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由C到C

OOP第一课


  • C语言的局限

  • C 的特点

  • C 的程序特征

  • C 程序的结构特性

  • C 程序的编辑、编译和运行

  • ⭐C 对C的补充

C 的特点

C 继承了C的优点,并有自己的特点,主要有:


1、全面兼容C,C的许多代码不经修改就可以为Cpp所用,用C编写的库函数和实用软件可以用于Cpp。

2、用C 编写的程序可读性更好,代码结构更为合理,可直接在程序中映射问题空间结构。

3、生成代码的质量高,运行效率高。

4、从开发时间、费用到形成软件的可重用性、可扩充性、可维护性和可靠性等方面有了很大提高,使得大中型的程序开发项目变得容易得多。

5、支持面向对象的机制,可方便的构造出模拟现实问题的实体和操作。

C 的程序特征

例1.1 输出一行字符:“This is a C program.”。

程序如下:


#include  //包含头文件iostream
using namespace std//使用命名空间std
int main( )
{
    cout<<″This is a C  program.″;
    return 0;
}

在运行时会在屏幕上输出以下一行信息:


This is a C program.


  • 用main代表“主函数”的名字。每一个C 程序都必须有一个 main 函数。main前面的int的作用是声明函数的类型为整型。程序第6行的作用是向操作系统返回一个零值。如果程序不能正常执行,则会自动向操作系统返回一个非零值,一般为-1。

  • 函数体是由大括号{}括起来的。本例中主函数内只有一个以cout开头的语句。注意C 所有语句最后都应当有一个分号。

  • 再看程序的第1行“#include

  • ”,这不是Cpp的语句,而是Cpp的一个预处理命令,它以“#”开头以与Cpp语句相区别,行的末尾没有分号。

  • #include 是一个“包含命令”,它的作用是将文件iostream的内容包含到该命令所在的程序文件中,代替该命令行。文件iostream的作用是向程序提供输入或输出时所需要的一些信息。

  • iostream是i-o-stream3个词的组合,从它的形式就可以知道它代表“输入输出流”的意思,由于这类文件都放在程序单元的开头,所以称为“头文件” (head file)。在程序进行编译时,先对所有的预处理命令进行处理,将头文件的具体内容代替#include命令行,然后再对该程序单元进行整体编译。

  • 程序的第2行“using namespace std;”的意思是“使用命名空间std”。Cpp标准库中的类和函数是在命名空间std中声明的,因此程序中如果需要用到Cpp标准库(此时就需要用#include命令行),就需要用“using namespace std;”作声明,表示要用到命名空间std中的内容。

  • 在初学C 时,对本程序中的第1,2行可以不必深究,只需知道:如果程序有输入或输出时,必须使用“#include

  • ”命令以提供必要的信息,同时要用“using namespace std;”,使程序能够使用这些信息,否则程序编译时将出错。



例1.2 求a和b两个数之和

// 求两数之和 (本行是注释行)
#include  //预处理命令
using namespace std//使用命名空间std
int main( ) //主函数首部
//函数体开始
    int a,b,sum; //定义变量
    cin>>a>>b; //输入语句
    sum=a b; //赋值语句
    cout<<″a b=″<endl; //输出语句
    return 0//如程序正常结束,向操作系统返回一个零值
//函数结束

本程序的作用是求两个整数a和b之和sum。


第1行“//求两数之和”是一个注释行,Cpp规定在一行中如果出现“//” ,则从它开始到本行末尾之间的全部内容都作为注释。


例1.3 给两个数x和y, 求两数中的大者

#include  //预处理命令
using namespace std;
int max(int x,int y) //定义max函数,函数值为整型,形式参数x, y为整型
//max函数体开始
    int z; //变量声明,定义本函数中用到的变量z为整型
    if(x>y) z=x; //if语句,如果x>y, 则将x的值赋给z
    else z=y; //否则,将y的值赋给z
    return(z); //将z的值返回,通过max带回调用处
//max函数结束
int main( ) //主函数
//主函数体开始
    int a,b,m; //变量声明
    cin>>a>>b; //输入变量a和b的值
    m=max(a,b); //调用max函数,将得到的值赋给m
    cout<<″max=″<//输出大数m的值
    return 0//如程序正常结束,向操作系统返回一个零值
//主函数结束

本程序包括两个函数:主函数main和被调用的函数max。


程序运行情况如下:


  • 18 25 ↙ (输入18和25给a和b)

  • max=25 (输出m的值)


注意输入的两个数据间用一个或多个空格间隔,不能以逗号或其他符号间隔。


在上面的程序中,max函数出现在main函数之前,因此在main函数中调用max函数时,编译系统能识别max是已定义的函数名。如果把两个函数的位置对换一下,即先写main函数,后写max函数,这时在编译main函数遇到max时,编译系统无法知道max代表什么含义,因而无法编译,按出错处理。


为了解决这个问题,在主函数中需要对被调用函数作声明。上面的程序可以改写如下:


#include 
using namespace std;
int max(int x,int y)//对max函数作声明
int main( )
{
    int a,b,c;
    cin>>a>>b;
    c=max(a,b); //调用max函数例1.3 给两个数x和y, 求两数中的大者。
    cout<<″max=″<endl;
    return 0;
}
int max(int x,int y) //定义max函数
{
    int z;
    if(x>y) z=x;
    else z=y;
    return(z);
}

只要在被调用函数的首部的末尾加一个分号,就成为对该函数的函数声明。函数声明的位置应当在函数调用之前。

C 程序的结构特性

一个面向对象的C 程序一般由类的声明和类的使用两大部分组成。


类的使用部分一般由主函数及有关子函数组成。


典型的C 程序结构

#include 
//类的声明部分
class A{
    int x,y,z;
    ……
    fun( ){……}
    ……
};
//类的使用部分
int main()
{
    A a;
    ……
    a.fun();
    return 0;
}

在C 程序中,程序设计始终围绕“类”展开。通过声明类,构建了程序所要完成的功能,体现了面向对象程序设计的思想。

C++程序的编辑、编译和运行

C 源程序文件的扩展名为.CPP


可以用多种编译器编辑、编译和运行


C 对C的补充


1、注释与续行


  • 注释符:“/*”和“*/” 或“//” 。


Cpp新增了注释语句,它由“//”开始,到行尾结束。


例如:


X = y   z; /*This is a comment */
X = y   z; //This is a comment


  • 续行符:“\”(反斜杠)。作用是当一个语句太长时可以用该符号把它分段写在几行中。
    例:


cout << ‘\n’ << “x= << x << “y= << y << “z= << z\
 << “u= << u << “v\
= << v << “w= << w << endl;

2、输入输出流

C中I/O操作出现的问题:


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分别是C 的标准输出流和输入流。Cpp支持重定向,但一般cout指的是屏幕, cin指的是键盘。


操作符“<<”和“>>”除了具有C语言中定义的左移和右移的功能外,在这里符号“<<”是把右方的参数写到标准输出流cout中;相反,符号“>>”则是将标准输入流的数据赋给右方的变量。


例1.4 一个完整的C 程序

#include 
int main()
{
    char name[20];
    cout << "Hello, your name: ";
    cin >> name;
    cout << name;
    return 0;
}

注意:

  • 程序中必须包含头文件iostream.h

  • cin和>>,cout和<<配套使用

  • cin可以输入多个数据,但要用空白符隔开(tab,空格,回车)

如:cin >> a >> b >> c;

  • 换行符:‘\n’或endl

如:cout << “x=” << x << endl; cout << “x=” << x << ‘\n’;

  • 使用cout和cin时,也可以对输入和输出的格式进行控制,比如可用不同的进制方式显示数据,只要设置转换基数的操作符dec、hex和oct即可。


例1.5 操作符dec、 hex和oct的使用

#include
void main()
{
    int x=25;
    cout << hex << x << ' ' << dec << x << ' ' << oct << x << '\n';
}

输出结果为:19 25 31


3、灵活的变量说明


定义变量的位置

在程序中的不同位置采用不同的变量定义方式,决定了该变量具有不同的特点。变量的定义一般可有以下三种位置:


(1) 在函数体内部


在函数体内部定义的变量称为局部变量,这种局部变量只在进入定义它的函数体时起作用,离开该函数体后该变量就消失(被释放),即不再起作用。因此,不同函数体内部可以定义相同名称的变量,而互不干扰。


(2) 形式参数


当定义一个有参函数时,函数名后面括号内的变量,统称为形式参数。


(3) 全局变量


在所有函数体外部定义的变量,其作用范围是整个程序,并在整个程序运行期间有效。


  • 在C语言中,全局变量声明必须在任何函数之前,局部变量必须集中在可执行语句之前。

  • Cpp中的变量声明非常灵活,它允许变量声明与可执行语句在程序中交替出现。


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=”<    }
    int z=0;
    z=x y;
}

4、结构、联合和枚举名

在C 中,结构名、联合名、枚举名都是类型名。在定义变量时,不必在结构名、联合名或枚举名前冠以struct、union或enum。


例如:


enum boole{FALSE,TRUE};
struct string{
    char *string;
    int length;
};
union number{
    int i;
    float f;
};

在传统的C中,定义变量时,必须写成:


enum boole done;
struct string str;
union number x;

但是,在C 中,可以说明为:


boole done;
string str;
number x;

5、函数原型

C语言建议编程者为程序中的每一个函数建立原型,而Cpp要求为每一个函数建立原型,以说明函数的名称、参数类型与个数,以及函数返回值的类型。


其主要目的是让C 编译程序进行类型检查,即形参与实参的类型匹配检查,以及返回值是否与原型相符,以维护程序的正确性。


例如


int sum(int a,int b);   //是函数sum的原型

  • 函数原型语法的一般形式为:返回类型 函数名(参数表);

  • 函数原型是一条语句,它必须以分号结束。


例1.6 函数原型的说明

#include
void write(char *s);
void main()
{write("Hello,world!");}
void write(char *s)
{cout<

在程序中,要求一个函数的原型出现在该函数的调用语句之前。


说明:


  • 函数原型的参数表中可不包含参数的名字,而只包含它们的类型。例如:long Area(int ,int);

  • 函数定义由函数首部和函数体构成。函数首部和函数原型基本一样,但函数首部中的参数必须给出名字而且不包含结尾的分号。

  • Cpp的参数说明必须放在函数说明后的括号内,不可将函数参数说明放在函数首部和函数体之间。这种方法只在C中成立。

  • 主函数不必进行原型说明,因为它被看成自动说明原型的函数。

  • 原型说明中没有指定返回类型的函数(包括主函数main),Cpp默认该函数的返回类型是int

  • 如果一个函数没有返回值,则必须在函数原型中注明返回类型为void,主函数类似处理。

  • 如果函数原型中未注明参数,Cpp假定该函数的参数表为空(void)。


6、const修饰符


  • 在C中,习惯使用#define定义常量。


一般格式: #define 宏名 常数



#define PI 3.14
…………
s = 2 * PI * r;
…………

  • C 利用const定义正规常数


一般格式:const 数据类型标识符 常数名=常量值;


采用这种方式定义的常量是类型化的,它有地址,可以用指针指向这个值,但不能修改它。

说明:


1、const必须放在被修饰类型符和类型名前面

2、数据类型是一个可选项,用来指定常数值的数据类型,如果省略了该数据类型,那么编译程序认为它是 int 类型。

如:const int a=10; 表示定义了一个初始值为10的整型常量,它在程序中不可改变,但可用于表达式的计算中。

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 "<endl;
    return 0;
}

但实际的输出是:T2 is 2

const作用与#define相似,但消除了#define的不安全性。

如果用const取代了两个#define,就不会引起这个错误。


#include
int main()
{
    int a=1;
    const T1=a a;
    const T2=T1-T1;
    cout <<"T2 is"<endl;
    return 0;
}

const可以与指针一起使用

  • (1)指向常量的指针:一个指向常量的指针变量。


例如:


const char* pc=“abcd”;  //声明指向常量的指针
pc[3]=‘x’;  //错误
pc=“efgh”;  //允许


  • (2)常指针:把指针本身,而不是它指向的对象声明为常量。


例如:


charconst pc=“abcd”;  //常指针
pc[3]=‘x’;  //合法
pc=“efgh”;  //出错

创建一个常指针,就是创建一个不能移动的固定指针,但是它所指的数据可以改变。例如:


  • (3)指向常量的常指针:这个指针本身不能改变,它所指向的值也不能改变。


要声明一个指向常量的常指针,二者都要声明为const。


例如:


const charconst pc=“abcd”;    //指向常量的常指针
pc[3]=‘x’;  //出错
pc=“efgh”;  //出错

这个语句的含义是:声明了一个名为pc的指针变量,它是一个指向字符型常量的常指针,用“abcd”的地址初始化该指针。


说明


  • (1). 如果用const定义的是一个整型常量,关键词int可以省略。所以下面的两语句是等价的

    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). 与#define定义的常量有所不同,const定义的常量可以有自己的数据类型,这样C 的编译程序可以进行更加严格的类型检查,具有良好的编译时的检测性。

  • (4). 函数参数也可以用const说明,用于保证实参在该函数内部不被改动,大多数C 编译器能对具有const参数的函数进行更好的代码优化。

例如:通过函数i_Max求出整型数组a[200]中的最大值,函数原型应该是:int i_Max(const int* ptr);

这样做的目的是确保原数组的数据不被破坏,即在函数中对数组元素的操作只许读,而不许写。调用时的格式可以是:i_Max(a);

7、void型指针

void 通常表示无值,但将void作为指针的类型时,它却表示不确定的类型。


这种void型指针是一种通用型指针,也就是说任何类型的指针值都可以赋给void类型的指针变量。


例如下面的程序段


void pa;    //错误,不能声明void类型的指针变量
void* pc;   //正确,可以声明void类型的指针
int i=456;
char c=‘a’;
pc=
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