Reading | 《C++ Primer Plus》（未完待续）

目录

• 一、概述和C++简史
  • 1、早期语言的问题
  • 2、面向对象编程OOP
  • 3、泛型编程
• 二、入门
  • 1、头文件
  • 2、名称空间
  • 3、cout输出
  • 4、C++语句
  • 5、函数

一、概述和C++简史

C++融合了3种编程方式：

• C语言代表的过程性语言；

• 类代表的面向对象语言；

• C++模板支持的泛型编程。

1、早期语言的问题

汇编语言是低级语言，最大的问题是：当需要把汇编程序移植到另一种计算机上时，必须重新写汇编程序。

早期的程序语言（如FORTRAN和BASIN），当规模较大时，执行路径会很混乱，被称为意大利面条式编程。
为了解决这一问题，我们引入了结构化编程Structured Programming。

C语言具有结构化编程的特性，比如分支结构、判断结构等。并且，C语言鼓励程序员开发程序单元（函数）来简化各个任务模块。这是自上而下（top-down）的设计思想。

但是，C语言仍然是面向过程的（procedural），这意味着C语言仍然强调算法。
因此，在编写大型程序时，C语言仍然不够简单。

2、面向对象编程OOP

为了应对这一挑战，我们引入面向对象编程Object-Oriented Programming。
OOP的思想：设计与问题的本质特性相对应的数据类型，强调的是数据而不是算法。

在C++中：

• 类是一种规范，它描述了这种新型数据格式。

  类准确描述了程序要处理的东西，以及可执行操作。

• 对象是根据这种规范构造的特定的数据结构。

首先设计类，其次再设计使用这些类的对象的程序。
整个设计过程从低级的类到高级的程序，因此是自下而上的（bottom-up）。

OOP有助于：减少代码；通过信息隐藏保护数据等等。
并且，我们往往有许多现成的类库，方便我们快速修改、应用经过仔细测试的代码。

3、泛型编程

泛型：与数据类型无关的代码。

例如：对不同类型的数据进行排序，通常需要对每一种类型创建各自独立的排序函数。
而泛型编程需要对语言进行拓展，允许只写一个泛型排序函数，而适用于各种实际类型。

二、入门

C++对大小写敏感！

例程：

// myfirst.cpp -- displays a message

# include <iostream>
int main()
{
    using namespace std; //make definitions visible
    cout << "Hello world!";
    cout << endl; // start a new line
    cout << "world again!" << endl;

    cin.get(); // 避免秒退
    return 0;
}

1、头文件

C++支持printf()、scanf()等标准C输入输出函数，只需要包含stdio.h文件。我们用C++的输入工具，它们有许多改进之处。

• 我们知道，函数头包括函数返回类型、函数名和形参列表。main函数为什么需要函数头呢？
  因为main函数被启动代码调用，而启动代码是由编译器添加到程序中的。是程序和操作系统之间的桥梁。
  即，该函数头描述的是main函数和操作系统之间的接口。

• 不接受任何参数时，可以使用以下变体：

int main(void)

• 不写return时，如果编译器到达main函数末尾没有遇到返回语句，则默认为return 0。
  只适用于main函数！

• 在程序中可以同时使用C和C++的注释风格。C注释包括/*...*/，可以跨越多行，比较方便。

• 仍可以使用C以.h结尾的头文件，但前面要加上c。并且新版C++的头文件不含后缀（作用后述）。
  如math.h变成了cmath。

2、名称空间

• 我们用的是iostream和cout函数。以下讲解原因。
• 名称空间支持是一项C++特性，有助于多个代码组合和组织程序。
  比如，两个代码含有同名函数wanda()。
  此时，Microflop公司可以将其定义在Microflop名称空间，调用时全称为Microflop::wanda()；
  同理，Piscine公司的wanda()则表示为Piscine::wanda()。
• std是标准库函数使用的命名空间。因此，一般做法应该是添加 iostream.h，使用std::cout函数。
  但是，显然std::cout太繁琐了，基本没有人采取这种做法。
• 为此，我们引入第二行：using编译指令，用于指定名称空间。
  意思是，调用的是std名称空间中的iostream文件。这样，我们就可以省略cout的前缀了。
• 但是这样做在大型程序中仍不保险。最好的做法是指明具体的函数：

using std::cout;
using std::endl;
using std::cin

3、cout输出

输出语句：

cout << "world again!" << endl;

• 双引号括起来；

• <<表示字符串发送给cout对象。cout对象可以显示字符串、数字等。

• 输出是一个流，即从程序流出的一系列字符。cout的属性中包括一个插入运算符<<，可以将右侧消息插入流。

• endl是一个特殊的C++控制符，表示屏幕光标移至下一行开头。endl也是iostream中定义的，位于名称空间std中。
  C++保留了换行符\n，可以简化代码。但如果只是需要一个空行，endl不需要双引号。

• cout相当智能，既能处理字符串，又能处理整数，还能识别变量。本质上是因为C++面向对象特性。反观C的printf就不行。

4、C++语句

在C中，所有变量的声明通常位于函数或过程的开始位置，但C++没有这种限制。

在C和C++中，可以连续赋值：

    int a;
    int b;
    int c;
    a = b = c = 1; // 赋值从右向左

再看一个例程：

// getinfo.cpp -- input and output
# include <iostream>

int main()
{
    using namespace std; //make definitions visible

    int carrots;

    cout << "How many carrots do you have?" << endl;
    cin >> carrots;
    cin.get(); // 吸收输入完毕的Enter
    cout << "Give you two more.";
    carrots += 2;
    cout << "Now you have " << carrots << " carrots." << endl;

    cin.get(); // 避免秒退

    return 0;
}

注意几点：

1. 需要两个cin.get()。

2. cout的字符串拼接很简单。

3. C++中标记间的换行符和空格是可互换的。因此如果输出很长，可以这么写：

    cout << "Now you have "
        << carrots
        << " carrots."
        << endl;

5、函数

在C++中，函数调用必须包括括号，即使没有参数。

有一些函数不返回值，函数原型可以写为：

void test(double)

由于不返回值，因此不要写在赋值语句或其他表达式中。

通常我们需要自定义函数。以下是例程：

// ourfunc.cpp -- defining my own function
# include <iostream>
void Ryan(int); // 函数原型要先写，注意是int不是int n

int main()
{
    using namespace std; //make definitions visible

    cout << "input your score: ";

    int count;
    cin >> count;
    cin.get(); // 除了回车符，其余都被提取了。现在要把enter解决掉，否则会闪退

    Ryan(count);

    cout << "Well done!" << endl;

    cin.get(); // 避免秒退
    return 0;
}

void Ryan(int n) // 没有分号，被编译器视为函数头
{
    using namespace std; //需要再次声明
    cout << "Your score is " << n << "!" << endl;
}

注意到，由于Ryan程序也用到了cout函数，因此也需要std名称空间。为了简化代码，可以放在开头：

// ourfunc.cpp -- defining my own function
# include <iostream>
using namespace std;
void Ryan(int);

带返回值的例程：

// convert.cpp -- converts stone to pounds
# include <iostream>
int stonetolb(int);

int main()
{
    using namespace std;

    int stone;
    cout << "Enter the weight in stone: ";
    cin >> stone;
    cin.get();

    int pound = stonetolb(stone); // 简洁的定义方式

    cout << stone << " stone = ";
    cout << pound << " pounds." << endl;

    cin.get(); // 避免秒退
    return 0;
}

int stonetolb(int sts)
{
    return 14 * sts; // 简洁的返回方式
}

还有更简单的写法，不需要定义pound：

cout << stone << " stone = "<< stonetolb(stone) << " pounds." << endl;