21天学通C++(第8版)

《21天学通C++（第8版）》通过大量短小精悍的程序详细而全面地阐述了C++基本概念和技术，以及C++11、C++14和C++17新增的功能，包括管理输入/输出、循环和数组、面向对象编程、模板、使用标准模板库、列表初始化、lambda表达式、自动类型推断等。这些内容被组织成结构合理、联系紧密的章节，每章都可在1小时内阅读完毕；每章都提供了示例程序清单，并辅以示例输出和代码分析，以阐述该章介绍的主题。为加深读者对所学内容的理解，每章末尾都提供了常见问题及其答案以及练习和测验。读者可对照附录E提供的测验和练习答案，了解自己对所学内容的掌握程度。

Siddhartha Rao是全球领先的企业软件提供商SAP SE负责安全响应的副总裁。C++的发展让他深信，您能编写速度更快、更简洁、更强大的C++应用程序。Siddhartha酷爱旅游，还是山地自行车运动的狂热爱好者；他期待着您对本书的反馈。

适读人群 ：本书可作为初学者学习C++编程技术的教程，也可供已掌握其他语言的程序员学习C++时参考。

第1章　绪论 1
1．1 C++简史 1
1．1．1 与C语言的关系 1
1．1．2 C++的优点 1
1．1．3 C++标准的发展历程 2
1．1．4 哪些人使用C++程序 2
1．2 编写C++应用程序 2
1．2．1 生成可执行文件的步骤 2
1．2．2 分析并修复错误 2
1．2．3 集成开发环境 3
1．2．4 编写第一个C++应用程序 3
1．2．5 生成并执行第一个C++应用程序 4
1．2．6 理解编译错误 5
1．3 C++新增的功能 5
1．4 总结 5
1．5 问与答 6
1．6 作业 6
1．6．1 测验 6
1．6．2 练习 6
第2章　C++程序的组成部分 8
2．1 Hello World程序的组成部分 8
2．1．1 预处理器编译指令#include 9
2．1．2 程序的主体—main( ) 9
2．1．3 返回值 10
2．2 名称空间的概念 10
2．3 C++代码中的注释 11
2．4 C++函数 12
2．5 使用std：：cin和std：：cout执行基本输入
输出操作 14
2．6 总结 15
2．7 问与答 15
2．8 作业 15
2．8．1 测验 16
2．8．2 练习 16
第3章　使用变量和常量 17
3．1 什么是变量 17
3．1．1 内存和寻址概述 17
3．1．2 声明变量以访问和使用内存 17
3．1．3 声明并初始化多个类型相同的
变量 19
3．1．4 理解变量的作用域 19
3．1．5 全局变量 20
3．1．6 命名约定 22
3．2 编译器支持的常见C++变量类型 22
3．2．1 使用bool变量存储布尔值 23
3．2．2 使用char变量存储字符 23
3．2．3 有符号整数和无符号整数的
概念 24
3．2．4 有符号整型short、int、long和
long long 24
3．2．5 无符号整型unsigned short、unsigned int、unsigned long和unsigned long long 25
3．2．6 选择正确的数据类型以免发生
溢出错误 25
3．2．7 浮点类型float和double 26
3．3 使用sizeof确定变量的长度 26
3．4 使用auto自动推断类型 28
3．5 使用typedef替换变量类型 29
3．6 什么是常量 30
3．6．1 字面常量 30
3．6．2 使用const将变量声明为常量 30
3．6．3 使用constexpr定义常量表达式 31
3．6．4 枚举 32
3．6．5 使用#define定义常量 34
3．7 不能用作常量或变量名的关键字 34
3．8 总结 35
3．9 问与答 36
3．10 作业 37
3．10．1 测验 37
3．10．2 练习 37
第4章　管理数组和字符串 38
4．1 什么是数组 38
4．1．1 为何需要数组 38
4．1．2 声明和初始化静态数组 39
4．1．3 数组中的数据是如何存储的 39
4．1．4 访问存储在数组中的数据 40
4．1．5 修改存储在数组中的数据 41
4．2 多维数组 43
4．2．1 声明和初始化多维数组 44
4．2．2 访问多维数组中的元素 44
4．3 动态数组 45
4．4 C风格字符串 46
4．5 C++字符串：使用std：：string 48
4．6 总结 50
4．7 问与答 50
4．8 作业 50
4．8．1 测验 51
4．8．2 练习 51
第5章　使用表达式、语句和运算符 52
5．1 语句 52
5．2 复合语句（语句块） 53
5．3 使用运算符 53
5．3．1 赋值运算符（＝） 53
5．3．2 理解左值和右值 53
5．3．3 加法运算符（+）、减法运算符（ ）、乘法运算符（*）、除法运算符（/）和求模运算符（%） 53
5．3．4 递增运算符（++）和递减运算符
（ ） 54
5．3．5 前缀还是后缀 55
5．3．6 相等运算符（==）和不等运算符
（!=） 56
5．3．7 关系运算符 56
5．3．8 逻辑运算NOT、AND、OR和
XOR 58
5．3．9 使用C++逻辑运算NOT（!）、AND（&&）和OR（||） 59
5．3．10 按位运算符NOT（～）、AND（&）、OR（|）和XOR（^） 63
5．3．11 按位右移运算符（>>）和左移
运算符（5．3．12 复合赋值运算符 65
5．3．13 使用运算符sizeof确定变量占用
的内存量 67
5．3．14 运算符优先级 68
5．4 总结 69
5．5 问与答 69
5．6 作业 70
5．6．1 测验 70
5．6．2 练习 70
第6章　控制程序流程 71
6．1 使用if…else有条件地执行 71
6．1．1 使用if…else进行条件编程 72
6．1．2 有条件地执行多条语句 73
6．1．3 嵌套if语句 74
6．1．4 使用switch-case进行条件处理 77
6．1．5 使用运算符 ：进行条件处理 80
6．2 在循环中执行代码 81
6．2．1 不成熟的goto循环 81
6．2．2 while循环 83
6．2．3 do…while循环 84
6．2．4 for循环 86
6．2．5 基于范围的for循环 88
6．3 使用continue和break修改循环的
行为 90
6．3．1 不结束的循环—无限循环 90
6．3．2 控制无限循环 91
6．4 编写嵌套循环 93
6．4．1 使用嵌套循环遍历多维数组 94
6．4．2 使用嵌套循环计算斐波纳契
数列 95
6．5 总结 96
6．6 问与答 96
6．7 作业 97
6．7．1 测验 97
6．7．2 练习 97
第7章　使用函数组织代码 99
7．1 为何需要函数 99
7．1．1 函数原型是什么 100
7．1．2 函数定义是什么 101
7．1．3 函数调用和实参是什么 101
7．1．4 编写接受多个参数的函数 101
7．1．5 编写没有参数和返回值的函数 103
7．1．6 带默认值的函数参数 103
7．1．7 递归函数—调用自己的函数 105
7．1．8 包含多条return语句的函数 106
7．2 使用函数处理不同类型的数据 107
7．2．1 函数重载 107
7．2．2 将数组传递给函数 109
7．2．3 按引用传递参数 110
7．3 微处理器如何处理函数调用 111
7．3．1 内联函数 112
7．3．2 自动推断返回类型 113
7．3．3 lambda函数 114
7．4 总结 115
7．5 问与答 116
7．6 作业 116
7．6．1 测验 116
7．6．2 练习 116
第8章　阐述指针和引用 118
8．1 什么是指针 118
8．1．1 声明指针 119
8．1．2 使用引用运算符（&）获取变量的
地址 119
8．1．3 使用指针存储地址 120
8．1．4 使用解除引用运算符（*）访问
指向的数据 122
8．1．5 将sizeof( )用于指针的结果 124
8．2 动态内存分配 125
8．2．1 使用new和delete动态地分配和
释放内存 125
8．2．2 将递增和递减运算符（++和 ）
用于指针的结果 127
8．2．3 将关键字const用于指针 129
8．2．4 将指针传递给函数 130
8．2．5 数组和指针的类似之处 131
8．3 使用指针时常犯的编程错误 133
8．3．1 内存泄露 133
8．3．2 指针指向无效的内存单元 133
8．3．3 悬浮指针（也叫迷途或失控
指针） 134
8．3．4 检查使用new发出的分配请求是否得到满足 135
8．4 指针编程最佳实践 137
8．5 引用是什么 137
8．5．1 是什么让引用很有用 138
8．5．2 将关键字const用于引用 139
8．5．3 按引用向函数传递参数 140
8．6 总结 140
8．7 问与答 141
8．8 作业 142
8．8．1 测验 142
8．8．2 练习 142
第9章　类和对象 144
9．1 类和对象 144
9．1．1 声明类 145
9．1．2 作为类实例的对象 145
9．1．3 使用句点运算符访问成员 146
9．1．4 使用指针运算符（->）访问成员 146
9．2 关键字public和private 147
9．3 构造函数 150
9．3．1 声明和实现构造函数 150
9．3．2 何时及如何使用构造函数 151
9．3．3 重载构造函数 152
9．3．4 没有默认构造函数的类 154
9．3．5 带默认值的构造函数参数 155
9．3．6 包含初始化列表的构造函数 156
9．4 析构函数 157
9．4．1 声明和实现析构函数 157
9．4．2 何时及如何使用析构函数 158
9．5 复制构造函数 160
9．5．1 浅复制及其存在的问题 160
9．5．2 使用复制构造函数确保深复制 162
9．5．3 有助于改善性能的移动构造
函数 166
9．6 构造函数和析构函数的其他用途 166
9．6．1 不允许复制的类 167
9．6．2 只能有一个实例的单例类 167
9．6．3 禁止在栈中实例化的类 169
9．6．4 使用构造函数进行类型转换 171
9．7 this指针 172
9．8 将sizeof( )用于类 173
9．9 结构不同于类的地方 175
9．10 声明友元 176
9．11 共用体：一种特殊的数据存储
机制 178
9．11．1 声明共用体 178
9．11．2 在什么情况下使用共用体 178
9．12 对类和结构使用聚合初始化 180
9．13 总结 183
9．14 问与答 183
9．15 作业 184
9．15．1 测验 184
9．15．2 练习 184
第10章　实现继承 185
10．1 继承基础 185
10．1．1 继承和派生 186
10．1．2 C++派生语法 186
10．1．3 访问限定符protected 188
10．1．4 基类初始化—向基类传递
参数 190
10．1．5 在派生类中覆盖基类的方法 192
10．1．6 调用基类中被覆盖的方法 194
10．1．7 在派生类中调用基类的方法 194
10．1．8 在派生类中隐藏基类的方法 196
10．1．9 构造顺序 198
10．1．10 析构顺序 198
10．2 私有继承 200
10．3 保护继承 202
10．4 切除问题 205
10．5 多继承 205
10．6 使用final禁止继承 207
10．7 总结 208
10．8 问与答 208
10．9 作业 208
10．9．1 测验 208
10．9．2 练习 209
第11章　多态 210
11．1 多态基础 210
11．1．1 为何需要多态行为 210
11．1．2 使用虚函数实现多态行为 212
11．1．3 为何需要虚构造函数 213
11．1．4 虚函数的工作原理—理解
虚函数表 217
11．1．5 抽象基类和纯虚函数 220
11．2 使用虚继承解决菱形问题 222
11．3 表明覆盖意图的限定符override 225
11．4 使用final来禁止覆盖函数 226
11．5 可将复制构造函数声明为虚函数吗 227
11．6 总结 230
11．7 问与答 230
11．8 作业 231
11．8．1 测验 231
11．8．2 练习 231
第12章　运算符类型与运算符重载 232
12．1 C++运算符 232
12．2 单目运算符 233
12．2．1 单目运算符的类型 233
12．2．2 单目递增与单目递减运算符 234
12．2．3 转换运算符 236
12．2．4 解除引用运算符（*）和成员选择
运算符（->） 238
12．3 双目运算符 239
12．3．1 双目运算符的类型 240
12．3．2 双目加法与双目减法运算符 240
12．3．3 实现运算符+=与 = 242
12．3．4 重载等于运算符（==）和不等运算
符（!=） 243
12．3．5 重载运算符、= 245
12．3．6 重载复制赋值运算符（=） 248
12．3．7 下标运算符 250
12．4 函数运算符operator() 253
12．5 用于高性能编程的移动构造函数和
移动赋值运算符 254
12．5．1　不必要的复制带来的问题 254
12．5．2　声明移动构造函数和移动赋值
运算符 254
12．6 用户定义的字面量 258
12．7 不能重载的运算符 260
12．8 总结 261
12．9 问与答 261
12．10 作业 261
12．10．1 测验 261
12．10．2 练习 261
第13章　类型转换运算符 262
13．1 为何需要类型转换 262
13．2 为何有些C++程序员不喜欢C风格
类型转换 263
13．3 C++类型转换运算符 263
13．3．1 使用static_cast 263
13．3．2 使用dynamic_cast和运行阶段
类型识别 264
13．3．3 使用reinterpret_cast 267
13．3．4 使用const_cast 267
13．4 C++类型转换运算符存在的问题 268
13．5 总结 269
13．6 问与答 269
13．7 作业 270
13．7．1 测验 270
13．7．2 练习 270
第14章　宏和模板简介 271
14．1 预处理器与编译器 271
14．2 使用#define定义常量 271
14．3 使用#define编写宏函数 274
14．3．1 为什么要使用括号 276
14．3．2 使用assert宏验证表达式 276
14．3．3 使用宏函数的优点和缺点 277
14．4 模板简介 278
14．4．1 模板声明语法 278
14．4．2 各种类型的模板声明 279
14．4．3 模板函数 279
14．4．4 模板与类型安全 281
14．4．5 模板类 281
14．4．6 声明包含多个参数的模板 282
14．4．7 声明包含默认参数的模板 283
14．4．8 一个模板示例 283
14．4．9 模板的实例化和具体化 284
14．4．10 模板类和静态成员 286
14．4．11 参数数量可变的模板 287
14．4．12 使用static_assert执行编译阶段
检查 290
14．4．13 在实际C++编程中使用模板 290
14．5 总结 291
14．6 问与答 291
14．7 作业 291
14．7．1 测验 291
14．7．2 练习 292
第15章　标准模板库简介 293
15．1 STL容器 293
15．1．1 顺序容器 293
15．1．2 关联容器 294
15．1．3 容器适配器 294
15．2 STL迭代器 295
15．3 STL算法 295
15．4 使用迭代器在容器和算法之间交互 295
15．5 选择正确的容器 297
15．6 STL字符串类 298
15．7 总结 298
15．8 问与答 299
15．9 作业 299
第16章　STL string类 300
16．1 为何需要字符串操作类 300
16．2 使用STL string类 301
16．2．1 实例化和复制STL string 301
16．2．2 访问std：：string的字符内容 303
16．2．3 拼接字符串 305
16．2．4 在string中查找字符或
子字符串 306
16．2．5 截短STL string 307
16．2．6 字符串反转 309
16．2．7 字符串的大小写转换 310
16．3 基于模板的STL string实现 311
16．4 总结 312
16．5 问与答 312
16．6 作业 313
16．6．1 测验 313
16．6．2 练习 313
第17章　STL动态数组类 314
17．1 std：：vector的特点 314
17．2 典型的vector操作 314
17．2．1 实例化vector 314
17．2．2 使用push_back( )在末尾插入
元素 316
17．2．3 列表初始化 317
17．2．4 使用insert( )在指定位置插入
元素 317
17．2．5 使用数组语法访问vector中的
元素 319
17．2．6 使用指针语法访问vector中的
元素 320
17．2．7 删除vector中的元素 321
17．3 理解大小和容量 322
17．4 STL deque 类 324
17．5 总结 326
17．6 问与答 326
17．7 作业 327
17．7．1 测验 327
17．7．2 练习 327
第18章　STL list和forward_list 328
18．1 std：：list的特点 328
18．2 基本的list操作 328
18．2．1 实例化std：：list对象 328
18．2．2 在list开头或末尾插入元素 330
18．2．3 在list中间插入元素 331
18．2．4 删除list中的元素 333
18．3 对list中的元素进行反转和排序 334
18．3．1 使用list：：reverse( )反转元素的
排列顺序 334
18．3．2 对元素进行排序 335
18．3．3 对包含对象的list进行排序以及
删除其中的元素 337
18．3．4 C++11引入的std：：forward_list 340
18．4 总结 341
18．5 问与答 342
18．6 作业 342
18．6．1 测验 342
18．6．2 练习 342
第19章　STL集合类 343
19．1 简介 343
19．2 STL set和multiset的基本操作 344
19．2．1 实例化std：：set对象 344
19．2．2 在set或multiset中插入元素 345
19．2．3 在STL set或multiset中查找
元素 347
19．2．4 删除STL set或multiset中的
元素 348
19．3 使用STL set和multiset的优缺点 352
19．4 总结 354
19．5 问与答 355
19．6 作业 355
19．6．1 测验 355
19．6．2 练习 355
第20章　STL映射类 356
20．1 STL映射类简介 356
20．2 STL map和multimap的基本操作 357
20．2．1 实例化std：：map和
std：：multimap 357
20．2．2 在STL map或multimap中插入
元素 358
20．2．3 在STL map或multimap中查找
元素 361
20．2．4 在STL multimap中查找元素 363
20．2．5 删除STL map或multimap中的
元素 363
20．3 提供自定义的排序谓词 365
20．4 基于散列表的STL键-值对容器 368
20．4．1 散列表的工作原理 368
20．4．2 使用unordered_map和unordered_
multimap 368
20．5 总结 372
20．6 问与答 372
20．7 作业 372
20．7．1 测验 373
20．7．2 练习 373
第21章　理解函数对象 374
21．1 函数对象与谓词的概念 374
21．2 函数对象的典型用途 374
21．2．1 一元函数 374
21．2．2 一元谓词 378
21．2．3 二元函数 380
21．2．4 二元谓词 381
21．3 总结 383
21．4 问与答 384
21．5 作业 384
21．5．1 测验 384
21．5．2 练习 384
第22章　lambda表达式 385
22．1 lambda表达式是什么 385
22．2 如何定义lambda表达式 386
22．3 一元函数对应的lambda表达式 386
22．4 一元谓词对应的lambda表达式 387
22．5 通过捕获列表接受状态变量的lambda
表达式 388
22．6 lambda表达式的通用语法 390
22．7 二元函数对应的lambda表达式 391
22．8 二元谓词对应的lambda表达式 392
22．9 总结 394
22．10 问与答 394
22．11 作业 395
22．11．1 测验 395
22．11．2 练习 395
第23章　STL算法 396
23．1 什么是STL算法 396
23．2 STL算法的分类 396
23．2．1 非变序算法 396
23．2．2 变序算法 397
23．3 使用STL算法 398
23．3．1 根据值或条件查找元素 398
23．3．2 计算包含给定值或满足给定条件的
元素数 400
23．3．3 在集合中搜索元素或序列 401
23．3．4 将容器中的元素初始化为
指定值 403
23．3．5 使用std：：generate( )将元素设置为
运行阶段生成的值 405
23．3．6 使用for_each( )处理指定范围内的
元素 406
23．3．7 使用std：：transform( )对范围进行
变换 407
23．3．8 复制和删除操作 409
23．3．9 替换值以及替换满足给定条件的
元素 412
23．3．10 排序、在有序集合中搜索以及删除
重复元素 413
23．3．11 将范围分区 415
23．3．12 在有序集合中插入元素 417
23．4 总结 419
23．5 问与答 419
23．6 作业 419
23．6．1 测验 420
23．6．2 练习 420
第24章　自适应容器：栈和队列 421
24．1 栈和队列的行为特征 421
24．1．1 栈 421
24．1．2 队列 422
24．2 使用STL stack类 422
24．2．1 实例化stack 422
24．2．2 stack的成员函数 423
24．2．3 使用push( )和pop( )在栈顶插入和
删除元素 424
24．3 使用STL queue类 425
24．3．1 实例化queue 425
24．3．2 queue的成员函数 426
24．3．3 使用push( )在队尾插入以及使用
pop( )从队首删除 427
24．4 使用STL优先级队列 428
24．4．1 实例化priority_queue类 428
24．4．2 priority_queue的成员
函数 429
24．4．3 使用push( )在priority_queue末尾
插入以及使用pop( )在priority_queue
开头删除 430
24．5 总结 432
24．6 问与答 432
24．7 作业 432
24．7．1 测验 432
24．7．2 练习 432
第25章　使用STL位标志 433
25．1 bitset类 433
25．2 使用std：：bitset及其成员 434
25．2．1 std：bitset的运算符 434
25．2．2 std：：bitset的成员方法 435
25．3 vector 437
25．3．1 实例化vector 437
25．3．2 vector的成员函数和
运算符 438
25．4 总结 439
25．5 问与答 439
25．6 作业 439
25．6．1 测验 439
25．6．2 练习 440
第26章　理解智能指针 441
26．1 什么是智能指针 441
26．1．1 常规（原始）指针存在的
问题 441
26．1．2 智能指针有何帮助 442
26．2 智能指针是如何实现的 442
26．3 智能指针类型 443
26．3．1 深复制 443
26．3．2 写时复制机制 445
26．3．3 引用计数智能指针 445
26．3．4 引用链接智能指针 445
26．3．5 破坏性复制 445
26．3．6 使用std：：unique_ptr 447
26．4 深受欢迎的智能指针库 449
26．5 总结 449
26．6 问与答 449
26．7 作业 450
26．7．1 测试 450
26．7．2 练习 450
第27章　使用流进行输入和输出 451
27．1 流的概述 451
27．2 重要的C++流类和流
对象 452
27．3 使用std：：cout将指定格式的数据
写入控制台 453
27．3．1 使用std：：cout修改数字的显示
格式 453
27．3．2 使用std：：cout对齐文本和设置
字段宽度 455
27．4 使用std：：cin进行输入 455
27．4．1 使用std：：cin将输入读取到基本
类型变量中 455
27．4．2 使用std：：cin：get将输入读取到char*
缓冲区中 456
27．4．3 使用std：：cin将输入读取到
std：：string中 457
27．5 使用std：：fstream处理文件 458
27．5．1 使用open( )和close( )打开和关闭
文件 459
27．5．2 使用open( )创建文本文件并使用
运算符27．5．3 使用open( )和运算符>>读取文本
文件 460
27．5．4 读写二进制文件 461
27．6 使用std：：stringstream对字符串进行
转换 463
27．7 总结 464
27．8 问与答 464
27．9 作业 465
27．9．1 测验 465
27．9．2 练习 465
第28章　异常处理 466
28．1 什么是异常 466
28．2 导致异常的原因 466
28．3 使用try和catch捕获异常 467
28．3．1 使用catch(…)处理所有
异常 467
28．3．2 捕获特定类型的异常 468
28．3．3 使用throw引发特定类型的
异常 469
28．4 异常处理的工作原理 470
28．4．1 std：：exception类 472
28．4．2 从std：：exception派生出自定义
异常类 473
28．5 总结 474
28．6 问与答 474
28．7 作业 475
28．7．1 测验 475
28．7．2 练习 475
第29章　继续前行 477
29．1 当今的处理器有何不同 477
29．2 如何更好地利用多个内核 478
29．2．1 线程是什么 478
29．2．2 为何要编写多线程应用
程序 479
29．2．3 线程如何交换数据 479
29．2．4 使用互斥量和信号量同步
线程 480
29．2．5 多线程技术带来的问题 480
29．3 编写杰出的C++代码 480
29．4 C++17有望引入的新特性 481
29．4．1 支持在if和switch中进行
初始化 481
29．4．2 保证复制得以避免 482
29．4．3 避免内存分配开销的
std：：string_view 482
29．4．4 类型安全的共用体替代品
std：：variant 483
29．4．5 使用if constexpr有条件地编译
代码 483
29．4．6 改进的lambda表达式 484
29．4．7 在构造函数中使用类型自动推断
功能 484
29．5 更深入地学习C++ 484
29．5．1 在线文档 485
29．5．2 提供指南和帮助的社区 485
29．6 总结 485
29．7 问与答 485
29．8 作业 485
附录A　二进制和十六进制 486
A．1 十进制 486
A．2 二进制 486
A．2．1 计算机为何使用二进制 487
A．2．2 位和字节 487
A．2．3 1KB相当于多少字节 487
A．3 十六进制 487
A．4 不同进制之间的转换 488
A．4．1 通用转换步骤 488
A．4．2 从十进制转换为二进制 488
A．4．3 从十进制转换为十六进制 489
附录B　C++关键字 490
附录C　运算符优先级 491
附录D　ASCII码 492
附录E　答案 495