/正確,/正確,/錯誤,/全局變量 /函數(shù)的形參 /局

9、部變量 /局部變量 /塊定義的變量 /塊定義的變量,16,語句塊內(nèi)變量的應(yīng)用目的,通過縮小變量的作用域來縮短變量的生存期，充分利用內(nèi)存空間，優(yōu)化內(nèi)存的使用,void main() int X; /局部變量 for(X=1; X10; X+) /在此時X才被釋放,void main() for(int X=1; X10; X+) /塊內(nèi)變量 /在此時X就被釋放 ,17,（2） 作用域運算符與命名空間,C語言中變量命名的要求： 在同一個程序中應(yīng)該盡可能保持變量名的唯一性，最好不要同名。,#include iostream.h int X=1; void main() int X=2; cout X

10、; ,相同嗎？,此時輸出的X值是為“1”還是“2”,系統(tǒng)采用同名覆蓋原則決定，輸出為2 如果要輸出全局變量X的值，怎么辦？,18,C+中的全局作用域限定符,作用：它能使程序員訪問在某外部塊中所定義的全局變量，以免被同名的局部變量所覆蓋。 訪問規(guī)則：有:限定的同名符號是全局變量，無:限定的同名符號是局部變量。,#include int X=1; void main() int X=2; cout local X= Xendl; /未限定時的符號名為局部 /符號名 cout global X= :X; /采用“:”限定時的符號名為全/局符號名 ,19,全局作用域限定符的編程規(guī)則（1）,只能將“:”

11、放在具有全局符號名說明的變量名之前，不能放在無全局符號名說明的局部變量名之前。 int X=1; void main(void) int X=2; int Y=3; :X=10;/正確，因為有同名的全局符號名說明 :Y=4;/錯誤，因為無同名的全局符號名說明 全局作用域限定符“:”不僅可以限定變量，也可以用來限定函數(shù),20,名字空間,-解決不同模塊相同名字沖突問題。 一個名字空間可以看作一個比程序模塊更大的包。 格式：Namespace ModuleName ,注：一個給定名字空間的所有代碼可以位于同一個文件中， 也可以分布在多個文件中，但是在每一個文件中代碼都要按照 上述語句格式進行封裝。

12、其作用域有兩方面的含義： （1）同一個名字空間作用域內(nèi)不允許存在同名標識符； （2）不同名字空間作用域內(nèi)的標識符不能直接調(diào)用，需要 添加名字空間的作用域限定運算符。,21,例如：,/a.h #include namespace A 函數(shù)f1 函數(shù)f2 變量s; ,若要在A名字空間外，調(diào)用f1、f2函數(shù)和 變量s，如何表達？,方法1：A:f1();,方法2：#include “A.h” void main() using namespace A; f1();/名字空間A中的函數(shù) ,22,（3）用const關(guān)鍵字定義常變量,在C語言中我們用#define宏命令來定義常量，define只是在編譯時進

13、行字符串替換，運行時系統(tǒng)不為其分配內(nèi)存空間。用它有時會出現(xiàn)意想不到的錯誤。如下所示：,#include #define PI 3 #define R a+b int main() int a=2; int b=3; coutPI*R*R; return 1; ,程序輸出15而不是想要的75的結(jié)構(gòu)。,因為PI*R*R被展開為了3*a+b*a+b=15。,因此C+提供了const關(guān)鍵字來定義常變量，用const定義的常變量具有變量量的一些屬性。（有數(shù)據(jù)類型、占用內(nèi)存空間、具有地址、可以用指針來指向它等），唯一和變量不同的是它的值只能在定義時指定。以后就不能通過任何形式改變。,23,#include

14、 #define PI 3 /沒有類型，不占用存儲單元 const int R=2+3;/有類型，有存儲單元 int main() int a=2; int b=3; coutPI*R*Rendl; return 1; ,改進：,24,#include const float PI=3.1415926f; int main() float r; coutr; while(r=0) coutr; return 1; ,例：分析如下程序的功能,25,const定義常量,const 類型 常量名=表達式; 或 類型 const 常量名=表達式;,例如：const double pi=3.14; 和

15、double const pi=3.14;兩者等價!,const定義數(shù)組常量：const int a5=1,2,3,4,5;,注：const定義常量必須初始化。,26,常量與指針一起使用,（1）指向常量的指針,const char * name=chen;,name2=i;? name=stu;?,（2）常指針,char* const name=chen,例如：name=stu; name1=2;,27,常量與指針一起使用,（3）指向常量的常指針,注：const定義一個整型常量，關(guān)鍵字int可以省略。,const char *const name=”chen”;,name2=i;? name=

16、”stu”;?,28,區(qū)分C語言中的#define與C+中的const的不同,由#define所定義的符號名為全局性常量，因而在整個程序中應(yīng)保持符號名的唯一性； const可以說明一個局部或全局性同名常量（據(jù)此可以改變const符號名之值）。 另外在語法方面，#define為編譯預(yù)處理命令，而const為定義符，語句以“;”結(jié)束。 #define Min 1 const int Max=100; void main(void) #define Min 2 /錯誤，不能再定義同名常量 const int Max=200; /可以再定義同名局部常量 ,29,（4）函數(shù)形式上的轉(zhuǎn)換,任何系統(tǒng)定義的基

17、本數(shù)據(jù)類型或用戶自定義的數(shù)據(jù)類型的名字， 都可作為函數(shù)使用，從而把變量（常量）從一種數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換 到另一種數(shù)據(jù)類型。 例如：int i=20; float x; x=int(i);,（在C語言中則錯誤）,30,C語言要求如果函數(shù)調(diào)用在函數(shù)定義之前，則應(yīng)在函數(shù)調(diào)用之前對所調(diào)用的函數(shù)進行函數(shù)聲明，但如果函數(shù)的返回值為整型，也可以不進行聲明。如下例所示：,#include int max(int a,int b); /函數(shù)聲明 void main() int a=max(2,3); printf(%d,a); int max(int a,int b) if(a=b) return a; else r

18、eturn b; ,int max(int a,int b);就是對后面max函數(shù)的聲明。由于max函數(shù)的返回值為整型，所以這里的聲明也可以不要。但如果max的返回值不是整型，這必須對其進行聲明。 聲明可以采用以下幾種形式： int max(int a , int b); /原型聲明 int max(); / 無參聲明 max(); /無參無返回值聲明,5.函數(shù),31,（1）C+中的函數(shù)聲明,在C+如果函數(shù)調(diào)用在函數(shù)定義之前。則必須在調(diào)用之前對其進行的函數(shù)聲明(返回值為int的函數(shù)也必須聲明)。而且必須采用函數(shù)原型聲明的形式。,#include int max(int a,int b); in

19、t main() int a=max(2,3); cout=b) return a; else return b; ,C+中函數(shù)聲明必須采用函數(shù)原型的形式： 返回值 函數(shù)名（形參表）; 但在C+中函數(shù)的聲明可以只有形參類型，而沒有形參。如左邊的例子中也可將函數(shù)申明寫為： int max(int int);,要區(qū)分函數(shù)的定義、聲明和調(diào)用以及它們的作用。,32,（2） C+中函數(shù)的重載,函數(shù)重載：C+中允許在同一作用域中用同一函數(shù)名定義多個函數(shù)（C語言中不可以） 。這些函數(shù)的參數(shù)個數(shù)和參數(shù)類型不同。,例1：跟據(jù)參數(shù)類型的不同進行重載,33,例2：跟據(jù)參數(shù)個數(shù)的不同進行重載,由以上兩個例子的分析可以

20、得出：對重載的函數(shù)進行調(diào)用時，主要根據(jù)函數(shù)參數(shù)類型和個數(shù)的不同來確定具體應(yīng)該調(diào)用那一個函數(shù)。,重載的函數(shù)能否僅僅只有返回值不同而形參完全相同？,調(diào)用重載函數(shù)時，函數(shù)返回值類型不在參數(shù)匹配檢查之列,34,（3）默認參數(shù)的函數(shù),C語言，函數(shù)調(diào)用時傳給函數(shù)的實參個數(shù)必須與形參的個數(shù)相同，但C+可以讓形參帶有默認的值,從而可以讓傳遞給函數(shù)的形參個數(shù)少于實參的個數(shù)。稱為默認參數(shù)。這種機制有時候給我們帶來很大的方便。尤其是在面向?qū)ο缶幊虝r類的構(gòu)造函數(shù)。,#include void GetDate(int day ,int month=3,int year=2011) coutyear/month/daye

21、ndl; int main( ) GetDate(20); GetDate(20,5); GetDate(20,5,2012); return 1; ,程序輸出： 2011/3/20 2011/5/20 2012/5/20,35,實參與形參的結(jié)合是以從左到右的順序進行的，第一個實參的值必須傳遞給第一個形參，第二個實參必然與第二個形參相結(jié)合。所以帶函數(shù)的默認參數(shù)必須按從右到左的順序進行默認。例如如下的函數(shù)默認參數(shù)是錯誤的。 Fun(int a, int b=2,int c,int d=3); /錯誤,默認參數(shù)的次序,由以上的討論我們可以發(fā)現(xiàn)，在有默認參數(shù)的函數(shù)中，實參的個數(shù)可以少于形參的個數(shù)，但

22、實參的個數(shù)不能少于形參中沒有默認的參數(shù)的個數(shù)。,帶默認值的函數(shù)的功能可以由函數(shù)的重載來實現(xiàn)！,36,使用帶默認參數(shù)的函數(shù)時應(yīng)注意的問題,（1）如果函數(shù)的定義在函數(shù)的調(diào)用之前，則應(yīng)在函數(shù)的定義中給出形參的默認值。如果函數(shù)的定義在函數(shù)的調(diào)用之后，則應(yīng)在函數(shù)聲明中給出參數(shù)的默認值，而在函數(shù)的定義中可以給出也可以不給出（視編譯器而定，例如VC6.0中則只能在函數(shù)聲明中給出，而在函數(shù)定義中不能給出默認參數(shù)）。為了避免混淆，我們最好只在函數(shù)聲明中給出默認參數(shù)。,（2）函數(shù)名重載時最好不要用缺省參數(shù)，否則會引起二義性 。例如： GetDate(int day,int month=4,int year=200

23、8); GetDate(int day); 則如果有一個函數(shù)調(diào)用GetDate(20),系統(tǒng)無法判斷應(yīng)該調(diào)用哪一個函數(shù)（編譯報錯）。但如果第二個函數(shù)改為： GetDate(int dat,int month,int year,int hour); 則不會出現(xiàn)以上混淆。,37,（4）內(nèi)聯(lián)函數(shù)（內(nèi)置函數(shù)）,對函數(shù)的調(diào)用需要一定的時間和空間開銷，對于有些需要頻繁調(diào)用的函數(shù)這種開銷會累積起來。C+對此提供了一種解決方法內(nèi)聯(lián)函數(shù)。,內(nèi)聯(lián)函數(shù)：在編譯時將被調(diào)函數(shù)的代碼嵌入到主調(diào)函數(shù)中。這種嵌入到主調(diào)函數(shù)中的函數(shù)稱為內(nèi)聯(lián)函數(shù)。定義內(nèi)聯(lián)函數(shù)只需在函數(shù)定義的前面加上關(guān)鍵字 inline.,#include us

24、ing namespace std; inline int max(int a,int b); void main() int a=max(2,3); cout=b) return a; else return b; ,38,使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)應(yīng)注意：,內(nèi)聯(lián)函數(shù)必須在函數(shù)第一次出現(xiàn)時由inline指定； 內(nèi)聯(lián)函數(shù)代碼不宜太大，原則上適宜1-5行代碼的小函數(shù)； 不能含有復(fù)雜的分支和循環(huán)等語句。 遞歸調(diào)用函數(shù)不能定義為內(nèi)聯(lián)函數(shù)。,39,/分配一個堆區(qū)動態(tài)數(shù)組 int *p; int i; void f() cini; p=(int *)malloc(sizeof(int)*i); void main()

25、 f(); for(int j=0;ji;j+) pj=j*10; coutpjendl; free(p); ,6.動態(tài)分配/撤銷內(nèi)存的運算符new和delete,C語言中動態(tài)內(nèi)存的分配與使用(堆區(qū)),/分配單個堆區(qū)變量 #include #include void main() int *p; p=(int*)malloc(sizeof(int); *p=4; cout*pendl; free(p); ,40,動態(tài)分配/撤銷內(nèi)存的運算符new和delete,C語言中使用庫函數(shù)malloc和free,進行內(nèi)存分配和撤銷，malloc只能由用戶給出大小來分配內(nèi)存而不能自己確定數(shù)據(jù)類型，所以不適合

26、面向?qū)ο笞远x類型，C+提供了new和delete運算符來對內(nèi)存進行動態(tài)分配和撤銷（任兼容C語言的malloc和free函數(shù)）。,new和delete的用法：,#include using namespace std; void main() int *p; p=new int; *p=4; cout*pendl; delete p; ,int *p; int i; void f() cini; p=new inti; void main() f(); for(int j=0;ji;j+) pj=j*10; coutpjendl; deletep; ,41,7. 引用類型,引用：就是給變量起一

27、個別名，別名的定義，同一實體，兩個不同的名稱。 C+中的引用：同一內(nèi)存單元兩種不同的變量名。,通過引用，可以實現(xiàn)在不同的作用域內(nèi)訪問同一內(nèi)存單元。,42,void main() int x=1; fun(x); void fun(int ,您知道x與a是什么關(guān)系嗎？,43,引用定義的語法,類型定義符 即ra與a為同一個變量，但在不同的應(yīng)用場合下（作用域內(nèi)）以不同的變量名出現(xiàn)。,44,必須定義的同時使之初始化。引用并不另開辟內(nèi)存空間。 聲明了一個變量的引用后，就不能在將其改為別的變量的引用。如下程序。,注意！,#include using namespace std; int main() in

28、t a=2,b=3; int ,聲明 對一個一般變量的引用,45,引用實際上是一隱指針，是對變量的間接引用，但不必加運算符“*“。 引用不同于其他變量。 不能定義引用數(shù)組;如： int ?,46,為什么要提供引用操作符,C+中的引用主要是用來解決函數(shù)調(diào)用中形參為指針型的參數(shù)時其函數(shù)體時的不安全性（易出錯），使得操作更加簡單、安全。 例如：,47,48,引用調(diào)用的優(yōu)點,通過引用調(diào)用可以提高調(diào)用速度，因為只需要傳送地址而不需要直接將大量數(shù)據(jù)拷貝，因而特別適用于形參為大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用場合。,struct Data int a1000; AData; void fun(struct Data X) ,s

29、truct Data int a1000; AData; void fun(struct Data 可見swap函數(shù)并不能實現(xiàn)將實參交換的作用。,51,（2）變量地址作實參 變量地址作實參是將函數(shù)的參數(shù)定義為指針類型，調(diào)用函數(shù)的時候?qū)⒆兞康牡刂纷鳛閷崊鬟f給函數(shù)。這種傳值方式也是單向傳遞，但和變量名作實參不同的是它將實參變量的內(nèi)存地址復(fù)制給形參。所以可以在函數(shù)棧中直接通過變量地址來改變實參的值。,52,#include using namespace std; void swap(int *a,int *b); int main() int a=2,b=4; swap( ,void swap(int *pa,int *b) int temp=*pa; *pa=*pb; *pb=temp; ,程序輸出：a=4 b=2; 可見swap函數(shù)實現(xiàn)了將實參交換的作用。間接的實現(xiàn)了函數(shù)傳參的雙向傳遞。,53,（）變量引用作實參 變量引用作實參是將函數(shù)的參數(shù)定義為引用類型，調(diào)用函數(shù)的時候?qū)⒆兞棵鳛閷崊鬟f給函數(shù)。這種傳值方式是雙向傳遞，實參和形參共享同一內(nèi)存空間。改變了形參也就改變了實參。,54,#include usin