第二講 C++程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)簡(jiǎn)化

第二講C++程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)主要內(nèi)容C++語(yǔ)言基本輸入輸出函數(shù)及新增特性new、delete操作符引用作用域、可見(jiàn)性、生命期C++標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出流

在C++中用istream類(lèi)和ostream類(lèi)的派生類(lèi)iostream控制輸入輸出，并提供了輸入和輸出操作符，cin：它是istream類(lèi)的對(duì)象，用來(lái)處理標(biāo)準(zhǔn)輸入，即鍵盤(pán)輸入。cout：它是ostream類(lèi)的對(duì)象，用來(lái)處理標(biāo)準(zhǔn)輸出，即屏幕輸出。使用時(shí)務(wù)必包含#include<iostream.h>。<<稱(chēng)為插入操作符，其作用是向cout流中插入字符。>>稱(chēng)為提取操作符，其作用是從cin流中提取字符。無(wú)格式輸出cout無(wú)格式輸入cincout<<變量1<<變量2…<<變量n;cin>>數(shù)據(jù)1>>數(shù)據(jù)2…>>數(shù)據(jù)n;cout<<變量1<<變量2<<變量n;cin>>變量1>>變量2>>變量n;函數(shù)調(diào)用機(jī)制c++的函數(shù)調(diào)用過(guò)程，需要調(diào)用初始化和善后處理的環(huán)節(jié)。函數(shù)調(diào)用的整個(gè)過(guò)程就是?？臻g操作的過(guò)程。函數(shù)調(diào)用時(shí)，C++首先：1.建立被調(diào)函數(shù)的棧空間2.保護(hù)調(diào)用函數(shù)的運(yùn)行狀態(tài)和返回地址3.傳遞參數(shù)4.將控制轉(zhuǎn)交被調(diào)函數(shù)函數(shù)的返回機(jī)制函數(shù)的調(diào)用機(jī)制當(dāng)函數(shù)調(diào)用結(jié)束時(shí)，如果存在返回值，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)和返回值類(lèi)型相同的臨時(shí)變量，將返回的局部變量的值賦給這個(gè)臨時(shí)變量，然后恢復(fù)調(diào)用函數(shù)的運(yùn)行狀態(tài)，釋放?？臻g，釋放局部變量，使其屬于調(diào)用函數(shù)棧空間的一部分，再根據(jù)返回地址，回到主調(diào)函數(shù)，在主調(diào)函數(shù)中使用臨時(shí)變量的值，當(dāng)函數(shù)調(diào)用語(yǔ)句結(jié)束時(shí)，再釋放臨時(shí)變量的空間。內(nèi)聯(lián)函數(shù)內(nèi)聯(lián)擴(kuò)展（inlineexpansion）簡(jiǎn)稱(chēng)為內(nèi)聯(lián)（inline），內(nèi)聯(lián)函數(shù)也稱(chēng)為內(nèi)嵌函數(shù)。當(dāng)在一個(gè)函數(shù)的定義或聲明前加上關(guān)鍵字inline則就把該函數(shù)定義為內(nèi)聯(lián)函數(shù)，它主要是解決程序的運(yùn)行效率。計(jì)算機(jī)在執(zhí)行一般函數(shù)的調(diào)用時(shí)，無(wú)論該函數(shù)多么簡(jiǎn)單或復(fù)雜，都要經(jīng)過(guò)參數(shù)傳遞、執(zhí)行函數(shù)體和返回等操作，這些操作都需要一定的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)。若把一個(gè)函數(shù)定義為內(nèi)聯(lián)函數(shù)后，在程序編譯階段，編譯器就會(huì)把每次調(diào)用該函數(shù)的地方都直接替換為該函數(shù)體中的代碼，由此省去函數(shù)的調(diào)用及相應(yīng)的保存現(xiàn)場(chǎng)、參數(shù)傳遞和返回操作，從而加快整個(gè)程序的執(zhí)行速度。

內(nèi)聯(lián)函數(shù)可以在一開(kāi)始僅定義或聲明一次，但必須在函數(shù)被調(diào)用之前定義或聲明。否則，編譯器不認(rèn)為那是內(nèi)聯(lián)函數(shù)，仍然如同對(duì)普通函數(shù)那樣處理該函數(shù)的調(diào)用過(guò)程。內(nèi)聯(lián)函數(shù)的函數(shù)體有一些限制：內(nèi)聯(lián)函數(shù)中不能含有任何循環(huán)以及switch和goto語(yǔ)句；內(nèi)聯(lián)函數(shù)中不能說(shuō)明數(shù)組；遞歸函數(shù)（自己調(diào)用自己的函數(shù)）不能定義為內(nèi)聯(lián)函數(shù)。通常只適合1~5行的小函數(shù)。函數(shù)重載C++允許功能相近的函數(shù)在相同的作用域內(nèi)以相同函數(shù)名聲明，從而形成重載。方便使用，便于記憶。例：形參類(lèi)型不同intadd(intx,inty);floatadd(floatx,floaty);形參個(gè)數(shù)不同intadd(intx,inty);intadd(intx,inty,intz);不要將不同功能的函數(shù)聲明為重載函數(shù)，以免出現(xiàn)調(diào)用結(jié)果的誤解、混淆。這樣不好：intadd(intx,inty);intadd(inta,intb);編譯器不以形參名來(lái)區(qū)分intadd(intx,inty);voidadd(intx,inty);編譯器不以返回值來(lái)區(qū)分intadd(intx,inty){returnx+y;}floatadd(floatx,floaty){returnx-y;}重載函數(shù)的形參必須不同:個(gè)數(shù)不同或類(lèi)型不同。編譯程序?qū)⒏鶕?jù)實(shí)參和形參的類(lèi)型及個(gè)數(shù)的最佳匹配來(lái)選擇調(diào)用哪一個(gè)函數(shù)。函數(shù)參數(shù)的默認(rèn)值函數(shù)在聲明時(shí)可以預(yù)先給出默認(rèn)的形參值，調(diào)用時(shí)如給出實(shí)參，則采用實(shí)參值，否則采用預(yù)先給出的默認(rèn)形參值。intadd(intx=5,inty=6){returnx+y;}voidmain(void){add(10,20);//10+20add(10);//10+6add();//5+6}默認(rèn)形參值必須從右向左順序聲明，并且在默認(rèn)形參值的右面不能有非默認(rèn)形參值的參數(shù)。因?yàn)檎{(diào)用時(shí)實(shí)參取代形參是從左向右的順序。例：int

add(int

x,inty=5,intz=6);//正確int

add(intx=1,inty=5,intz);//錯(cuò)誤int

add(intx=1,inty,intz=6);//錯(cuò)誤new和delete運(yùn)算符

new和delete操作符是c++語(yǔ)言的一部分，使用時(shí)無(wú)須包含頭文件，從堆中分配和釋放內(nèi)存塊。語(yǔ)法：

newT（初始值

）//T是類(lèi)型

創(chuàng)建一個(gè)T類(lèi)型對(duì)象，若成功，返回值為對(duì)象首地址，否則NULL。

newT[E]//E是算術(shù)表達(dá)式

創(chuàng)建一個(gè)T類(lèi)型對(duì)象數(shù)組，成功時(shí)返回值為數(shù)組首地址，否則NULL，不允許有初始值，且類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)參數(shù)為空或都有缺省值。

delete指針變量刪除一個(gè)指針變量所指的對(duì)象

delete[]指針變量刪除一個(gè)指針變量所指的對(duì)象數(shù)組char*pstr=newchar[10];delete[]pstr;pi=newint[10][10];float*p=newfloat;const指針指向常量的指針constinta=78;constintb=28;intc=18;constint*pi=&a;*pi=58;//errorpi=&b;*pi=68;//errorpi=&c;*pi=88;//errorc=98;指針常量char*constpc=“asdf”;pc=“dfgh”;//error*pc=‘b’;*(pc+1)=‘c’;*pc++=‘y’;//errorconstintb=28;int*constpc=&b;//errorconstintci=7;intai;constint*constcpc=&ci;constint*constcpi=&ai;cpi=&ai;//error*cpi=39;//errorai=39指向常量的指針常量*pi是常量，但pi可以改變*cpc和cpc都是常量pc是常量，但*pc可以改變引用的概念引用的概念

引用是個(gè)別名，當(dāng)建立引用時(shí)，程序用另一個(gè)變量或?qū)ο?目標(biāo))的名字初始化它。建立引用后，引用作為目標(biāo)的別名而使用，對(duì)引用的改動(dòng)實(shí)際就是對(duì)目標(biāo)的改動(dòng)。引用的聲明

為建立引用，先寫(xiě)上目標(biāo)的類(lèi)型，后跟引用運(yùn)算符“&”，然后是引用的名字。引用能使用任何合法變量名。

intsomeInt;int&rInt=someInt;

引用不是值，不占存儲(chǔ)空間，聲明引用時(shí)，目標(biāo)的存儲(chǔ)狀態(tài)不會(huì)改變。引用只有聲明，沒(méi)有定義。且在聲明時(shí)必須初始化，否則產(chǎn)生編譯錯(cuò)誤。引用的操作如果程序?qū)ふ乙玫牡刂?，它返回目?biāo)的地址引用一旦初始化，就維系在一定的目標(biāo)上，再也不分開(kāi)，任何對(duì)該引用的賦值，都是對(duì)引用所維系的目標(biāo)賦值，而不是將引用維系到另一個(gè)目標(biāo)上。引用與指針的差別指針是變量，可以把它再賦值成其他的地址。建立引用時(shí)必須進(jìn)行初始化并且決不會(huì)再指向其他不同的變量。什么能被引用若一個(gè)變量聲明為T(mén)&，即引用時(shí)，它必須用T類(lèi)型的變量或?qū)ο?，或能夠轉(zhuǎn)換成T類(lèi)型的對(duì)象進(jìn)行初始化若引用類(lèi)型T的初始化不是一個(gè)左值，那么將建立一個(gè)T類(lèi)型的目標(biāo)并用初值初始化，那個(gè)目標(biāo)的地址變成引用的值例:double&rr=1;doubletemp;temp=double(1);double&rr=temp;int*a;int*&p=a;intb=8;p=&b;0110：F14E0110:F890ap80110：F14Eb由于指針也是變量，所以可以有指針變量的引用。不允許進(jìn)行引用對(duì)void進(jìn)行引用是不允許的。void&a=3;void只是在語(yǔ)法上相當(dāng)于一個(gè)類(lèi)型，本質(zhì)上不是類(lèi)型。不能建立引用的數(shù)組。inta[10];int&ra[10]=a;引用本身不是一種數(shù)據(jù)類(lèi)型，故沒(méi)有引用的引用，也沒(méi)有引用的指針。例：inta;int&ra=a;int&*p=&ra;

引用不能用類(lèi)型來(lái)初始化：int&ra=int;

因?yàn)橐檬亲兞炕驅(qū)ο蟮囊?，而不是?lèi)型的引用。有空指針，無(wú)空引用。int&ri=NULL;用引用傳遞函數(shù)參數(shù)傳遞引用給函數(shù)與傳遞指針的效果一樣，傳遞的是原來(lái)的變量或?qū)ο?，而不是在函?shù)作用域內(nèi)建立的變量或?qū)ο蟮母北?。引用具有指針的威力，但是調(diào)用引用傳遞的函數(shù)時(shí)，可讀性卻比指針傳遞好。引用具有傳值方式函數(shù)調(diào)用語(yǔ)法的簡(jiǎn)單性與可讀性，但是威力卻比傳值方式強(qiáng)。引用存在的問(wèn)題引用可以表達(dá)清晰并讓程序員負(fù)責(zé)了解如何傳遞參數(shù)，但是在有些情況下它們能夠隱藏錯(cuò)誤。

inta=10;intb=20;swap(a,b);引用隱藏了函數(shù)所使用的參數(shù)傳遞的類(lèi)型，無(wú)法從所看到的函數(shù)調(diào)用判斷其是值傳遞還是引用傳遞。例：

voidfn(ints){//…}voidfn(int&t){//…}voidmain(){inta=5;fn(a);}用引用返回值函數(shù)只能返回一個(gè)值，若程序需要從函數(shù)返回多個(gè)值，引用和指針都可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程。函數(shù)返回值時(shí)，要生成一個(gè)值的副本。而用引用返回值時(shí)，不生成值的副本。#include<iostream.h>floattemp;floatfn1(floatr){temp=r*r*3.14;returntemp;}float&fn2(floatr){temp=r*r*3.14;returntemp;}voidmain(){floata=fn1(5.0);

float&b=fn1(5.0);

floatc=fn2(5.0);

float&d=fn2(5.0);cout<<a<<endl;cout<<b<<endl;cout<<c<<endl;cout<<d<<endl;}如果返回不在作用域范圍內(nèi)的變量或?qū)ο蟮囊?，這與返回一個(gè)局部作用域指針的性質(zhì)一樣嚴(yán)重。函數(shù)調(diào)用作為左值返回一個(gè)引用使得一個(gè)函數(shù)調(diào)用表達(dá)式成為左值表達(dá)式。只要避免將局部棧中變量的地址返回，就能使函數(shù)調(diào)用表達(dá)式作為左值來(lái)使用。傳遞指針和引用的目的是效率，當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)類(lèi)型很大時(shí)，因?yàn)閭髦狄獜?fù)制副本，故不可取，但傳遞指針和引用存在傳值所沒(méi)有的危險(xiǎn)。保護(hù)實(shí)參不被修改的辦法是傳遞const指針和引用。C++不區(qū)分變量的const引用和const變量的引用。程序決不能給引用本身重新賦值，使它指向另一個(gè)變量，因此引用總是const的。若對(duì)引用應(yīng)用關(guān)鍵詞const，其作用是使目標(biāo)成為const變量。即沒(méi)有：constdoubleconst&a=1;只有：constdouble&a=1;外部存儲(chǔ)類(lèi)型一個(gè)程序在很小的規(guī)模下，可以用一個(gè)源文件來(lái)完整表達(dá)。具有應(yīng)用價(jià)值的程序由多個(gè)源文件組成，根據(jù)C++程序的定義，其中只有一個(gè)源文件具有主函數(shù)main()，而其他的文件不能含有主函數(shù)。所有函數(shù)聲明一般都放在源文件的開(kāi)始位置。構(gòu)成一個(gè)程序的多個(gè)源文件之間，通過(guò)聲明數(shù)據(jù)或函數(shù)為外部的(extern)來(lái)進(jìn)行溝通。帶extern的變量不在本文件中分配空間，而在程序的其它文件中分配空間(變量定義)。默認(rèn)的函數(shù)聲明或定義總是extern的。它告訴連接程序，在所有組成該程序的文件中搜索該函數(shù)。帶extern的變量說(shuō)明是變量聲明，不是變量定義靜態(tài)存儲(chǔ)類(lèi)型靜態(tài)全局變量靜態(tài)函數(shù)在全局變量前加一個(gè)static，使該變量只在這個(gè)源文件中可用，稱(chēng)之為全局靜態(tài)變量(靜態(tài)全局變量)。在一個(gè)源文件中，全局變量和靜態(tài)全局變量沒(méi)有區(qū)別。在多文件組成的程序里，全局靜態(tài)變量使得該變量成為定義該變量的源文件所獨(dú)享。使一個(gè)變量只在一個(gè)源文件中全局使用有時(shí)是必要的。第一，不必?fù)?dān)心另外源文件使用它的名字，該名字在源文件中是唯一的。第二，源文件的全局變量不能被其他源文件使用，不能被其他源文件所修改，保證變量的值是可靠的。

函數(shù)的聲明和定義默認(rèn)情況下在整個(gè)程序中是extern（外部的），有時(shí)需要使某個(gè)函數(shù)只在一個(gè)源文件中有效，不能被其他源文件所用，在函數(shù)前面加上static。它允許其他源文件建立并使用同名的函數(shù)，而不相互沖突，在很大的編程項(xiàng)目中它是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。在文件作用域下聲明的inline函數(shù)默認(rèn)為static存儲(chǔ)類(lèi)型。聲明的const的常量默認(rèn)為static存儲(chǔ)類(lèi)型。若加上extern，則為外部存儲(chǔ)類(lèi)型。作用域局部作用域函數(shù)作用域文件作用域函數(shù)原型作用域當(dāng)標(biāo)識(shí)符的聲明出現(xiàn)在由一對(duì)花括號(hào)所括起來(lái)的一段程序(塊)內(nèi)時(shí)，該標(biāo)識(shí)符的作用域從聲明點(diǎn)開(kāi)始，到塊結(jié)束處為止，該作用域的范圍具有局部性。標(biāo)號(hào)是唯一具有函數(shù)作用域的標(biāo)識(shí)符。goto語(yǔ)句使用標(biāo)號(hào)標(biāo)號(hào)聲明使得該標(biāo)識(shí)符在一個(gè)函數(shù)內(nèi)的任何位置均可以被使用。

函數(shù)原型聲明(不是函數(shù)定義)中所作的參數(shù)聲明在該作用域中。這個(gè)作用域開(kāi)始于函數(shù)原型聲明的左括號(hào)，結(jié)束于函數(shù)原型聲明的右括號(hào)。

文件作用域是在所有函數(shù)定義之外說(shuō)明的，其作用域從說(shuō)明點(diǎn)開(kāi)始，一直延伸到源文件結(jié)束。靜態(tài)全局變量和全局變量是文件作用域的，靜態(tài)函數(shù)也是文件作用域的。所以文件作用域也稱(chēng)全局作用域。在頭文件的文件作用域中所進(jìn)行的聲明，若該頭文件被一個(gè)源文件嵌入，則聲明的作用域也擴(kuò)展到該源文件中，直到源文件結(jié)束。可見(jiàn)性可見(jiàn)性從另一角度表現(xiàn)標(biāo)識(shí)符的有效性，標(biāo)識(shí)符在某個(gè)位置可見(jiàn)，表示該標(biāo)識(shí)符可以被引用?？梢?jiàn)性與作用域是一致的。作用域指的是標(biāo)識(shí)符有效的范圍，而可見(jiàn)性是分析在某一位置標(biāo)識(shí)符的有效性?？梢?jiàn)性在分析兩個(gè)同名標(biāo)識(shí)符作用域嵌套的特殊情況時(shí)，非常有用。在內(nèi)層作用域中，外層作用域中聲明的同名標(biāo)識(shí)符是不可見(jiàn)的，當(dāng)在內(nèi)層作用域中引用這個(gè)標(biāo)識(shí)符時(shí)，表示的是對(duì)內(nèi)層作用域中聲明的標(biāo)識(shí)符的引用。標(biāo)識(shí)符的可見(jiàn)性范圍不超過(guò)作用域，作用域則包含可見(jiàn)范圍。若全局變量被隱藏，則可用符號(hào)::來(lái)引用該全局變量。{inti;charch;i=3;{doublei;i=3.0e3;