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第1章 计算机和C＋＋编程入门1

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8

1.2 编程和问题求解9

1.2.1 算法9

1.2.2 程序设计10

1.2.3 面向对象编程12

1.2.4 软件生命周期12

1.3 C＋＋入门13

1.3.1 C＋＋语言的起源13

1.3.2 一个C＋＋示范程序14

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17

1.3.6 陷阱：在include的文件名前错误地添加一个空格18

1.3.7 编译和运行C＋＋程序19

1.3.8 编程提示：让程序运行起来19

1.4 测试和调试21

1.4.1 程序错误的分类22

1.4.2 陷阱：错误地假定程序正确22

小结23

自测题答案23

编程项目25

第2章 C＋＋基础知识27

2.1 变量和赋值28

2.1.1 变量28

2.1.2 名称：标识符30

2.1.3 变量声明31

2.1.4 赋值语句32

2.1.5 陷阱：未初始化的变量33

2.1.6 编程提示：使用有意义的名称34

2.2 输入和输出35

2.2.1 使用cout进行输出35

2.2.2 include预编译指令和命名空间36

2.2.3 转义序列37

2.2.4 编程提示：用＼n或endl终止每一个程序38

2.2.5 格式化带小数点的数字39

2.2.6 用cin进行输入40

2.2.7 设计输入和输出41

2.2.8 编程提示：I/O中的换行41

2.3 数据类型和表达式42

2.3.1 int类型和double类型42

2.3.2 其他数值类型43

2.3.3 char类型44

2.3.4 bool类型45

2.3.5 string类简介45

2.3.6 类型的兼容性47

2.3.7 算术操作符和表达式48

2.3.8 陷阱：除法中的整数50

2.3.9 更多赋值语句51

2.4 简单控制流程51

2.4.1 一个简单的分支机制52

2.4.2 陷阱：连续的不等式56

2.4.3 陷阱：在该用＝的时候错用了=56

2.4.4 复合语句57

2.4.5 简单的循环机制58

2.4.6 递增操作符和递减操作符61

2.4.7 编程实例：信用卡余额61

2.4.8 陷阱：无限循环63

2.5 程序风格64

2.5.1 缩进64

2.5.2 注释65

2.5.3 为常量命名66

小结67

自测题答案68

编程项目71

第3章 更多的控制流程77

3.1 使用布尔表达式78

3.1.1 布尔表达式求值78

3.1.2 陷阱：将布尔表达式转换成int值81

3.1.3 枚举类型（选读）83

3.2 多路分支83

3.2.1 嵌套语句83

3.2.2 编程提示：在嵌套语句中使用花括号84

3.2.3 多路if-else语句86

3.2.4 编程实例：州收入税87

3.2.5 switch语句89

3.2.6 陷阱：忘记在switch语句中添加break92

3.2.7 为菜单使用switch语句92

3.2.8 语句块94

3.2.9 陷阱：疏忽局部变量95

3.3 C＋＋循环语句详解97

3.3.1 while语句回顾97

3.3.2 再论递增操作符和递减操作符98

3.3.3 for语句100

3.3.4 陷阱：for语句中多余的分号103

3.3.5 应该使用哪种循环104

3.3.6 陷阱：未初始化的变量和无限循环105

3.3.7 break语句106

3.3.8 陷阱：嵌套循环中的break语句106

3.4 设计循环107

3.4.1 求和与求乘积的循环107

3.4.2 终止循环108

3.4.3 嵌套循环111

3.4.4 调试循环112

小结114

自测题答案115

编程项目118

第4章 过程抽象和返回值的函数123

4.1 自顶向下设计124

4.2 预定义函数124

4.2.1 使用预定义函数124

4.2.2 随机数生成128

4.2.3 强制类型转换129

4.2.4 强制类型转换的古老形式131

4.2.5 陷阱：整数除法丢弃了小数部分131

4.3 程序员自定义函数132

4.3.1 函数定义132

4.3.2 能返回布尔值的函数136

4.3.3 另一种形式的函数声明136

4.3.4 陷阱：实参顺序错误137

4.3.5 函数定义语法总结138

4.3.6 再论函数定义的位置139

4.3.7 编程提示：在分支语句中使用函数调用139

4.4 过程抽象140

4.4.1 黑盒的比喻140

4.4.2 编程提示：选择形参名称142

4.4.3 编程提示：嵌套循环142

4.4.4 案例分析：购买比萨144

4.4.5 编程提示：使用伪代码149

4.5 局部变量149

4.5.1 函数如同小程序149

4.5.2 编程实例：豌豆试验田151

4.5.3 全局常量和全局变量151

4.5.4 传值形参是局部变量153

4.5.5 块作用域155

4.5.6 再论命名空间156

4.5.7 编程实例：阶乘函数158

4.6 重载函数名称158

4.6.1 重载入门159

4.6.2 编程实例；购买比萨（修订版）161

4.6.3 自动类型转换163

小结164

自测题答案165

编程项目167

第5章 所有子任务的函数171

5.1 void函数172

5.1.1 void函数的定义172

5.1.2 编程实例：温度换算174

5.1.3 void函数中的return语句175

5.2 传引用形参176

5.2.1 初探传引用调用177

5.2.2 传引用调用详解178

5.2.3 编程实例：swap_values函数181

5.2.4 混合的参数列表183

5.2.5 编程提示：应该使用哪种参数183

5.2.6 陷阱：疏忽造成的局部变量184

5.3 使用过程抽象186

5.3.1 函数调用函数186

5.3.2 前条件和后条件188

5.3.3 案例分析：超市定价系统188

5.4 测试和调试函数192

存根和驱动程序192

5.5 常规调试技术196

5.5.1 不抱成见196

5.5.2 检查常见错误196

5.5.3 定位错误196

5.5.4 assert宏198

小结199

自测题答案200

编程项目202

第6章 I/O流——对象和类入门207

6.1 流和基本文件I/O208

6.1.1 文件之于I/O的重要性209

6.1.2 文件I/O209

6.1.3 类与对象入门212

6.1.4 编程提示：检查文件是否成功打开214

6.1.5 文件I/O技术216

6.1.6 追加到文件（选读）218

6.1.7 文件名作为输入（选读）219

6.2 流I/O工具221

6.2.1 用流函数格式化输出222

6.2.2 操纵元224

6.2.3 流作为函数实参226

6.2.4 编程提示：检查文件尾228

6.2.5 命名空间的问题229

6.2.6 编程实例：整理文件格式229

6.3 字符I/O230

6.3.1 get和put成员函数231

6.3.2 putback成员函数（选读）233

6.3.3 编程实例：检查输入234

6.3.4 陷阱：输入中不期而遇的'＼n'235

6.3.5 编程实例：另一个new_line函数236

6.3.6 函数的默认实参（选读）237

6.3.7 eof成员函数240

6.3.8 编程实例：编辑文本文件242

6.3.9 预定义字符函数243

6.3.10 陷阱：toupper和tolower返回值245

小结245

自测题答案246

编程项目250

第7章 数组257

7.1 数组入门258

7.1.1 声明和引用数组258

7.1.2 编程提示：为数组使用for循环260

7.1.3 陷阱：数组索引总是从零开始260

7.1.4 编程提示：为数组长度使用一个已定义常量260

7.1.5 数组在内存中的表示261

7.1.6 陷阱：数组索引越界262

7.1.7 初始化数组263

7.2 函数中的数组264

7.2.1 索引变量作为函数参数264

7.2.2 整个数组作为函数参数266

7.2.3 const参数修饰符268

7.2.4 陷阱：使用const参数修饰符的使用不一致269

7.2.5 返回数组的函数270

7.2.6 案例分析：产量图270

7.3 数组编程280

7.3.1 部分填充数组280

7.3.2 编程提示：不要吝啬形参282

7.3.3 编程实例：搜索数组282

7.3.4 编程实例：数组排序284

7.4 多维数组287

7.4.1 多维数组基础287

7.4.2 多维数组参数288

7.4.3 编程实例：二维打分程序289

7.4.4 陷阱：在数组索引之间使用逗号292

小结292

自测题答案293

编程项目296

第8章 字符串和向量303

8.1 字符串的数组类型304

8.1.1 C字符串值和C字符串变量305

8.1.2 陷阱：为C字符串使用=和==307

8.1.3 ＜cstring＞中的其他函数309

8.1.4 C字符串输入和输出312

8.1.5 C字符串到数值的转换和可靠输入314

8.2 标准string类317

8.2.1 标准类string简介317

8.2.2 string类的I/O319

8.2.3 编程提示：getline的其他版本322

8.2.4 陷阱：混合使用“cin＞＞变量；”和getline322

8.2.5 用string类进行字符串处理323

8.2.6 编程实例：回文测试326

8.2.7 string对象和C字符串之间的转换328

8.3 向量329

8.3.1 向量基础知识329

8.3.2 陷阱：使用方括号时超出向量长度332

8.3.3 编程提示：向量赋值具有良好行为332

8.3.4 效率问题332

小结333

自测题答案334

编程项目335

第9章 指针和动态数组341

9.1 指针342

9.1.1 指针变量343

9.1.2 基本内存管理348

9.1.3 陷阱：虚悬指针348

9.1.4 静态变量和自动变量348

9.1.5 编程提示：定义指针类型349

9.2 动态数组350

9.2.1 数组变量和指针变量351

9.2.2 创建和使用动态数组352

9.2.3 指针运算（选读）356

9.2.4 多维动态数组（选读）357

小结358

自测题答案359

编程项目359

第10章 定义类363

10.1 结构364

10.1.1 用于异种数据的结构364

10.1.2 陷阱：结构定义中忘记添加分号367

10.1.3 结构作为函数参数368

10.1.4 编程提示：使用层次化结构368

10.1.5 对结构进行初始化370

10.2 类372

10.2.1 定义类和成员函数372

10.2.2 公共成员和私有成员375

10.2.3 编程提示：将所有成员变量设为私有381

10.2.4 编程提示：定义取值函数和赋值函数381

10.2.5 编程提示：将赋值操作符用于对象382

10.2.6 编程实例：BankAccount类（版本1）382

10.2.7 总结类的一些特征386

10.2.8 用于初始化的构造函数387

10.2.9 编程提示：总是包括默认构造函数392

10.2.10 陷阱：无参数构造函数393

10.3 抽象数据类型395

10.3.1 用于生成抽象数据类型的类395

10.3.2 编程实例：类的另一种实现398

10.4 继承401

10.4.1 派生类401

10.4.2 定义派生类402

小结405

自测题答案405

编程项目409

第11章 类中的友元函数、重载操作符和数组413

11.1 友元函数414

11.1.1 编程实例：一个相等性函数414

11.1.2 友元函数416

11.1.3 编程提示：定义取值函数和友元函数418

11.1.4 编程提示：同时使用成员函数和非成员函数418

11.1.5 编程实例：Money类（版本1）419

11.1.6 实现digit_to_int（选读）423

11.1.7 陷阱：数字常量中的前置零424

11.1.8 const参数修饰符425

11.1.9 陷阱：修饰符const的用法不一致427

11.2 重载操作符429

11.2.1 重载操作符429

11.2.2 用于自动类型转换的构造函数432

11.2.3 重载一元操作符433

11.2.4 重载＞＞和＜＜434

11.3 数组和类440

11.3.1 类数组440

11.3.2 数组作为类成员443

11.3.3 编程实例：用于部分填充数组的类444

11.4 类和动态数组445

11.4.1 编程实例：字符串变量类446

11.4.2 析构函数448

11.4.3 陷阱：指针作为传值参数450

11.4.4 拷贝构造函数451

11.4.5 重载赋值操作符454

小结457

自测题答案457

编程项目463

第12章 独立编译和命名空间469

12.1 独立编译470

12.1.1 ADT回顾470

12.1.2 案例分析：独立编译的DigitalTime类471

12.1.3 使用#ifndef478

12.1.4 编程提示：定义其他库480

12.2 命名空间481

12.2.1 命名空间和using预编译指令481

12.2.2 创建命名空间482

12.2.3 限定名称484

12.2.4 命名空间的微妙之处（选读）485

12.2.5 无名命名空间486

12.2.6 编程提示：为命名空间选择名称489

12.2.7 陷阱：混淆全局命名空间和无名命名空间490

小结491

自测题答案491

编程项目492

第13章 指针和链表495

13.1 节点和链表496

13.1.1 节点497

13.1.2 链表500

13.1.3 在表头插入节点501

13.1.4 陷阱：丢失节点503

13.1.5 搜索链表504

13.1.6 指针作为迭代器506

13.1.7 在列表中插入和删除节点507

13.1.8 陷阱：为动态数据结构使用赋值操作符509

13.1.9 链表的变体510

13.1.10 类构成的链表512

13.2 栈和队列514

13.2.1 栈514

13.2.2 编程实例：栈类515

13.2.3 队列518

13.2.4 编程实例：队列类518

小结521

自测题答案522

编程项目523

第14章 递归529

14.1 面向任务的递归函数530

14.1.1 案例分析：垂直数字531

14.1.2 深入递归536

14.1.3 陷阱：无穷递归537

14.1.4 用于递归的栈538

14.1.5 陷阱：栈溢出539

14.1.6 递归与迭代539

14.2 面向值的递归函数540

14.2.1 要返回值的递归函数的常规形式540

14.2.2 编程实例：另一个求乘方函数540

14.3 递归思想544

14.3.1 递归设计技术544

14.3.2 案例分析：二叉搜索（递归思想示例）545

14.3.3 编程实例：递归成员函数550

小结553

自测题答案553

编程项目556

第15章 继承559

15.1 继承基础560

15.1.1 派生类560

15.1.2 派生类中的构造函数566

15.1.3 陷阱：使用来自基类的私有成员变量567

15.1.4 陷阱：私有成员函数不会继承569

15.1.5 protected限定符569

15.1.6 重定义成员函数571

15.1.7 重定义与重载的比较573

15.1.8 访问重定义的基函数574

15.2 继承细节575

15.2.1 不继承的函数575

15.2.2 派生类中的赋值操作符和拷贝构造函数575

15.2.3 派生类中的析构函数576

15.3 多态性577

15.3.1 晚期绑定577

15.3.2 C＋＋虚函数578

15.3.3 虚函数和扩展类型兼容性582

15.3.4 陷阱：切割问题584

15.3.5 陷阱：不使用虚成员函数585

15.3.6 陷阱：试图对虚成员函数定义不齐全的类进行编译585

15.3.7 编程提示：使析构函数成为虚函数586

小结587

自测题答案587

编程项目590

第16章 异常处理597

16.1 异常处理基础598

16.1.1 异常处理的简单例子599

16.1.2 定义自己的异常类605

16.1.3 多个throw块和catch块606

16.1.4 陷阱：首先捕捉较具体的异常607

16.1.5 编程提示：异常类可能很简单608

16.1.6 在函数中抛出异常609

16.1.7 异常规范610

16.1.8 陷阱：派生类中的异常规范611

16.2 用于异常处理的编程技术612

16.2.1 抛出异常的时机612

16.2.2 陷阱：未捕捉的异常613

16.2.3 陷阱：嵌套try-catch块613

16.2.4 陷阱：滥用异常614

16.2.5 异常类层次结构614

16.2.6 测试可用内存614

16.2.7 重新抛出异常615

小结615

自测题答案615

编程项目616

第17章 模板619

17.1 用于算法抽象的模板620

17.1.1 函数模板621

17.1.2 陷阱：编译器的复杂性624

17.1.3 编程实例：泛化排序函数625

17.1.4 编程提示：如何定义模板628

17.1.5 陷阱：为不恰当的类型使用模板628

17.2 用于数据抽象的模板628

17.2.1 类模板的语法629

17.2.2 编程实例：数组类631

小结634

自测题答案634

编程项目636

第18章 标准模板库639

18.1 迭代器640

18.1.1 using声明641

18.1.2 迭代器的基础知识641

18.1.3 陷阱：编译器问题645

18.1.4 迭代器的种类646

18.1.5 常量和可变迭代器648

18.1.6 逆向迭代器649

18.1.7 其他种类的迭代器650

18.2 容器651

18.2.1 顺序容器651

18.2.2 陷阱：迭代器和删除元素654

18.2.3 编程提示：容器中的类型定义654

18.2.4 容器配接器stack和queue655

18.2.5 关联容器set和map657

18.2.6 效率问题662

18.3 泛型算法662

18.3.1 运行时间和大O表示法663

18.3.2 容器访问运行时间666

18.3.3 不修改容器的算法666

18.3.4 会修改容器的算法670

18.3.5 set算法670

18.3.6 排序算法671

小结672

自测题答案672

编程项目673

附录1 C＋＋关键字679

附录2 操作符的优先级680

附录3 ASCII字符集681

附录4 部分库函数682

附录5 内联函数686

附录6 重载数组索引方括号687

附录7 this指针688

附录8 将操作符重载为成员操作符690