完美C++（第5版）（双色）

完美C++（第5版）（双色）

薛正华 沈庚 韦远科 译

ISBN 978-7-121-23198-8

2014年6月出版

定价：148.00元

788页

16开

内容提要

《完美C++（第5版）》为读者提供了一个学习、理解和掌握 C++编程语言的全面视图，覆盖面广、实用性强。书中介绍了 C++的基本数据类型，如字符串、数组、指针、结构体、类等，同时也详细描述了面向对象编程语言的特性：封装、继承和多态，以及这些特性在 C++语言中的具体使用方式。本书的后面章节还重点介绍了模板、链式数据结构、标准模板库以及异常处理等C++语言的进阶编程知识。这些知识在从事具体编程工作时会经常使用到。

《完美C++（第5版）》对C++的一些重点知识，辅以实例进行了重点讲解，特别是对一些易混淆、易犯错的知识点，专门以“陷阱”的组织方式进行深入分析和讨论，帮助读者更好地理解和掌握。《完美C++（第5版）》中各章均含有大量例子及完整的代码段和分析，帮助读者强化对关键概念的理解，以及对主题的掌握。各章还配有丰富的自测习题以及答案，帮助读者进一步提升对C++知识的理解以及实际动手编程能力。

原书由知名学者所著，历经多个版本，根据C++技术的发展，内容不断完善、丰富，体系完整、实践性强。

《完美C++（第5版）》可以作为高等院校学习编程基本知识以及C++编程语言课程的教材，也可以作为有C++编程经验者的参考书。

目录

第1章 C++ 基础 1

1.1 C++简介 2

C++语言的起源 2

C++与面向对象编程 3

C++的特点 3

C++术语 3

C++程序示例 3

1.2 变量、表达式及赋值语句 5

标识符 5

变量 6

赋值语句 8

string类简介 9

陷阱：未初始化变量 9

提示：采用有意义的变量名 10

更多赋值语句 11

赋值兼容性 11

字面值 12

转义序列 14

命名常量 14

算数运算符和表达式 16

整数和浮点数除法 17

陷阱：全整数除法 17

类型转换 18

自增和自减运算符 20

陷阱：求值顺序 21

1.3 控制台输入/输出 22

使用cout输出 22

换行符 23

提示：以\n或endl结束程序 24

格式化浮点数 24

用cerr输出 25

用cin输入 25

提示：输入/输出中的换行 28

1.4 编程风格 28

注释 28

1.5 库与命名空间 29

库与include命令 29

命名空间 29

陷阱：库名的问题 30

第2章　流程控制 37

2.1 布尔表达式 38

创建布尔表达式 38

陷阱：不等式连写 39

布尔表达式求值 40

优先级规则 41

陷阱：整数值用作布尔值 44

2.2 分支机制 45

if-else语句 45

复合语句 47

陷阱：用=代替== 47

省略else 49

嵌套语句 49

多分支if-else语句 49

switch语句 50

陷阱：遗漏switch语句中的break 52

提示：在菜单中使用switch语句 52

枚举类型 53

条件运算符 53

2.3 循环 54

while和do-while循环 54

再谈自增和自减运算符 57

逗号运算符 58

for语句 59

提示：重复N次的循环 61

陷阱：for语句中额外的分号 62

陷阱：无限循环 62

break与continue语句 65

嵌套循环 67

2.4 文件输入简介 67

通过ifstream读取文本文件内容 68

第3章 函数基础 81

3.1 预定义函数 82

带有返回值的预定义函数 82

预定义的void函数 86

随机数生成器 88

3.2 自定义函数 91

定义带有返回值的函数 91

函数声明的另一种形式 93

陷阱：参数顺序的错误 93

调用函数的函数 94

示例：一个四舍五入的函数 94

返回布尔值的函数 96

定义void函数 96

void函数中的return语句 98

前提条件和运行结果 98

main函数 100

递归函数 100

3.3 作用域规则 101

局部变量 101

过程抽象 103

全局常量和全局变量 104

语句块 106

嵌套作用域 107

提示：在分支和循环语句中使用函数调用 107

for循环体中的变量声明 107

第4章 函数与重载 117

4.1 参数 118

传值参数 118

初识引用参数 120

引用传递调用机制详解 122

常量引用参数 124

示例：函数swapValues 124

提示：一种操作，而不是代码 125

混合参数列表 126

提示：使用何种参数 126

陷阱：无意的局部变量 128

提示：选择形参的名字 129

示例：买比萨 129

4.2 重载与默认实参 132

重载简介 132

陷阱：自动类型转换与重载 134

重载解析的规则 135

示例：改写“买比萨程序” 136

默认参数 138

4.3 函数的测试和调试 140

assert宏 140

占位程序和驱动程序 141

第5章 数组 151

5.1 数组简介 152

数组的声明和引用 152

提示：对数组使用for循环 154

陷阱：数组的索引始终是从0开始的 154

提示：使用已定义的常量作为数组的大小 154

内存中的数组 155

陷阱：数组越界 157

数组的初始化 157

5.2 函数中的数组 159

索引变量作为函数实参 159

整个数组作为函数实参 160

const修饰符 163

陷阱：const参数的不一致使用 164

返回数组的函数 164

示例：生产图表 165

5.3 用数组编程 169

部分填充的数组 169

提示：不要吝啬形参的使用 169

示例：查询数组 172

示例：给数组排序 174

5.4 多维数组 178

多维数组基础 178

多维数组参数 179

示例：使用二维数组的记分程序 179

第6章 结构体和类 195

6.1 结构体 196

结构体类型 198

陷阱：漏掉结构体定义末尾的分号 200

结构体作为函数参数 201

提示：使用多重结构体 201

结构体的初始化 204

6.2 类 206

定义类和成员函数 206

封装 211

公有成员和私有成员 211

取值和赋值函数 214

提示：接口和实现的分离 216

提示：封装的测试 216

结构体与类 217

提示：对象思考 217

第7章 构造函数及其他工具 225

7.1 构造函数 226

构造函数的定义 226

陷阱：无参构造函数 230

构造函数的显式调用 230

提示：总是为类定义一个默认构造函数 231

示例：BankAccount类 233

类类型成员变量 238

7.2 其他工具 241

const修饰符 241

陷阱：const的不一致用法 243

内联函数 246

静态成员 248

嵌套类和局部类定义 251

7.3 向量——标准模板库预览 251

向量基础 252

陷阱：方括号的索引超过向量的大小 253

提示：向量的赋值 254

效率问题 255

第8章 运算符重载、友元和引用 263

8.1 基本运算符的重载 264

重载基础 264

提示：构造函数可以返回一个对象 269

返回常量类型 270

一元运算符的重载 272

作为成员函数的运算符重载 272

提示：类可以访问其所有对象 275

重载函数调用符( ) 275

陷阱：重载 &&、||及逗号运算符 275

8.2 友元函数与自动类型转换 276

构造函数的自动类型转换 276

陷阱：成员运算符和自动类型转换 277

友元函数 277

友元类 280

陷阱：不支持友元的编译器 281

8.3 引用和其他运算符重载 282

引用 282

提示：返回类的成员变量 283

重载“>>”和“<<” 284

提示：应使用什么样的返回值类型 289

赋值运算符 291

重载自增和自减运算符 291

重载数组运算符[ ] 294

基于左值和右值的重载 296

第9章 字符串 303

9.1 字符串类型数组 304

C字符串值和C字符串变量 304

陷阱：对C字符串使用 “=” 和 “==” 308

<cstring>中的其他函数 309

示例： 命令行参数 311

C字符串的输入/输出 313

9.2 字符操作工具 315

字符的输入/输出 315

成员函数get和put 315

示例：使用换行函数检查输入 318

陷阱：输入时没有处理‘\n’ 319

成员函数putback、peek和ignore 320

字符操作函数 322

陷阱：函数toupper和tolower返回int型数值 324

9.3 标准string类 325

标准string类简介 325

string类的输入和输出 327

提示：getline函数的其他版本 330

陷阱：对cin同时使用>>和getline 331

使用string类处理字符串 331

示例： 回文检测 335

string类对象和C字符串的转换 338

第10章 指针和动态数组 347

10.1 指针 348

指针变量 349

内存管理基础 355

陷阱：悬空指针 357

动态变量和自动变量 358

提示：定义指针类型 358

陷阱：指针用作传值参数 360

指针的应用 361

10.2 动态数组 362

数组变量和指针变量 362

创建并使用动态数组 363

示例：一个返回数组的函数 366

指针运算 368

多维动态数组 368

10.3 类、指针和动态数组 371

运算符-> 371

this指针 371

重载赋值运算符 372

示例：部分填充数组的类 378

析构函数 380

拷贝构造函数 381

第11章 分散编译和命名空间 391

11.1 分散编译 392

封装回顾 392

头文件和实现文件 393

示例：DigitalTime类 399

提示：可重用的组件 401

使用#ifndef 401

提示：定义其他库 403

11.2 命名空间 404

命名空间和using指令 404

创建一个命名空间 406

using声明 409

限定名称 410

提示：为命名空间取名 412

示例：一个定义在命名空间中的类 412

无名称的命名空间 413

陷阱：混淆全局命名空间和无名称命名空间 418

提示：用无名称命名空间代替static修饰符 419

提示：隐藏帮助函数 419

嵌套命名空间 420

提示：应该如何指明使用的命名空间 420

第12章 流和文件I/O操作 429

12.1 I/O流 430

文件I/O 431

陷阱：流变量的使用限制 434

向文件追加输出内容 435

提示： 打开文件的另一种方法 436

提示：检查一个文件是否已被成功打开 439

字符I/O 440

文件结束检查 440

12.2 I/O流工具 444

使用文件名输入 444

使用流函数进行格式化输出 444

控制符 447

保存设置的标记 448

更多的输出流成员函数 449

示例：整理文件格式 450

示例：编辑文本文件 452

12.3 流的继承层次：继承概述 455

流之间的继承 455

示例：另一版本的newLine函数 457

使用类stringstream解析字符串 460

12.4 随机文件存取 462

第13章 递归 477

13.1 递归void函数 478

示例：竖直排列的数字 479

跟踪一个递归调用 481

深入理解递归 484

陷阱：无限递归 485

递归调用中的栈 487

陷阱：栈溢出 488

递归与迭代的比较 488

13.2 有返回值的递归函数 489

有返回值的递归函数的一般形式 489

示例：另一个幂函数 490

交叉递归 494

13.3 按递归方式思考问题 496

递归设计技巧 496

二分查找 497

编码 498

检查递归是否正确 501

效率 502

第14章 继承 513

14.1 继承基础 514

派生类 514

派生类的构造函数 522

陷阱：使用基类的私有成员变量 524

陷阱：私有成员函数是无法被有效继承的 526

protected限定符 526

成员函数的重定义 529

重定义与重载 530

访问被重定义过的基类函数 531

不可被继承的函数 532

14.2 利用继承编程 533

派生类中的赋值运算符和拷贝构造函数 533

派生类的析构函数 534

示例：可备份的部分填充的数组 534

陷阱：赋值运算符两边是同一个对象 541

示例：PFArrayDBak的另一种实现 542

提示：一个类可以访问本类所有对象的私有成员 544

提示：“是一个”和“有一个” 544

保护继承和私有继承 545

多继承 546

第15章 多态与虚函数 555

15.1 虚函数基础 556

延迟绑定 556

C++中的虚函数 557

提示：virtual属性会被继承 563

提示：什么时候应该使用虚函数 563

陷阱：没有对虚成员函数进行定义 564

抽象类与纯虚函数 564

示例：抽象类 565

15.2 指针和虚函数 567

虚函数与扩展类型兼容性 567

陷阱：切片问题 571

提示：使析构函数成为虚函数 572

向下类型转换和向上类型转换 573

C++如何实现虚函数 574

第16章 模板 585

16.1 函数模板 586

函数模板语法 587

陷阱：编译器的复杂性 590

提示：如何定义模板 592

示例：一个通用的排序函数 592

陷阱：使用模板时误用了不正确的数据类型 596

16.2 类模板 597

类模板语法 598

示例：一个数组模板类 601

模板中的vector和 basic_string 606

16.3 模板和继承 606

示例： 带备份的部分填充数组模板类 607

第17章 链式数据结构 617

17.1 节点和链表 619

节点 619

链表 623

在链表头插入节点 625

陷阱：丢失节点 627

插入和删除链表内的节点 628

陷阱：对动态数据结构使用赋值运算符 631

搜索链表 631

搜索函数伪代码 632

双向链表 633

为双向链表增加一个节点 635

从双向链表中删除一个节点 635

示例： 使用双向链表实现的通用排序模板函数 641

17.2 链表的应用 644

示例：栈模板类 644

示例：队列模板类 650

提示：命名空间的注解 652

友元类以及类似的其他选择 653

示例：包含节点链的哈希表 655

字符串哈希函数 656

哈希表的效率 660

示例：集合（set）模板类 661

集合的基本操作 662

链表创建的集合的效率 667

17.3 迭代器 668

指针作为迭代器 668

迭代器类 669

示例：迭代器类 670

17.4 树 676

树的属性 676

示例：树模板类 678

第18章 异常处理 695

18.1 异常处理基础 696

异常处理的简单样例 697

定义自己的异常类 704

多个抛出和捕获 704

陷阱：首先捕获比较明确的异常 707

提示：异常类可以很简单 708

在函数中抛出异常 708

异常说明 710

陷阱：派生类中的异常说明 712

18.2 异常处理的编程技术 713

抛出异常的时机 713

陷阱：未被捕获的异常 714

陷阱：嵌套try-catch块 715

陷阱：过度使用异常 715

异常类层次结构 715

可用内存测试 716

再次抛出异常 716

第19章 标准模板库 721

19.1 迭代器 723

迭代器基础 723

陷阱：编译器问题 726

迭代器的种类 728

常量迭代器和可变迭代器 731

反向迭代器 732

其他种类的迭代器 733

19.2 容器 734

连续容器 734

陷阱：迭代器和删除元素 738

提示：容器中的类型定义 739

容器适配器栈和队列 739

陷阱：底层容器 740

关联式容器set和map 742

效率 747

19.3 泛型算法 748

运行时间和大-O表示法 749

容器访问运行时间 752

不改变序列的算法 753

改变序列的算法 757

集合算法 758

排序算法 760¹

前言

本书是介绍C++ 编程语言的教科书，同时也是进行C++ 语言编程的参考书。尽管本书包含了一些编程的相关技巧，但主要还是围绕C++ 语言的特征进行组织的，而不是针对某些编程技术展开的技术教程。本书主要面向在C++ 编程语言方面还没有丰富经验的大学本科学生。因此，作为C++ 编程语言方面的教科书和参考书，本书适合不同层次的读者。本书开始的章节专门为初学者而准备，其中方框中的内容是面向有经验的程序员介绍的C++ 语言的基本语法。后续章节的编写也考虑到了初学者，但主要是针对进阶读者介绍C++ 语言的一些高级主题。本书同样适合那些想自学C++ 语言的读者。（有些读者或许希望能有一本包含更多教学内容和基本编程技巧的教科书，这些读者可以参考我编写的另一本书：Problem Solving with C++，第8 版，Pearson 公司出版。）

本书很全面地介绍了C++ 语言的相关知识，很多内容超出了初学者应该掌握的范围。例如，本书详细介绍了继承、多态、异常处理和标准模板库（STL）的相关知识。

新版变化

第5 版和第4 版采用了相同的编程哲学。对于教师而言，无须改变课程各主题的顺序以及各主题对应的章节和具体内容。相比第4 版，此次更新的内容包括：

第1 章增加了字符串类的简单介绍；第2 章增加了文本文件数据读取的简单介绍。增加这些内容后，教师可以很方便地从第2 章开始就向学生引入大规模的或者现实世界中存在的问题。

第12 章增加了对stringstream 的介绍，从而方便在string 类型和其他类型之间做类型转换。

第13 章简捷地介绍了尾递归的概念并且给出了一个相互递归的例子。增加了10 个自测练习题和25 个编程项目练习。同时，应读者的要求，部分新增的题目更长且具有更少的限制，给学生留下了更多发挥的空间，可以让他们设计编程方案的能力得到更好的锻炼。

更正了第4 版中出现的几个错误。

ANSI/ISO C++ 标准

本书介绍的所有内容完全依照最新的ANSI/ISO C++ 语言标准进行。

标准模板库

标准模板库（STL）是一个预先编写好的包含很多数据结构和算法的编程库。STL的相关知识和内容恐怕和C++ 核心知识不相上下，因此本书使用了足够多的篇幅介绍它。书中有一整章的内容是介绍模板的，此外有一整章用来详细介绍STL。除此之外，其他相关知识点中也包含对STL 相关内容的介绍。

面向对象编程

本书是按照C++ 语言的结构组织的。这样一来，书中前面的几章都是关于C++ 语言的基本知识，这与介绍其他高级编程语言的书大同小异，并没有专门针对面向对象编程（OOP）。这使得本书适合成为一本参考书，或者用来学习第二门编程语言。考虑到C++ 是一门面向对象编程语言，如果读者使用C++ 而不是C 来进行编程，还是得掌握C++ 语言的面向对象特性。基于此，本书的内容全面涵盖了封装、继承和多态这些C++ 已经实现的面向对象特性。

章节顺序的灵活性

本书允许教师自由安排教学内容的顺序，对一本参考书而言，这一点是很重要的。作者不会强制教师们按照本书的知识顺序安排自己的课程，这不符合自由灵活的设计哲学。为此，本书各章节的开头都给出了学习本章节需要的知识准备。

让学生更容易接受

作为一本参考书，只把章节顺序安排好是不够的，此外，确保书中内容的正确和让教师能有清晰的理解也是不够的。重点在于如何向初学者呈现书中的内容，从而让他们容易理解。就像作者其他的书一样，本书对学生非常友好，易于学习和理解。

要点总结框

书中的每个关键知识点都会出现在一个总结方框中。这些要点总结框贯穿了书中的各个章节，可以作为知识点的总结和快速参考内容。此外，这些要点总结框还可以让读者方便地查阅那些自己已经有所了解但不清楚C++ 语言是如何使用的语法特性。

自测练习

各章节都包含了许多自测练习题，各练习题目的完整答案都在章节的结尾处给出。

其他特性

本书的各章节都包含一些陷阱、编程技巧和示例的小节，还有一些完整的代码示例，并且都配有程序输入和输出的示例。每章的结尾都给出了总结和相关编程练习。

本书英文原版的参考网址

本书英文原版的参考网址为www.pearsonhighered.com/savitch 及www.pearsonhighered.com/cssupport。关于本书英文原版的相关资源，请与[e-mail] 联系并获取。

致谢

本书的出版得益于许多人提供的宝贵帮助和支持。Addison-Wesley 公司的FrankRuggirello 和Susan Hartman 最先提出了本书的构思并促成了第1 版的面世，对此我充满了感激之情。作为本书第2 版、第3 版以及第4 版的编辑，Matt Goldstein 的帮助和付出是本书持续更新和面世的关键，对此我报以诚挚的谢意。我还要感谢Pearson 公司的Chelsea Kharakozova、Marilyn Lloyd、Yez Alayan 以及所有其他工作人员，感谢他们无私的支持和鼓励。

以下审阅者对本书提供了宝贵的建议，感谢他们的付出和宝贵建议：

Richard Albright University of Delaware

J. Boyd Trolinger Butte College

Jerry K. Bilbrey, Jr Francis Marion University

Albert M. K. Cheng University of Houston

David Cherba Michigan State University

Fredrick H. Colclough Colorado Technical University

Drue Coles Boston University

Stephen Corbesero Moravian College

Christopher E. Cramer

Ron DiNapoli Cornell University

Qin Ding Pennsylvania State University, Harrisburg

Martin Dulberg North Carolina State University

H. E. Dunsmore Purdue University

Evan Golub University of Maryland

Terry Harvey University of Delaware

Joanna Klukowska Hunter College, CUNY

Lawrence S. Kroll San Francisco State University

Stephen P. Leach Florida State University

Alvin S. Lim Auburn University

Tim H. Lin Cal Poly Pomona

R. M. Lowe Clemson University

Jeffrey L. Popyack Drexel University

Amar Raheja Cal Poly Pomona

Victoria Rayskin University of Central Los Angeles

Loren Rhodes Juniata College

Jeff Ringenberg University of Michigan

Victor Shtern Boston University

Aaron Striegel University of Notre Dame

J. Boyd Trolinger Butte College

Chrysafis Vogiatzis University of Florida

Joel Weinstein Northeastern University

Dick Whalen College of Southern Maryland

特别感谢Kenrick Mock（阿拉斯加大学安克雷奇分校），他负责本书第5 版的更新。为此，他付出了许多辛劳，再一次地满足了我、编辑及他自己对本书提出的苛刻要求。