C語言的局限
C++的特點
C++的程序特征
C++程序的結(jié)構(gòu)特性
C++程序的編輯、編譯和運行
C++對C的補充
C++的特點
C++繼承了C的優(yōu)點,并有自己的特點,主要有:
1、全面兼容C,C的許多代碼不經(jīng)修改就可以為Cpp所用,用C編寫的庫函數(shù)和實用軟件可以用于Cpp。
2、用C++編寫的程序可讀性更好,代碼結(jié)構(gòu)更為合理,可直接在程序中映射問題空間結(jié)構(gòu)。
3、生成代碼的質(zhì)量高,運行效率高。
4、從開發(fā)時間、費用到形成軟件的可重用性、可擴充性、可維護性和可靠性等方面有了很大提高,使得大中型的程序開發(fā)項目變得容易得多。
5、支持面向?qū)ο蟮臋C制,可方便的構(gòu)造出模擬現(xiàn)實問題的實體和操作。
C++的程序特征
????例1.1 輸出一行字符:“This is a C++ program.”。
????程序如下:
#include? ????在運行時會在屏幕上輸出以下一行信息: This is a C++ program.//包含頭文件iostream using namespace std; //使用命名空間std int main( ) { cout<<″This is a C++ program.″; return 0; }
用main代表“主函數(shù)”的名字。每一個C++程序都必須有一個 main 函數(shù)。main前面的int的作用是聲明函數(shù)的類型為整型。程序第6行的作用是向操作系統(tǒng)返回一個零值。如果程序不能正常執(zhí)行,則會自動向操作系統(tǒng)返回一個非零值,一般為-1。
函數(shù)體是由大括號{}括起來的。本例中主函數(shù)內(nèi)只有一個以cout開頭的語句。注意C++所有語句最后都應(yīng)當(dāng)有一個分號。
再看程序的第1行“#include
”,這不是Cpp的語句,而是Cpp的一個預(yù)處理命令,它以“#”開頭以與Cpp語句相區(qū)別,行的末尾沒有分號。
#include
iostream是i-o-stream3個詞的組合,從它的形式就可以知道它代表“輸入輸出流”的意思,由于這類文件都放在程序單元的開頭,所以稱為“頭文件” (head file)。在程序進行編譯時,先對所有的預(yù)處理命令進行處理,將頭文件的具體內(nèi)容代替#include命令行,然后再對該程序單元進行整體編譯。
程序的第2行“using namespace std;”的意思是“使用命名空間std”。Cpp標(biāo)準庫中的類和函數(shù)是在命名空間std中聲明的,因此程序中如果需要用到Cpp標(biāo)準庫(此時就需要用#include命令行),就需要用“using namespace std;”作聲明,表示要用到命名空間std中的內(nèi)容。
在初學(xué)C++時,對本程序中的第1,2行可以不必深究,只需知道:如果程序有輸入或輸出時,必須使用“#include
”命令以提供必要的信息,同時要用“using namespace std;”,使程序能夠使用這些信息,否則程序編譯時將出錯。
????例1.2 求a和b兩個數(shù)之和:
?
// 求兩數(shù)之和 (本行是注釋行) #include//預(yù)處理命令 using namespace std; //使用命名空間std int main( ) //主函數(shù)首部 { //函數(shù)體開始 int a,b,sum; //定義變量 cin>>a>>b; //輸入語句 sum=a+b; //賦值語句 cout<<″a+b=″< ? ????本程序的作用是求兩個整數(shù)a和b之和sum。 ????
第1行“//求兩數(shù)之和”是一個注釋行,Cpp規(guī)定在一行中如果出現(xiàn)“//” ,則從它開始到本行末尾之間的全部內(nèi)容都作為注釋。?
????例1.3 給兩個數(shù)x和y, 求兩數(shù)中的大者:
?
#include//預(yù)處理命令 using namespace std; int max(int x,int y) //定義max函數(shù),函數(shù)值為整型,形式參數(shù)x, y為整型 { //max函數(shù)體開始 int z; //變量聲明,定義本函數(shù)中用到的變量z為整型 if(x>y) z=x; //if語句,如果x>y, 則將x的值賦給z else z=y; //否則,將y的值賦給z return(z); //將z的值返回,通過max帶回調(diào)用處 } //max函數(shù)結(jié)束 int main( ) //主函數(shù) { //主函數(shù)體開始 int a,b,m; //變量聲明 cin>>a>>b; //輸入變量a和b的值 m=max(a,b); //調(diào)用max函數(shù),將得到的值賦給m cout<<″max=″< ? ????本程序包括兩個函數(shù):主函數(shù)main和被調(diào)用的函數(shù)max。 ????程序運行情況如下: ?
18 25 (輸入18和25給a和b)
max=25 (輸出m的值)
????注意輸入的兩個數(shù)據(jù)間用一個或多個空格間隔,不能以逗號或其他符號間隔。 ????
在上面的程序中,max函數(shù)出現(xiàn)在main函數(shù)之前,因此在main函數(shù)中調(diào)用max函數(shù)時,編譯系統(tǒng)能識別max是已定義的函數(shù)名。如果把兩個函數(shù)的位置對換一下,即先寫main函數(shù),后寫max函數(shù),這時在編譯main函數(shù)遇到max時,編譯系統(tǒng)無法知道m(xù)ax代表什么含義,因而無法編譯,按出錯處理。 ????
為了解決這個問題,在主函數(shù)中需要對被調(diào)用函數(shù)作聲明。上面的程序可以改寫如下:#include? ????只要在被調(diào)用函數(shù)的首部的末尾加一個分號,就成為對該函數(shù)的函數(shù)聲明。函數(shù)聲明的位置應(yīng)當(dāng)在函數(shù)調(diào)用之前。using namespace std; int max(int x,int y); //對max函數(shù)作聲明 int main( ) { int a,b,c; cin>>a>>b; c=max(a,b); //調(diào)用max函數(shù)例1.3 給兩個數(shù)x和y, 求兩數(shù)中的大者。 cout<<″max=″< y) z=x; else z=y; return(z); } ?
C++程序的結(jié)構(gòu)特性
????一個面向?qū)ο蟮腃++程序一般由類的聲明和類的使用兩大部分組成。 ????
類的使用部分一般由主函數(shù)及有關(guān)子函數(shù)組成。????典型的C++程序結(jié)構(gòu):
?
#include? ????在C++程序中,程序設(shè)計始終圍繞“類”展開。通過聲明類,構(gòu)建了程序所要完成的功能,體現(xiàn)了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的思想。//類的聲明部分 class A{ int x,y,z; …… fun( ){……} …… }; //類的使用部分 int main() { A a; …… a.fun(); return 0; } ?
C++程序的編輯、編譯和運行
????C++源程序文件的擴展名為.CPP,可以用多種編譯器編輯、編譯和運行。
????C++對C的補充:
1、注釋與續(xù)行
注釋符:“/*”和“*/” 或“//” 。
????Cpp新增了注釋語句,它由“//”開始,到行尾結(jié)束。 ????
例如:X = y + z; /*This is a comment */ X = y + z; //This is a comment??
續(xù)行符:“”(反斜杠)。作用是當(dāng)一個語句太長時可以用該符號把它分段寫在幾行中。
例:?
cout << ‘ ’ << “x=” << x << “y=” << y << “z=” << z << “u=” << u << “v =” << v << “w=” << w << endl;??
2、輸入輸出流
????C中I/O操作出現(xiàn)的問題:
int i; float f; scanf(“%f”,i); printf( “%d”,d);? ????Cpp中使用更安全更方便的方法:int i; float f; cin >> i; cout << f;? ????cout和cin分別是C++的標(biāo)準輸出流和輸入流。Cpp支持重定向,但一般cout指的是屏幕, cin指的是鍵盤。 ????
操作符“<<”和“>>”除了具有C語言中定義的左移和右移的功能外,在這里符號“<<”是把右方的參數(shù)寫到標(biāo)準輸出流cout中;相反,符號“>>”則是將標(biāo)準輸入流的數(shù)據(jù)賦給右方的變量。?
????例1.4 一個完整的C++程序:
?
#include? ????注意:int main() { char name[20]; cout << "Hello, your name:"; cin >> name; cout << name; return 0; } ?
程序中必須包含頭文件iostream.h
cin和>>,cout和<<配套使用
cin可以輸入多個數(shù)據(jù),但要用空白符隔開(tab,空格,回車)? ?
????如:cin >> a >> b >> c;
換行符:‘ ’或endl
????如:cout << “x=” << x << endl; cout << “x=” << x << ‘ ’;
使用cout和cin時,也可以對輸入和輸出的格式進行控制,比如可用不同的進制方式顯示數(shù)據(jù),只要設(shè)置轉(zhuǎn)換基數(shù)的操作符dec、hex和oct即可。
????例1.5 操作符dec、 hex和oct的使用:
?
#include? ????輸出結(jié)果為:19 25 31void main() { int x=25; cout << hex << x << ' ' << dec << x << ' ' << oct << x << ' '; } ?
3、靈活的變量說明
????定義變量的位置:
????在程序中的不同位置采用不同的變量定義方式,決定了該變量具有不同的特點。變量的定義一般可有以下三種位置:
(1) 在函數(shù)體內(nèi)部 ????
在函數(shù)體內(nèi)部定義的變量稱為局部變量,這種局部變量只在進入定義它的函數(shù)體時起作用,離開該函數(shù)體后該變量就消失(被釋放),即不再起作用。因此,不同函數(shù)體內(nèi)部可以定義相同名稱的變量,而互不干擾。
(2)?形式參數(shù) ????
當(dāng)定義一個有參函數(shù)時,函數(shù)名后面括號內(nèi)的變量,統(tǒng)稱為形式參數(shù)。
(3)?全局變量 ????
在所有函數(shù)體外部定義的變量,其作用范圍是整個程序,并在整個程序運行期間有效。在C語言中,全局變量聲明必須在任何函數(shù)之前,局部變量必須集中在可執(zhí)行語句之前。
Cpp中的變量聲明非常靈活,它允許變量聲明與可執(zhí)行語句在程序中交替出現(xiàn)。
????例如:
f( ) { int i; i=10; int j; j=25; // … } float fun(int x,int y) { for(int i=0;i<10;i++) { int sum=0; sum=sum+i; cout<<“sum=”<? ?
4、結(jié)構(gòu)、聯(lián)合和枚舉名
????在C++中,結(jié)構(gòu)名、聯(lián)合名、枚舉名都是類型名。在定義變量時,不必在結(jié)構(gòu)名、聯(lián)合名或枚舉名前冠以struct、union或enum。 ????
例如:enum boole{FALSE,TRUE}; struct string{ char *string; int length; }; union number{ int i; float f; };? ????在傳統(tǒng)的C中,定義變量時,必須寫成:enum boole done; struct string str; union number x;? ????但是,在C++中,可以說明為:boole done; string str; number x;??
5、函數(shù)原型
????C語言建議編程者為程序中的每一個函數(shù)建立原型,而Cpp要求為每一個函數(shù)建立原型,以說明函數(shù)的名稱、參數(shù)類型與個數(shù),以及函數(shù)返回值的類型。 ????
其主要目的是讓C++編譯程序進行類型檢查,即形參與實參的類型匹配檢查,以及返回值是否與原型相符,以維護程序的正確性。 ????
例如:int sum(int a,int b); //是函數(shù)sum的原型??
函數(shù)原型語法的一般形式為:返回類型 函數(shù)名(參數(shù)表);
函數(shù)原型是一條語句,它必須以分號結(jié)束。
????例1.6 函數(shù)原型的說明:
?
#includevoid write(char *s); void main() {write("Hello,world!");} void write(char *s) {cout< ? ????在程序中,要求一個函數(shù)的原型出現(xiàn)在該函數(shù)的調(diào)用語句之前。?
????說明:
函數(shù)原型的參數(shù)表中可不包含參數(shù)的名字,而只包含它們的類型。例如:long Area(int ,int);
函數(shù)定義由函數(shù)首部和函數(shù)體構(gòu)成。函數(shù)首部和函數(shù)原型基本一樣,但函數(shù)首部中的參數(shù)必須給出名字而且不包含結(jié)尾的分號。
Cpp的參數(shù)說明必須放在函數(shù)說明后的括號內(nèi),不可將函數(shù)參數(shù)說明放在函數(shù)首部和函數(shù)體之間。這種方法只在C中成立。
主函數(shù)不必進行原型說明,因為它被看成自動說明原型的函數(shù)。
原型說明中沒有指定返回類型的函數(shù)(包括主函數(shù)main),Cpp默認該函數(shù)的返回類型是int
如果一個函數(shù)沒有返回值,則必須在函數(shù)原型中注明返回類型為void,主函數(shù)類似處理。
如果函數(shù)原型中未注明參數(shù),Cpp假定該函數(shù)的參數(shù)表為空(void)。
6、const修飾符
在C中,習(xí)慣使用#define定義常量。
一般格式:?#define 宏名 常數(shù) ????如:
#define PI 3.14 ………… s = 2 * PI * r; …………??
C++利用const定義正規(guī)常數(shù)
????一般格式:const 數(shù)據(jù)類型標(biāo)識符 常數(shù)名=常量值; ????
采用這種方式定義的常量是類型化的,它有地址,可以用指針指向這個值,但不能修改它。????說明:
1、const必須放在被修飾類型符和類型名前面
2、數(shù)據(jù)類型是一個可選項,用來指定常數(shù)值的數(shù)據(jù)類型,如果省略了該數(shù)據(jù)類型,那么編譯程序認為它是 int 類型。 ????
如:const int a=10;?表示定義了一個初始值為10的整型常量,它在程序中不可改變,但可用于表達式的計算中。????例2.6?#define的不安全性:
?
#include "iostream.h" main() { int a=1; #define T1 a+a #define T2 T1-T1 cout<<"T2 is "<? ????但實際的輸出是:T2 is 2。 ????
const作用與#define相似,但消除了#define的不安全性。 ????
如果用const取代了兩個#define,就不會引起這個錯誤。#includeint main() { int a=1; const T1=a+a; const T2=T1-T1; cout <<"T2 is"< ? ?
????const可以與指針一起使用:
(1)指向常量的指針:一個指向常量的指針變量。
????例如:
const char* pc=“abcd”; //聲明指向常量的指針 pc[3]=‘x’; //錯誤 pc=“efgh”; //允許??
(2)常指針:把指針本身,而不是它指向的對象聲明為常量。
????例如:
char* const pc=“abcd”; //常指針 pc[3]=‘x’; //合法 pc=“efgh”; //出錯? ????創(chuàng)建一個常指針,就是創(chuàng)建一個不能移動的固定指針,但是它所指的數(shù)據(jù)可以改變。例如:?
(3)指向常量的常指針:這個指針本身不能改變,它所指向的值也不能改變。
????要聲明一個指向常量的常指針,二者都要聲明為const。 ????
例如:const char* const pc=“abcd”; //指向常量的常指針 pc[3]=‘x’; //出錯 pc=“efgh”; //出錯? ????這個語句的含義是:聲明了一個名為pc的指針變量,它是一個指向字符型常量的常指針,用“abcd”的地址初始化該指針。?
????說明:
(1). 如果用const定義的是一個整型常量,關(guān)鍵詞int可以省略。所以下面的兩語句是等價的 ?
const int bufsize=200; const bufsize=200;?
(2). 常量一旦被建立,在程序的任何地方都不能再更改。
(3). 與#define定義的常量有所不同,const定義的常量可以有自己的數(shù)據(jù)類型,這樣C++的編譯程序可以進行更加嚴格的類型檢查,具有良好的編譯時的檢測性。
(4). 函數(shù)參數(shù)也可以用const說明,用于保證實參在該函數(shù)內(nèi)部不被改動,大多數(shù)C++編譯器能對具有const參數(shù)的函數(shù)進行更好的代碼優(yōu)化。? ?
????例如:通過函數(shù)i_Max求出整型數(shù)組a[200]中的最大值,函數(shù)原型應(yīng)該是:int i_Max(const int* ptr); ????
這樣做的目的是確保原數(shù)組的數(shù)據(jù)不被破壞,即在函數(shù)中對數(shù)組元素的操作只許讀,而不許寫。調(diào)用時的格式可以是:i_Max(a);7、void型指針
????void 通常表示無值,但將void作為指針的類型時,它卻表示不確定的類型。 ????
這種void型指針是一種通用型指針,也就是說任何類型的指針值都可以賦給void類型的指針變量。 ????
例如下面的程序段:void pa; //錯誤,不能聲明void類型的指針變量 void* pc; //正確,可以聲明void類型的指針 int i=456; char c=‘a(chǎn)’; pc=&i; pc=&c;? ????void型指針可以接受任何類型的指針的賦值,但對已獲值的void型指針,對它在進行處理,如輸出或傳遞指針值時,則必須進行強制類型轉(zhuǎn)換,否則會出錯。#includemain() { void *pc; int i=456; char c='a'; pc=&i; cout<<*(int *)pc< ? ?
8、內(nèi)聯(lián)函數(shù)
????調(diào)用函數(shù)時系統(tǒng)要付出一定的開銷,用于信息入棧出棧和參數(shù)傳遞等。特別是對于那些函數(shù)體較小但調(diào)用又較頻繁的函數(shù),計算機的開銷相對就比較可觀。 ????
在C語言中,用宏替換,可解決這個問題。例如,有如下的函數(shù):add(int x,int y) { return x+y; }? ????用宏替換時,上面的函數(shù)功能可寫為:#define add(x,y) x+y? ????C++引進了內(nèi)聯(lián)函數(shù)(inline function)的概念。 ????
宏替換實質(zhì)上是文字替換。內(nèi)聯(lián)函數(shù)與一般函數(shù)不同的是,在進行程序的編譯時,編譯器將內(nèi)聯(lián)函數(shù)的目標(biāo)代碼作拷貝并將其插入到調(diào)用內(nèi)聯(lián)函數(shù)的地方。?
????例1.7 內(nèi)聯(lián)函數(shù)的使用:
?
#include "iostream.h" inline double circle(double r) {return 3.1416*r*r;} int main() { for(int i=1;i<=3;i++) cout<<"r="<y)?x:y << endl; else cout << "the smaller value is: " << (x? ?
10、函數(shù)重載
(1) 什么是函數(shù)重載
????函數(shù)重載是指一個函數(shù)可以和同一作用域中的其他函數(shù)具有相同的名字,但這些同名函數(shù)的參數(shù)類型、參數(shù)個數(shù)不同。如:
#includevoid whatitis(int i) { cout<<"this is integer"< ? ????在本例中定義了兩個名稱都叫whatitis的函數(shù),但它們的形參類型不同。因此,這兩個函數(shù)就是重載函數(shù)。 ?
(2) 為什么要使用函數(shù)重載
????在原有C語言中,每個函數(shù)必須有其唯一的名稱,這樣的缺點是所有具有相同功能、而只是函數(shù)參數(shù)不一樣的函數(shù),就必須用一個不同的名稱. ????
而C++中采用了函數(shù)重載后,對于具有同一功能的函數(shù),如果只是由于函數(shù)參數(shù)類型不一樣,則可以定義相同名稱的函數(shù)。(3) 匹配重載函數(shù)的順序
????由于重載函數(shù)具有相同的函數(shù)名,在進行函數(shù)調(diào)用時,系統(tǒng)一般按照調(diào)用函數(shù)時的參數(shù)個數(shù)、類型和順序來確定被調(diào)用的函數(shù)。 ????
具體來說,按以下三個步驟的先后次序找到并調(diào)用那個函數(shù):(1)尋找一個嚴格的匹配,即:調(diào)用與實參的數(shù)據(jù)類型、個數(shù)完全相同的那個函數(shù)。
(2)通過內(nèi)部轉(zhuǎn)換尋求一個匹配,即:通過(1)的方法沒有找到相匹配的函數(shù)時,則由C++系統(tǒng)對實參的數(shù)據(jù)類型進行內(nèi)部轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換完畢后,如果有匹配的函數(shù)存在,則執(zhí)行該函數(shù)。
(3)通過用戶定義的轉(zhuǎn)換尋求一個匹配,若能查出有唯一的一組轉(zhuǎn)換,就調(diào)用那個函數(shù)。即:在函數(shù)調(diào)用處由程序員對實參進行強制類型轉(zhuǎn)換,以此作為查找相匹配的函數(shù)的依據(jù)。
????例1.8 重載例子:
?
#includevoid print(double d) { cout<<"this is a double "< ? ?
????例 重載例子:
????編寫一個程序,用來求兩個整數(shù)或3個整數(shù)中的最大數(shù)。如果輸入兩個整數(shù),程序就輸出這兩個整數(shù)中的最大數(shù),如果輸入3個整數(shù),程序就輸出這3個整數(shù)中的最大數(shù)。
#include?using namespace std; int main( ) { int max(int a,int b,int c); //函數(shù)聲明 int max(int a,int b); //函數(shù)聲明 int a=8, b=-12, c=27; cout<<"max(a,b,c)="< a) a=b; if(c>a) a=c; return a; } int max(int a,int b) { if(a>b) return a; else return b; } ?
(4) 定義重載函數(shù)時的注意事項
重載函數(shù)間不能只是函數(shù)的返回值不同,應(yīng)至少在形參的個數(shù)、參數(shù)類型或參數(shù)順序上有所不同。
如:?
void myfun(int i) {………………} int myfun(int i) {………………} // 這種重載是錯誤的??
應(yīng)使所有的重載函數(shù)的功能相同。如果讓重載函數(shù)完成不同的功能,會破壞程序的可讀性。
(5) 函數(shù)模板
1)?函數(shù)模板 (function template): ????
建立一個通用函數(shù),其函數(shù)類型和形參類型不具體指定,而是一個虛擬類型。
2)?應(yīng)用情況: ????
凡是函數(shù)體相同的函數(shù)都可以用這個模板來代替,不必定義多個函數(shù),只需在模板中定義一次即可。在調(diào)用函數(shù)時系統(tǒng)會根據(jù)實參的類型來取代模板中的虛擬類型,從而實現(xiàn)了不同函數(shù)的功能。
3) 一般形式:
-?template < typename T> // 模板頭?通用函數(shù)定義
-?template// 模板頭?通用函數(shù)定義
-?template// 多個參數(shù)?通用函數(shù)定義 ????
說明:class與typename可以通用#includeusing namespace std; template // 模板聲明,其中T為類型參數(shù) T max(T a, T b) // 定義一個通用函數(shù), T作為虛擬的類型名 { if(b>a) return b; else return a; } //template T max(T a, T b) //{ //… //} int main( ) { int i1=111, i2=222, i; double d1=12.34, d2=56.78,d; i=max(i1,i2); // 調(diào)用模板函數(shù),此時T被 int 取代 d=max(d1,d2,d3); // 調(diào)用模板函數(shù),此時T被 double 取代 cout<<"i_max=" << i < ? ?
????函數(shù)模板說明:
1) 在對程序進行編譯時,遇到第13行調(diào)用函數(shù)max(i1,i2), 編譯系統(tǒng)會將函數(shù)名max與模板max相匹配,將實參的類型取代了函數(shù)模板中的虛擬類型T。此時相當(dāng)于已定義了一個函數(shù),然后調(diào)用它。
int max(int a,int b) { if(b>a) a=b; if(c>a) a=c; return a; }? 2)?與重載函數(shù)比較:用函數(shù)模板比函數(shù)重載更方便,程序更簡潔。但應(yīng)注意它只適用于:函數(shù)的參數(shù)個數(shù)相同而類型不同,且函數(shù)體相同的情況。如果參數(shù)的個數(shù)不同,則不能用函數(shù)模板;
3) main函數(shù)不能定義為模板函數(shù)。?
11、作用域標(biāo)示符::
????通常情況下,如果有兩個同名變量,一個是全局的,另一個是局部的,那么局部變量在其作用域內(nèi)具有較高的優(yōu)先權(quán)。 ????
下面的例子說明了這個問題。#include "iostream.h" int avar=10; main( ) { int avar; avar=25; cout<<"avar is"<? ????如果希望在局部變量的作用域內(nèi)使用同名的全局變量,可以在全局變量加上“::”,此時::avar代表全局變量avar #includeint avar=10; main() { int avar; avar=25; cout<<"local avar ="< 推薦使用后一種方式。 ?
14、動態(tài)內(nèi)存分配
????作為對C語言中malloc和free的替換,C++引進了new和delete操作符。它們的功能是實現(xiàn)內(nèi)存的動態(tài)分配和釋放。 ????
動態(tài)分配new的一般形式是:指針變量=new 數(shù)據(jù)類型;
指針變量=new 數(shù)據(jù)類型(初始值);
?
int *a, *b; a=new int; b=new int(10);? ????釋放由new操作動態(tài)分配的內(nèi)存時,用delete操作。 ????
它的一般形式是:delete 指針變量;delete a; delete b;??
????例1.9 操作符new和delete的使用:
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#include?main() { int *p; // 聲明一個整型指針變量p p=new int; // 動態(tài)分配一個存放int型數(shù)據(jù)的內(nèi)存空間,并將首地址賦給p *p=10; cout<<*p; delete p; // 釋放指針變量p指向的內(nèi)存空間 return 0; } ?
????例1.10 將new和delete用于結(jié)構(gòu)類型:
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#include? ????與C的內(nèi)存動態(tài)分配和釋放操作(malloc和free)相比,C++提供的動態(tài)分配有以下優(yōu)點:#include struct person { char name[20]; int age; }; main() { person *p; p=new person; strcpy(p->name, "Wang Fun"); p->age=23; cout<<" "< name<<" "< age; delete p; return 0; } ?
(1) new和delete 操作自動計算需要分配和釋放類型的長度。這不但省去了用sizeof計算長度的步驟,更主要的是避免
了內(nèi)存分配和釋放時因長度出錯帶來的嚴重后果;(2) new操作自動返回需分配類型的指針,?無需使用強制類型轉(zhuǎn)換;
(3) new操作能初始化所分配的類型變量。
(4) new和delete都能可以被重載,允許建立自定義的內(nèi)存管理法。
????對使用new和delete的幾點說明:
(1)用new分配的空間,使用結(jié)束后應(yīng)該用delete顯示的釋放,否則這部分空間將不能回收而變成死空間。
(2)使用new動態(tài)分配內(nèi)存時,如果沒有足夠的內(nèi)存滿足分配要求, new將返回空指針(NULL)。因此通常要對內(nèi)存的動態(tài)分配是否成功進行檢查。
????例1.11 對內(nèi)存的動態(tài)分配是否成功進行檢查:
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#include?main() { int * p; p=new int; if(!p){ cout<<"allocation failure "; return 1; } *p=20; cout<<*p; delete p; return 0; } ?
(3) 使用new可以為數(shù)組動態(tài)分配內(nèi)存空間這是需要在類型后面綴上數(shù)組大小。其語法形式為:
指針變量=new 類型名 [下標(biāo)表達式]; 如:int *pi=new int[2][3][4]; 其中第一維的界值可以是任何合法的表達式,如:int i=3; int *pi=new int[ i ][2][3]; 例如:int *pi=new int[10]; 這時new為具有10個元素的整型數(shù)組分配了內(nèi)存空間,并將首地址賦給了指針pi。 使用new為多維數(shù)組分配空間時,必須提供所有維的大小,(4) 釋放動態(tài)分配的數(shù)組存儲區(qū)時,可使用delete運算符,其語法形式為:delete [ ]指針變量; 無須指出空間的大小,但老版本的Cpp要求在delete的方括號中標(biāo)出數(shù)字,以告訴Cpp要釋放多少個元素所占的空間。例如:delete []pi; delete [10]pi;
(5) new可在為簡單變量分配內(nèi)存空間的同時,進行初始化。這時的語法形式為:指針變量=new 類型名(初始值列表)
????例 1.12 new為簡單變量分配內(nèi)存空間的同時,進行初始化:
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#include?int main() { int *p; p=new int(99); // 動態(tài)分配內(nèi)存,并將99作為初始值賦給它 if (!p) { cout<<"allocation failure "; return 1; } cout<<*p; delete p; return 0; } ?
????例 1.13 給數(shù)組分配內(nèi)存空間的例子。
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#includemain() { double *s; s=new double[10]; if(!s){ cout<<"alocation failure "; return 1; } for(int i=0;i<10;i++) s[i]=100.00+2*i; for(int i=0;i<10;i++) cout< ??
15、引用
(1) 引用的概念
????引用就是某一變量(目標(biāo))的一個別名,這樣對引用的操作就是對目標(biāo)的操作。 ????
引用的聲明方法:?類型標(biāo)識符 &引用名=目標(biāo)變量名;int a; int &ra=a; //定義引用ra,它是變量a的引用,即別名??
????說明:
(1) &在此不是求地址運算,而是起標(biāo)識作用。
(2)?類型標(biāo)識符是指目標(biāo)變量的類型。
(3)聲明引用時,必須同時對其進行初始化。
(4)引用聲明完畢后,相當(dāng)于目標(biāo)變量名有兩個名稱。
(5)聲明一個引用,不是新定義了一個變量,系統(tǒng)并不給引用分配存儲單元。
????例1.15 引用的使用:
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#includevoid main() { int i; int &j=i; i=30; cout<<"i="< ? ????結(jié)果: i=30 j=30 i=80 j=80 Address of oxfff4 Address of oxfff4??
????例1.16 使用引用可以簡化程序:
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#includemain() { int i=15; int* iptr=&i; int & rptr=i; cout<<" i is "< ? ????運行結(jié)果: i is 15 *iptr is 15 rptr is 15 After changing i to 29: i is 29 *iptr is 29 rptr is 29??
(2) 引用的使用
(1)引用名可以是任何合法的變量名。除了用作函數(shù)的參數(shù)或返回類型外,在聲明時,必須立即對它進行初始化,不能聲明完后再賦值。
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int i; int &j; j=i;??
(2)引用不能重新賦值,不能再把該引用名作為其他變量名的別名,任何對該引用的賦值就是該引用對應(yīng)的目標(biāo)變量名的賦值。對引用求地址,就是對目標(biāo)變量求地址。
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int i=5; int &j1=i; int &j2=j1; int num=50; int & ref=num; int *p=&ref;??
(3)由于指針變量也是變量,所以,可以聲明一個指針變量的引用。方法是:?類型標(biāo)識符 *&引用名=指針變量名;
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#includevoid main() { int *a; //定義指針變量a int *&p=a; //定義引用p,初始化為指針變量a,所以p是a的引用(別名) int b=10; p=&b; //等價于a=&b,即將變量b的地址賦給a。 cout<<*a< ? ?
(4)引用是對某一變量或目標(biāo)對象的引用,它本身不是一種數(shù)據(jù)類型,因此引用本身不占存儲單元,這樣,就不能聲明引用的引用,也不能定義引用的指針。
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int a; int & & ra=a; //錯誤 int &*p=&ra; //錯誤??
(5)不能建立數(shù)組的引用,因為數(shù)組是一個由若干個元素所組成的集合,所以就無法建立一個數(shù)組的別名。
(6)不能建立空指針的引用
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int &rp=NULL; //錯誤??
(7)也不能建立空類型void的引用,因為盡管在C++語言中有void數(shù)據(jù)類型,但沒有任何一個變量或常量屬于void類型。
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void &ra=3; //錯誤??
(8) 盡管引用運算符與地址操作符使用相同的的符號,但時不一樣的。引用僅在聲明時帶有引用運算符&,以后就像普通變量一樣使用,不能再帶&。其他場合使用的&都是地址操作符。
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int j=5; int& i=j; // 聲明引用i, "&"為引用運算符 i=123; // 使用引用i,不帶引用運算符 int *pi=&i; // 在此, "&"為地址操作符 cout<<π // 在此, "&"為地址操作符??
(3) 用引用作為函數(shù)的參數(shù)
????一個函數(shù)的參數(shù)也可定義成引用的形式:
void swap(int &p1, int &p2) //形參p1, p2都是引用 { int p; p=p1; p1=p2; p2=p; }? ????在主調(diào)函數(shù)的調(diào)用點處,直接以變量作為實參進行調(diào)用即可,不需要實參變量有任何的特殊要求。swap(a,b); //直接以a和b作為實參調(diào)用swap函數(shù)??
????例1.17 采用指針參數(shù)的例子:
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#includevoid swap(int *m, int *n) { int temp; temp=*m; *m= *n; *n=temp; } main() { int a=5, b=10; cout<<"a="< ? ????運行結(jié)果: array(2)=1 array(3)=2 array(4)=3 array(5)=5 array(6)=8 array(7)=13 array(8)=21 array(9)=34??
在定義返回引用的函數(shù)時,注意不要返回該函數(shù)內(nèi)的自動變量 (局部變量)的引用,由于自動變量的生存期僅限于函數(shù)內(nèi)部,當(dāng)函數(shù)返回時,自動變量就消失了。
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int& fun() { int a; //... return a; }??
傳遞引用給函數(shù)與傳遞指針的效果是一樣的,但使用更簡練。
使用引用傳遞函數(shù)的參數(shù),在內(nèi)存中并沒有產(chǎn)生實參的副本,它是直接對實參操作;
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void swap(int *p1, int *p2) { int p; p=*p1; //必須用“*指針變量名”的形式操作目標(biāo)變量 p1=*p2; *p2=p; } main() { int a,b; cin>>a>>b; swap(&a,&b); //必須以變量a和b的地址作為實參 cout< ??
????如何使一個被調(diào)函數(shù)同時返回多個值?
????由于函數(shù)的返回值是通過函數(shù)體中的return語句完成的,但一個return語句只能返回一個值,為此,我們可以采用以下方法:
(1)利用全局變量的方法:在函數(shù)中把所需數(shù)據(jù)保存在全局變量中。當(dāng)被調(diào)函數(shù)執(zhí)行完畢后在主調(diào)函數(shù)中直接讀取全局變量的值即可。
(2)使用指針或數(shù)組的方法:指針作為函數(shù)參數(shù)的情況下,可將主調(diào)函數(shù)的某些變量的地址傳遞給被調(diào)函數(shù)。
(3)利用引用的方法:使用引用傳遞參數(shù),可以在被調(diào)函數(shù)中改變主調(diào)函數(shù)中目標(biāo)變量的值,這種方法實際上就是可以使被調(diào)函數(shù)返回多個值。
????例 使用引用使函數(shù)返回多個值:
????以下定義了可以同時返回10個數(shù)中的最大值和最小值的函數(shù)max_min。
#include?void max_min(int *p,int n,int &max,int &min); //聲明函數(shù)max_min void main() { int a[10]; int ma,mi; int i; for(i=0;i<10;i++) cin>>a[i]; max_min(a,10,ma,mi); //調(diào)用函數(shù)max_min cout< *(p+i)) min=*(p+i); //實質(zhì)上就是對實參變量mi賦值 } } ?
????例 以下程序中定義了一個普通的函數(shù)fn1(它用返回值的方法返回函數(shù)值),另外一個函數(shù)fn2,它以引用的方法返回函數(shù)值。
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#includefloat temp; //定義全局變量temp float fn1(float r); //聲明函數(shù)fn1 float &fn2(float r); //聲明函數(shù)fn2 float fn1(float r) //定義函數(shù)fn1,它以返回值的方法返回函數(shù)值 { temp=(float)(r*r*3.14); return temp; } float &fn2(float r) //定義函數(shù)fn2,它以引用方式返回函數(shù)值 { temp=(float)(r*r*3.14); return temp; } void main() //主函數(shù) { float a=fn1(10.0);//第1種情況,系統(tǒng)生成要返回值的副本(即臨時變量) float &b=fn1(10.0);//第2種情況,可能會出錯(不同C++系統(tǒng)有不同規(guī)定) //不能從被調(diào)函數(shù)中返回一個臨時變量或局部變量的引用 float c=fn2(10.0); //第3種情況,系統(tǒng)不生成返回值的副本 //可以從被調(diào)函數(shù)中返回一個全局變量的引用 float &d=fn2(10.0); //第4種情況,系統(tǒng)不生成返回值的副本 //可以從被調(diào)函數(shù)中返回一個全局變量的引用 cout< ? ????一個返回引用的函數(shù)值作為賦值表達式的左值。 ????一般情況下,賦值表達式的左邊只能是變量名,即被賦。 ????值的對象必須是變量,只有變量才能被賦值,常量或表達式不能被賦值,但如果一個函數(shù)的返回值是引用時,賦值號的左邊可以是該函數(shù)的調(diào)用。 ?
????例2-26 測試用返回引用的函數(shù)值作為賦值表達式的左值。
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#include?int &put(int n); int vals[10]; int error=-1; void main() { put(0)=10; //以put(0)函數(shù)值作為左值, 等價于vals[0]=10; put(9)=20; //以put(9)函數(shù)值作為左值, 等價于 vals[9]=10; cout< =0 && n<=9 ) return vals[n]; else{ cout<<”subscript error”; return error; } } ?
????用const限定引用:
????聲明方式:const 類型標(biāo)識符 &引用名=目標(biāo)變量名; ????用這種方式聲明的引用,不能通過引用對目標(biāo)變量的值進行修改,從而使引用的目標(biāo)成為const,達到了引用的安全性。
????例2-27:
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#include “iostream.h” double &fn(const double &pd) { static double ad=32; ad+=pd; cout<? ????程序運行的結(jié)果: 100 132 200 332??
????引用總結(jié):
(1)在引用的使用中,單純給某個變量取個別名是毫無意義的,引用的目的主要用于在函數(shù)參數(shù)傳遞中,解決大對象的傳遞效率和空間不如意的問題。
(2)用引用傳遞函數(shù)的參數(shù),能保證參數(shù)傳遞中不產(chǎn)生副本,提高傳遞的效率,且通過const的使用,保證了引用傳遞的安全性。
(3)引用與指針的區(qū)別是,指針通過某個指針變量指向一個對象后,對它所指向的變量間接操作,程序中使用指針,程序的可讀性差;而引用本身就是目標(biāo)變量的別名,對引用的操作就是對目標(biāo)變量的操作。
????課后練習(xí)題目:
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#includeint &max(int &num1,int &num2); // 返回一個較大值 int &min(int &num1,int &num2); // 返回一個較小值 main() { int num1, num2; cout<<"Enter the first number: "; cin>>num1; cout<<"Enter the second number: "; cin>>num2; max(num1,num2)=0; cout<<" After putting zero in largest, the numbers are"; cout<<" "< >num1; cout<<"Enter the second number:"; cin>>num2; min(num1, num2)=0; cout<<" After putting zero in smallest the numbers are"; cout<<" "< num2)?num1:num2; } int &min(int &num1,int &num2) { return (num1 ? ?
審核編輯:湯梓紅
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