C++程序设计（第3版）

本书是以C++编程语言来讲解计算基础知识和技能的实用教程。全书共13 章。本书首先介绍了通过程序设计解决问题的思路和步骤，然后依次介绍了C++基础知识、函数的运用和实现、消息机制、成员函数、条件、循环、文件流、vector 类、泛型容器和二维数组等技术及其C++编程实现技巧。每一章中以及每章的最后，分别给出了自测题、练习题、编程技巧、编程项目等内容。附录部分给出了所有自测题的解答，供读者学习参考。
本书适合作为高等院校计算机专业程序设计、编程基础等课程的教材，也适合专业程序员和想要学习C++编程的读者阅读参考。

瑞克·莫瑟（Rick Mercer），美国亚利桑那大学计算机科学系讲师，教授软件开发、程序设计等多门课程，先后编著了6本计算机教材。

本书是以C++编程语言来讲解计算基础知识和技能的实用教程。本书是作者数十年教学经验凝结的成果， 深入浅出地介绍对象和类的概念，帮助学生更好地学习计算机科学的**门课，并为后续课程的学习打下坚实的基础。本书每一章都给出了自测题、练习题、编程技巧、编程项目等内容。附录部分给出了所有自测题的解答，供读者学习参考。

本书适合作为高等院校计算机专业程序设计、编程基础等课程的教材，也适合专业程序员和想要学习C++编程的读者阅读参考。

本书具有以下特色：

● 涵盖传统话题：本书致力于利用面向对象编程的相关性和有效性来介绍计算基础概念。
● 遵循C++标准：支持C++14 或更新的标准。
● 先讲对象：第3 版保留了之前两个版本先讲对象的方法。
● 精心组织教学内容：让学生先专注于那些能丰富语言表达能力的部分，一些隐晦难懂的问题都放到了最后几章中。
● 无需特定的C 系统：所有的材料都可以在任何支持C++标准的编译器系统中使用，并且所有代码都在Windows 的Microsoft Visual C++和UNIX 的GNU g++中通过了测试。
● 引入算法模式：首先介绍了一种算法模式，即输入—处理—输出（IPO）模式，并在后续章节使用到它。此外，还在适当的场景中介绍Alternative Action、Indeterminate Loop等其他算法模式。
● 进行了广泛而持续的教学测试：作者坚持在教学中使用并搜集学生、老师的反馈，不断更新、改进和完善，26年来连续推出了本书的3个版本。
● 教学辅助资源齐全：包含自测题、练习题、编程技巧、编程项目等丰富的学习内容。书中大部分的C++代码以及相关PPT可从异步社区（www.epubit.com）下载。

第 1章 用C++来解决问题1
1．1 解决问题 1
1．1．1 分析（提问、考察、研究） 1
1．1．2 设计（模型、思考、计划、策划、模式、纲要） 4
1．1．3 算法模式 5
1．1．4 算法设计示例 6
1．1．5 实现（完成、操作、使用） 7
1．1．6 一段C++程序 7
1．1．7 测试 8
1．2 对象、类型与变量 9
本章小结 11
练习题 12
解决问题：请编写一个算法 12
第 2章 C++基础 14
2．1 C++程序的组成部分 14
2．1．1 标记：一个程序的最小零件 16
2．1．2 特殊符号 17
2．1．3 标识符 17
2．1．4 关键字 18
2．1．5 注释 18
2．1．6 C++字面常量 19
2．2 语句 21
2．2．1 cout输出语句 22
2．2．2 赋值与类型转换 22
2．2．3 cin输入语句 24
2．3 算术表达式 25
2．3．1 整数算术运算 27
2．3．2 整数与浮点数的混合运算 28
2．3．3 const对象 29
2．4 先提示再输入 30
2．5 程序实现中的错误与警告 32
2．5．1 在编译时被检测到的错误与警告 33
2．5．2 编译时的警告信息 35
2．5．3 连接时错误 36
2．5．4 运行时错误 37
2．5．5 意向性错误 37
2．5．6 当软件的设计与问题说明不相符时 38
本章小结 39
练习题 40
编程技巧 43
编程项目 44
第3章 自由函数的运用 48
3．1 cmath函数 48
3．2 使用cmath函数解决问题 50
3．2．1 分析 50
3．2．2 设计 50
3．2．3 实现 52
3．3 调用已被文档化的函数 53
3．3．1 前置条件与后置条件 53
3．3．2 函数头信息 54
3．3．3 实参与形参的关联 56
3．3．4 面向int、char和bool这些类型的一些函数 58
本章小结 61
练习题 61
编程技巧 63
编程项目 63
第4章 自由函数的实现 66
4．1 实现属于自己的函数 66
4．1．1 测试驱动器 69
4．1．2 只有一条返回语句的函数 70
4．2 分析、设计与实现 71
4．2．1 分析 71
4．2．2 设计 72
4．2．3 实现 72
4．2．4 测试 74
4．2．5 标识符的域 74
4．2．6 函数名的域 76
4．2．7 全局标识符 76
4．3 void函数与引用型形参 77
4．4 const的引用型形参 80
本章小结 82
练习题 83
编程技巧 84
编程项目 85
第5章 发送消息 89
5．1 为真实世界建模 89
5．1．1 BankAccount对象 90
5．1．2 类与对象的图解 92
5．2 发送消息 93
5．3 string对象 95
5．3．1 访问性方法 95
5．3．2 修改性方法 96
5．3．3 为string对象本身定义的操作符 97
5．4 ostream和istream的成员函数 99
5．5 另一个非标准类：Grid 103
5．5．1 Grid对象的其他操作 105
5．5．2 不满足前置条件的情况 108
5．5．3 即使函数没有任何实参也必须用()来调用 109
5．6 类和函数为何而存在 109
本章小结 111
练习题 112
编程技巧 114
编程项目 116
第6章 成员函数的实现 120
6．1 在头文件中定义类 120
6．2 实现类的成员函数 124
6．2．1 实现构造函数 124
6．2．2 实现修改型的类成员函数 125
6．2．3 实现访问型的成员函数 126
6．3 默认构造函数 129
6．4 状态型对象模式 131
6．4．1 构造函数 131
6．4．2 修改型函数 131
6．4．3 访问型函数 132
6．4．4 命名约定 132
6．4．5 public还是private 133
6．4．6 将接口从实现中分离 133
6．5 面向对象设计准则 135
6．5．1 类的内聚力 136
6．5．2 为什么const只用来修饰访问型函数，却不用于修改型函数 136
本章小结 139
练习题 140
编程技巧 141
编程项目 143
第7章 选择操作 149
7．1 实现选择控制 149
7．1．1 保护性动作模式 150
7．1．2 if语句 150
7．2 关系运算符 152
7．3 替代性动作模式 153
7．4 选择操作结构中的语句块 157
7．5 bool对象 158
7．5．1 布尔运算 160
7．5．2 运算符优先规则 160
7．5．3 布尔运算符||与grid对象 161
7．5．4 短路式布尔评估 163
7．6 bool成员函数 164
7．7 多重选择操作 166
7．7．1 另一个示例：字母等级评定 168
7．7．2 多路返回 169
7．8 测试多重选择操作 170
7．9 assert函数 171
7．10 switch语句 173
本章小结 177
练习题 177
编程技巧 180
编程项目 181
第8章 重复操作 188
8．1 实现重复控制 188
8．2 算法模式：确定性循环 189
8．2．1 for语句 191
8．2．2 赋值操作符与其他增量运算的结合 192
8．2．3 对Grid对象使用确定性循环 194
8．3 确定性循环模式的应用 196
8．3．1 分析 196
8．3．2 设计 197
8．3．3 实现 198
8．3．4 测试 199
8．3．5 检测到错误时应该怎么做 200
8．4 算法模式：不确定性循环 201
8．4．1 使用while语句实现确定性循环模式 202
8．4．2 对Grid对象使用不确定性循环 203
8．4．3 设置了岗哨的不确定性循环 204
8．4．4 用cin >>来充当循环测试 204
8．4．5 无限循环 206
8．5 do while语句 208
8．6 循环的选择与设计 210
8．6．1 确定要使用的循环类型 210
8．6．2 确定循环测试部分 211
8．6．3 编写要重复执行的语句 211
8．6．4 确保循环会越来越接近终止条件 211
8．6．5 在必要情况下做好相关对象的初始化操作 211
本章小结 212
练习题 213
编程技巧 216
编程项目 218
第9章 文件流 224
9．1 ifstream对象 224
9．2 将确定性循环模式应用于磁盘文件 227
9．2．1 让处理过程终止于文件结束符 227
9．2．2 让用户选择文件名 229
9．3 使用不确定性循环处理更复杂的磁盘文件输入 229
9．3．1 数字与字符串的混合 231
9．3．2 getline函数 231
9．4 ofstream对象 234
本章小结 234
练习题 235
编程技巧 235
编程项目 236
第 10章 vector 238
10．1 C++标准库中的vector类 238
10．1．1 访问集合中的个别元素 239
10．1．2 用确定的for循环来处理vector 240
10．1．3 处理vector中的前n个元素 241
10．1．4 检查下标出界 242
10．1．5 vector：：capacity、vector：：resize与操作符= 243
10．2 顺序搜索 245
10．3 发送消息给vector中的各对象 247
10．4 vector的实参 形参关联 251
10．5 排序 253
10．6 二分搜索法 258
本章小结 262
练习题 262
编程技巧 267
编程项目 270
第 11章 泛型容器 278
11．1 容器类 278
11．1．1 传递类型实参 279
11．1．2 模板 279
11．2 Set类 282
11．2．1 构造函数Set() 283
11．2．2 bool contains(Type const&value) const 283
11．2．3 void insert(Type const&element) 284
11．2．4 bool remove(Type const&removalCandidate) 284
11．3 迭代器模式 285
本章小结 287
练习题 288
编程技巧 288
编程项目 290
第 12章 指针与内存管理 294
12．1 内存因素考量 294
12．1．1 指针 295
12．1．2 指向对象 300
12．2 原生的C数组 302
12．2．1 原生数组与vector之间的差异 303
12．2．2 数组与指针的联系 303
12．2．3 传递原生数组实参 304
12．3 用new操作符分配内存 305
12．4 delete操作符 309
12．5 用C的struct构建单向链接结构体 310
12．5．1 用单向链接数据结构实现list类 312
12．5．2 add(std：：string) 313
12．5．3 get(int index) 314
12．5．4 remove(stringremovalCandidate) 314
本章小结 316
练习题 317
编程技巧 318
编程项目 319
第 13章 存储vector的vector 324
13．1 存储vector的vector 324
13．2 Matrix类 325
13．2．1 标量乘法 328
13．2．2 矩阵加法 328
13．3 原生的二维数组 330
13．4 拥有两个以上下标的数组 331
本章小结 333
练习题 333
编程技巧 336
编程项目 336
附录 自测题答案 342