C++技术固然是很时髦的,许多C用户都想在尽可能短的时间内为自己贴上C++的标签。介绍C++的书很多,但只有那些已经侥幸入门的用户才偶尔去翻翻,仍有不少在C++门口徘徊的流浪汉。
本文只针对C用户,最好是一位很不错的老用户(譬如他在遇到最简单的问题时都尝试着使用指针),通过一些C和更好的C++(本文用的是Borland C++3.1版本)例程介绍有关C++的一些知识,让读者朋友们“浅入深出”,轻轻松松C to C++!
一、标签!标签!
快快为你的程序贴上C++的标签,让你看起来很像个合格的C++用户……
1.注释(comment)
C++的注释允许采取两种形式。第一种是传统C采用的/*和*/,另一种新采用的则是//,它表示从//至行尾皆为注释部分。读者朋友完全可以通过//使你的代码带上C++的气息,如test0l:
//test01.cpp
#include
//I'm a C++user!
//…and C is out of date.
void main()
{
cout<<"Hello world!\n"; //prints a string
}
Hello-world!
如果你尝试着在test0l. exe中找到这些高级的注释,很简单,它们不会在那里的。
2. cincout
你可能从test0l中嗅出什么味儿来了,在C++中,其次的贵族是cout,而不是很老土的printf ( )。左移操作符‘<<’的含义被重写,称作“输出操作符”或“插入操作符”。你可以使用‘<<’将一大堆的数据像糖葫芦一样串起来,然后再用cout输出:
cout << "ASCII code of "<< 'a' << " is:" <<97;
ASCII code of a is:97
如何来输出一个地址的值呢?在C中可以通过格式控制符”%p”来实现,如:
printf ("%p,&i);
类似地,C++也是这样:
cout << & i;
但对字符串就不同啦!因为:
char * String="Waterloo Bridge";
cout << String; //prints ‘Waterloo Bridge'
只会输出String的内容。但方法还是有的,如采取强制类型转换:
cout<<(void *)String;
cin采取的操作符是’>>’,称作“输入操作符”或“提取操作符”。在头文件iostream.h中有cin cout的原型定义,cin语句的书写格式与cout的完全一样:
cin>>i; //ok
cin>>&i; //error. Illegal structure operation
看到了?别再傻傻地送一个scanf()常用的’&’地址符给它。
C++另外提供了一个操纵算子endl,它的功能和’\n’完全一样,如test0l中的cout语句可改版为:
cout << ”Hello world!”<
3.即时声明
这是笔者杜撰的一个术语,它的原文为declarations mixed with statements,意即允许变量的声明与语句的混合使用。传统C程序提倡用户将声明和语句分开,如下形式:
int i=100;
float f; //declarations
i++;
f=1.0/i; //statements
而C抛弃这点可读性,允许用户采取更自由的书写形式:
int i=100;
i++;
float f =1. 0/i;
即时声明常见于for循环语句中:
for(int i = 0; i < 16; i++)
for(int j = 0; j < 16; j++)
putpixel(j i Color[i][j]);
这种形式允许在语句段中任点声明新的变量并不失时机地使用它(而不必在所有的声明结束之后)。
特别地,C++强化了数据类型的类概念,对于以上出现的“int i=1 j=2;”完全可以写成:int i(1) j (2);再如:
char * Stringl("Youth Studio.”);
char String2[]("Computer Fan.“);
这不属于“即时声明”的范畴,但这些特性足以让你的代码与先前愚昧的C产品区别开来。
4.作用域(scope)及其存取操作符(scope qualifier operator)
即时声明使C语言的作用域的概念尤显重要,例如以下语句包含着一条错误,因为ch变量在if块外失去了作用域。
if(ok)
char ch='!';
else
ch='?'; //error. access outside condition
具有不同作用域的变量可以同名,如test02:
//test02.cpp
#include
int i=0;
void main()
{
cout << i << ' '; //global 'int i' visible
{
float i(0.01); //global 'int i' overrided
cout<< i << ' ';
}
cout< }
//输出结果 0 0.01 0
编译器并未给出错误信息。
作用域与可见性并不是同一概念,具有作用域不一定具有可见性,而具有可见性一定具有作用域。
在test02中,float i的使用使全局int i失去可见性,这种情形被称作隐藏(override)。但这并不意味着int i失去了作用域,在main()函数运行过程中,int i始终存在。
有一种办法来引用这丢了名份的全局i,即使用C++提供的作用域存取操作符::,它表示引用的变量具有文件作用域,如下例程:
//test03.cpp
#include
enum {boy girl};
char i = boy;
void main()
{
{
float i(0.01);
cout << "i=" << i << endl;
::i=girl; //modify global 'i'
}
cout << "I am a " << (i ? "girl." : "boy.");
}
输出结果:
i=0.01
I am a girl.
在上例中,通过::操作符,第8行语句偷偷地改写了i所属的性别。更妙的是,::之前还可以加上某些类的名称,它表示引用的变量是该类的成员。
5. new delete
许多C用户肯定不会忘记alloc()和free()函数族,它们曾经为动态内存分配与释放的操作做出了很大的贡献,如:
char *cp = malloc(sizeof(char));
int *ip=calloc(sizeof(int) 10);
free(ip);
free(cp);
C++允许用户使用这些函数,但它同时也提供了两个类似的操作符new和delete,它们分别用来分配和释放内存,形式如下:
p = new TYPE;
delete p;
因此以上的cp操作可改版为:
char*cp=newchar;
delete cp;
new delete操作符同样亦可作用于C中的结构变量,如:
struct COMPLEX*cp = newstruct COMPLEX;
delete cp;
当不能成功地分配所需要的内存时,new将返回NULL.对于字符型变量可以如下初始化:
char ch('A'); //char ch='A'
对应地,new可以同时对变量的值进行初始化,如:
char p=newchar ('A‘); //cp='A' new
不需要用户再使用sizeof运算符来提供尺寸,它能自动识别操作数的类型及尺寸大小,这虽然比malloc)函数聪明不了多少,但起码使用起来会比它方便得多。当然,正如calloc()函数,new也可以用于数组,形式如下:
p = new TYPE[Size] ;
对应的内存释放形式:
delete [] p;
同理首例中ip操作可以改版为:
int * ip=newint[10];
delete [] ip;
用new分配多维数组的形式为:
p = new TYPE [c0] [c1]…… [cN];
从来没有太快活的事情,例如以下使用非法:
int***ip2=(int***)newint[m] [n][k];
//error. Constant expression required int***ip 1=(int***)new int[m][2][81; //ok
C++最多只允许数组第一维的尺寸(即c0)是个变量,而其它的都应该为确定的编译时期常量。使用new分配数组时,也不能再提供初始值:
char*String =newchar[ 20] ("Scent of a Woman");
//error: Array allocated using 'new' may not have an initializer
6.引用(reference)
(1)函数参数引用以下例程中的Swap()函数对数据交换毫无用处:
//test04. cpp
#include
void Swap(int va int vb)
{
int temp=va;
va=vb;
vb=temp;
cout << "&va=" << &va << "&vb=" << &vb << endl;
}
void main()
{
int a(1) b(2);
cout << "&a=" << &a << "&b=" << &b << endl;
Swap(a b);
cout << "a=" << a << " b=" << b << endl;
}
输出结果:
&a=0x0012FF7C&b=0x0012FF78
&va=0x0012FF24&vb=0x0012FF28
a=1
b=2c
语言对参数的调用采取拷贝传值方式,在实际函数体内,使用的只是与实参等值的另一份拷贝,而并非实参本身(它们所占的地址不同),这就是Swap()忙了半天却什么好处都没捞到的原因,它改变的只是地址0x0012FF24和0x0012FF28处的值。当然,可采取似乎更先进的指针来改写以上的Swap ()函数:
//test05. cpp
#include
void Swap(int * vap int * vbp)
{
int temp = *vap;
*vap = *vbp;
*vbp = temp;
cout << "vap=" << vap << "vbp=" <
}
void main()
{
int a(1) b(2);
int * ap = &a * bp = &b;
cout << "ap=" << ap << "bp=" << bp << endl;
cout << "&ap=" << &ap << "&bp=" << &bp << endl;
Swap(ap bp);
cout << "a=" << a << "b=" << b <
ap=0x0012FF7Cbp=0x0012FF78
&ap=0x0012FF74&bp=0x0012FF70
vap=0x0012FF7Cvbp=0x0012FF78
&vap=0x0012FF1C&vbp=0x0012FF20
a=2b=1
在上例中,参数的调用仍采取的是拷贝传值方式,Swap()拷贝一份实参的值(其中的内容即a b的地址),但这并不表明vapvbp与实参apbp占据同一内存单元。
对实际数据操作时,传统的拷贝方式并不值得欢迎,C++为此提出了引用方式,它允许函数使用实参本身(其它一些高级语言,如BASIC FORTRAN即采取这种方式)。以下是相应的程序:
//test06. cpp
#include
void Swap(int & va int & vb)
{
int temp=va;
va=vb;
vb=temp;
cout << "&va=" << &va << "&vb=" << &vb << endl;
}
void main()
{
int a(1) b(2);
cout << "&a=" << &a << "&b=" << &b << endl;
Swap(a b);
cout << "a=" << a << "b=" << b << endl;
}
输出结果:
&a=0x0012FF7C&b=0x0012FF78
&va=0x0012FF7C&vb=0x0012FF78
a=2b=1
很明显,a b与vavb的地址完全重合。对int&的写法别把眼睛瞪得太大,你顶多只能撇撇嘴,然后不动声色地说:“就这么回事!加上&就表明引用方式呗!”
(2)简单变量引用简单变量引用可以为同一变量取不同的名字,以下是个例子:
int Rat;int & Mouse=Rat;
这样定义之后,Rat就是Mouse(用中文说就是:老鼠就是老鼠),这两个名字指向同一内存单元,如:
Mouse=Mickey; //Rat=Mickey
一种更浅显的理解是把引用看成伪装的指针,例如,Mouse很可能被编译器解释成:*(& Rat),这种理解可能是正确的。
由于引用严格来说不是对象(?!),在使用时应该注意到以下几点:
①引用在声明时必须进行初始化;
②不能声明引用的引用;
③不能声明引用数组成指向引用的指针(但可以声明对指针的引用);
④为引用提供的初始值必须是一个变量。
当初始值是一个常量或是一个使用const修饰的变量,或者引用类型与变量类型不一致时,编译器则为之建立一个临时变量,然后对该临时变量进行引用。例如:
int & refl = 50; //int temp=50 &refl=temp
float a=100.0;
int & ref2 = a; / / int temp=a&ref2=temp
(3)函数返回引用函数可以返回一个引用。观察程序test07:
//test07.cpp
#include
char &Value (char*a int index)
{
return a[index];
}
void main()
{
char String[20] = "a monkey!";
Value(String 2) = 'd';
cout << String << endl;
}
输出结果:a donkey!
这个程序利用函数返回引用写出了诸如Value (String 2) ='d‘这样令人费解的语句。在这种情况下,函数允许用在赋值运算符的左边。
函数返回引用也常常应用于操作符重载函数。
7.缺省参数(default value)
从事过DOS环境下图形设计的朋友(至少我在这个陷阱里曾经摸了两年时间)肯定熟悉initgraph()函数,它的原型为:void far initgraph(int far *GraphDriver int far*GraphMode char far*DriverPath);也许你会为它再定做一个函数:
void InitGraph(int Driver int Mode)
{
initgraph(& Driver &Mode ““);
}
一段时间下来,你肯定有了你最钟情的调用方式,例如你就喜欢使用640 * 480 * 16这种工作模式。
既然如此,你完全可以将函数InitGraph ( )声明成具有缺省的图形模式参数,如下:
void InitGraph(int Driver = VGA int Mode = VGAHI);
这样,每次你只需简单地使用语句
InitGraph ();
即可进入你所喜爱的那种模式。当然,当你使用
InitGraph (CGA CGAHI );
机器也会毫不犹豫地切入到指定的CGAHI模式,而与正常的函数没有两样。
这就是缺省参数的用法!为了提供更丰富的功能,一些函数要求用户提供更多的参数(注意到许多Windows程序员的烟灰缸旁边都有一本很厚很厚的Windows函数接口手册),而实际上,这些参数中的某几项常常是被固定引用的,因此,就可以将它们设定为缺省参数,例如以下函数:
void Putpixel(int x int y int Color=BLACK char Mode =COPY_PUT);
将可能在((x y)处以Color颜色、Mode模式画一个点,缺省情况下,颜色为黑色,写点模式为覆盖方式。
以下对函数的调用合法:
Putpixel (100 100); // Putpixel(100 100 BLACK COPY _PUT)
PutPixel (100 100 RED); // PutPixel(100 100 RED COPY_ PUT)
PutPixel(100 100 RED XOR_PUT);
而以下调用形式并不合法:
Putpixel();
Putpixel (100) ;
Putpixel(100 100 XOR_PUT);
前两种形式缺少参数,因为x、y值并没有缺省值;第三种形式则天真地以为编译器会将其处理成:
PutPixel (100 100 BLACK XOR_PUT);
并且不会产生任何二义性问题,不幸的是,C++并不赞成这样做。
作为一条经验,缺省参数序列中最容易改变其调用值的应尽量写在前面,最可能使用其缺省值的(即最稳定的)置于后端。如果将以上函数原型声明成如下形式:
void Putpixel(int Color = BLACK char Mode = COPY_PUT int x=100 int y=100);
二、挑战#define
#define是C提供的一条很有用的指令,但在C++中,很有可能杜绝宏指令的使用。
1 .const宏指令允许用户指定某一标识符的值作为一个常量,
如:#define PI 3. 1415926
它也可以用来定义字符串:#define HZK16 "HZK16F"以下使用可以通过:
cout << "PI is“<
但宏毕竟不是一个合法的对象,虽然它伪装得很完美。C++为用户提供了常量修饰符const,可以指定某个对象的值为常量。它阻止用户对其进行赋值或其它副作用,
类似于上例:
constfloat PI=3.1415926;
char*const HZK16="HZK16F";
PI = 3. 14; //error
HZK16="HZK16K"; //error: Cannot modify a const object
但对于指针的处理似乎有些复杂,例如以下使用却又合法:
HZK16[5]=’r’; //ok HZK16 ="HZK16K"
清楚地了解const修饰的范围很有必要,如下是声明形式与相应含义:
char*const cpl="I love you!“; //const修饰’*’,cp1是一个指向字符的指针常量
constchar*cp2="I hate you!“; //const修饰’char' cp2是一个指向字符常量的指针
constchar*const cp3="Get the hell out of here!“; // const分别修饰’char’和’*’,
cp3是一个指向字符常量的指针常量,因此,以下使用仍合法:
strcpy(cpl "Oh no...“);
cp2++;
因为cpl只管盯住某一处的地址不放,而阻止其中的内容不被改写则不是它的责任,cp2则恰恰相反,它不允许你修改其中的内容,却可以被你指来指去(这个下场可能更惨)。只有使用两个修饰符(如cp3)才可能是最保险的办法。
指向const的指针不能被赋给指向非const的指针:
float*p=&PI;
//error: Cannot convert 'const float*’ to 'float*’
*p=3.14;
这条限制保证了常量的正当含义。但注意由显式转换所引起的常量间接修改是可能的:
//test08.cpp
#include
void main()
{
char * Spy;
constchar * const String = "Yahoo!";
Spy = (char*)String;
Spy[5] = '?';
cout << String;
}
输出结果:Yahoo!
2.内联函数(in line function)
宏在某些场合能得到类似于函数的功能,如下是一个常见的例子:#define ADD (a b) ((a)+(b))
cout<<“1+2=”<它将实现数据求和功能而输出:但我们至少有一打理由拒绝使用它,以下是最明显的:
①宏缺少类型安全检测,如:
ADD ('A' 0. 0l);
这样的调用将被解释为合法,而事实上,很少的用户期望能写出这样的语句;
②宏不会为参数引入临时拷贝,如:
#define DOUBLE (x)((x)+(x)) ③宏不具有地址,例如可能在一个计算器程序中有: case' +': Operator = & ADD; 并不能得到合理解释。 采取函数?然而,使用函数并不是最划算的支出,它浪费了宝贵的执行时间。使用过汇编语言的读者可能知道,一般函数执行真正的函数体前后,要做一些现场保护工作,当函数体积很小时,这种冗余的工作量将会远远大于函数本身。 为此,C++提供了关键字inline,当用户希望编译器将某函数的代码直接插入到调用点时,可将其设置成inline函数,即在函数定义时加上关键字inline,如: //test09.cpp 主函数将被编译器解释为: count<<"1+2=“<<{1+2 }; 其行为完全类似于前例的ADD (a b)宏。经验表明,将使用频繁而且体积很小的函数声明为inline是明智的。 3.函数重载(overload) 在实际数据求和操作时,如上节内容中提供的Add()函数是远远不够的,你不得不再添加一些其它代码,如: double AddDouble(double a double b) 特别地,在C++中你可以玩弄名字的技巧,将以上的AddDouble AddFloat皆取名为Add,如: double Add(double a double b) 尽管放心,编译器会安全地为不同的调用形式找到相应的函数原型。如: double a b; 这样,不同的函数拥有相同的函数名,即函数重载。函数重载以及后面的模板、虚函数机制形成了“一个接口,多种功能”的特性,即多态性(polymorphism),它是面向对象(OO)的技术之一。 在使用重载机制时,C++提出了许多防止二义性的限制,如: void fun(int a); 很可能引起C ++编译器的恐慌,它在遇到诸如fun(100)的调用时会十分不满。用户有义务保证任一调用形式不产生二义性。以下是一种常见的使用重载机制的例程: //test10.cpp 可以想象C++将以上不同的Pixel()函数分别编码为Pixel_iii和Pixel_ii,它的形式包含了各入口参数的数据类型。注意,编码未包含返回值的信息,因而依赖于返回值类型的差异的函数重载是不稳定的。因此,连接器(linker)可以毫不费力地找到相应的模块。但这对于新旧C版本产生的模块连接恐怕添加了麻烦,因为传统的C函数库中并没有对函数名再作手脚的坏习惯,C++不得不提供关键字extern来保证这种连接的安全性,如下形式(注意‘C’可要大写): extern"C" 将告诉编译器只需要在函数库中找相应的Pixel模块,而不必自作聪明。而 extern"C" 则声明包含在头文件function. h中所有函数模块皆采取C连接。 4.函数模数(function template) 前面讨论的重载机制用来实现求和操作并不受欢迎,这仿佛还不是C++的风格,例如用户需要求两个其它类型(如字符型)对象的和:Add ('a' ‘b’);它必须再为之准备一个版本,尽管其名字和代码还是那副样子: 这样无聊的工作会让灰心的用户开始怀念起古老的“宏”。然而,更先进的东西一一模板,却可以很方便地解决以上问题: 作为模板参数表示了数据类型。在实际的调用中,编译程序根据实际使用的数据类型产生相应的函数。如: 将得到编译器正确的解释。但以下的使用: 所当然地会遭到编译器的拒绝。 以上建立起来的Add)函数模板可以覆盖前面所有的Add()函数,但再来看看以下语句: 同理,编译器根据Add ()模板定制成: 这样的结果是没有定义的,计算机很容易对两个复数的加法不知所措而大发牢骚: Error: Illegal structure operation 既然计算机不喜欢这个作品,没关系,我们为它再做一个函数就是了: 这个函数用以正确地作复数求和。奇怪得很,函数名居然还可以取为Add,而不用担心任何冲突。对这种情形也有很好的说法,C++称之为“函数模板重置”。 在调用形式上,函数模板很类似于宏,但它同时具有类型检查。更普遍的,模板也可以应用于类中。 至此,对抗#define之战已快接近尾声,然而这似乎永远不得结束。宏就是宏,它总有它的优点,譬如它可节省对象空间,你无法阻止有些C++用户仍喜爱它。 5.操作符重载(operator overload) 我还要声明的是,前面定义的Add()函数,特别是为complex定做的那个,仍然是值得鄙弃的。它们虽然都能正常工作,但仍不是C++常用的风格。既然是求和,我们会更倾向于表达方式“complex c = c1 +c2;”而不是“complex c =Add(cl c2);”。 操作符‘+’的使用要比Add ( )函数的调用让人舒服得多。C++中你完全可以摒弃所谓的“模板重置”,而直接对操作符‘+’进行重载: 这样当出现。c1+ c2的形式时,表达式就会被赋予正当的含义。以下分述一些常见操作符的重载: (1)单目操作符的重载: 设@为一个单目运算符,则@x和x@都被解释成operator @(x)。 瞧,这不就是函数调用的形式了吗?其中operator是C++的关键字。例如语句y=——x;将被译作y = operator——(x);下面是一个求复数相反数的例子: 假设complex的结构声明包含在complex. h头文件中,testl l将产生如下输出: ‘++’和’--’是一对怪东西,它们既可以作前缀,又可以作后缀。不过,以下形式的定义只适用于‘++’和’--’的后缀用法: 注意:其中操作int参数仅作为标志使用,而无其它含义。 (2)双目操作符的重载 例如语句: 被译为 毋需多言,前面的complex operator + (complex c1 complex c2)就是个很好的例子。 (3)new delete的重载 new delete也可以被重载(别看它们那样神秘),它们通常采取的声明形式如下: 其中size t是一个与实现有关的unsigned int类型。以下是它们的使用: 当使用new分配一个TYPE类型的对象空间时,sizeof (TYPE)将作为第一参数引起new (size_t)函数的调用,如上new语句将被译作: 以下是重载的例子: 输出结果: 在这例子中,malloc()与free()被重新拾起,替代了new delete的功能。同时,new () delete()函数声明为static类型,以防止它们的重载对其它文件产生副作用。在未重载new、delete之前,系统会使用缺省的那一份new delete版本。 操作符重载是一张最令你自豪的Ace,但必须记住它仍具有以下限制:①操作符重载要求操作对象至少有一个是类对象(类只是结构的一个广义概念)。我曾经做过以下的尝试: 但后来编译器证明了这种对基本数据类型的多情是愚蠢的。 ②不可以构造新操作符,也不能改变操作符操作参数的数目,不能改变操作符的优先级。 ③操作符的含义应尽量忠实于操作符的原义,这不是一条严格的规则,但是一条很好的忠告。譬如,当你将complex的‘!’操作定义成机器重新启动的代码,虽然C++没有理由阻拦你,但这样不好。
int i(1);
cout<
#include
inlineint Add (int a int b)
{
return a + b;
}
void main O)
{
cout<<"1+2=“<
{
return a + b;
}
float AddFloat (float a float b )
{
return a + b;
}
{
return a + b;
}
Add(f 2); //int Add(int int)
Add (a b); //double Add (doubledouble)
int fun(int a);
void fun(int& a);
void fun (int a int b=0);
#include
#include
void Pixel(int x int y int color)
{
putpixel(x y color);
}
int Pixel(int x int y)
{
return getpixel(x y);
}
void main()
{
int Driver=VGA Mode=VGAHI;
initgraph(&Driver &Mode "");
Pixel(100 100 4);
int Color = Pixel(100 100);
closegraph();
cout << "Color of point(100 100):" << Color;
}
{
void Pixel(int x int y int Color);
};
{ //' #include’一定要另起一行
#include "function. h"
};
设@为一个双目操作符,x@ y被解释成:operator@(x y)