第2章 開始學習C++

說明

看《C++ Primer Plus》時整理的學習筆記，部分內容完全摘抄自《C++ Primer Plus》（第6版）中文版，Stephen Prata 著，張海龍 袁國忠譯。只做學習記錄用途。

目錄

2.1 進入C++

2.1.1 main() 函數

如下幾行程式碼構成了函數定義，該定義由兩部分組成：第一行 int main() 叫函數頭，花括弧中包括的部分叫函數體。函數頭對函數與程式其他部分之間的介面進行了總結；函數體是指出函數應做什麼的電腦指令。每條完整的指令都稱為語句，所有語句都以分號結束。main() 被啟動程式碼調用，啟動程式碼是程式和作業系統之間的橋樑，在運行獨立的 C++ 程式時，通常從 main() 函數開始執行。如果編譯器到達 main() 函數末尾時沒有遇到返回語句，則默認 return 0，這條隱含的返回語句只適用於 main() 函數，不適用於其他函數。作業系統根據 main() 函數的返回值來判斷程式是否存在問題，通常的約定是：退出值為零則意味著程式運行成功，為非零則意味著存在問題。

int main()
{
    statements;
    return 0;
}

2.1.2 C++ 注釋

注釋是程式設計師為讀者提供的說明，通常用於解釋程式碼的用途，編譯器編譯時會忽略注釋。行注釋以雙斜杠 // 打頭，到行尾結束；塊注釋（也稱C-風格注釋）以 /* 開始，到 */ 結束，塊注釋可以跨越多行。

//我是行注釋，我只能待在雙斜杠兄弟的後面

/* 	我是塊注釋，我可以在這一行
 	也可以在這一行
 	還可以在這一行，但我不能跑到它們的外面  */

2.1.3 C++ 預處理器

預處理器在程式進行主編譯之前對源文件進行處理。有些 C++ 實現使用翻譯器程式將 C++ 程式轉換為 C 程式，這裡的翻譯器也是一種預處理器，但通常所說的預處理器一般用來處理名稱以 # 開頭的編譯指令。不必執行任何特殊的操作來調用預處理器，它會在編譯程式時自動運行。下面是一種典型的預處理器操作： #include 編譯指令導致 iostream 文件的內容隨源程式碼文件的內容一起被發送給編譯器。這個過程中，原始文件並沒有被修改，而是將源程式碼文件和 iostream 組合成一個複合文件，編譯的下一階段將使用該文件。

#include <iostream> 	//一條預處理器指令

2.1.4 頭文件名

像 iostream 這樣的文件叫做包含文件（include file，由於它們被包含在其他文件中），也叫頭文件（header file，由於它們被包含在文件起始處）。C 語言的傳統是：頭文件使用擴展名 h。C++用法對老式 C 的頭文件保留了擴展名 h，對部分 C 頭文件去掉擴展名 h 並在文件名前加上前綴 c，純粹的 C++ 頭文件則沒有擴展名。

2.1.5 名稱空間

名稱空間支援是一項 C++ 特性。當使用兩個已封裝好的庫，但它們都包含一個同名函數時（例如 wanda() 函數），編譯器將不知道應該使用哪個版本。為此，可以將兩個庫函數的定義放在不同的名稱空間中，例如廠商 Microflop Industries 將他們定義的 wanda() 函數放入一個名為 Microflop 的名稱空間中，這樣，其 wanda() 函數的全稱為 Microflop::wanda() ；同樣，廠商 Piscine 的 wanda() 函數的全稱為 Piscine::wanda() 。這樣，程式就可以使用名稱空間來區分不同的版本了。

當使用某名稱空間中的類、函數或變數時，有三種方式：

  1. 使用 using 編譯指令 一次性導入名稱空間中定義的所有名稱，這是一種偷懶的做法，在大型項目中會存在潛在的問題；
  2. 使用 using 聲明 逐條導入所需的名稱；
  3. 使用 名稱空間名::名稱 的形式直接使用目標名稱空間中的類、函數或變數，例如 std::cout << "hello world"。
using namespace std; 	//using編譯指令導入std名稱空間中的所有名稱

using std::cout; 		//using聲明導入std名稱空間中的cout
using std::endl;		//using聲明導入std名稱空間中的endl
using std::cin;			//using聲明導入std名稱空間中的cin

使用上述前兩種方式之一導入所需名稱後，便可以直接使用相應的名稱而不必加上名稱空間前綴。

2.1.6 使用 cout 進行 c++ 輸出

這裡涉及到運算符重載，詳見後面章節。 endl 與 \n 都表示換行符，一個差別是 endl 確保程式繼續運行前刷新輸出（將其立即顯示在螢幕上），而 \n 不能提供這樣的保證，這意味著在有些系統中，有時可能在輸入資訊後才會出現提示。

2.1.7 C++源程式碼的格式化

在 C++ 中，回車的作用和空格或製表符相同，可以在能夠使用回車的地方使用空格，反之亦然。這說明既可以把一條語句放在幾行上，也可以把幾條語句放在同一行上，雖然不太好看，但仍是合法的程式碼。一行程式碼中不可分割的元素叫做標記，空格、製表符和回車統稱為空白，通常，必須用空白將兩個標記分開。一般來說，有效但難看的程式碼不會令人滿意，如果遵循合理的風格，程式將更便於閱讀:

  • 每條語句佔一行。
  • 每個函數的開始花括弧以及結束花括弧獨自各佔一行。
  • 語句在應該縮進的地方縮進。

2.2 C++ 語句

2.2.1 聲明語句

聲明語句創建變數，指出了要存儲的數據類型和程式對存儲在這裡的數據使用的名稱，聲明語句通常導致編譯器為變數分配記憶體空間。

int carrots;

2.2.2 賦值語句

賦值語句給變數提供一個值（將值賦給存儲單元），符號 = 叫做賦值運算符，C++ 和 C 可以連續使用賦值運算符，此時賦值將從右向左進行。

carrots = 25;	//常見賦值
a = b = c = 25;	//連續賦值

2.3 其他 C++ 語句

cin 、cout 的使用，類的簡介：類描述了一種數據類型的全部屬性（包括可使用它執行的操作），對象是根據這些描述創建的實體。

2.4 函數

C++ 函數分兩種：有返回值的和沒有返回值的。

2.4.1 有返回值的函數

有返回值的函數將生成一個值，這個值可賦給變數或在其他表達式中使用。被調用的函數叫做被調用函數（called function），包含函數調用的函數叫做調用函數（calling function）。函數原型描述的是發送給函數的資訊和返回的資訊，函數定義則包含了函數的程式碼，C++程式應當在首次使用函數之前提供其原型，有兩種方式：一是在源程式碼中輸入函數原型、二是包含相應的頭文件。

double sqrt(double);	//函數原型
#include <cmath>		//包含頭文件

2.4.2 函數變體

有些函數需要多個參數，有些函數不接受任何參數，有些函數沒有返回值。

double pow(double, double); 	//需要多個參數
int rand(void);					//不接受任何參數
int rand();						//不接受任何參數，void可省略
void bucks(double);				//沒有返回值

在有些語言中，有返回值的函數被稱為函數；沒有返回值的函數被稱為過程或子程式；C++ 與 C 一樣，這兩種變體都被稱為函數。

2.4.3 用戶定義的函數

使用自定義函數時，通常將函數原型放到 main() 定義之前，將函數定義放到 main() 的後面。函數定義包括函數頭和花括弧中的函數體：

type functionname(argumentlist) 	//函數頭
{
    statements						//函數體
}

2.4.4 用戶定義的有返回值的函數

函數原型描述了函數介面，即函數如何與程式的其他部分交互；參數列表指出了何種資訊將被傳遞給函數；函數類型指出了返回值的類型。

2.4.5 在多函數程式中使用 using 編譯指令

讓程式能夠訪問名稱空間中類、函數或變數的方法有多種：

  • 將 using 編譯指令 放在所有函數定義之前，使得文件中所有函數都能使用該名稱空間中的所有元素。
  • 將 using 編譯指令 放在特定函數定義中，讓特定函數能使用該名稱空間中的所有元素。
  • 在特定函數定義中使用 using 聲明 ，讓特定函數能使用該名稱空間中的指定元素。
  • 在需要使用名稱空間中某元素時，直接使用前綴 名稱空間名::名稱 的形式。
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