C++编程：从基础到进阶

# C++ 编程：从基础到进阶 ## 1. C 与 C++ 的差异 C 和 C++ 虽有联系，但实际差异超乎想象。尽管能用 C++ 写出类似 C 的程序，但鲜有人这么做。C++ 程序员不仅运用 C++ 新特性，对传统 C 特性的使用比例也和 C 程序员不同。 若已掌握 C，学 C++ 会有先发优势，但很多内容仍是新的。要尽快开始编写面向对象编程（OOP）程序，需先了解 C++ 从 C 继承来的传统部分，如变量、输入输出、控制结构、函数和结构体等。即便熟悉 C，也别跳过这些内容，因为 C 和 C++ 存在明显或细微的差异，应重点关注这些不同之处。 OOP 具体讨论从“对象与类”开始，之后的示例都将是面向对象的。 ## 2. 统一建模语言（UML） UML 是用于对计算机程序建模的图形化“语言”，能在不陷入代码细节的情况下，直观呈现程序的高层组织。它源于三种建模语言，由 Grady Booch、James Rumbaugh 和 Ivar Jacobson 各自创建，后来 Rumbaugh 和 Jacobson 加入 Booch 所在的 Rational 公司，将三种语言统一为 UML，并被对象管理组织（OMG）采用。 使用 UML 的原因在于大型程序中，仅看代码很难理解各部分间的关系。OOP 虽优于过程式编程，但理解程序功能仍需大量研究代码。而 UML 能提供程序主要部分及其协作方式的整体视图。 UML 包含多种图表，如类图、对象图、序列图、用例图等，从不同角度展示程序及其操作。它不仅助于理解程序，还可用于程序的初始设计，在软件开发的各个阶段都很有用。UML 并非软件开发过程，而是审视软件开发的一种方式，尤其适用于 OOP。 UML 特性的介绍分阶段进行： |章节|UML 特性| | ---- | ---- | |第 1 章|UML 介绍| |第 8 章|类图、关联和可导航性| |第 9 章|泛化、聚合和组合| |第 10 章|状态图和多重性| |第 11 章|对象图| |第 13 章|更复杂的状态图| |第 14 章|模板、依赖关系和构造型| |第 16 章|用例、用例图、活动图和序列图| ```mermaid graph LR A[第 1 章: UML 介绍] --> B[第 8 章: 类图等] B --> C[第 9 章: 泛化等] C --> D[第 10 章: 状态图等] D --> E[第 11 章: 对象图] E --> F[第 13 章: 复杂状态图] F --> G[第 14 章: 模板等] G --> H[第 16 章: 用例等] ``` ## 3. C++ 编程基础：起步准备 编写 C++ 程序，需掌握基本程序构造、变量和输入输出等基础知识。C++ 风格可能比 BASIC 或 Pascal 更简约，初看像数学公式，但熟悉后会觉得其他语言过于花哨冗长。 可使用 Microsoft 或 Borland 编译器，编译器将源代码转换为可执行文件。源文件是扩展名为 .CPP 的文本文件，对应书中代码；可执行文件扩展名为 .EXE，能在编译器内或 DOS 窗口运行。Microsoft 编译器或 MS - DOS 窗口中程序可直接运行，使用 Borland 编译器需稍作修改，确保输出能在屏幕停留，具体方法见相关附录。 ## 4. 基本程序构造 以简单的 C++ 程序 FIRST 为例，其源文件为 FIRST.CPP，功能是在屏幕打印一句话。 ```cpp #include <iostream> using namespace std; int main() { cout << "Every age has a language of its own\n"; return 0; } ``` ### 4.1 函数 函数是 C++ 的基本构建块，FIRST 程序主要由 `main()` 函数构成。函数名后括号是其特征，括号用于容纳函数参数。`main()` 前的 `int` 表示该函数返回值类型为整数，后续会详细学习数据类型和返回值。 函数体由花括号包围，作用类似其他语言的 `BEGIN` 和 `END`，用于界定程序语句块。运行 C++ 程序时，首个执行语句是 `main()` 函数开头，若程序中无 `main()` 函数，运行会报错。多数 C++ 程序中，`main()` 调用对象的成员函数或其他独立函数来完成实际工作。 ### 4.2 程序语句 程序语句是 C++ 编程的基本单元，FIRST 程序中有两条语句： - `cout << "Every age has a language of its own\n";`：在屏幕显示引号内短语。 - `return 0;`：告诉 `main()` 函数返回值 0 给调用者（操作系统或编译器）。 语句以分号结尾，这是关键语法，易被忽略。与某些语言不同，C++ 中语句结束不以行尾为准。 ### 4.3 空白字符 C++ 编译器几乎完全忽略空白字符（如空格、回车、制表符等），可将多条语句写在一行，或把一条语句跨多行书写，编译器都能正确编译。但预处理指令（如 `#include` 开头的行）必须写在一行，字符串常量也不能随意分行，如需长字符串常量，可在行尾插入反斜杠或分成多个字符串。 ## 5. 使用 cout 输出 `cout << "Every age has a languag