logo资料库

C++ 初学者指南 （简体中文完整版）.pdf

发布时间：2022-06-15 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：2.03M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
第1页 / 共437页
第2页 / 共437页
第3页 / 共437页
第4页 / 共437页
第5页 / 共437页
第6页 / 共437页
第7页 / 共437页
第8页 / 共437页
资料共437页，剩余部分请下载后查看
    第一篇 C++C++C++C++基础 如果说有一种语言定义了当今编程的实质，那么它就是 C++。它是高性能软件开发的杰 出语言。它的语法已经成为专业编程语言的标准，并且它的设计思想在计算界引起深刻的反 响。 Java 和 C#语言都是从 C++继承而来的。简而言之，要成为专业的编程人员就意味着要 深刻理解 C++。它是现代编程的基础。 本篇旨在介绍 C++，包括它的历史，它的设计思想，以及几个最重要的特性。学习一门编 程语言最困难的事情就是所有的元素都不是单独孤立存在的。相反，构成语言的各个部分是 相互协作，一起工作的。这种相关性使得我们很难讨论 C++的一个方面而不去考虑其它方 面。为了克服这个困难，本篇对几个 C++特性进行了简单的介绍，包括 C++程序的通用形 式，一些基本的控制语句，以及运算符。本篇不会涉及过多的细节，更注重 C++程序中通 用的概念。 必备技能 1.11.11.11.1 C++C++C++C++历史简介 C++是从 C 语言发展而来的。这一点不难理解，因为 C++是构筑的 C 语言的基础之上 的。然而，C++是 C 语言的超集。C++扩展并增强了 C 语言，支持面向对象的编程（这点 在本篇的后面会进行描述）。C++同时对 C 语言做了改进，包括扩展了例行程序库集。然 而大部分的 C++特性是直接从 C 继承而来的。因此，为了充分理解和欣赏 C++，我们必须 深入了解 C 语言是如何运作的。 C:C:C:C: 现代编程时代的开始 C 语言的发明定义了现代编程时代的开始。它的影响不应该被低估，因为它从根本上改 变了人们考虑和实现程序的方法。它的设计思想和语法已经影响到了每一个主流的编程语 言。C 语言是计算发展的主要的，革命性的推动力之一。 C 语言由 Dennis Ritchie 在 DEC PDP-11 电脑上，在 UNIX 操作系统下发明并实现的。C 语言是从一种古老的叫做 BCPL 的语言发展而来。BCPL 是由 Martin Richards 开发的。 BCPL 语言对由 Ken Thompson 发明的 B 语言产生着深刻的影响，而 B 语言最终在 20 世 纪 70 年代发展成 C 语言。 在 C 语言发明之前，计算机语言被设计出来或者是为了进行学术计算，或者是为官方的 委员们所使用。而 C 却不同。它是一群真实的程序员设计、实现并开发出来的。它反映了 这些人完成编程工作的方法。它的特性是这群实际使用这个语言的人们反复推敲，打磨，测 试的结果。因此，C 语言吸引了众多的拥护者，并迅速成为全世界编程人员的选择。 C 语言的发展经历了 20 世纪 60 年代的结构化编程的革命。在此之前，大型程序是难以 书写的，因为程序的逻辑趋向于退化成“意大利面条式的代码”，充斥着难以理解的，混乱的
    转跳，函数调用和返回。结构化编程通过增加很好的控制语句，带有局部变量的子程序段和 其它的一些改进解决了这个问题。结构化编程使得编写巨大的程序成为了可能。尽管还有别 的结构化的编程语言，例如 Pascal，C 却是第一个功能强大，富于表达，能书写出优美代 码的结构化语言。它语法简单易用，并且它的设计思想是程序员掌控一切，而不是语言本身 掌控一切，这就使得 C 语言很快拥有了众多的拥护者。我们现在来看这点可能有点难以理 解，但是 C 当时确实为编程者带来了他们渴望已久的新鲜空气。因此，C 语言很快就在 20 世纪 80 年代变成了使用最广泛的结构化编程语言。 我们需要 C++C++C++C++ 经过前文的描述，你可能会问，那为什么还要发明 C++呢？既然 C 是很优秀的编程语言， 我们为什么还需要别的编程语言呢？这个问题的答案非常复杂。纵观编程技术的发展历史， 程序复杂度的增加驱使我们需要更好的方式来管理我们的程序。C++就应运而生了。为了更 好地理解增长的程序复杂度与计算机编程语言发展之间的关系，我们需要简单回顾一下计算 机编程技术发展的历史。当计算机刚被发明出来的时候，人们使用计算机前面的面板，通过 拨动开关来发送二进制的机器指令。这种方式在计算机程序只有几百行的时候还可以工作。 随着计算机程序的增大，人们发明了汇编语言，通过使用符号代替机器指令，以便程序员可 以处理更大的，更复杂的程序。第一个被广泛使用的计算机语言是 FORTRAN。FORTRAN 语言在起初给人的印象是非常深刻的，当时几乎没有语言能实现编写整洁，易于理解的程序。 20 世纪 60 年代，结构化编程诞生了，这正是诸如 C 语言一样的语言所鼓励的编程方法。 通过结构化的编程方法，很轻松的编写大型程序第一次成为了可能。然而，即使是使用结构 化的编程方法，一旦一个项目到达了一定的规模，其复杂度也就超过了程序员所能管理的范 围。在 20 世纪 70 年代，很多项目几乎都处于这种境地。为了解决这种问题，出现了一种 新的编程方法：面向对象编程。通过使用面向对象编程，程序员可以处理更大的，更复杂的 程序。而 C 语言是不支持这种面向对象编程方法的。于是，人们对面向对象的 C 的渴望就 直接导致了 C++的诞生。可见，自从计算机发明以来，编程的方式已经发生了巨大的变化。 最后一点，尽管 C 是世界上最受欢迎的专业编程语言之一，也有复杂的程序是 C 不能 完成的。一旦一个程序的规模达到了一定的大小，其复杂度就会增加，以至于很难从整体上 对其进行把握。C++的目的就是突破这种障碍，帮助编程人员理解并管理更大，更复杂的程 序。 C++C++C++C++的诞生 C++由 Bjarne Stroustrup 于 1979 年在位于新泽西州 Murray Hill 的贝尔实验室成功发 明。起初它的名字叫“带有类的 C”，后来在 1983 年更名为 C++。Stroustrup 在 C 的基础上 构建了 C++，因此 C++包括 C 的所有特性和优点。它还继承了 C 的理念：程序员而不是程 序掌控一切。有一点必须明确，Stroustrup 并没有创建一个全新的编程语言。相反，它增强
    了已经高度成功的语言。大多数 Stroustrup 为 C 增加的特性都是为了支持面向对象的编程。 从本质上来讲，C++就是支持面向对象的 C。通过在 C 的基础上构建 C++，就实现了到面 向对象编程的平滑过渡。C 程序员不必重新学习一门新的语言，只需要学习那些新增的特性， 就能收获面向对象编程带来的好处。在设计 C++语言的时候，Stroustrup 清楚地知道在增 加支持面向对象编程的特性时，保持原有 C 的特性，包括 C 的高效，灵活和 C 的设计理念 是非常重要的。幸运的是，他的目标实现了。C++在提供了面向对象的编程优点同时，还保 留了 C 的灵活。尽管发明 C++的初衷是为了辅助管理那些大型的程序，但它绝不仅限于此。 实际上，C++的面向对象特性可以被有效地引用到实际上任何程序中。C++可以广泛地被用 来开发诸如编辑器，数据库，个人文件系统，网络工具，通信程序等，这些都非常常见。由 于 C++保留了 C 的高效性，大量的高性能系统软件都是用 C++开发的。同样，C++也经常 被用来开发 windows 程序。 C++C++C++C++的发展 C++被发明后，经过了三次大的修订，每次修订都对语言自身做了增加和改动。第一次 和第二修订分别是在 1985 年和 1990 年。第三次修订发生在 C++标准化的过程中。几年前 （现在来看，应该是十几年前了），人们开始进行 C++的标准化工作。那时，建立了由美 国国家标准研究所（ANSI)和国际标准组织（ISO）合作的标准化组织组。建议标准的第一 次草案是在 1994 年 1 月 25 日完成的。在这份草案中，ANSI/ISO 联合委员会保留了 Stroustrup 当初定义的特性，并增加了一些新的特性。总的来说，这份最初的草案反映了 当时 C++的情况。在此之后不久，发生了一件事情，促使了联合委员会大大地扩展了该标 准：由 Alexander Stepanov 提出的标准模板库的创建。标准模板库是一套我们可以用之处 理数据的通用程序的集合。通用模板库很强大，也很简洁优雅。但是它很巨大。在第一次草 案之后，委员会曾经投票来决议是否在标准 C++中增加标准模板库。标准模板库的增加使 得 C++大大超出了起初定义的范围。对标准模板库和其它一些特性的增加使得 C++标准化 的步伐减慢了许多。完全可以说 C++的标准化工作比人们期望的时间要长许多。在整个过 程中，C++中加入了许多新的特性，并做了许多小的改动。实际上，由该联合委员会制定的 C++比 Stroustrup 当初设计的 C++要复杂很多。最终的草案在 1997 年 12 月 14 日通过， ANSI/ISO 标准 C++在 1998 年成为现实。这就是人们通常说的标准 C++。本书描述的都是 标准的 C++。本书描述的 C++是所有主流 C++编译器，包括微软的 visual C++都支持的 C++。 因此本书中的代码和信息是完全可移植的。 必备技能 1.21.21.21.2：C++C++C++C++与 JavaJavaJavaJava 和 C#C#C#C#的关系 除了 C++之外，还有两个重要的现代编程语言：Java 和 C#。Java 是有 Sun Microsystems 公司开发的，而 C#则是由微软公司开发的。由于人们有时会对 C++与 Java 和 C#的关系产 生一些混淆，这里有必要对此介绍一下。C++是 Java 和 C#之父。尽管 Java 和 C#都是在
    C++的基础上对语言的特性进行了一些增加，删除和改动，但是总体上来说它们三者的语法 是几乎相同的。进一步来说，C++所采用的对象模型和 Java，C#的都是相似的。最后，三 者给人的总体感觉也是非常相近的。这就意味着，一旦学会了 C++，就能很轻易地学习 Java 和 C#。 反之亦然，如果你懂 Java 或者 C#学习 C++也是很简单的。这就是为什么 Java， C#和 C++都是用相同的语法和对象模型了，这也是大量有经验的 C++程序员能顺地过渡到 是 Java 或者 C#的原因。它们之间的区别在于各自设计针对的计算环境不同。C++是针对指 定类型的 CPU 和操作系统而设计的高性能的语言。例如：如果你想写在 windows 操作系统 下，因特尔奔腾系列的 CPU 上运行的程序，那么 C++是最好的选择。 专家答疑 问： Java 和 C#都实现了跨平台和可移植的编程，C++为什么不能了？ 答： Java 和 C#之所以能实现跨平台，可移植的编程，而 C++不能是因为它们的编译器生成的 目标代码不同。就 C++而言，编译器的输出是机器代码，这是 CPU 可以直接执行的。因此 它是紧密和指定的 CPU 以及操作系统相关的。如果想让 C++程序在不同的系统上运行，则 需要针对该目标系统进行代码的重新编译。为了让 C++程序可以在不同的环境上运行，就 需要生成不同的可执行版本。Java 和 C#是通过把代码编译成伪码，一种中间语言。就 Java 而言，这种伪码是在运行时系统上运行的，这就是 Java 虚拟机。对 C#而言，这就是 CLR （公共语言运行时）。因此，Java 语言的程序可以在任何有 java 虚拟机的环境下运行，C# 的程序可以在任何实现了 CLR 的环境下运行。因为 Java 和 C#的运行时系统处于程序和 CPU 之间，和 C++相比，这就引起了多余的开销。这就是为什么，对等情况下，C++程序 比 Java 和 C#程序运行快的原因了。Java 和 C#的开发是为了满足互联网上在线程序的统 一编程需求。（C#的设计也是用来简化软件构件的开发）。互联网上连接的是许多不同的 CPU 和操作系统。因此跨平台和可移植性就成了最重要的着眼点。第一个着眼于这个问题 的语言就是 Java。Java 语言编写的程序可以在很多不同的环境下运行。因此，Java 程序 可以在互联网上自由运行。然而这样做的代价就是牺牲了效率，Java 程序的执行要比 C++ 程序慢许多。同样的事情也发生在 C#身上。最终分析，如果你想开发高性能软件，就是用 C++。如果你想开发高度可移植的软件，就是用 Java 或者 C#。最后一点：请记住，C++， java 和 C#是用来解决不同问题的。这里并没有那个语言好，那个语言不好的问题，而是那 个语言更适合用来完成我们手头工作的问题。 练习： 1. C++语言是从什么语言发展而来的？ 2. C++语言产生的主要原因是什么？
    3. C++语言是 Java 和 C#语言之父，对吗？ 答案： 1. C++是从 C 语言发展而来的。 2. 程序复杂性的不断增加是产生 C++语言的主要原因。 3. 正确。 必备技能 1.31.31.31.3：面向对象的编程 C++的中心是围绕着面向对象的编程。正如前面介绍的那样，面向对象的编程是促进 C++ 产生的主要因素。正是因为这一点，在学习编写简单的 C++程序之前，理解面向对象编程 的基本思想是非常重要的。 面向对象的编程很好地利用了结构化编程的思想，并增加了一些新的概念，能够更好地 组织程序。通常情况下，有两种方式来组织程序：以代码为中心或者以数据为中心。通过结 构化的编程技术，程序通常是以代码为中心来组织的。这种方法可以被认为是“代码作用于 数据”。 面向对象的编程则是以数据为中心。程序以数据为中心进行组织，主要的原则就是“数据 控制代码”。在面向对象的语言中，我们定义数据和允许作用于这些数据的例行程序段。因 此，数据的类型明确定义了可以作用在这些数据上的操作。 为了支持面向对象编程的原则，所有的面向对象语言，包括 C++，都有三个显著的特点： 封装，多态和继承。让我们一个一个来学习。 封装 封装是一种编程机制，它把数据和处理数据的代码捆绑在一起，这可以防止外部程序错 误地访问数据和代码。在面向对象的语言中，数据和代码可以通过黑盒子的方式绑定起来， 盒子内部是全部必要的数据和代码。当数据和代码以这种方式绑定的时候，此时我们就创建 了一个对象。换句话说，一个对象就是支持封装的设备。 专家答疑 问： 我听说过子程序段的学名为方法，那么方法和函数是同一回事情吗？ 答： 通常来说，是的。方法在 Java 里面使用很广泛。C++则中叫做函数，Java 中则被称作 方法。C#程序员同样使用方法这个术语。因为它已经广泛地被采用了，所以有时候在 C++ 里面，函数有时候也被称作方法。 对于一个对象来说，代码或者数据或者两者都有可能是私有的或者公有的。私有的代码 或者数据只能是该对象的其它部分可以访问和感知的。也就是说，私有的代码和或者数据是
    不能被对象之外的程序段访问的。当代码或者数据是公有的，虽然它是被定义在对象中的， 但是程序的其它部分都是可以访问它的。通常情况下，对象的公有部分是用来提供对对象私 有元素的可控的访问接口的。 C++中最基本的封装单元就是类。一个类定义了对象的通用形式。它同时定义了数据和 作用于这些数据的代码。C++使用类来构建对象。对象是类的实例。因此，一个类实际上是 构建对象的工厂。 类中的数据和代码称为类的成员。更详细一点来说，成员变量，也叫做实例变量，是类 定义的数据。成员函数是作用于这些数据的操作。函数在 C++中是针对子程序的术语。 多态 多态，字面意思就是多种形态的意思。它是一种机制，可以允许一个接口来访问类的通 用动作。一个简单的多态性的例子就是汽车的方向盘。方向盘（接口）都是一样的，不管实 际中使用了怎样的转向机制。也就是说，不管你的汽车使用的是手工的转向盘，还是动力的 转向盘，或者是齿轮转向盘，方向盘的工作效果都是一样的：就是把方向盘往左转，车就会 左转，不管使用的是什么样子的转向盘。这种统一接口的好处就是一旦我们知道了如何掌控 方向盘，我们就可以开什么类型的车。 同样的原理也可以应用在编程上。比如，考虑一个栈，程序可能需要针对三种不同数据 类型的栈。一个是针对整型数的，一个是针对浮点型数据的，一个是针对字符的。在这种情 况下，栈的实现算法是一致的，只是存储的数据类型是不一样的。在非面向对象的语言中， 我们必须创建三个不同的栈的程序，每一个都是用不同的名字。然而，在 C++，通过多态， 我们就可以创建一个通用的栈，三种不同的数据类型都可以存储。这样，一旦知道了栈是如 何使用的，我们就等于知道了三种不同数据类型的栈的用法。 通常，多态的概念经常被表述如下：一个接口，多种方法。意思是说可以通过对一组相 关的活动定义一个通用的接口。多态性通过一个接口来阐明动作的通用性，可以帮助我们减 少程序的复杂性。编译器针对应用的情况来选择具体应该是那个动作（方法）。程序员不必 手工来做这种选择。我们只需要记住并使用这个通用的接口就可以了。 继承 继承是一个对象可以获取到另外一个对象的属性的过程。继承非常重要，因为它支持了 层次化的分类。仔细想想，大多数的知识都是通过层次化的分类来管理的。例如：红色的甜 苹果是属于苹果分类的，而苹果分类又是水果分类的一种，水果又是一个更大的类：食物的 一种。也就是说，食物有一些特质，比如可以食用，有营养等等，逻辑上来说它的子类水果 也是有的。除了这些特质，水果还有特殊的特质，比如多汁，香甜等等，正是这些特质使得 水果和其它的食物有所区分。苹果类定义了苹果特有的特质，比如生长在树上，非热带的等 等。一个红色香甜的苹果应该继承了它的父类的所有特质，同时也定义了一些使得它和别的
    苹果区分开来的特质。 如果没有层次化的分类，每一个对象都必须显示地定义自己的所有特性。通过使用继承， 一个对象只需要定义那些使得它在整个类中显得独特的那些特质。它可以从父类那里继承所 有通用的特质。因此正是继承机制使得一个对象成为一个通用类的实例成为可能。 专家答疑 问： 文中说到面向对象的编程是一种有效的进行大程序管理的方法。但是面向对象的编程似 乎会增加相对小程序的开销。就 C++而言，这点是真是假？ 答： 假。理解 C++的关键一点是使用 C++可以编写面向对象的程序，但是并不是说必须写面 向对象的程序。这一点是 C++和 Java、C#的一个很重要的不同点。Java 和 C#采用严格的 对象模型，所以每个程序，不管其多小，都是面向对象的。C++也提供了该选项。更重要的 是，在运行的时候，C++的面向对象特性是透明的，因此，如果存在的话，增加的开销也是 很少的。 练习： 1. 说出面向对象编程的原则。 2. C++中，封装的最基本的单元是什么？ 3. C++中，子程序通常被称作什么？ 答案： 1. 封装，多态和继承是面向对象编程的原则。 2. C++中类是封装的基本单元。 3. C++中，子程序通常被成为函数。 必备技能 1.41.41.41.4：第一个简单的程序 现在我们开始编程了。我们通过编译和运行下面的一个简短的 C++程序开始： view plain 这是一个简单的 C++程序. 文件名称为 Sample.cpp. 1. /* 2. 3. 4. */ 5. #include using namespace using namespace using namespace 6. using namespace std; 7. // C++程序都是从 main()函数开始的 8. intintintint main()
    9. { 10. 11. 12. } cout << "C++ is power programming."; return return return return 0; 我们将按照下面的三个步骤来进行 1.键入程序 2.编译程序 3.运行程序 在开始之前，让我们先复习两个术语：源代码和目标代码。源代码就是人类可读的程序， 它是存储在文本文件中的。目标代码是由编译器生成的程序的可执行形式。 键入程序 本书中出现的程序都可以从 Osborne 的网站上获取到：www.osborne.com 。然而，如 果你想手工键入这些程序也是可以的。手工键入这些程序通常可以帮助我们记忆这些关键的 概念。如果你选择手工键入这些程序，你必须有一个文本编辑器，而不是一个字处理器。字 处理器通常存储带有格式的文本信息。这些信息会使得 C++编译器不能正常工作。如果你 使用的是 windows 平台，那么你可以使用记事本程序，或者其它你喜欢的程序编辑器。 存储源代码的文件名称从技术上来说是可以任意取的。然而，C++程序文件通常采用.cpp 的扩展名。因此，你可以任意命名 C++的程序文件，但是它的扩展名应该是.cpp。针对这里 的第一个例子，源文件取名为 Sample.cpp。本书中的其它程序，你可以自行选择文件名。 编译程序 怎样编译 Sample.cpp 取决于你的编译器和你采用了什么样子的编译选项。更进一步来 说，许多编译器，例如你可以自由下载的微软的 Visual C++ Express Edition，都提供两种 不同的编译方式：命令行编译和集成开发环境。因此，这里不可能给出一个通用的编译 C++ 程序的操作。你必须查看与你的编译器相关的操作指南。 如果你采用的是 Visual C++，那么最简单的编译和运行本书中的程序的方式就是采用 VC 中 提供的命令行。例如,使用 Visual C++来编译 Sampler.cpp，你可以采用这样的命令行： C:/...>cl -GX Sample.cpp 其中-GX 是增强编译选项。在使用 Visual C++命令行编译器之前，你必须先执行 visual C++ 提供的批处理文件 VCVARS32.BAT。Visual Studio 同时也提供了一个很方便使用命令行 的方式：可以通过任务栏的 开始|程序|Microsoft Visual Studio 菜单中的工具列表中的 Visual Studio Command Prompt 菜单来激活命令行。
    分享到：
    赞 收藏

    相关推荐

    资料库

    后端

    共收录2142份资料，累计10个分类，关注成员有19位，主要包括：Perl,Docker,Delphi,VB,PHP,Java,C,C#,Python,C++

    热门标签

    Perl Docker Delphi VB PHP Java C C# Python C++

    最新资料