C++教材（谭浩强）一些细节复习和总结

课程学习 C++ 所有文稿 谭浩强

主要用于准备C++的笔试期末考，内容涵盖第一章到第五章

Chapter1 C++的初步知识

• << 是 插入运算符，与 cout 配合使用，将右侧插入到输出队列cout（输出流）中，C++系统将输出流cout的内容输出到系统制定的设备（一般为显示器）中

• 标准C++要求main函数必须声明为 int 型，如果程序正常执行，则向操作系统返回数值0，否则返回数值-1.但并非所有C++编译系统都完全执行C++这一规定。

• 头文件 header file

• C++标准库的类和函数在命名空间std中声明，使用命名空间 using namespace std;

Chapter2 数据的存储、表示形式和基本运算

2.1 C++的数据类型

1字节 byte = 8比特 bit

• 若指定为 signed，则数值以补码形式存放，存储单元中最高位(bit)用来表示数值符号；指定为 unsigned 则全部二进制位都用来表示数值。
• Visual C++中，float提供6位有效数字，double提供15位有效数字，并且数值范围不同；GCC则对long double分配12B。

2.2 常量

2.2.1 数值常量

• 赋值时要求数据类型匹配，若超出数值范围则溢出
• 十进制整数：正常量后加 L，123L，0L。用于函数调用，若形参为long int则用123L做实参
• 八进制整数：开头加一个 0
• 十六进制整数：开头加 0X
• 十进制小数形式：21.5，7.，.0，按双精度常量处理；加 F 或 f ，123F，-43f，单精度； 加 L 或 l ，123L，123l，长双精度
• 指数形式（浮点形式）：31.41459e-1，e12（10的12次方），按双精度常量处理，内存的存储方式（正负号+数字部分（.314159，必须小于1且小数点后第一位数字不为0）+指数部分（3））

2.2.2 字符（串）常量

• 只包括一个字符，区分大小写，1B
• 存放进内存单元的是字符相应的ASCII码值
• 编译系统自动在字符串最后结束时加一个 '\0' 作为字符串结束标志，不算做字符串的一部分，多占一个字节
• "a" 字符串常量，占两个字节；'a' 字符常量，占1个字节

2.2.3 符号常量

#define PRICE 30;

在编译预处理时，所有的PRICE都被替换为字符 30 ，正式进行编译时已经没有PRICE这个标识符。
符号常量不能被赋值，如下列语句则是错误的:

#define PRICE=40;

2.3 变量

• 变量名：第一个字符必须为字母或下划线，不能为数字，区分大小写
• 定义变量：在使用之前（C要求定义在所有执行语句之前）

2.4 C++运算符

2.4.1 运算符的优先级

（由高到低）

2.4.2 算术运算符与表达式

• 两个整数相除结果为整数，但各个系统的舍入方向不一致，多数采用向零取整
• 两个数中有一个为float型时，C++在运算时对所有float型数据都安double型处理，所以运算结果为double型
• 结合性（结合方向）为自左至右，即左结合性
• 运算的数据转换规则（左箭头为必定转换，数据类型级别由低向高转换）

<高>
double ← float
↑
long
↑
unsigned
↑
int ← char,short
<低>

• 自增和自减运算符结合型为右结合性，例子如下，设 int i=3;j=...

例子2

int i=3;
cout<<++i;//输出4


int j=3;
cout<<j++;//输出3

• 强制类型转换，优先级高于%，若两侧有非整形量时需要转换类型(int)(x+y)%3；类型转换得到一个中间数据，原来变量的类型和值不发生改变

2.4.3 赋值运算符

• 结合型为自右向左

例子1

short int i=289;//0000000100100001
char c=i;//00000001|00100001
cout<<c;//输出字符'!',ASCII码值为35，00100001

例子2

short int b=-1;//补码形式为1|111111111111111
unsigned short a;
a=b;//1111111111111111 , 即a=65535=2^16-1
/*若b为正值，则赋值后数值不变*/

• 复合赋值运算符，和“逆波兰”式一致（有利于编译，提高编译效率和代码质量）

2.4.4 逗号运算符

• 又称顺序求值运算符，最常用于for循环语句中
• 优先级低于赋值运算符

例子

a=3*5,a*4;//先求解a=3*5=15，再将a*4=60的值赋给a

Chapter3 程序设计初步

程序 = 算法 + 数据结构

计算机算法可分为两大类别：数值算法和非数值算法

3.1 C++程序结构和语句

• 程序中最小的独立单位是语句statement，分为四种
  
  1. 声明语句
  2. 执行语句：控制语句，函数和流对象语句，表达式语句
  3. 空语句;可以用于循环体
  4. 复合语句{}

3.2 赋值操作

赋值号 = 是一个赋值运算符，可以下称一下两行等价代码

a=b=c=d;
a=(b=c=d);
/*执行顺序：d→c,c→b,b→a*/

赋值表达式的运用

if ((a=b)>0) cout<<"a>0"<<endl;//正确，先赋值，再判断
if ((a=b;)>0) cout<<"a>0"<<endl;//错误，不是语句，不加';'

3.3 C++的输入与输出

C和C++本身都没有为输入和输出提供专门的语句结构。在C语言中，输入输出的功能是通过调用scanf和printf函数实现的，C++中是通过调用输入输出流库中的流对象cin和cout实现的。

流stream

C++的输入和输出是用流的方式实现的。“流”指的是来自设备或传给设备的一个数据流，由一系列字节组成，这些字节是按进入“流”的顺序排列的。

cout是输出流对象的名字，cin是输入流对象的名字。

流插入运算符<<（也称流插入操作符）

作用是将需要输出的内容插入到输出流中，默认的输入设备是显示器。

流提取运算符>>

作用是从默认设备的输入设备（一般为键盘）的输入流中提取若干个字节送到计算机内存区中制定的变量

有关流对象cin、cout和流运算符的定义等信息是存放在C++的输入输出流库中的，b不是C++本身提供的语句，需要使用预处理指令吧头文件stream包含到本文件中。

#include <iostream>

定义流对象时，系统会在内存开辟一段缓冲区，用来暂存输入输出流的数据。

在执行cout语句时，并不是插入一个数据就马上输出一个数据，而是先把插入的数据顺序存放在输出缓冲区中，直到缓冲区满或遇到cout语句中的endl、'\n'、ends或flush为止，此时将缓冲区中已有的数据一起输出，并清空缓冲区。

• 输入输出中可使用控制符<iomanip>

getchar 和 putchar

c=getchar();//输入'A'
putchar(c+32);//输出'a'，ACSII码值是'A'+32
putchar('\n');

scanf 和 printf

scanf("%d%c%f",&a,&c,&b);//注意变量名前加地址运算符&，
printf("a=%d,b=%f,c=%c\n",a,b,c);//

3.4 顺序结构

3.5 关系运算和逻辑运算

关系运算符

逻辑变量

bool在内存中占1B
编译系统处理逻辑型数据时，将flase处理为0，将true处理为1。

bool flag=ture;
cout<<flag;//输出 1

将一个非零整数赋给逻辑性变量，则按true处理。

逻辑运算和逻辑表达式

逻辑运算符 && || !

&&和||是双目运算符
!是一目运算符
优先级：!→算术运算符→关系运算符→&&和||→赋值运算符

3.6 选择结构

if语句

• 用{}括起来的复合语句中可以定义变量。
• 嵌套：else与它上面最近的、且未配对的if配对

条件运算符?:和条件表达式

条件表达式：表达式1?表达式2:表达式3

先求解表达式1，若该值非0（真），则表达式2就是整个表达式的值；若该值为0(假）,则表达式3就是整个表达式的值。

例子

max=(a>b)?a:b;

switch语句

• 各个case和default出现次序不影响执行结果
• case子句中若没有break;语句，则从此开始执行下去（包括default语句），不再进行判断

3.7 循环结构

while

do-while

do
{sum=sum+i;
i++;
}while (i<=100)

for

• 给循环变量赋初值的表达式1可以省略，但分号不可省略
• 省略表达式2，即不判断循环条件，认为表达式2始终为真
• 表达式2可以使数值表达式或字符表达式，只要值为非零，就执行循环体

break和continue提前结束循环

• for语句中使用continue

Chapter4

4.1 什么是函数

• 一个函数就是一个功能 function
• 程序进行编译时，以程序文件模块为编译单位
• 没有函数参数，可以写 void 也可以不写
• 函数定义是平行的，不能嵌套定义
• 调用函数之前，必须先声明

函数分类

（1）系统函数，即库函数
（2）用户自己定义的函数：（i）有参函数和（ii）不参函数

4.2 定义函数的一般形式

类型名 函数名([void]/[形参表列])
{声明部分
执行语句
}

4.3 函数参数和函数的值

• 一个函数中可以有多个return语句
• 函数类型和return语句表达式的值不一致时，以函数类型为准，可自动进行类型转化

4.4 函数调用

函数名([实参列表])

• 如果定义在主调函数之前，可以不加声明
• 函数声明中可以不写形参名，只写形参类型，称为函数原型，作用是根据函数原型在程序编译阶段对调用函数的合法性进行全面检查

4.5 函数的嵌套调用

• 在一个程序中的每一个函数的定义都是相互平行和独立的
• 可以在函数中调用其他函数

4.6 函数的递归调用

• 递归问题可分为回溯和递推两个阶段
• 递归结束的条件（即边界条件）

4.7 内置函数*

即为提高存在频繁使用的函数的程序的效率，在编译时将所调用函数的代码直接嵌入到主函数中，而不是将流程转出去，这种函数叫内置函数 inline function

inline int max(int a,int b){...}//定义和声明时，在左端加上inline

编译系统遇到函数调用 max(i,j) 时，就用 max 的函数体代替 max(i,j) ，同时实参替代形参。节省运行时间，但增加目标程序的长度。内置函数中不能包括复杂的控制语句，例如循环语句和 switch 语句。

4.8 函数的重载*

下面一个为几个函数定义

int max(int a,int b){}
double max(double a,double b){}
long max(long a,long b){}

函数名 max 分别定义了三个函数，声明也要声明三次！！，系统会根据调用函数时给出的信息去找与之匹配的函数。
重载函数的参数顺序、函数体和参数个数可以不同（至少有一种不同），声明时每种都要声明一次。

4.9 函数模板*

4.10 有默认参数的函数*

• 定义或声明中给出默认值
• 实参与形参从左至右按顺序结合

4.11 局部变量和全局变量

局部变量 local variable

在一个函数内部定义的变量是内部变量，只在本函数范围内有效，包括 main 函数。可以使用同名变量。形参是局部变量，编译系统忽略函数声明（原形）中的变量名。

全局变量 global variable

在函数之外定义的变量是外部变量，有效范围从定义变量的位置开始，到本源文件的结束。
同一个源文件中，如果全局变量和局部变量同名，则在局部变量的作用范围内，全局变量被屏蔽

作用域 scope

变量的有效范围称为变量的作用域，有四种不同的作用域：文件作用域（全局）file scope、函数作用域 function scope、块作用域 block scope 和函数原型作用域 function protorype scope。

4.12 变量的存储类别

变量的四种属性

数据类型，存储类别 auto,static,register,extern，作用域，存储期。
其中，程序设计者只能声明变量的存储类别，通过存储类别可以确定变量的作用于和存储期

存储期

静态存储期和动态存储期，由变量的存储方法（静态存储方式和动态存储方式）决定。

存储空间

程序区，静态存储区（全局变量，程序开始执行时分配，执行完毕释放），动态存储区（形参和函数定义的变量，函数调用时的现场保护和返回地址）

自动变量

函数中的局部变量，如果不用关键字 static加以声明，编译系统对它们是动态地分配存储空间的，被称为自动变量auto variable

• 可省略不写
• 动态存储区

用 static 声明静态局部变量

指定函数中的局部变量为静态局部变量，则值在函数调用结束后不消失并保留原值，不释放存储单元，下一次调用函数时保留上一次调用结束时的值

• 静态存储区，整个程序运行期间不释放
• 不赋初值时，编译时自动赋 0 或 '\0'（不对自动变量自动赋初值）
• 其他函数不可引用

用 register 声明寄存器变量

频繁使用的变量不存放在内存中，可存放在CPU的寄存器，存取速度高

用 extern 声明外部变量

• 静态存储区

  1. 在一个文件内声明全局变量：提前引用声明，使变量可以在定义之前使用
  2. 再多文件的程序中声明外部变量：外部变量声明

用 static 声明静态外部变量

外部变量只限于被本文件引用

• 模块化

4.13 变量属性小结

从作用域分析

从存储期分析

从存放位置来分析

4.14 关于变量的声明和定义

定义性声明

需要建立存储空间的，int a;
简称定义

引用性声明

不需要建立存储空间的，extern int a;
称为声明

4.15 内部函数和外部函数

内部函数

本文件内，statice int func(int a,int b)

外部函数

可以供其他文件调用，extern int func(int a,int b)
可以省略 extern，默认外部函数

4.16 头文件

• 头文件可以包含其他头文件

Chapter5

5.1 为什么需要用数组

因为人家很好用啊。

5.2定义和引用一维数组

定义：

int a[2*5];
int a[10];
int a[n];//const int n=...

初始化：

int a[]={1,2,3};//定义时可以部分赋值，或全部赋值（此时可以不指定数组长度）

5.3 定义和引用二维数组

定义和初始化

int a[2][3]={{1,2},{3,4},{5,6}};
int a[2][3]{1,2,3,4,5,6};
int a[][3]={1,2,3,4,5,6};//全部赋值，第一维长度可省，第二维不可以省略
int a[2][3]={{1},{0,6}};//每行从第一列开始赋值，没有赋值自动置为0

• 二维数组中元素的排列顺序是按行存放
• 多维数组在内存中的排列顺序为：最右边的下标变化最快

5.4 数组作函数参数

数组名作实参和形参，传递的是数组的起始地址
1. 形参声明为数组名或指针变量，用来接收实参传递的地址；
2. 改变了形参数组的元素，将同时改变实参数组的元素

void select_sort(int a[10]);
void select_sort(int a[]);

5.5 字符数组

定义和初始化

char c[(10)]={'I',' ','a','m',' ','h','a','p','p','y'};

/*10可以省略，如果初值小于数组长度，则其余元素定位空字符'\0'*/

char str[]={"I am happy"};
char str[]="I am happy;//花括号可以省略，长度为11，最后面有系统加上的'\0'
char c[]={'I',' ','a','m',' ','h','a','p','p','y','\0'}

/*这三行代码等价，长度都为11，但不与第一行的代码等价*/
/*字符数组不要求最后一个字符必须为'\0'*/

输入输出

char str[20];
cin>>str;//"China"

/*此时数组str有6个字符，自动加了结束符'\0'*/

cout<<str;//"China"，遇到结束符'\0'时停止输出，不输出'\0'

字符串处理函数

#include <string>

1. 连接 strcat(char[],const char[])
2. 复制 strcpy(char[],const char[]/const string)
3. 比较 strcmp(const char[],const char[])
   (1)自左向右逐个字符比较ASCII码值，直到出现不同的字符或遇到 '\0'为止
   (2)等于，返回 0
   (3)大于，返回一正整数
   (4)小于，返回一负整数
4. 长度 strlen ：不包括 '\0'

5.6 C++处理字符串的方法——字符串类与字符变量

• 字符串数组每一个元素的值只包括字符串本身的字符，不包括 '\0'

考试结束，施工完毕（烂尾） -2019.1.16