C++入门经典（第9版）

《C++入门经典（第9版）》是深受师生欢迎的优秀C++入门教材。作者结合自己多年的教学经验精心设计并编撰了本书内容。采用了很多便于巩固所学知识的设计，例如各章开头的小节总览，书中随处可见的小结框、编程提示和编程陷阱，各章结尾的小结、习题、编程练习和编程项目等。这些非常适合初学者掌握重要的编程概念。全书共18章，8个附录。在讲解C++基础知识之后，直接引导学生深入函数、I/O流、类、控制流程、命名空间、数组、字符串、指针和动态数组、递归、模板、指针和链表、派生类、异常以及标准模板库。

第1章 计算机和C++编程入门

第2章 C++基础知识

第3章 更多的控制流程

第4章 过程抽象和返回值的函数

第5章 所有子任务的函数

第6章 I/O流：对象和类入门

第7章 数组

第8章 字符串和向量

第9章 指针和动态数组

第10章 定义类

第11章 类中的友元函数、重载操作符和数组

第12章 独立编译和命名空间

第13章 指针和链表

第14章 递归

第15章 继承

第16章 异常处理

第17章 模板

第18章 标准模板库

附录1 C++关键字

附录2 操作符的优先级

附录3 ASCII字符集

附录4 部分库函数

附录5 内联函数

附录6 重载数组索引方括号

附录7 this指针

附录8 将操作符重载为成员操作符

2.1 变量和赋值

一旦理解了变量在编程中的用法，就理解了编程的精髓。

——艾兹格？戴克斯特拉 （1930—2002），《结构化编程课堂笔记》

程序要处理数字和字母之类的数据。C++和其他常用编程语言一样，使用名为变量的编程构造来命名和存储数据。变量是编程语言（如C++）的核心，所以要从变量开始介绍C++。下面将围绕图2.1的程序展开讨论，并解释该程序中的所有元素。虽然此程序的常规思路应该是很清楚的，但某些细节是新的，需要进行一些解释。

变量

C++变量可容纳一个数字或其他类型的数据。目前只关心用于存储数字的变量。这些变量类似于可在上面写数字的小黑板。黑板上写的数字可以更改，C++变量容纳的数字也可以。不过，黑板可能不包含任何数字，但变量肯定包含了某个值——可能是以前运行过的程序在内存中留下的垃圾数字。变量容纳的数字或其他类型的数据称为这个变量的值。也就是说，变量值是在一个假想的黑板上写下的内容。图2.1中，number_of_bars，one_weight 和total_weight是变量。例如，如果运行程序并提供示范对话中的输入，number_of_bars的值会被设为11，这是通过以下语句来实现的：

cin >> number_of_bars；

之后，当程序执行以上语句的另一个副本时，变量number_of_bars的值会被更改为12。稍后会详细解释这是怎样发生的。

图2.1 一个C++程序

1 #include

2 using namespace std；

3 int main（）

4 {

5 int number_of_bars； // 糖的数量

6 double one_weight， total_weight； // 每块糖的重量和总的重量

7

8 cout << "Enter the number of candy bars in a package\n"； // 输入一包糖中有多少块糖

9 cout << "and the weight in ounces of one candy bar.\n"； // 每块糖的重量（盎司）

10 cout << "Then press return.\n"； // 输入后按Enter键

11 cin >> number_of_bars；

12 cin >> one_weight；

13

14 total_weight = one_weight * number_of_bars；

15

16 cout << number_of_bars << " candy bars\n"；

17 cout << one_weight << " ounces each\n"；

18 cout << "Total weight is " << total_weight << " ounces.\n"；

19

20 cout << "Try another brand.\n"；

21 cout << "Enter the number of candy bars in a package\n"；

22 cout << "and the weight in ounces of one candy bar.\n"；

23 cout << "Then press return.\n"；

24 cin >> number_of_bars；

25 cin >> one_weight；

26

27 total_weight = one_weight * number_of_bars；

28

29 cout << number_of_bars << " candy bars\n"；

30 cout << one_weight << " ounces each\n"；

31 cout << "Total weight is " << total_weight << " ounces.\n"；

32

33 cout << "Perhaps an apple would be healthier.\n"；

34

35 return 0；

36 }

示范对话

当然，变量不是黑板。在编程语言中，变量作为内存位置来实现。编译器将内存位置（参见第1章的讨论）分配给程序中的每个变量名。0和1形式的变量值存储在为变量分配的内存位置。例如，在图2.1的程序中，为这三个变量分配的内存位置可能分别是1001，1003和1007。具体编号取决于计算机、编译器和其他很多因素。我们不知道、也不关心编译器为变量选择什么内存地址。可以简单地认为内存位置就是用变量名作为标签。

程序无法运行

如果无法编译和运行C++程序，请阅读1.3节了解如何应对不同的C++编译器和C++环境。

名称：标识符

在示范程序中，首先注意到的可能是变量名比平时在数学课上使用的变量名长。为了使程序容易理解，务必为变量使用有意义的名称。变量（或者在程序中定义的其他项目）的名称叫标识符。标识符以字母或下划线开头，其余字符必须是字母、数字或下划线。例如，下面的标识符是有效的：

x x1 x_1 _abc ABC123z7 sum RATE count data2 Big_Bonus

编译器会接受这些标识符，但前5个标识符不太理想，它们没有表达出用途。以下标识符则是无效的，编译器拒绝接受：

12 3x %change data-1 myfirst.c PROG.CPP

前3个之所以无效，是因为不是以字母或下划线开头。其余3个之所以无效，是因为包含了除字母、数字和下划线之外的其他符号。

C++是对大小写敏感的语言。也就是说，它会区别对待标识符中的大写和小写字母。因此，以下3个标识符是不同的标识符，可命名3个不同的变量：

rate RATE Rate

但最好不要在同一个程序中使用这样的变体，因为它们太容易混淆。虽然C++没有专门要求，但变量名最好全部小写。预定义标识符（比如main，cin和cout等）则必须全部小写。本章后面会讲到一些采用大写字母的标识符。

C++标识符长度没有限制，但有的编译器设置了最大允许长度，超出的会被忽略。

标 识 符

标识符用于命名C++程序中的变量和其他元素。标识符必须以字母或下划线开头，后续每个字符只能是字母、数字或下划线。

还有一类特殊标识符称为关键字或保留字，它们在C++中有预定义的含义，不能用作变量或其他元素的名称。附录1列出了所有C++关键字。

你可能会问，为什么定义成C++语言一部分的其他单词未被归为关键字？cin和cout等单词为什么不是关键字？原来，程序员可以重新定义这些单词（虽然这样容易使人混淆）。但这些预定义的单词确实不是关键字，它们是在C++语言标准要求的库中定义的。本书后面会讨论库，目前暂时不必关心库的问题。毫无疑问，为预定义标识符赋予非标准的含义，肯定会产生误导，而且很危险，所以应该尽量避免。最安全、最简单的做法是将所有预定义标识符也视为关键字。

变量声明

C++程序中的每个变量都必须声明。声明变量实际是告诉编译器（最终是告诉计算机）：准备在该变量中存储什么类型的数据。例如，图2.1用两个语句声明了三个变量：

int number_of_bars；

double one_weight， total_weight；

在一个语句中声明多个变量要用逗号分隔不同的变量。另外，每个语句以分号结尾。

前面两个声明语句中，第一个语句中的int是integer（整数）一词的缩写（但在C++程序里，必须使用缩写形式int，千万不能写全称）。这行代码将标识符number_of？_bars声明为int类型的变量。这表示number_of？_bars的值必须是整数，比如1，2，-1，0，37或-288。

第二个语句中的double将两个标识符one_weight和total_weight声明为double类型的变量。double类型的变量可存储带小数部分的值，如1.75或-0.55。变量能容纳的数据的种类称为这个变量的类型，类型的名称（如int或double）称为类型名称。

变 量 声 明

所有变量必须在使用之前声明。变量声明语法如下：

语法

Type_Name Variable_Name_1， Variable_Name_2， . . .；

示例

int count， number_of_dragons， number_of_trolls；

double distance；

……

本书适合C++程序设计和计算机科学入门课程使用。阅读本书不要求读者有任何编程经验，也不要求掌握除了中学代数之外的其他任何数学知识。

本书前几版的读者请阅读关于第9版修订内容的小节，前言的其余内容可略过。新读者请阅读前言的全部内容以把握本书脉络。

第9版修订内容

第9版采用和第8版相同的编程体例。保留第8版全部内容，但进行以下修订。

* 章末的编程作业现在划分为“编程练习”和“编程项目”。编程练习帮助巩固本章的知识点，程序一般都很小，适合课堂练习。编程项目则要求综合运用多方面的知识来解决问题，程序一般比编程练习大，适合作为家庭作业。

* 在C++98的背景下介绍C++11，涉及的主题包括新整型、auto类型、原始字符串字面值、强枚举、nullptr、以范围为基础的for循环、字符串和整数相互转换、成员初始化列表和委托构造函数等。

* 提供了关于排序、安全编程（即溢出和数组越界）以及继承的补充材料。

* 勘误。

* 新增21个编程练习和10个编程项目。

* 本书配套网站新增10个视频讲解，使总数达到64个。这些视频讲解辅导学生解题和写程序，有助于巩固对关键编程概念的掌握。如果书中某个主题有对应的视频讲解，就会出现一个特殊的图标。

用过第8版的教师可沿用以前的教案，几乎不需要任何改动。

主题可以灵活排序

本书允许教师自由安排教学顺序。为了演示这一灵活性，下面推荐了两种顺序。采用任何顺序都不会影响学习的连贯性。为了在改变顺序时确保这种连贯性，可能需要移动个别小节而不是全章。但是，只有较大的、位置便利的小节才需要移动。为了帮助您根据需要自定义一个教学/阅读顺序，图P.1展示了一幅依赖图。另外，每章都有“预备知识”小节，解释了学习那一章的每一节之前需掌握的内容。

重新排序1：提前学习类

为了有效地设计类，学生需要掌握一些基本的工具，比如控制结构和函数定义。这些基础知识在第1章～第6章介绍。完成第6章的学习后，学生就可以开始写自己的类了。如果想提前学习类的知识，可以像下面这样重新安排各章的顺序。

* 基础知识 第1章、第2章、第3章、第4章、第5章和第6章。这6章全面介绍控制结构、函数定义和基本文件I/O。第3章介绍几种额外的控制结构，如果希望尽早学习类，可以考虑推迟这一章的学习。

* 类和命名空间 第10章、第11章的11.1节和11.2节、第12章。这些章节全面介绍了如何定义类、友元、重载操作符和命名空间。

* 数组、字符串和向量 第7章和第8章。

* 指针和动态数组 第9章。

* 类类型的数组和数组作为类成员 第11章的11.3节和11.4节。

* 继承 第15章。

* 递归 第14章（也可以推迟到更晚的时候学习）。

* 指针和链表 第13章。

可能还要用到以下各章的部分内容。

* 异常处理 第16章。

* 模板 第17章。

* 标准模板库 第18章。

重新排序2：略微推迟类的学习

在“重新排序2”中，将先学完所有控制结构，再学习数组的基本知识，之后才开始学习类。虽然对类的接触要比“重新排序1”晚，但还是比本书的默认顺序略微提前一些。

* 基础知识 第1章、第2章、第3章、第4章、第5章和第6章。这6章全面介绍了控制结构、函数定义和基本文件I/O。

* 数组和字符串 第7章、第8章的8.1节和8.2节。

* 类和命名空间 第10章、第11章的11.1节、11.2节和第12章。这些章节全面介绍了如何定义类、友元、重载操作符和命名空间。

* 指针和动态数组 第9章。

* 类类型的数组和数组作为类成员 第11章的11.3节和11.4节。

* 继承 第15章。

* 递归 第14章（也可以推迟到更晚的时候学习）。

* 向量 8.3节。

* 指针和链表 第13章。

可能还要用到以下各章的部分内容。

* 异常处理 第16章。

* 模板 第17章。

* 标准模板库 第18章。

依赖图

如下所示的依赖图展示了各个章节可能的排序方式。连接两个框的实线表明上部的框必须先于下部的框完成。只要符合这个条件，采用任何阅读顺序都无损连贯性。如果一个框中包含小节编号，表明该框只代表那些小节，不代表全章。

面向学生的易用性

一本书必须按恰当的顺序来讲解恰当的主题，这是最起码的要求。另外，在老师和其他有经验的程序员看来，书的内容必须清晰而正确，这是另一个最起码的要求。但是不是符合这两项要求的书都是好书呢？答案是否定的。书中的内容必须采取有利于初学者使用的方式来编排。在这本入门教科书中，我尽力让学生觉得清楚和友好。本书以前版本的大量学生反馈证明，这种写作风格确实使内容更清晰，能使学生充分享受到学习的乐趣。

ANSI/ISO C++标准

本书完全兼容符合最新ANSI/ISO C++标准的编译器。写作时的最新标准是C++ 11。

高级主题

许多“高级主题”都已成为标准CS1课程的一部分。即使不是，以补充材料的形式提供也不错。本书提供大量高级主题，它们既可集成到课程中，也可作为自学主题。本书全面讲述了C++模板、继承（包括虚函数）、异常处理和STL（Standard Template Library，标准模板库）。虽然本书使用了库，而且教给学生库的重要性，但不要求任何非标准库。本书只使用所有C++实现都有的库。

小结框

每个要点都用一个有底纹的方框来小结，它们散布于各章。

自测题

每章都在重要位置提供大量自测题。答案在章末提供。

视频讲解

视频讲解（Video Note）旨在讲解关键编程概念和技术，演示了从设计到编码来解决问题的过程。视频讲解使学生能方便地自学感兴趣的主题，支持选择、播放、倒退、快进和暂停。每当看到“ 视频讲解”，都表明当前主题有对应的视频讲解。注意，由于是英文视频，所以为了方便索引，书中保留了这些视频的英文名称。

支持材料

有一部分支持材料适用于本书所有读者。其他仅适用于有资格的教师。

适用于本书所有读者的支持材料

* 源代码

* PowerPoint幻灯片

* 视频讲解

适用于有资格的教师的资源

* 教师资源指南（Instructor’s Resource Guide）：包括每一章的教学要点、课堂测验/答案和大量编程项目的参考答案。

* Test Bank和Test Generator：用于生成试卷。

* PowerPoint幻灯片：包括本书的程序和插图。

* Lab Manual（实验手册）。