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由C到C

時間：2021-11-01 14:30:35
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[導(dǎo)讀]C語言的局限類型檢查機制相對較弱，使得程序中的一些錯誤不能在編譯時由編譯器檢查出來。C語言本身沒有支持代碼重用的語言結(jié)構(gòu)不適合開發(fā)大型程序，當程序的規(guī)模達到一定的程度時，程序員很難控制程序的復(fù)雜性。C的特點C繼承了C的優(yōu)點，并有自己的特點，主要有：全面兼容C，C的許多代碼不經(jīng)修改...


C語言的局限

  • 類型檢查機制相對較弱，使得程序中的一些錯誤不能在編譯時由編譯器檢查出來。

  • C語言本身沒有支持代碼重用的語言結(jié)構(gòu)

  • 不適合開發(fā)大型程序，當程序的規(guī)模達到一定的程度時，程序員很難控制程序的復(fù)雜性。

C 的特點

C 繼承了C的優(yōu)點，并有自己的特點，主要有：

  1. 全面兼容C，C的許多代碼不經(jīng)修改就可以為Cpp所用，用C編寫的庫函數(shù)和實用軟件可以用于Cpp。

  2. 用C 編寫的程序可讀性更好，代碼結(jié)構(gòu)更為合理，可直接在程序中映射問題空間結(jié)構(gòu)。

  3. 生成代碼的質(zhì)量高，運行效率高。

  4. 從開發(fā)時間、費用到形成軟件的可重用性、可擴充性、可維護性和可靠性等方面有了很大提高，使得大中型的程序開發(fā)項目變得容易得多。

  5. 支持面向?qū)ο蟮臋C制，可方便的構(gòu)造出模擬現(xiàn)實問題的實體和操作。

C 的程序特征

例1.1 輸出一行字符：“This is a C program.”。
程序如下：

#include //包含頭文件iostream
using namespace std; //使用命名空間std
int main( )
{
cout<<″This is a C program.″;
return 0;
}
在運行時會在屏幕上輸出以下一行信息:
This is a C program.

  • 用main代表“主函數(shù)”的名字。每一個C 程序都必須有一個 main 函數(shù)。main前面的int的作用是聲明函數(shù)的類型為整型。程序第6行的作用是向操作系統(tǒng)返回一個零值。如果程序不能正常執(zhí)行，則會自動向操作系統(tǒng)返回一個非零值，一般為-1。

  • 函數(shù)體是由大括號{}括起來的。本例中主函數(shù)內(nèi)只有一個以cout開頭的語句。注意C 所有語句最后都應(yīng)當有一個分號。

  • 再看程序的第1行“#include

    ”，這不是Cpp的語句，而是Cpp的一個預(yù)處理命令，它以“#”開頭以與Cpp語句相區(qū)別，行的末尾沒有分號。
  • #include 是一個“包含命令”，它的作用是將文件iostream的內(nèi)容包含到該命令所在的程序文件中，代替該命令行。文件iostream的作用是向程序提供輸入或輸出時所需要的一些信息。

  • iostream是i-o-stream3個詞的組合，從它的形式就可以知道它代表“輸入輸出流”的意思，由于這類文件都放在程序單元的開頭，所以稱為“頭文件” (head file)。在程序進行編譯時，先對所有的預(yù)處理命令進行處理，將頭文件的具體內(nèi)容代替#include命令行，然后再對該程序單元進行整體編譯。

  • 程序的第2行“using namespace std;”的意思是“使用命名空間std”。Cpp標準庫中的類和函數(shù)是在命名空間std中聲明的，因此程序中如果需要用到Cpp標準庫(此時就需要用#include命令行)，就需要用“using namespace std;”作聲明，表示要用到命名空間std中的內(nèi)容。

  • 在初學(xué)C 時，對本程序中的第1,2行可以不必深究，只需知道：如果程序有輸入或輸出時，必須使用“#include

    ”命令以提供必要的信息，同時要用“using namespace std;”，使程序能夠使用這些信息，否則程序編譯時將出錯。
例1.2 求a和b兩個數(shù)之和
// 求兩數(shù)之和 (本行是注釋行)
#include //預(yù)處理命令
using namespace std; //使用命名空間std
int main( ) //主函數(shù)首部
{ //函數(shù)體開始
int a,b,sum; //定義變量
cin>>a>>b; //輸入語句
sum=a b; //賦值語句
cout<<″a b=″<endl; //輸出語句
return 0; //如程序正常結(jié)束，向操作系統(tǒng)返回一個零值
} //函數(shù)結(jié)束
本程序的作用是求兩個整數(shù)a和b之和sum。

第1行“//求兩數(shù)之和”是一個注釋行，Cpp規(guī)定在一行中如果出現(xiàn)“//” ，則從它開始到本行末尾之間的全部內(nèi)容都作為注釋。

例1.3 給兩個數(shù)x和y， 求兩數(shù)中的大者
#include //預(yù)處理命令
using namespace std;
int max(int x,int y) //定義max函數(shù)，函數(shù)值為整型，形式參數(shù)x， y為整型
{ //max函數(shù)體開始
int z; //變量聲明，定義本函數(shù)中用到的變量z為整型
if(x>y) z=x; //if語句，如果x>y， 則將x的值賦給z
else z=y; //否則，將y的值賦給z
return(z); //將z的值返回，通過max帶回調(diào)用處
} //max函數(shù)結(jié)束
int main( ) //主函數(shù)
{ //主函數(shù)體開始
int a,b,m; //變量聲明
cin>>a>>b; //輸入變量a和b的值
m=max(a,b); //調(diào)用max函數(shù)，將得到的值賦給m
cout<<″max=″<//輸出大數(shù)m的值
return 0; //如程序正常結(jié)束，向操作系統(tǒng)返回一個零值
} //主函數(shù)結(jié)束
本程序包括兩個函數(shù):主函數(shù)main和被調(diào)用的函數(shù)max。

程序運行情況如下:

  • 18 25 ↙ (輸入18和25給a和b)

  • max=25 (輸出m的值)

注意輸入的兩個數(shù)據(jù)間用一個或多個空格間隔，不能以逗號或其他符號間隔。

在上面的程序中，max函數(shù)出現(xiàn)在main函數(shù)之前，因此在main函數(shù)中調(diào)用max函數(shù)時，編譯系統(tǒng)能識別max是已定義的函數(shù)名。如果把兩個函數(shù)的位置對換一下，即先寫main函數(shù)，后寫max函數(shù)，這時在編譯main函數(shù)遇到max時，編譯系統(tǒng)無法知道m(xù)ax代表什么含義，因而無法編譯，按出錯處理。

為了解決這個問題，在主函數(shù)中需要對被調(diào)用函數(shù)作聲明。上面的程序可以改寫如下：

#include
using namespace std;
int max(int x,int y); //對max函數(shù)作聲明
int main( )
{
int a,b,c;
cin>>a>>b;
c=max(a,b); //調(diào)用max函數(shù)例1.3 給兩個數(shù)x和y， 求兩數(shù)中的大者。
cout<<″max=″<endl;
return 0;
}
int max(int x,int y) //定義max函數(shù)
{
int z;
if(x>y) z=x;
else z=y;
return(z);
}
只要在被調(diào)用函數(shù)的首部的末尾加一個分號，就成為對該函數(shù)的函數(shù)聲明。函數(shù)聲明的位置應(yīng)當在函數(shù)調(diào)用之前。

C 程序的結(jié)構(gòu)特性

一個面向?qū)ο蟮腃 程序一般由類的聲明和類的使用兩大部分組成。

類的使用部分一般由主函數(shù)及有關(guān)子函數(shù)組成。

典型的C 程序結(jié)構(gòu)
#include
//類的聲明部分
class A{
int x,y,z;
……
fun( ){……}
……
};
//類的使用部分
int main()
{
A a;
……
a.fun();
return 0;
}
在C 程序中，程序設(shè)計始終圍繞“類”展開。通過聲明類，構(gòu)建了程序所要完成的功能，體現(xiàn)了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的思想。

C＋＋程序的編輯、編譯和運行

C 源程序文件的擴展名為.CPP

可以用多種編譯器編輯、編譯和運行

C 對C的補充

1. 注釋與續(xù)行

  • 注釋符：“/*”和“*/” 或“//” 。

Cpp新增了注釋語句，它由“//”開始，到行尾結(jié)束。
例如：

X = y z; /*This is a comment */
X = y z; //This is a comment
  • 續(xù)行符：“\”（反斜杠）。作用是當一個語句太長時可以用該符號把它分段寫在幾行中。
    例：

cout << ‘\n’ << “x=” << x << “y=” << y << “z=” << z\
<< “u=” << u << “v\
=” << v << “w=” << w << endl;

2. 輸入輸出流

C中I/O操作出現(xiàn)的問題：

int i;
float f;
scanf(“%f”,i);
printf( “%d”,d);
Cpp中使用更安全更方便的方法：

int i;
float f;
cin >> i;
cout << f;
cout和cin分別是C 的標準輸出流和輸入流。Cpp支持重定向，但一般cout指的是屏幕， cin指的是鍵盤。

操作符“<<”和“>>”除了具有C語言中定義的左移和右移的功能外，在這里符號“<<”是把右方的參數(shù)寫到標準輸出流cout中；相反，符號“>>”則是將標準輸入流的數(shù)據(jù)賦給右方的變量。

例1.4 一個完整的C 程序
#include
int main()
{
char name[20];
cout << "Hello， your name：";
cin >> name;
cout << name;
return 0;
}
注意：

  • 程序中必須包含頭文件iostream.h

  • cin和>>,cout和<<配套使用

  • cin可以輸入多個數(shù)據(jù),但要用空白符隔開（tab，空格，回車）

    如：cin >> a >> b >> c;

  • 換行符：‘\n’或endl

    如：cout << “x=” << x << endl; cout << “x=” << x << ‘\n’;

  • 使用cout和cin時，也可以對輸入和輸出的格式進行控制，比如可用不同的進制方式顯示數(shù)據(jù)，只要設(shè)置轉(zhuǎn)換基數(shù)的操作符dec、hex和oct即可。

例1.5 操作符dec、 hex和oct的使用
#include
void main()
{
int x=25;
cout << hex << x << ' ' << dec << x << ' ' << oct << x << '\n';
}
輸出結(jié)果為：19 25 31

3. 靈活的變量說明

定義變量的位置
在程序中的不同位置采用不同的變量定義方式，決定了該變量具有不同的特點。變量的定義一般可有以下三種位置：

(1) 在函數(shù)體內(nèi)部

在函數(shù)體內(nèi)部定義的變量稱為局部變量，這種局部變量只在進入定義它的函數(shù)體時起作用，離開該函數(shù)體后該變量就消失（被釋放），即不再起作用。因此，不同函數(shù)體內(nèi)部可以定義相同名稱的變量，而互不干擾。

(2) 形式參數(shù)

當定義一個有參函數(shù)時，函數(shù)名后面括號內(nèi)的變量，統(tǒng)稱為形式參數(shù)。

(3) 全局變量

在所有函數(shù)體外部定義的變量，其作用范圍是整個程序，并在整個程序運行期間有效。

  • 在C語言中，全局變量聲明必須在任何函數(shù)之前，局部變量必須集中在可執(zhí)行語句之前。

  • Cpp中的變量聲明非常靈活，它允許變量聲明與可執(zhí)行語句在程序中交替出現(xiàn)。
    例如

f( )
{
int i;
i=10;
int j;
j=25;
// …
}
float fun(int x,int y)
{
for(int i=0;i<10;i )
{
int sum=0;
sum=sum i;
cout<<“sum=”< }
int z=0;
z=x y;
}

4. 結(jié)構(gòu)、聯(lián)合和枚舉名

在C 中，結(jié)構(gòu)名、聯(lián)合名、枚舉名都是類型名。在定義變量時，不必在結(jié)構(gòu)名、聯(lián)合名或枚舉名前冠以struct、union或enum。

例如：

enum boole{FALSE,TRUE};
struct string{
char *string;
int length;
};
union number{
int i;
float f;
};
在傳統(tǒng)的C中，定義變量時，必須寫成：

enum boole done;
struct string str;
union number x;
但是，在C 中，可以說明為：

boole done;
string str;
number x;

5. 函數(shù)原型

C語言建議編程者為程序中的每一個函數(shù)建立原型，而Cpp要求為每一個函數(shù)建立原型，以說明函數(shù)的名稱、參數(shù)類型與個數(shù)，以及函數(shù)返回值的類型。

其主要目的是讓C 編譯程序進行類型檢查，即形參與實參的類型匹配檢查，以及返回值是否與原型相符，以維護程序的正確性。

例如

int sum(int a,int b); //是函數(shù)sum的原型
  • 函數(shù)原型語法的一般形式為：返回類型 函數(shù)名（參數(shù)表）；

  • 函數(shù)原型是一條語句，它必須以分號結(jié)束。

例1.6 函數(shù)原型的說明
#include
void write(char *s);
void main()
{write("Hello,world!");}
void write(char *s)
{cout<在程序中，要求一個函數(shù)的原型出現(xiàn)在該函數(shù)的調(diào)用語句之前。

說明：

  • 函數(shù)原型的參數(shù)表中可不包含參數(shù)的名字，而只包含它們的類型。例如：long Area(int ,int);

  • 函數(shù)定義由函數(shù)首部和函數(shù)體構(gòu)成。函數(shù)首部和函數(shù)原型基本一樣，但函數(shù)首部中的參數(shù)必須給出名字而且不包含結(jié)尾的分號。

  • Cpp的參數(shù)說明必須放在函數(shù)說明后的括號內(nèi)，不可將函數(shù)參數(shù)說明放在函數(shù)首部和函數(shù)體之間。這種方法只在C中成立。

  • 主函數(shù)不必進行原型說明，因為它被看成自動說明原型的函數(shù)。

  • 原型說明中沒有指定返回類型的函數(shù)(包括主函數(shù)main)，Cpp默認該函數(shù)的返回類型是int

  • 如果一個函數(shù)沒有返回值，則必須在函數(shù)原型中注明返回類型為void，主函數(shù)類似處理。

  • 如果函數(shù)原型中未注明參數(shù)，Cpp假定該函數(shù)的參數(shù)表為空(void)。

6. const修飾符

  • 在C中，習(xí)慣使用#define定義常量。

一般格式：#define 宏名 常數(shù)

如

#define PI 3.14
…………
s = 2 * PI * r;
…………
  • C 利用const定義正規(guī)常數(shù)

一般格式：const 數(shù)據(jù)類型標識符 常數(shù)名=常量值；

采用這種方式定義的常量是類型化的，它有地址，可以用指針指向這個值，但不能修改它。

說明:

  1. const必須放在被修飾類型符和類型名前面

  2. 數(shù)據(jù)類型是一個可選項，用來指定常數(shù)值的數(shù)據(jù)類型，如果省略了該數(shù)據(jù)類型，那么編譯程序認為它是 int 類型。

    如：const int a=10; 表示定義了一個初始值為10的整型常量，它在程序中不可改變，但可用于表達式的計算中。

例2.6 #define的不安全性
#include "iostream.h"
main()
{
int a=1;
#define T1 a a
#define T2 T1-T1
cout<<"T2 is "<endl;
return 0;
}
但實際的輸出是：T2 is 2

const作用與#define相似，但消除了#define的不安全性。

如果用const取代了兩個#define,就不會引起這個錯誤。

#include
int main()
{
int a=1;
const T1=a a;
const T2=T1-T1;
cout <<"T2 is"<endl;
return 0;
}

const可以與指針一起使用

  • （1）指向常量的指針：一個指向常量的指針變量。

例如：

const char* pc=“abcd”; //聲明指向常量的指針
pc[3]=‘x’; //錯誤
pc=“efgh”; //允許
  • （2）常指針：把指針本身，而不是它指向的對象聲明為常量。

例如：

char* const pc=“abcd”; //常指針
pc[3]=‘x’; //合法
pc=“efgh”; //出錯
創(chuàng)建一個常指針，就是創(chuàng)建一個不能移動的固定指針，但是它所指的數(shù)據(jù)可以改變。例如:

  • （3）指向常量的常指針：這個指針本身不能改變，它所指向的值也不能改變。

要聲明一個指向常量的常指針，二者都要聲明為const。

例如：

const char* const pc=“abcd”; //指向常量的常指針
pc[3]=‘x’; //出錯
pc=“efgh”; //出錯
這個語句的含義是：聲明了一個名為pc的指針變量，它是一個指向字符型常量的常指針，用“abcd”的地址初始化該指針。

說明

  • (1). 如果用const定義的是一個整型常量，關(guān)鍵詞int可以省略。所以下面的兩語句是等價的

    • const int bufsize=200;

    • const bufsize=200;

  • (2). 常量一旦被建立，在程序的任何地方都不能再更改。

  • (3). 與#define定義的常量有所不同，const定義的常量可以有自己的數(shù)據(jù)類型，這樣C 的編譯程序可以進行更加嚴格的類型檢查，具有良好的編譯時的檢測性。

  • (4). 函數(shù)參數(shù)也可以用const說明，用于保證實參在該函數(shù)內(nèi)部不被改動，大多數(shù)C 編譯器能對具有const參數(shù)的函數(shù)進行更好的代碼優(yōu)化。

    例如：通過函數(shù)i_Max求出整型數(shù)組a[200]中的最大值，函數(shù)原型應(yīng)該是：int i_Max(const int* ptr);

    這樣做的目的是確保原數(shù)組的數(shù)據(jù)不被破壞，即在函數(shù)中對數(shù)組元素的操作只許讀，而不許寫。調(diào)用時的格式可以是：i_Max(a);

7. void型指針

void 通常表示無值，但將void作為指針的類型時，它卻表示不確定的類型。

這種void型指針是一種通用型指針，也就是說任何類型的指針值都可以賦給void類型的指針變量。

例如下面的程序段

void pa; //錯誤，不能聲明void類型的指針變量
void* pc; //正確，可以聲明void類型的指針
int i=456;
char c=‘a(chǎn)’;
pc=
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