面向对象程序设计

出 版 说 明

信息时代早已显现其诱人魅力,当前几乎每个人随身都携有多个媒体、信息和通信设备,享受其带来的快乐和便宜。

我国高等教育早已进入大众化教育时代,而且计算机技术发展很快,知识更新速度也在快速增长,社会对计算机专业学生的专业能力要求也在不断翻新,这就使得我国目前的计算机教育面临严峻挑战。我们必须更新教育观念——弱化知识培养目的,强化对学生兴趣的培养,加强培养学生理论学习、快速学习的能力,强调培养学生的实践能力、动手能力、研究能力和创新能力。

教育观念的更新,必然伴随教材的更新。一流的计算机人才需要一流的名师指导,而一流的名师需要精品教材的辅助,而精品教材也将有助于催生更多一流名师。名师们在长期的一线教学改革实践中,总结出了一整套面向学生的独特的教法、经验、教学内容等。本套丛书的目的就是推广他们的经验,并促使广大教育工作者更新教育观念。

在相关教学指导委员会专家的帮助和指导下,在各大学计算机院系领导的协助下,清华大学出版社规划并出版了本系列教材,以满足计算机课程群建设和课程教学的需要,并将各重点大学的优势专业学科的教育优势充分发挥出来。

本系列教材行文注重趣味性,立足课程改革和教材创新,广纳全国高校计算机优秀一线专业名师参与,从中精选出佳作予以出版。

本系列教材具有以下特点。

1. 有的放矢

针对计算机专业学生并站在计算机类课程建设、技术市场需求、创新人才培养的高度,规划相关课程群内各门课程的教学关系,以达到教学内容互相衔接、补充、相互贯穿和相互促进的目的。各门课程功能定位明确,并去掉课程中相互重复的部分,使学生既能够掌握这些课程的实质部分,又能节约一些课时,为开设社会需求的新技术课程准备条件。

2. 内容趣味性强

按照教学需求组织教学材料,注重教学内容的趣味性,在培养学习观念、学习兴趣的同时,注重创新教育,加强“创新思维”“创新能力”的培养和训练;强调实践,案例选题注重实际和兴趣度,大部分课程各模块的内容分为基本、加深和拓宽内容３个层次。

3. 名师精品多

广罗名师参与,对于名师精品,予以重点扶持,教辅、教参、教案、PPT、实验大纲和实验指导等配套齐全,资源丰富。同一门课程,不同名师分出多个版本,方便选用。

4. 一线教师亲力

专家咨询指导,一线教师亲力;内容组织以教学需求为线索;注重理论知识学习,注重学习能力培养,强调案例分析,注重工程技术能力锻炼。

经济要发展,国力要增强,教育必须先行。教育要靠教师和教材,因此建立一支高水平的教材编写队伍是社会发展的关键,特希望有志于教材建设的教师能够加入到本团队。通过本系列教材的辐射,培养一批热心为读者奉献的编写教师团队。

C 在2017年的编程语言排行榜中,仍然排在第三的位置,是世界上*稳定,使用范围*广的计算机编程语言。这是C 相对于其他语言的优势所在。

针对普通高等学校计算机类专业“面向对象程序设计”课程教学的实际情况,以培养应用型人才为主要目标,结合多年的一线教学经验积累,我们特别编写了本教材。本教材可供64学时以上的“面向对象程序设计(C )”专业基础课程和“面向对象课程设计”等实验实践类课程使用,是自主学习和课堂教学的的资料。

本套教材的内容具有以下特点: 

(1) 从*基础的底层知识开始讲解,适合初次学习面向对象编程语言的高等学校学生学习。

(2) 本书内容翔实,基本覆盖了C 程序语言的各个知识点,为初学者以后的深入学习奠定了坚实的基础。

(3) 本书从基本概念、基本理论、基本应用出发,结合实际,对每一个程序都进行了调试、编译和运行,保证了程序的正确性、可读性和良好的可移植性。

(4) 本书语言通俗易懂,使枯燥的理论学习更加易于接受。

(5) C 面向对象程序设计涵盖面向过程的C语言,以C语言为基础,为今后使用C#开发智能软硬件系统以及使用ObjectiveC在iOS和MAC OS系统中进行移动端程序设计打好坚实的基础。

为了便于读者学习,本书的编排形式如下。

(1) 知识点。在每节的开始位置都会有准确、清晰的知识点介绍,让读者在*时间了解相关概念,便于后面的学习。

(2) 示例。在每节知识点之后都会列举完整的示例,并以章节顺序编号,便于检索和案例的衔接。示例代码与示例编号一一对应,层次清楚、语言简洁、注释丰富,体现了代码优美的原则,有利于读者养成良好的代码编写习惯。对于大段程序,均在每行代码前设定编号便于学习,并加以详尽的规范的注释。每段程序和例题均给出运行结果,帮助读者更直观地理解实例。

(3) 习题。每章*后都会提供专门的测试习题,供读者检验所学知识是否牢固掌握。

随着高校计算机基础教育的发展,本教材也将不断更新、调整,希望各位专家、教师和读者不断提出宝贵的意见和建议,我们将根据大家的意见不断改进内容,更新编程环境的版本。

作为“面向对象程序设计”的*双语示范精品课程主讲教师,本书的主编杨巨成教授在编写的同时还给予其他年轻教师大力帮助,提供了大量的有价值的*手材料,他对教材严格把关,给出了很多中肯的意见和建议。参与本教材编写的教师有于洋、孙迪、于秀丽、侯琳、李建荣、梁琨、蔡润身和张翼英老师。在教材编写过程中,参与程序测试的学生团队成员包括陈晗頔、任哲、程宇辉、王凯、周柯奇、谭进、季晓曈、康钰莹和陈序。这些具有丰富竞赛经验的在校本科生从读者的角度,对教材的易用性等方面进行了科学、客观的测试,本书每一段程序都由他们调试通过、整理,为教材的编写出版做出了巨大的贡献。本教材以实用为出发点,力求为我国高校计算机基础教育的教材建设和人才培养做出贡献。

为了便于学习,本书可以配有自主开发的电子课件、视频教程,以及基于Visual Studio 2015开发的综合实例源代码。读者可从清华大学出版社网站本书相应页面下载。

编者2017年10月于天津科技大学

第1章面向对象和类1

1.1面向对象程序设计1

1.1.1什么是面向对象程序设计1

1.1.2为什么要用面向对象程序设计4

1.2类和对象5

1.2.1类的声明5

1.2.2类的成员函数6

1.2.3内联成员函数7

1.2.4定义对象的方法9

1.2.5类和对象的简单应用10

1.3构造函数和析构函数12

1.3.1构造函数12

1.3.2构造函数的重载14

1.3.3默认构造函数15

1.3.4复制构造函数16

1.3.5用构造函数对类和对象初始化18

1.3.6对象数组21

1.3.7对象的赋值和复制22

1.3.8析构函数25

1.4静态成员27

1.4.1静态数据成员27

1.4.2静态成员函数29

1.5友元30

1.5.1友元函数30

1.5.2友元类32

1.6类模板33

本章小结35

习题136第2章C 开发环境搭建及简介38

2.1Visual Studio 2015 开发环境38

2.2在Visual Studio 2015下创建C 项目40

2.3断点调试和程序调试技巧43

本章小结45

习题245第3章程序的结构46

3.1从C到C 46

3.1.1概述46

3.1.2C语言的语法46

3.1.3C 对C的扩充56

3.2C 的简单程序使用60

3.3程序结构与效率63

3.3.1顺序结构63

3.3.2选择结构64

3.3.3循环结构70

本章小结75

习题376第4章函数77

4.1函数的基本知识77

4.1.1概述77

4.1.2函数定义的一般形式77

4.2系统函数的调用78

4.2.1使用cout78

4.2.2使用cin79

4.2.3输出的基本格式80

4.3函数的参数和函数的值82

4.3.1函数的形式参数和实际参数82

4.3.2函数的返回值84

4.4函数的调用84

4.4.1函数的基本调用84

4.4.2函数的嵌套调用85

4.4.3函数的递归调用86

4.5函数和数组88

4.5.1函数和一维数组88

4.5.2函数和二维数组90

4.6函数和结构体92

4.6.1结构体变量作为函数参数92

4.6.2结构体的返回值为结构体93

4.6.3结构体指针变量作为函数参数94

4.7函数和字符串95

4.7.1字符串作为参数95

4.7.2字符串作为返回值97

4.7.3函数和string对象98

4.8函数指针98

4.8.1声明函数指针99

4.8.2函数指针示例99

4.9函数和对象100

本章小结106

习题4107第5章数组110

5.1一维数组110

5.1.1一维数组的定义111

5.1.2一维数组的初始化111

5.1.3一维数组的引用113

5.1.4一维数组的内存结构和应用114

5.2二维数组118

5.2.1二维数组的定义118

5.2.2二维数组的初始化119

5.2.3二维数组的引用120

5.2.4二维数组的内存结构及应用121

5.3多维数组123

5.4数组越界125

5.5字符数组与字符串125

5.5.1字符数组125

5.5.2字符串126

5.5.3C 字符串类129

5.5.4常用字符串操作函数129

5.6对象数组132

5.6.1对象数组的声明及引用132

5.6.2对象数组的应用132

本章小结136

习题5136第6章指针139

6.1一维数组139

6.1.1指针的定义及其初始化139

6.1.2void指针140

6.2利用指针访问对象141

6.3指针的算术运算142

6.3.1指针的递增递减142

6.3.2指针的加与减143

6.3.3指针的比较144

6.4数组指针和指针数组145

6.4.1数组指针145

6.4.2指针数组146

6.5指向指针的指针149

6.6指针参数和函数性指针151

6.6.1指针参数151

6.6.2函数型指针152

6.7const与指针153

6.7.1const的使用153

6.7.2指针和const155

6.8对象指针和this指针156

6.8.1对象指针156

6.8.2this指针159

本章小结160

习题6161第7章继承与派生162

7.1什么是继承与派生162

7.2派生类的定义163

7.3派生类的构成164

7.4派生类的访问属性166

7.4.1公用继承166

7.4.2私有继承170

7.4.3保护继承173

7.4.4多级派生时的访问属性176

7.5派生类的构造函数和析构函数178

7.5.1简单的派生类的构造函数178

7.5.2有子对象的派生类的构造函数180

7.5.3多层派生时的构造函数183

7.5.4派生类构造函数的特殊形式186

7.5.5派生类的析构函数186

7.6多重继承188

7.6.1声明多重继承的方式188

7.6.2多重继承派生类的构造函数190

7.6.3多重继承的二义性193

7.6.4虚基类195

7.7基类与派生类的转换195

7.8继承与组合196

本章小结196

习题7197第8章多态性201

8.1多态性概述201

8.2函数重载202

8.3运算符重载203

8.3.1运算符重载概念203

8.3.2运算符重载实现204

8.4不同类型数据间的转换210

8.5虚函数211

8.6虚析构函数与抽象类216

8.6.1虚析构函数216

8.6.2抽象类218

8.7指针与多态性219

本章小结221

习题8221第9章流类库与输入输出222

9.1简介222

9.2输出流224

9.3输入流225

9.4非格式化的I/O操作229

9.5流操纵符230

9.6文件操作232

本章小结237

习题9237第10章异常处理239

10.1异常概述239

10.2异常处理的基本语法239

10.3实例程序分析242

本章小结244

习题10244参考文献246附录A面向对象课程设计综合实例247