C++程序設(shè)計(jì)及互動(dòng)多媒體開(kāi)發(fā) 課件 第2章 C++新增語(yǔ)言

C++程序設(shè)計(jì)第2章C++新增語(yǔ)言第1節(jié)C++輸入輸出第2節(jié)循環(huán)語(yǔ)句新特性第3節(jié)動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配第4節(jié)函數(shù)新特性第5節(jié)異常第1節(jié)C++輸入輸出命名空間cout語(yǔ)句cin語(yǔ)句使用VisualStudio2022創(chuàng)建一個(gè)HelloWorldC++程序

#include<iostream>intmain(){

std::cout<<"HelloWorld!\n";}對(duì)比VC6.0創(chuàng)建的HelloWorldC語(yǔ)言代碼：#include"stdafx.h"intmain(intargc,char*argv[]){printf("HelloWorld!\n");return0;}發(fā)現(xiàn)有所不同1.1cout輸出語(yǔ)句用于在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示信息用“流”(stream)的方式實(shí)現(xiàn)<<:輸出流符號(hào)需包含頭文件stream。即#include<iostream>屬于C++98標(biāo)準(zhǔn)//以后不標(biāo)注默認(rèn)為屬于C++98。語(yǔ)法：

cout<<表達(dá)式1<<表達(dá)式2<<……<<表達(dá)式n;e.g.inta=3;boolb=true;charc='m';chard[6]="China";cout<<a;cout<<b<<''<<c<<endl;//endl表示換行

cout<<d<<"isabigcountry."<<endl;cout控制符需包含頭文件#include

<iomanip>e.g.doublepi=3.1415926535,e=2.71828183;//固定輸出兩位小數(shù)cout<<setiosflags(ios::fixed)<<setprecision(2)<<pi<<“”<<e<<endl;控制符描述dec置基數(shù)為10，后由十進(jìn)制輸出（系統(tǒng)默認(rèn)形式）hex置基數(shù)為16，后由十六進(jìn)制輸出oct置基數(shù)為8，后由八進(jìn)制輸出setfill(c)設(shè)填充字符為csetprecision(n)設(shè)置實(shí)數(shù)的精度為n位setw(n)設(shè)域?qū)挒閚個(gè)字符setiosflags(ios::fixed)固定的浮點(diǎn)顯示setiosflags(ios::scientific)指數(shù)表示setiosflags(ios::left)左對(duì)齊setiosflags(ios::right)右對(duì)齊setiosflags(ios::skipws)忽略前導(dǎo)空白setiosflags(ios::uppercase)16進(jìn)制數(shù)大寫(xiě)輸出setiosflags(ios::lowercase)16進(jìn)制數(shù)小寫(xiě)輸出1.2命名空間（namespace）在C++中，名稱（name）可以是符號(hào)常量、變量、函數(shù)、結(jié)構(gòu)、枚舉、類和對(duì)象等等。工程越大，名稱互相沖突性的可能性越大。另外使用多個(gè)廠商的類庫(kù)時(shí)，也可能導(dǎo)致名稱沖突。為了避免，在大規(guī)模程序的設(shè)計(jì)中，以及在程序員使用各種各樣的C++庫(kù)時(shí)，這些標(biāo)識(shí)符的命名發(fā)生沖突，標(biāo)準(zhǔn)C++引入關(guān)鍵字namespace（命名空間/名字空間/名稱空間），可以更好地控制標(biāo)識(shí)符的作用域。例：創(chuàng)建一個(gè)命名空間：namespaceA{intx=20;}namespaceB{intx=30;}voidfunction(){cout<<"A::x:"<<A::x<<endl;cout<<"B::x:"<<B::x<<endl;}using聲明語(yǔ)法：//釋放整個(gè)命名空間到當(dāng)前作用域

usingnamespace命名空間名稱;//釋放某個(gè)變量到當(dāng)前作用域

using命名空間名稱::變量名或函數(shù)名;e.g.usingnamespacestd;或usingstd::cout;使用命名空間，改寫(xiě)HelloWorld#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){cout<<"HelloWorld!\n";}1.3cin輸入語(yǔ)句從鍵盤獲取數(shù)據(jù)，對(duì)指定的變量進(jìn)行賦值用“流”(stream)的方式實(shí)現(xiàn)>>:輸入流符號(hào)需包含頭文件stream。即#include<iostream>語(yǔ)法：

cin>>表達(dá)式1>>表達(dá)式2>>……>>表達(dá)式n;e.g.inta;cin>>a;floatf;chars[20];cin>>f>>s;cout、cin舉例例2-3改寫(xiě)例1-6，用cin、cout對(duì)結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入輸出#include"iostream.h"http://usingnamespacestd;//VC6.0不需此句structstudent//結(jié)構(gòu)體的定義{charname[30];charnum[10];charsex;intage;floatMathScore;floatEnglishScore;floatPoliticsScore;};floatAverage(structstudentstu){ return(stu.MathScore+stu.EnglishScore+stu.PoliticsScore)/3;}voidmain(){studentstu1,stu2;//結(jié)構(gòu)體變量定義

cout<<"請(qǐng)輸入第一位學(xué)生的姓名、學(xué)號(hào)、性別、年齡、以及數(shù)學(xué)、英語(yǔ)、政治三科成績(jī):"<<endl;

cin>>>>stu1.num>>stu1.sex>>stu1.age>>stu1.MathScore>>stu1.EnglishScore>>stu1.PoliticsScore;

cout<<"請(qǐng)輸入第二位學(xué)生的姓名、學(xué)號(hào)、性別、年齡、以及數(shù)學(xué)、英語(yǔ)、政治三科成績(jī):"<<endl;

cin>>>>stu2.num>>stu2.sex>>stu2.age>>stu2.MathScore>>stu2.EnglishScore>>stu2.PoliticsScore;

cout<<<<"的平均分是"<<Average(stu1)<<endl;cout<<<<"的平均分是"<<Average(stu2)<<endl;}第2節(jié)循環(huán)語(yǔ)句新特性auto關(guān)鍵字（C++11）范圍for語(yǔ)句（C++11）2.1auto關(guān)鍵字屬于C++11標(biāo)準(zhǔn)早在C++98標(biāo)準(zhǔn)中就存在了auto關(guān)鍵字，那時(shí)的auto用于聲明變量為自動(dòng)變量，自動(dòng)變量意為擁有自動(dòng)的生命期，這是多余的，因?yàn)榫退悴皇褂胊uto聲明，變量依舊擁有自動(dòng)的生命期：inta=5;//擁有自動(dòng)生命期autointb=10;//擁有自動(dòng)生命期staticintc=15;//延長(zhǎng)了生命期C++98中的auto多余且極少使用，C++11已經(jīng)刪除了這一用法，取而代之的是全新的auto：變量的自動(dòng)類型推斷。C++11中，auto可以在聲明變量的時(shí)候根據(jù)變量初始值的類型自動(dòng)為此變量選擇匹配的類型。e.g.inta=5;autob=a;//自動(dòng)類型推斷，b為int類型

cout<<typeid(b).name()<<endl;//typeid運(yùn)算符可以輸出變量的類型autoc=3.1416;//自動(dòng)類型推斷，c為float類型

autod='A';//自動(dòng)類型推斷，d為char類型

cout<<"c的類型為"<<typeid(c).name()<<endl;cout<<"d的類型為"<<typeid(d).name()<<endl;auto一般在循環(huán)語(yǔ)句中用得較多，可以使循環(huán)語(yǔ)句更加簡(jiǎn)潔易懂

e.g.for(autoi=1;i<10;i++){……}對(duì)比以下兩種寫(xiě)法：

（1）std::vector<std::string>vs;//vector和iterator是后面章節(jié)會(huì)學(xué)到的類型。向量和迭代器for(std::vector<std::string>::iteratori=vs.begin();i!=vs.end();i++){//...}

（2）std::vector<std::string>vs;for(autoi=vs.begin();i!=vs.end();i++){//..}2.2范圍for語(yǔ)句C++11標(biāo)準(zhǔn)一種更簡(jiǎn)單的for語(yǔ)句，用于遍歷一個(gè)序列。語(yǔ)法：

for（類型變量:數(shù)組）{//對(duì)變量（即數(shù)組中每個(gè)元素）進(jìn)行處理}e.g.intf[]{1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144};//fabonaci數(shù)列前十二項(xiàng)

for(autox:f)//對(duì)數(shù)組f中的每個(gè)元素，依次進(jìn)行處理{cout<<x<<endl;}例2-4改寫(xiě)例1-1，使用范圍for語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)九九乘法表#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){intnums[]={1,2,3,4,5,6,7,8,9};cout<<"輸出表："<<endl;

for(autoi:nums){for(autoj:nums){cout<<j<<'*'<<i<<'='<<i*j<<'\t';if(j>=i)break;}cout<<endl;}return0;}第3節(jié)動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配關(guān)于動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配new運(yùn)算符delete運(yùn)算符3.1關(guān)于動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配為什么需要?jiǎng)討B(tài)內(nèi)存分配？程序中大部分的內(nèi)存需求都是在程序執(zhí)行之前通過(guò)定義所需的變量來(lái)確定的。但是可能存在程序的內(nèi)存需求只能在運(yùn)行時(shí)確定的情況。例如，當(dāng)需要的內(nèi)存取決于用戶輸入。C語(yǔ)言動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配語(yǔ)句回顧malloc函數(shù)：動(dòng)態(tài)分配指定字節(jié)的內(nèi)存

定義：void*malloc(unsignedintnum_bytes);e.g.int*p;p=(int*)malloc(sizeof(int));//動(dòng)態(tài)申請(qǐng)能儲(chǔ)存一個(gè)整數(shù)的內(nèi)存。*p代表該無(wú)名字整數(shù)char*q;//聲明一個(gè)字符指針，準(zhǔn)備動(dòng)態(tài)申請(qǐng)一個(gè)用戶指定長(zhǎng)度的字符數(shù)組（字符串）intsize;scanf(“%d”,&size);//用戶對(duì)size賦值，用戶指定數(shù)組長(zhǎng)度q=(char*)malloc(size*sizeof(char));//動(dòng)態(tài)申請(qǐng)長(zhǎng)度為size的字符數(shù)組動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存需要在程序結(jié)束之前全部釋放，否則會(huì)造成內(nèi)存泄露。free函數(shù)：釋放之前動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存

定義：voidfree(void*FirstByte)e.g.char*Ptr=NULL;Ptr=(char*)malloc(100*sizeof(char));......

free(Ptr);Ptr=NULL;3.2new與delete運(yùn)算符C++提供了new與delete運(yùn)算符，進(jìn)行動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配語(yǔ)法：①變量申請(qǐng)：類型*pointer=new類型;//...

deletepointer;②數(shù)組申請(qǐng)：類型*pointer=newType[N];//N為數(shù)組元素個(gè)數(shù)//...

delete[]pointer;例2-5C++動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存演示例子#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){int*p=newint;//動(dòng)態(tài)申請(qǐng)一個(gè)整型變量*p=5;*p=*p+10;cout<<"p="<<p<<endl;cout<<"*p="<<*p<<endl;

deletep;//釋放變量?jī)?nèi)存

p=newint[10];//動(dòng)態(tài)申請(qǐng)一個(gè)10個(gè)元素的整型數(shù)組

for(inti=0;i<10;i++){p[i]=i+1;cout<<"p["<<i<<"]="<<p[i]<<endl;}

delete[]p;//釋放數(shù)組內(nèi)存

return0;}第4節(jié)函數(shù)新特性內(nèi)聯(lián)函數(shù)后置返回類型（C++11）引用參數(shù)函數(shù)重載4.1inline內(nèi)聯(lián)函數(shù)內(nèi)聯(lián)函數(shù)是C++中的一種特殊函數(shù)，它可以像普通函數(shù)一樣被調(diào)用，但是在調(diào)用時(shí)并不通過(guò)函數(shù)調(diào)用的機(jī)制而是通過(guò)將函數(shù)體直接插入調(diào)用處來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這樣可以大大減少由函數(shù)調(diào)用帶來(lái)的開(kāi)銷，從而提高程序的運(yùn)行效率。一般來(lái)說(shuō)inline用于定義某些短小并將被頻繁調(diào)用的函數(shù)。只需在函數(shù)定義前加inline關(guān)鍵字就可以把函數(shù)定義為內(nèi)聯(lián)函數(shù)。編譯器在編譯階段對(duì)內(nèi)聯(lián)函數(shù)進(jìn)行處理。只是對(duì)編譯器的建議，具體有沒(méi)有真正內(nèi)聯(lián)，要看編譯器。優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：利用得好，程序會(huì)提高性能，

缺點(diǎn)：利用得不好，會(huì)造成代碼臃腫。語(yǔ)法：

inline

返回值類型函數(shù)名（函數(shù)參數(shù)）{//此處定義函數(shù)體}e.g.

inlinedoubleVolume(doubler,doubleh)//函數(shù)定義{ doubleSd/*底面積*/,V/*體積*/; Sd=PI*pow(r,2); V=Sd*h; returnV;}4.2函數(shù)后置返回類型C++11標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)法：

一個(gè)普通前置返回類型的函數(shù)

返回類型函數(shù)名（參數(shù)列表）

可改寫(xiě)成：

auto

函數(shù)名（參數(shù)列表）->返回類型e.g.voidfunc(inta,intb);

可改寫(xiě)成：

autofunc(inta,intb)->void;4.3引用參數(shù)引用：是某一個(gè)變量或?qū)ο蟮膭e名。對(duì)引用的操作與對(duì)其所綁定的變量或?qū)ο蟮牟僮魍耆葍r(jià)語(yǔ)法：類型&引用名=目標(biāo)變量名；e.g.doublea=10.3;double&b=a;b=b+10;cout<<“a=“<<a<<“,b=“<<b<<endl;傳值參數(shù)傳址參數(shù)例2-6閱讀程序，判斷每個(gè)swap函數(shù)是否能實(shí)現(xiàn)變量數(shù)值的對(duì)換。#include<iostream.h>voidswap1(inta,intb);voidswap2(int*pa,int*pb);//voidswap3(int&a,int&b)intmain(){intx=3,y=5;cout<<"Beforeswap:x="<<x<<",y="<<y<<endl;C語(yǔ)言的兩種函數(shù)參數(shù)swap1(x,y);//swap2(&x,&y);//swap3(x,y);cout<<"Afterswap:x="<<x<<",y="<<y<<endl;return0;}voidswap1(inta,intb)//傳值參數(shù){intt;t=a;a=b;b=t;}voidswap2(int*pa,int*pb)//傳址參數(shù){intt;t=*pa;*pa=*pb;*pb=t;}C++新增：引用參數(shù)引用參數(shù)voidswap3(int&a,int&b){intt;t=a;a=b;b=t;}綜合例子例2-7改寫(xiě)例1-5求圓柱表面積和體積的例子，要求改為：

（1）函數(shù)Volume改為內(nèi)聯(lián)函數(shù)和后置返回類型；

（2）函數(shù)Area()除了返回表面積外，還要返回底面積和側(cè)面積。//因?yàn)楹笾梅祷仡愋蜑镃++11新特性，因此用VS2022創(chuàng)建工程#include"math.h"#include<iostream>usingnamespacestd;constdoublePI=3.1215926535;doubleArea(doubler,doubleh,double&Sd/*底面積*/,double&Sc/*側(cè)面積*/);//函數(shù)聲明autoVolume(doubler,doubleh)->double;//函數(shù)聲明intmain()//主函數(shù){ doubleradius,height,areaSurface,areaBottom,areaSide; cout<<"請(qǐng)輸入圓柱半徑:"; cin>>radius; cout<<"請(qǐng)輸入圓柱高度:"; cin>>height; areaSurface=Area(radius,height,areaBottom,areaSide); cout<<"圓柱表面積="<<areaSurface<<endl; cout<<"圓柱底面積="<<areaBottom<<endl; cout<<"圓柱側(cè)面積="<<areaSide<<endl; cout<<"圓柱體積="<<Volume(radius,height)<<endl; return0;}doubleArea(doubler,doubleh,double&Sd/*底面積*/,double&Sc/*側(cè)面積*/)//函數(shù)定義{ doubleS/*表面積*/; Sd=PI*pow(r,2); Sc=2*PI*r*h; S=Sc+2*Sd; returnS;}inlineautoVolume(doubler,doubleh)->double

//函數(shù)定義{ doubleSd/*底面積*/,V/*體積*/; Sd=PI*pow(r,2); V=Sd*h; returnV;}4.4函數(shù)重載我們?cè)谄綍r(shí)寫(xiě)代碼中會(huì)用到幾個(gè)函數(shù)但是他們的實(shí)現(xiàn)功能相同，但是有些細(xì)節(jié)卻不同。例如求絕對(duì)值，在C語(yǔ)言中有以下函數(shù)：

intabs(intx)//求整數(shù)的絕對(duì)值longlabs(long)//求長(zhǎng)整數(shù)的絕對(duì)值doublefabs(doublex)//求double小數(shù)的絕對(duì)值floatfabsf(floatx);//求float小數(shù)的絕對(duì)值doublecabs(structcomplexz)//計(jì)算復(fù)數(shù)的絕對(duì)值

用戶（應(yīng)用程序員）需把每個(gè)函數(shù)名都記住，顯然很麻煩。用戶能不能只需記一個(gè)函數(shù)，就能使用所有功能呢？于是C++提出了用一個(gè)函數(shù)名定義多個(gè)函數(shù)，這就是函數(shù)重載(Overload)C++允許在同一作用域中聲明幾個(gè)類似的同名函數(shù)，這些同名函數(shù)的形參列表（參數(shù)個(gè)數(shù)，類型，順序）必須不同，常用來(lái)處理實(shí)現(xiàn)功能類似數(shù)據(jù)類型不同的問(wèn)題。例2-8編寫(xiě)程序，使用函數(shù)重載的方法，用一個(gè)函數(shù)名實(shí)現(xiàn)前述C語(yǔ)言的各個(gè)求絕對(duì)值函數(shù)。#include"math.h"intMyAbs(intx)//整數(shù)版本{returnx>0?x:-x;}__int64MyAbs(__int64x)//長(zhǎng)整數(shù)版本{if(x>=0)returnx;elsereturn-x;}doubleMyAbs(doublex)//雙精度小數(shù)版本{returnsqrt(x*x);}floatMyAbs(floatx)//單精度小數(shù)版本{return(float)sqrt(x*x);}doubleMyAbs(_complexc)//復(fù)數(shù)版本{returnsqrt(c.x*c.x+c.y*c.y);}intmain(){printf("|-5|=%d\n",MyAbs(-5));printf("|-50000000000|=%I64d\n",MyAbs(-50000000000));printf("|-8.0000000009|=%.10f\n",MyAbs(-8.0000000009));printf("|-8.9|=%f\n",MyAbs(-8.9));_complexa;a.x=10;a.y=10;printf("|(10,10)|=%f\n",MyAbs(a));return0;}構(gòu)成重載的條件：參數(shù)列表不同分析以下兩種情況，是否構(gòu)成函數(shù)的重載。第一種情況：（1）voidoutput();

（2）intoutput();第二種情況：（1）voidoutput(inta,intb=5);

（2）voidoutput(inta);思考：嘗試修改例2-4，函數(shù)swap1、swap2、swap3是否可以修改為同名重載函數(shù)？第5節(jié)異常異常處理C++標(biāo)準(zhǔn)異常5.1C++異常處理異常是程序在執(zhí)行期間產(chǎn)生的問(wèn)題。C++異常是指在程序運(yùn)行時(shí)發(fā)生的特殊情況，比如嘗試除以零的操作。異常提供了一種轉(zhuǎn)移程序控制權(quán)的方式。C++異常處理涉及到三個(gè)關(guān)鍵字：try、catch、throw·throw:當(dāng)問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)，程序會(huì)拋出一個(gè)異常。·catch:在想要處理問(wèn)題的地方，通過(guò)異常處理程序捕獲異常?！ry:

try塊中的代碼標(biāo)識(shí)將被激活的特定異常。它后面通常跟著一個(gè)或多個(gè)catch塊。語(yǔ)法：try{//保護(hù)代碼。正常情況下程序會(huì)執(zhí)行完這里的代碼。//但遇到異常（出錯(cuò)）情況時(shí)拋出異常}catch(ExceptionNamee1){//catch塊。如果上面拋出的異常是e1類型，執(zhí)行該段。}catch(ExceptionNamee2){//catch塊。如果上面拋出的異常是e2類型，執(zhí)行該段。}……catch(ExceptionNameeN){//catch塊。如果上面拋出的異常是eN類型，執(zhí)行該段。}catch(…)//catch塊。(…)表示如果異常不是以上列出的所有類型，執(zhí)行該段。}//注：以上每個(gè)catch段皆為可選例2-9一個(gè)捕捉除數(shù)為0的異常的程序#include<iostream>usingnamespacestd;doubledivision(doublea,doubleb){