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第1章 计算机和C＋＋编程入门1

概述2

1.1 计算机系统2

1.1.1 硬件2

1.1.2 软件5

1.1.3 高级语言6

1.1.4 编译器7

1.1.5 历史回顾9

1.2 编程和问题求解10

1.2.1 算法10

1.2.2 程序设计11

1.2.3 面向对象编程12

1.2.4 软件的生命周期13

1.3 C＋＋入门14

1.3.1 C＋＋语言的起源14

1.3.2 一个C＋＋示范程序15

1.3.3 陷阱：在＼n中错误地使用斜杠17

1.3.4 编程提示：输入和输出语法17

1.3.5 简单C＋＋程序的布局18

1.3.6 陷阱：在include的文件名前错误地添加一个空格19

1.3.7 编译和运行C＋＋程序20

1.3.8 编程提示：让程序运行起来20

1.4 测试和调试23

1.4.1 程序错误的分类23

1.4.2 陷阱：错误地假定程序正确24

小结25

自测题答案25

编程项目26

第2章 C＋＋基础知识29

概述30

预备知识30

2.1 变量和赋值30

2.1.1 变量30

2.1.2 名称：标识符32

2.1.3 变量声明33

2.1.4 赋值语句34

2.1.5 陷阱：未初始化的变量35

2.1.6 编程提示：使用有意义的名称36

2.2 输入和输出37

2.2.1 使用cout进行输出37

2.2.2　include预编译指令和命名空间38

2.2.3 转义序列39

2.2.4 编程提示：用＼n或endl终止每一个程序40

2.2.5 格式化带小数点的数字41

2.2.6 用cin进行输入42

2.2.7 设计输入和输出43

2.2.8 编程提示：I/O中的换行43

2.3 数据类型和表达式45

2.3.1 int类型和double类型45

2.3.2 其他数字类型46

2.3.3　char类型47

2.3.4　bool类型48

2.3.5　string类简介48

2.3.6　类型的兼容性50

2.3.7　算术操作符和表达式51

2.3.8　陷阱：除法中的整数53

2.3.9　更多赋值语句54

2.4　简单控制流程55

2.4.1　一个简单的分支机制55

2.4.2　陷阱：连续的不等式59

2.4.3 陷阱：在该用＝＝的时候错用了＝59

2.4.4 复合语句60

2.4.5 简单的循环机制62

2.4.6 递增操作符和递减操作符65

2.4.7 编程实例：信用卡余额65

2.4.8 陷阱：无限循环66

2.5 程序风格69

2.5.1 缩进69

2.5.2 注释69

2.5.3 为常量命名71

小结73

自测题答案73

编程项目76

第3章 更多的控制流程81

概述82

预备知识82

3.1 使用布尔表达式82

3.1.1 布尔表达式求值82

3.1.2 陷阱：将布尔表达式转换成int值85

3.1.3 枚举类型（选读）87

3.2 多路分支88

3.2.1 嵌套语句88

3.2.2 编程提示：在嵌套语句中使用花括号88

3.2.3 多路if-else语句90

3.2.4 编程实例：州收入税92

3.2.5 switch语句94

3.2.6 陷阱：忘记在switch语句中添加break97

3.2.7 为菜单使用switch语句97

3.2.8 语句块98

3.2.9 陷阱：疏忽局部变量100

3.3　C＋＋循环语句详解102

3.3.1　while语句回顾102

3.3.2　再论递增操作符和递减操作符103

3.3.3　for语句105

3.3.4　陷阱：for语句中多余的分号109

3.3.5 应该使用哪种循环109

3.3.6 陷阱：未初始化的变量和无限循环111

3.3.7　break语句111

3.3.8 陷阱：嵌套循环中的break语句112

3.4 设计循环113

3.4.1 求和与求乘积的循环113

3.4.2 终止循环114

3.4.3 嵌套循环116

3.4.4 调试循环118

小结121

自测题答案121

编程项目125

第4章 过程抽象和返回一个值的函数129

概述130

预备知识130

4.1 自顶向下设计130

4.2 预定义函数130

4.2.1 使用预定义函数131

4.2.2 强制类型转换134

4.2.3 强制类型转换的古老形式136

4.2.4 陷阱：整数除法丢弃了小数部分136

4.3 程序员自定义函数138

4.3.1 函数定义138

4.3.2 能返回布尔值的函数142

4.3.3 另一种形式的函数声明142

4.3.4 陷阱：实参顺序错误143

4.3.5 函数定义语法总结144

4.3.6 再论函数定义的位置144

4.3.7 编程提示：在分支语句中使用函数调用145

4.4 过程抽象146

4.4.1 黑盒的比喻146

4.4.2 编程提示：选择形参名称147

4.4.3 编程提示：嵌套循环148

4.4.4 案例分析：购买比萨150

4.4.5 编程提示：使用伪代码155

4.5 局部变量156

4.5.1 函数如同小程序156

4.5.2 编程实例：豌豆试验田158

4.5.3 全局常量和全局变量158

4.5.4 传值调用形参是局部变量160

4.5.5 再论命名空间161

4.5.6 编程实例：阶乘函数163

4.6 重载函数名称165

4.6.1 重载入门165

4.6.2 编程实例；购买比萨（修订版）167

4.6.3 自动类型转换169

小结171

自测题答案171

编程项目174

第5章 所有子任务的函数177

概述178

预备知识178

5.1 void函数178

5.1.1　void函数的定义178

5.1.2 编程实例：温度换算180

5.1.3　void函数中的return语句181

5.2 传引用调用形参183

5.2.1 初探传引用调用183

5.2.2 传引用调用详解185

5.2.3 编程实例：swap_values函数187

5.2.4 混合的参数列表188

5.2.5 编程提示：应该使用哪种参数189

5.2.6 陷阱：疏忽造成的局部变量190

5.3 使用过程抽象192

5.3.1 由函数来调用函数192

5.3.2 前条件和后条件193

5.3.3 案例分析：超市定价系统194

5.4 测试和调试函数199

5.5 常规调试技术203

5.5.1 不抱成见203

5.5.2 检查常见错误203

5.5.3 定位错误203

5.5.4 assert宏204

小结206

自测题答案206

编程项目209

第6章 I/O流——对象和类入门213

概述214

预备知识214

6.1 流和基本文件I/O214

6.1.1 文件之于I/O的重要性215

6.1.2 文件I/O215

6.1.3 类与对象入门218

6.1.4 编程提示：检查文件是否成功打开220

6.1.5 文件I/O技术222

6.1.6 追加到文件（选读）224

6.1.7 文件名作为输入（选读）225

6.2 流I/O工具228

6.2.1 用流函数格式化输出228

6.2.2 操纵元231

6.2.3 流作为函数实参233

6.2.4 编程提示：检查文件尾234

6.2.5 命名空间的问题235

6.2.6 编程实例：整理文件格式236

6.3 字符I/O238

6.3.1 get和put成员函数238

6.3.2 putback成员函数（选读）241

6.3.3 编程实例：检查输入241

6.3.4 陷阱：输入中不期而遇的'n'243

6.3.5 eof成员函数245

6.3.6 编程实例：编辑文本文件247

6.3.7 预定义的字符函数248

6.3.8 陷阱：toupper和tolower返回值249

小结251

自测题答案251

编程项目255

第7章 数组261

概述262

预备知识262

7.1 数组入门262

7.1.1 声明和引用数组262

7.1.2 编程提示：为数组使用for循环264

7.1.3 陷阱：数组索引总是从零开始264

7.1.4 编程提示：为数组长度使用一个已定义常量264

7.1.5 数组在内存中的表示265

7.1.6 陷阱：数组索引越界266

7.1.7 初始化数组267

7.2 函数中的数组269

7.2.1 索引变量作为函数参数269

7.2.2 整个数组作为函数参数270

7.2.3　const参数修饰符273

7.2.4 陷阱：不一致地使用const参数274

7.2.5 返回数组的函数275

7.2.6 案例分析：产量图275

7.3 数组编程285

7.3.1 部分填充数组285

7.3.2 编程提示：不要吝啬形参287

7.3.3 编程实例：数组搜索287

7.3.4 编程实例：数组排序289

7.4 多维数组293

7.4.1 多维数组基础293

7.4.2 多维数组参数294

7.4.3 编程实例：二维打分程序295

7.4.4 陷阱：在数组索引之间使用逗号297

小结299

自测题答案299

编程项目302

第8章 字符串和向量309

概述310

预备知识310

8.1 字符串的一种数组类型310

8.1.1 C字符串值和C字符串变量311

8.1.2 陷阱：为C字符串使用＝和？313

8.1.3 〈cstring〉中的其他函数315

8.1.4　C字符串输入和输出318

8.1.5　C字符串到数字的转换和可靠输入320

8.2　标准string类324

8.2.1　标准类string简介324

8.2.2　string类的I/O326

8.2.3　编程提示：getline的其他版本328

8.2.4 陷阱：混合使用“cin＞＞变量；”和getline329

8.2.5　用string类进行字符串处理330

8.2.6　编程实例：回文测试333

8.2.7　string对象和C字符串之间的转换335

8.3 向量337

8.3.1 向量基础知识337

8.3.2　陷阱：使用方括号时超出向量长度339

8.3.3　编程提示：向量赋值具有良好行为340

8.3.4 效率问题340

小结342

自测题答案342

编程项目344

第9章　指针和动态数组349

概述350

预备知识350

9.1 指针350

9.1.1　指针变量351

9.1.2　基本内存管理356

9.1.3　陷阱：虚悬指针356

9.1.4　静态变量和自动变量356

9.1.5　编程提示：定义指针类型357

9.2 动态数组359

9.2.1　数组变量和指针变量359

9.2.2　创建和使用动态数组360

9.2.3　指针运算（选读）363

9.2.4　多维动态数组（选读）364

小结367

自测题答案367

编程项目368

第10章　定义类371

概述372

预备知识372

10.1 结构372

10.1.1　用于异种数据的结构372

10.1.2　陷阱：结构定义中忘记添加分号376

10.1.3　结构作为函数参数376

10.1.4　编程提示：使用层次化结构377

10.1.5 对结构进行初始化378

10.2　类381

10.2.1　定义类和成员函数381

10.2.2　公共成员和私有成员384

10.2.3　编程提示：将所有成员变量变成私有389

10.2.4　编程提示：定义取值函数和赋值函数390

10.2.5　编程提示：将赋值操作符用于对象391

10.2.6 编程实例：BankAccount类（版本1）391

10.2.7 总结类的一些特征395

10.2.8 用于初始化的构造函数396

10.2.9 编程提示：总是包括一个默认构造函数401

10.2.10 陷阱：无参数构造函数402

10.3 抽象数据类型404

10.3.1 用于生成抽象数据类型的类404

10.3.2 编程实例：类的另一种实现407

10.4 继承411

10.4.1 流类之间的继承关系411

10.4.2 编程实例：另一个new_line函数414

10.4.3 函数的默认参数（选读）414

10.4.4 定义派生类415

小结419

自测题答案419

编程项目424

第11章 类中的友元函数、重载操作符和数组429

概述430

预备知识430

11.1 友元函数430

11.1.1 编程实例：一个相等性函数430

11.1.2 友元函数432

11.1.3 编程提示：定义取值函数和友元函数434

11.1.4 编程提示：同时使用成员函数和非成员函数434

11.1.5 编程实例：Money类（版本1）435

11.1.6 实现digit_to_int（选读）440

11.1.7 陷阱：数字常量中的前置零440

11.1.8 const参数修饰符441

11.1.9 陷阱：不一致地使用const443

11.2 重载操作符446

11.2.1 重载操作符446

11.2.2 用于自动类型转换的构造函数449

11.2.3 重载一元操作符450

11.2.4 重载＞＞和＜＜451

11.3 数组和类458

11.3.1　类数组458

11.3.2　数组作为类成员460

11.3.3　编程实例：用于部分填充数组的一个类461

11.4　类和动态数组464

11.4.1　编程实例：一个字符串变量类464

11.4.2　析构函数466

11.4.3　陷阱：指针作为传值调用参数468

11.4.4　拷贝构造函数469

11.4.5　重载赋值操作符473

小结476

自测题答案476

编程项目482

第12章　独立编译和命名空间489

概述490

预备知识490

12.1 独立编译490

12.1.1　ADT回顾490

12.1.2　案例分析：一个独立编译的类DigitalTime491

12.1.3　使用＃ifndef498

12.1.4　编程提示：定义其他库500

12.2　命名空间502

12.2.1 命名空间和using预编译指令502

12.2.2　创建命名空间503

12.2.3 限定名称505

12.2.4　命名空间的微妙之处（选读）506

12.2.5　无名命名空间507

12.2.6　编程提示：为命名空间选择一个名称510

12.2.7　陷阱：混淆全局命名空间和无名命名空间511

小结513

自测题答案513

编程项目514

第13章　指针和链表517

概述518

预备知识518

13.1　节点和链表518

13.1.1　节点518

13.1.2　链表522

13.1.3　在表头插入一个节点523

13.1.4　陷阱：丢失节点525

13.1.5　搜索链表526

13.1.6　指针作为迭代器528

13.1.7　在列表中插入和移除节点529

13.1.8 陷阱：为动态数据结构使用赋值操作符531

13.1.9 链表的变体532

13.1.10 由类构成的链表534

13.2 栈和队列537

13.2.1 栈537

13.2.2 编程实例：一个栈类537

13.2.3 队列541

13.2.4 编程实例：一个队列类541

小结545

自测题答案545

编程项目547

第14章 递归551

概述552

预备知识552

14.1 面向任务的递归函数553

14.1.1 案例分析：垂直数字553

14.1.2 深入递归558

14.1.3 陷阱：无穷递归559

14.1.4 用于递归的栈560

14.1.5 陷阱：栈溢出561

14.1.6 递归与迭代561

14.2 面向值的递归函数563

14.2.1 要返回值的递归函数的常规形式563

14.2.2　编程实例：另一个Powers函数563

14.3　递归思想567

14.3.1　递归设计技术567

14.3.2　案例分析：二叉搜索（递归思想示例）568

14.3.3 编程实例：一个递归成员函数574

小结577

自测题答案577

编程项目580

第15章　继承583

概述584

预备知识584

15.1 继承基础584

15.1.1 派生类585

15.1.2　派生类中的构造函数590

15.1.3　陷阱：使用来自基类的私有成员变量592

15.1.4　陷阱：私有成员函数根本不会继承593

15.1.5　protected限定符593

15.1.6　重定义成员函数595

15.1.7　重定义与重载的比较597

15.1.8　访问重定义的基函数598

15.2　继承细节600

15.2.1　不继承的函数600

15.2.2　派生类中的赋值操作符和拷贝构造函数600

15.2.3　派生类中的析构函数601

15.3 多态性603

15.3.1 晚期绑定603

15.3.2　C＋＋中的虚函数604

15.3.3　虚函数和扩展类型兼容性607

15.3.4　陷阱：切片问题610

15.3.5　陷阱：不使用虚成员函数610

15.3.6　陷阱：试图对虚成员函数定义不齐全的类进行编译611

15.3.7　编程提示：虚析构函数611

小结613

自测题答案613

编程项目616

第16章　异常处理621

概述622

预备知识622

16.1　异常处理基础623

16.1.1　异常处理的一个玩具式例子623

16.1.2　定义自己的异常类629

16.1.3 多个throw和catch630

16.1.4　陷阱：首先捕捉较具体的异常632

16.1.5　编程提示：异常类可能微不足道633

16.1.6　在函数中抛出异常633

16.1.7　异常规范634

16.1.8　陷阱：派生类中的异常规范636

16.2　用于异常处理的编程技术637

16.2.1　抛出异常的时机637

16.2.2　陷阱：未捕捉的异常638

16.2.3　陷阱：嵌套的try-catch块638

16.2.4　陷阱：滥用异常638

16.2.5　异常类层次结构638

16.2.6　测试可用内存639

16.2.7　重新抛出异常639

小结640

自测题答案640

编程项目641

第17章　模板643

概述644

预备知识644

17.1　用于算法抽象的模板644

17.1.1 函数模板645

17.1.2 陷阱：编译器的复杂性648

17.1.3 编程实例：一个泛化的排序函数649

17.1.4　编程提示：如何定义模板652

17.1.5　陷阱：为不恰当的类型使用模板652

17.2　用于数据抽象的模板653

17.2.1　类模板的语法653

17.2.2　编程实例：一个数组类655

小结659

自测题答案659

编程项目661

第18章　标准模板库663

概述664

预备知识664

18.1 迭代器664

18.1.1　using声明665

18.1.2　迭代器的基础知识665

18.1.3　陷阱：编译器问题669

18.1.4　迭代器的种类670

18.1.5　常量和可变迭代器672

18.1.6　逆向迭代器673

18.1.7　其他种类的迭代器675

18.2　容器676

18.2.1　顺序容器676

18.2.2　陷阱：迭代器和移除元素679

18.2.3　编程提示：容器中的类型定义679

18.2.4　容器配接器stack和queue679

18.2.5　关联容器set和map682

18.2.6　效率问题686

18.3　泛型算法688

18.3.1 运行时间和大O表示法688

18.3.2　容器访问运行时间691

18.3.3　不可修改的序列算法692

18.3.4　容器修改算法695

18.3.5 set算法696

18.3.6　排序算法697

小结698

自测题答案698

编程项目699

附录1 C＋＋关键字703

附录2　操作符的优先级704

附录3　ASCII字符集705

附录4　部分库函数706

附录5　内联函数710

附录6　重载数据索引方括号711

附录7　this指针712

附录8　将操作符重载为成员操作符714