C++入门到精通

第 1 章和第2 章形成了一个独立完整的C++介绍和概述 第一篇的目的是使我们快速地 理解C++支持的概念和语言设施 以及编写和执行一个程序所需要的基础知识 读完这部分 内容之后 你应该对 C++语言有了一些认识 但是还谈不上真正理解C++ 这就够了 那是 本书余下部分的目的 第 1 章向我们介绍了语言的基本元素 内置数据类型 变量 表达式 语句以及函数 它将介绍一个最小的 合法的 C++程序 简要讨论编译程序的过程 介绍所谓的预处理器 preprocessor 以及对输入和输出的支持 它给出了多个简单但却完整的 C++程序 鼓励 读者亲自编译并执行这些程序 第 2 章介绍了 C++是如何通过类机制 为基于对象和面向对 象的程序设计提供支持的 同时通过数组抽象的演化过程来说明这些设计思想 另外 它简 要介绍了模板 名字空间 异常处理 以及标准库为一般容器类型和泛型程序设计提供的支 持 这一章的进度比较快 有些读者可能会觉得难以接受 如果是这样 我们建议你跳过这 一章 以后再回过头来看它 C++的基础是各种设施 它们使用户能够通过定义新的数据类型来扩展语言本身 这些 V 译序 新类型可以具有与内置类型一样的灵活性和简单性 掌握这些设施的第一步是理解基本语言 本身 第 3 章到第 6 章 第二篇 在这个层次上介绍了 C++语言 第 3 章介绍了C++语言预定义的内置和复合数据类型 以及 C++标准库提供的 string complex vector 类数据类型 这些类型构成了所有程序的基石 第 4 章详细讨论了 C++语言 支持的表达式 比如算术 关系 赋值表达式 语句是 C++程序中最小的独立单元 它是第 5章的主题 C++标准库提供的容器类型是第 6 章的焦点 我们不是简单地列出所有可用的 操作 而是通过一个文本查询系统的实现 来说明这些容器类型的设计和用法 第 7章到第12 章 第三篇 集中在 C++为基于过程化的程序设计所提供的支持上 第 7 章介绍C++函数机制 函数封装了一组操作 它们通常形成一项单一的任务 如 print() 名 字后面的括号表明它是一个函数 关于程序域和变量生命期的概念 以及名字空间设施的 讨论是第 8章的主题 第 9 章扩展了第 7 章中引入的关于函数的讨论 介绍了函数的重载 函数重载允许多个函数实例 它们提供一个公共的操作 共享一个公共的名字 但是 要求 不同的实现代码 例如 我们可以定义一组 print()函数来输出不同类型的数据 第 10 章介 绍和说明函数模板的用法 函数模板为自动生成多个函数实例 可能是无限多个 提供了一 种规范描述 prescription 这些函数实例的类型不同 但实现方式保持不变 C++支持异常处理设施 异常表示的是一个没有预料到的程序行为 比如所有可用的程 序内存耗尽 出现异常情况的程序部分会抛出一个异常——即程序的其他部分都可以访问到 程序中的某个函数必须捕获这个异常并做一些必要的动作 对于异常处理的讨论跨越了两章 第11 章用一个简单的例子介绍了异常处理的基本语法和用法 该例子捕获和抛出一个类类型 class type 的异常 因为在我们的程序中 实际被处理的异常通常是一个面向对象类层次 结构的类对象 所以 关于怎样抛出和处理异常的讨论一直继续到第 19 章 也就是在介绍面 向对象程序设计之后 第 12 章介绍标准库提供的泛型算法集合 看一看它们怎样和第 6章的容器类型以及内 置数组类型互相作用 这一章以一个使用泛型算法的程序设计作为开始 第 6 章介绍的iterator 迭代器 在第 12 章将进一步讨论 因为它们为泛型算法与实际容器的绑定提供了粘合剂 这一章也介绍并解释了函数对象的概念 函数对象使我们能够为泛型算法中用到的操作符 比 如等于或小于操作符 提供另一种可替换的语义 关于泛型算法在附录中有详细说明 并带 有用法的示例 第 13 章到第 16 章 第四篇 的焦点集中在基于对象的程序设计上——即创建独立的抽 象数据类型的那些类设施的定义和用法 通过创建新的类型来描述问题域 C++允许程序员 在写应用程序时可以不用关心各种乏味的簿记工作 应用程序的基本类型可以只被实现一次 而多次被重用 这使程序员能够将注意力集中在问题本身 而不是实现细节上 这些封装数 据的设施可以极大地简化应用程序的后续维护和改进工作 第 13章集中在一般的类机制上 怎样定义一个类 信息隐藏的概念 即 把类的公有 接口同私有实现分离 以及怎样定义并封装一个类的对象实例 这一章还有关于类域 嵌 套类 类作为名字空间成员的讨论 第 14 章详细讨论 C++为类对象的初始化 析构以及赋值而提供的特殊支持 为了支持 这些特殊的行为 需要使用一些特殊的成员函数 分别是构造函数 析构函数和拷贝赋值操 作符 这一章我们还将看一看按成员初始化和拷贝的主题 即指一个类对象被初始化为或者 VI 译序 赋值为该类的另一个对象 以及为了有效地支持按成员初始化和拷贝而提出的命名返回值 named return value 扩展 第 15 章将介绍类特有的操作符重载 首先给出一般的概念和设计考虑 然后介绍一些 特殊的操作符 如赋值 下标 调用以及类特有的 new和 delete操作符 这一章还介绍了类 的友元 它对一个类具有特殊的访问特权 及其必要性 然后讨论用户定义的转换 包括底 层的概念和用法的扩展实例 这一章还详细讨论了函数重载解析的规则 并带有代码示例说 明 类模板是第 16 章的主题 类模板是用来创建类的规范描述 其中的类包含一个或多个 参数化的类型或值 例如 一个 vector 类可以对内含的元素类型进行参数化 一个 buffer 类 可以对内含的元素类型以及缓冲区的大小进行参数化 更复杂的用法 比如在分布式计算中 IPC接口 寻址接口 同步接口等 都可以被参数化 这一章讨论了怎样定义类模板 怎样 创建一个类模板特定类型的实例 怎样定义类模板的成员 成员函数 静态成员和嵌套类型 以及怎样用类模板来组织我们的程序 最后以一个扩展的类模板的例子作为结束 面向对象的程序设计和 C++的支持机制是第17 18 19 和 20 章 第五篇 的主题 第 17章介绍了C++对于面向对象程序设计主要要素的支持 继承和动态绑定 在面向对象的程 序设计中 用父/子关系 也称类型/子类型关系 来定义 有共同行为的各个类 类不用 重新实现共享特性 它可以继承了父类的数据和操作 子类或者子类型只针对它与父类不同 的地方进行设计 例如 我们可以定义一个父类 Employee 以及两个子类型 TemporaryEmpl 和 Manager 这些子类型继承了Employee 的全部行为 它们只实现自己特有的行为 继承的第二个方面 称为多态性 是指父类型具有 引用由它派生的任何子类型 的能 力 例如 一个 Employee 可以指向自己的类型 也可以指向 TemporaryEmpl 或者Manager 动态绑定是指 在运行时刻根据多态对象的实际类型来确定应该执行哪个操作 的解析能力 在C++中 这是通过虚拟函数机制来处理的 第 17 章介绍了面向对象程序设计的基本特性 这一章说明了如何设计和实现一个Query 类层次结构 用来支持第 6 章实现的文本查询系统 第 18章介绍更为复杂的继承层次结构 多继承和虚拟继承机制使得这样的层次结构成 为可能 这一章利用多继承和虚拟继承 把第 16 章的模板类例子扩展成一个三层的类模板层 次结构 第 19 章介绍 RTTI 运行时刻类型识别 设施 使用 RTTI我们的程序在执行过程中可 以查询一个多态类对象的类型 例如 我们可以询问一个 Employee对象 它是否实际指向 一个Manager类型 另外 第19章回顾了异常处理机制 讨论了标准库的异常类层次机构 并说明了如何定义和处理我们自己的异常类层次结构 这一章也深入讨论了在继承机制下重 载函数的解析过程 第 20 章详细说明了如何使用 C++的iostream输入/输出库 它通过例子说明了一般的数 据输入和输出 说明了如何定义类特有的输入输出操作符实例 如何辨别和设置条件状态 如何对数据进行格式化 iostream库是一个用虚拟继承和多继承实现的类层次结构 本书以一个附录作为结束 附录给出了每个泛型算法的简短讨论和程序例子 这些算法 按字母排序 以便参考 最后 我们要说的是 无论谁写了一本书 他所省略掉的 往往与他所讲述的内容一样 VII 译序 重要 C++语言的某些方面 比如构造函数的工作细节 在什么条件下编译器会创建内部临 时对象 或者对于效率的一般性考虑 虽然这些方面对于编写实际的应用程序非常重要 但 是不适合于一本入门级的语言书籍 在开始写作本书第三版之前 Stan Lippman写的 Inside the C++ Object Model 参见本前言最后所附的参考文献中的 LIPPMAN96a 包含了许 多这方面的内容 当读者希望获得更详细的说明 特别是讨论基于对象和面向对象的程序设 计 时 本书常常会引用该书中的讨论 本书故意省略了 C++标准库中的某些部分 比如对本地化和算术运算库的支持 C++标 准库非常广泛 要想介绍它的所有方面 则远远超出了本书的范围 在后面所附的参考文献 中 某些书更详细地讨论了该库 见 MUSSER96 和 STROUSTRUP97 我们相信 在 这本书出版之后 一定还会有更多的关于 C++标准库各个方面的书面世