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-language: C++
-filename: learncpp-cn.cpp
-contributors:
- - ["Steven Basart", "http://github.com/xksteven"]
- - ["Matt Kline", "https://github.com/mrkline"]
-translators:
- - ["Arnie97", "https://github.com/Arnie97"]
-lang: zh-cn
----
-
-C++是一种系统编程语言。用它的发明者,
-[Bjarne Stroustrup的话](http://channel9.msdn.com/Events/Lang-NEXT/Lang-NEXT-2014/Keynote)来说,C++的设计目标是:
-
-- 成为“更好的C语言”
-- 支持数据的抽象与封装
-- 支持面向对象编程
-- 支持泛型编程
-
-C++提供了对硬件的紧密控制(正如C语言一样),
-能够编译为机器语言,由处理器直接执行。
-与此同时,它也提供了泛型、异常和类等高层功能。
-虽然C++的语法可能比某些出现较晚的语言更复杂,它仍然得到了人们的青睞——
-功能与速度的平衡使C++成为了目前应用最广泛的系统编程语言之一。
-
-```c++
-////////////////
-// 与C语言的比较
-////////////////
-
-// C++_几乎_是C语言的一个超集,它与C语言的基本语法有许多相同之处,
-// 例如变量和函数的声明,原生数据类型等等。
-
-// 和C语言一样,在C++中,你的程序会从main()开始执行,
-// 该函数的返回值应当为int型,这个返回值会作为程序的退出状态值。
-// 不过,大多数的编译器(gcc,clang等)也接受 void main() 的函数原型。
-// (参见 http://en.wikipedia.org/wiki/Exit_status 来获取更多信息)
-int main(int argc, char** argv)
-{
- // 和C语言一样,命令行参数通过argc和argv传递。
- // argc代表命令行参数的数量,
- // 而argv是一个包含“C语言风格字符串”(char *)的数组,
- // 其中每个字符串代表一个命令行参数的内容,
- // 首个命令行参数是调用该程序时所使用的名称。
- // 如果你不关心命令行参数的值,argc和argv可以被忽略。
- // 此时,你可以用int main()作为函数原型。
-
- // 退出状态值为0时,表示程序执行成功
- return 0;
-}
-
-// 然而,C++和C语言也有一些区别:
-
-// 在C++中,字符字面量的大小是一个字节。
-sizeof('c') == 1
-
-// 在C语言中,字符字面量的大小与int相同。
-sizeof('c') == sizeof(10)
-
-
-// C++的函数原型与函数定义是严格匹配的
-void func(); // 这个函数不能接受任何参数
-
-// 而在C语言中
-void func(); // 这个函数能接受任意数量的参数
-
-// 在C++中,用nullptr代替C语言中的NULL
-int* ip = nullptr;
-
-// C++也可以使用C语言的标准头文件,
-// 但是需要加上前缀“c”并去掉末尾的“.h”。
-#include <cstdio>
-
-int main()
-{
- printf("Hello, world!\n");
- return 0;
-}
-
-///////////
-// 函数重载
-///////////
-
-// C++支持函数重载,你可以定义一组名称相同而参数不同的函数。
-
-void print(char const* myString)
-{
- printf("String %s\n", myString);
-}
-
-void print(int myInt)
-{
- printf("My int is %d", myInt);
-}
-
-int main()
-{
- print("Hello"); // 解析为 void print(const char*)
- print(15); // 解析为 void print(int)
-}
-
-///////////////////
-// 函数参数的默认值
-///////////////////
-
-// 你可以为函数的参数指定默认值,
-// 它们将会在调用者没有提供相应参数时被使用。
-
-void doSomethingWithInts(int a = 1, int b = 4)
-{
- // 对两个参数进行一些操作
-}
-
-int main()
-{
- doSomethingWithInts(); // a = 1, b = 4
- doSomethingWithInts(20); // a = 20, b = 4
- doSomethingWithInts(20, 5); // a = 20, b = 5
-}
-
-// 默认参数必须放在所有的常规参数之后。
-
-void invalidDeclaration(int a = 1, int b) // 这是错误的!
-{
-}
-
-
-///////////
-// 命名空间
-///////////
-
-// 命名空间为变量、函数和其他声明提供了分离的的作用域。
-// 命名空间可以嵌套使用。
-
-namespace First {
- namespace Nested {
- void foo()
- {
- printf("This is First::Nested::foo\n");
- }
- } // 结束嵌套的命名空间Nested
-} // 结束命名空间First
-
-namespace Second {
- void foo()
- {
- printf("This is Second::foo\n")
- }
-}
-
-void foo()
-{
- printf("This is global foo\n");
-}
-
-int main()
-{
- // 如果没有特别指定,就从“Second”中取得所需的内容。
- using namespace Second;
-
- foo(); // 显示“This is Second::foo”
- First::Nested::foo(); // 显示“This is First::Nested::foo”
- ::foo(); // 显示“This is global foo”
-}
-
-////////////
-// 输入/输出
-////////////
-
-// C++使用“流”来输入输出。<<是流的插入运算符,>>是流提取运算符。
-// cin、cout、和cerr分别代表
-// stdin(标准输入)、stdout(标准输出)和stderr(标准错误)。
-
-#include <iostream> // 引入包含输入/输出流的头文件
-
-using namespace std; // 输入输出流在std命名空间(也就是标准库)中。
-
-int main()
-{
- int myInt;
-
- // 在标准输出(终端/显示器)中显示
- cout << "Enter your favorite number:\n";
- // 从标准输入(键盘)获得一个值
- cin >> myInt;
-
- // cout也提供了格式化功能
- cout << "Your favorite number is " << myInt << "\n";
- // 显示“Your favorite number is <myInt>”
-
- cerr << "Used for error messages";
-}
-
-/////////
-// 字符串
-/////////
-
-// C++中的字符串是对象,它们有很多成员函数
-#include <string>
-
-using namespace std; // 字符串也在std命名空间(标准库)中。
-
-string myString = "Hello";
-string myOtherString = " World";
-
-// + 可以用于连接字符串。
-cout << myString + myOtherString; // "Hello World"
-
-cout << myString + " You"; // "Hello You"
-
-// C++中的字符串是可变的,具有“值语义”。
-myString.append(" Dog");
-cout << myString; // "Hello Dog"
-
-
-/////////////
-// 引用
-/////////////
-
-// 除了支持C语言中的指针类型以外,C++还提供了_引用_。
-// 引用是一种特殊的指针类型,一旦被定义就不能重新赋值,并且不能被设置为空值。
-// 使用引用时的语法与原变量相同:
-// 也就是说,对引用类型进行解引用时,不需要使用*;
-// 赋值时也不需要用&来取地址。
-
-using namespace std;
-
-string foo = "I am foo";
-string bar = "I am bar";
-
-
-string& fooRef = foo; // 建立了一个对foo的引用。
-fooRef += ". Hi!"; // 通过引用来修改foo的值
-cout << fooRef; // "I am foo. Hi!"
-
-// 这句话的并不会改变fooRef的指向,其效果与“foo = bar”相同。
-// 也就是说,在执行这条语句之后,foo == "I am bar"。
-fooRef = bar;
-
-const string& barRef = bar; // 建立指向bar的常量引用。
-// 和C语言中一样,(指针和引用)声明为常量时,对应的值不能被修改。
-barRef += ". Hi!"; // 这是错误的,不能修改一个常量引用的值。
-
-///////////////////
-// 类与面向对象编程
-///////////////////
-
-// 有关类的第一个示例
-#include <iostream>
-
-// 声明一个类。
-// 类通常在头文件(.h或.hpp)中声明。
-class Dog {
- // 成员变量和成员函数默认情况下是私有(private)的。
- std::string name;
- int weight;
-
-// 在这个标签之后,所有声明都是公有(public)的,
-// 直到重新指定“private:”(私有继承)或“protected:”(保护继承)为止
-public:
-
- // 默认的构造器
- Dog();
-
- // 这里是成员函数声明的一个例子。
- // 可以注意到,我们在此处使用了std::string,而不是using namespace std
- // 语句using namespace绝不应当出现在头文件当中。
- void setName(const std::string& dogsName);
-
- void setWeight(int dogsWeight);
-
- // 如果一个函数不对对象的状态进行修改,
- // 应当在声明中加上const。
- // 这样,你就可以对一个以常量方式引用的对象执行该操作。
- // 同时可以注意到,当父类的成员函数需要被子类重写时,
- // 父类中的函数必须被显式声明为_虚函数(virtual)_。
- // 考虑到性能方面的因素,函数默认情况下不会被声明为虚函数。
- virtual void print() const;
-
- // 函数也可以在class body内部定义。
- // 这样定义的函数会自动成为内联函数。
- void bark() const { std::cout << name << " barks!\n" }
-
- // 除了构造器以外,C++还提供了析构器。
- // 当一个对象被删除或者脱离其定义域时,它的析构函数会被调用。
- // 这使得RAII这样的强大范式(参见下文)成为可能。
- // 为了衍生出子类来,基类的析构函数必须定义为虚函数。
- virtual ~Dog();
-
-}; // 在类的定义之后,要加一个分号
-
-// 类的成员函数通常在.cpp文件中实现。
-void Dog::Dog()
-{
- std::cout << "A dog has been constructed\n";
-}
-
-// 对象(例如字符串)应当以引用的形式传递,
-// 对于不需要修改的对象,最好使用常量引用。
-void Dog::setName(const std::string& dogsName)
-{
- name = dogsName;
-}
-
-void Dog::setWeight(int dogsWeight)
-{
- weight = dogsWeight;
-}
-
-// 虚函数的virtual关键字只需要在声明时使用,不需要在定义时重复
-void Dog::print() const
-{
- std::cout << "Dog is " << name << " and weighs " << weight << "kg\n";
-}
-
-void Dog::~Dog()
-{
- std::cout << "Goodbye " << name << "\n";
-}
-
-int main() {
- Dog myDog; // 此时显示“A dog has been constructed”
- myDog.setName("Barkley");
- myDog.setWeight(10);
- myDog.print(); // 显示“Dog is Barkley and weighs 10 kg”
- return 0;
-} // 显示“Goodbye Barkley”
-
-// 继承:
-
-// 这个类继承了Dog类中的公有(public)和保护(protected)对象
-class OwnedDog : public Dog {
-
- void setOwner(const std::string& dogsOwner)
-
- // 重写OwnedDogs类的print方法。
- // 如果你不熟悉子类多态的话,可以参考这个页面中的概述:
- // http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%AD%90%E7%B1%BB%E5%9E%8B
-
- // override关键字是可选的,它确保你所重写的是基类中的方法。
- void print() const override;
-
-private:
- std::string owner;
-};
-
-// 与此同时,在对应的.cpp文件里:
-
-void OwnedDog::setOwner(const std::string& dogsOwner)
-{
- owner = dogsOwner;
-}
-
-void OwnedDog::print() const
-{
- Dog::print(); // 调用基类Dog中的print方法
- // "Dog is <name> and weights <weight>"
-
- std::cout << "Dog is owned by " << owner << "\n";
- // "Dog is owned by <owner>"
-}
-
-/////////////////////
-// 初始化与运算符重载
-/////////////////////
-
-// 在C++中,通过定义一些特殊名称的函数,
-// 你可以重载+、-、*、/等运算符的行为。
-// 当运算符被使用时,这些特殊函数会被调用,从而实现运算符重载。
-
-#include <iostream>
-using namespace std;
-
-class Point {
-public:
- // 可以以这样的方式为成员变量设置默认值。
- double x = 0;
- double y = 0;
-
- // 定义一个默认的构造器。
- // 除了将Point初始化为(0, 0)以外,这个函数什么都不做。
- Point() { };
-
- // 下面使用的语法称为初始化列表,
- // 这是初始化类中成员变量的正确方式。
- Point (double a, double b) :
- x(a),
- y(b)
- { /* 除了初始化成员变量外,什么都不做 */ }
-
- // 重载 + 运算符
- Point operator+(const Point& rhs) const;
-
- // 重载 += 运算符
- Point& operator+=(const Point& rhs);
-
- // 增加 - 和 -= 运算符也是有意义的,但这里不再赘述。
-};
-
-Point Point::operator+(const Point& rhs) const
-{
- // 创建一个新的点,
- // 其横纵坐标分别为这个点与另一点在对应方向上的坐标之和。
- return Point(x + rhs.x, y + rhs.y);
-}
-
-Point& Point::operator+=(const Point& rhs)
-{
- x += rhs.x;
- y += rhs.y;
- return *this;
-}
-
-int main () {
- Point up (0,1);
- Point right (1,0);
- // 这里使用了Point类型的运算符“+”
- // 调用up(Point类型)的“+”方法,并以right作为函数的参数
- Point result = up + right;
- // 显示“Result is upright (1,1)”
- cout << "Result is upright (" << result.x << ',' << result.y << ")\n";
- return 0;
-}
-
-///////////
-// 异常处理
-///////////
-
-// 标准库中提供了一些基本的异常类型
-// (参见http://en.cppreference.com/w/cpp/error/exception)
-// 但是,其他任何类型也可以作为一个异常被拋出
-#include <exception>
-
-// 在_try_代码块中拋出的异常可以被随后的_catch_捕获。
-try {
- // 不要用 _new_关键字在堆上为异常分配空间。
- throw std::exception("A problem occurred");
-}
-// 如果拋出的异常是一个对象,可以用常量引用来捕获它
-catch (const std::exception& ex)
-{
- std::cout << ex.what();
-// 捕获尚未被_catch_处理的所有错误
-} catch (...)
-{
- std::cout << "Unknown exception caught";
- throw; // 重新拋出异常
-}
-
-///////
-// RAII
-///////
-
-// RAII指的是“资源获取就是初始化”(Resource Allocation Is Initialization),
-// 它被视作C++中最强大的编程范式之一。
-// 简单说来,它指的是,用构造函数来获取一个对象的资源,
-// 相应的,借助析构函数来释放对象的资源。
-
-// 为了理解这一范式的用处,让我们考虑某个函数使用文件句柄时的情况:
-void doSomethingWithAFile(const char* filename)
-{
- // 首先,让我们假设一切都会顺利进行。
-
- FILE* fh = fopen(filename, "r"); // 以只读模式打开文件
-
- doSomethingWithTheFile(fh);
- doSomethingElseWithIt(fh);
-
- fclose(fh); // 关闭文件句柄
-}
-
-// 不幸的是,随着错误处理机制的引入,事情会变得复杂。
-// 假设fopen函数有可能执行失败,
-// 而doSomethingWithTheFile和doSomethingElseWithIt会在失败时返回错误代码。
-// (虽然异常是C++中处理错误的推荐方式,
-// 但是某些程序员,尤其是有C语言背景的,并不认可异常捕获机制的作用)。
-// 现在,我们必须检查每个函数调用是否成功执行,并在问题发生的时候关闭文件句柄。
-bool doSomethingWithAFile(const char* filename)
-{
- FILE* fh = fopen(filename, "r"); // 以只读模式打开文件
- if (fh == nullptr) // 当执行失败是,返回的指针是nullptr
- return false; // 向调用者汇报错误
-
- // 假设每个函数会在执行失败时返回false
- if (!doSomethingWithTheFile(fh)) {
- fclose(fh); // 关闭文件句柄,避免造成内存泄漏。
- return false; // 反馈错误
- }
- if (!doSomethingElseWithIt(fh)) {
- fclose(fh); // 关闭文件句柄
- return false; // 反馈错误
- }
-
- fclose(fh); // 关闭文件句柄
- return true; // 指示函数已成功执行
-}
-
-// C语言的程序员通常会借助goto语句简化上面的代码:
-bool doSomethingWithAFile(const char* filename)
-{
- FILE* fh = fopen(filename, "r");
- if (fh == nullptr)
- return false;
-
- if (!doSomethingWithTheFile(fh))
- goto failure;
-
- if (!doSomethingElseWithIt(fh))
- goto failure;
-
- fclose(fh); // 关闭文件
- return true; // 执行成功
-
-failure:
- fclose(fh);
- return false; // 反馈错误
-}
-
-// 如果用异常捕获机制来指示错误的话,
-// 代码会变得清晰一些,但是仍然有优化的余地。
-void doSomethingWithAFile(const char* filename)
-{
- FILE* fh = fopen(filename, "r"); // 以只读模式打开文件
- if (fh == nullptr)
- throw std::exception("Could not open the file.");
-
- try {
- doSomethingWithTheFile(fh);
- doSomethingElseWithIt(fh);
- }
- catch (...) {
- fclose(fh); // 保证出错的时候文件被正确关闭
- throw; // 之后,重新抛出这个异常
- }
-
- fclose(fh); // 关闭文件
- // 所有工作顺利完成
-}
-
-// 相比之下,使用C++中的文件流类(fstream)时,
-// fstream会利用自己的析构器来关闭文件句柄。
-// 只要离开了某一对象的定义域,它的析构函数就会被自动调用。
-void doSomethingWithAFile(const std::string& filename)
-{
- // ifstream是输入文件流(input file stream)的简称
- std::ifstream fh(filename); // 打开一个文件
-
- // 对文件进行一些操作
- doSomethingWithTheFile(fh);
- doSomethingElseWithIt(fh);
-
-} // 文件已经被析构器自动关闭
-
-// 与上面几种方式相比,这种方式有着_明显_的优势:
-// 1. 无论发生了什么情况,资源(此例当中是文件句柄)都会被正确关闭。
-// 只要你正确使用了析构器,就_不会_因为忘记关闭句柄,造成资源的泄漏。
-// 2. 可以注意到,通过这种方式写出来的代码十分简洁。
-// 析构器会在后台关闭文件句柄,不再需要你来操心这些琐事。
-// 3. 这种方式的代码具有异常安全性。
-// 无论在函数中的何处拋出异常,都不会阻碍对文件资源的释放。
-
-// 地道的C++代码应当把RAII的使用扩展到各种类型的资源上,包括:
-// - 用unique_ptr和shared_ptr管理的内存
-// - 各种数据容器,例如标准库中的链表、向量(容量自动扩展的数组)、散列表等;
-// 当它们脱离作用域时,析构器会自动释放其中储存的内容。
-// - 用lock_guard和unique_lock实现的互斥
-```
-扩展阅读:
-
-* [CPP Reference](http://cppreference.com/w/cpp) 提供了最新的语法参考。
-* 可以在 [CPlusPlus](http://cplusplus.com) 找到一些补充资料。
-* 可以在 [TheChernoProject - C ++](https://www.youtube.com/playlist?list=PLlrATfBNZ98dudnM48yfGUldqGD0S4FFb)上找到涵盖语言基础和设置编码环境的教程。
+--- +language: C++ +filename: learncpp-cn.cpp +contributors: + - ["Steven Basart", "http://github.com/xksteven"] + - ["Matt Kline", "https://github.com/mrkline"] +translators: + - ["Arnie97", "https://github.com/Arnie97"] +lang: zh-cn +--- + +C++是一种系统编程语言。用它的发明者, +[Bjarne Stroustrup的话](http://channel9.msdn.com/Events/Lang-NEXT/Lang-NEXT-2014/Keynote)来说,C++的设计目标是: + +- 成为“更好的C语言” +- 支持数据的抽象与封装 +- 支持面向对象编程 +- 支持泛型编程 + +C++提供了对硬件的紧密控制(正如C语言一样), +能够编译为机器语言,由处理器直接执行。 +与此同时,它也提供了泛型、异常和类等高层功能。 +虽然C++的语法可能比某些出现较晚的语言更复杂,它仍然得到了人们的青睞—— +功能与速度的平衡使C++成为了目前应用最广泛的系统编程语言之一。 + +```c++ +//////////////// +// 与C语言的比较 +//////////////// + +// C++_几乎_是C语言的一个超集,它与C语言的基本语法有许多相同之处, +// 例如变量和函数的声明,原生数据类型等等。 + +// 和C语言一样,在C++中,你的程序会从main()开始执行, +// 该函数的返回值应当为int型,这个返回值会作为程序的退出状态值。 +// 不过,大多数的编译器(gcc,clang等)也接受 void main() 的函数原型。 +// (参见 http://en.wikipedia.org/wiki/Exit_status 来获取更多信息) +int main(int argc, char** argv) +{ + // 和C语言一样,命令行参数通过argc和argv传递。 + // argc代表命令行参数的数量, + // 而argv是一个包含“C语言风格字符串”(char *)的数组, + // 其中每个字符串代表一个命令行参数的内容, + // 首个命令行参数是调用该程序时所使用的名称。 + // 如果你不关心命令行参数的值,argc和argv可以被忽略。 + // 此时,你可以用int main()作为函数原型。 + + // 退出状态值为0时,表示程序执行成功 + return 0; +} + +// 然而,C++和C语言也有一些区别: + +// 在C++中,字符字面量的大小是一个字节。 +sizeof('c') == 1 + +// 在C语言中,字符字面量的大小与int相同。 +sizeof('c') == sizeof(10) + + +// C++的函数原型与函数定义是严格匹配的 +void func(); // 这个函数不能接受任何参数 + +// 而在C语言中 +void func(); // 这个函数能接受任意数量的参数 + +// 在C++中,用nullptr代替C语言中的NULL +int* ip = nullptr; + +// C++也可以使用C语言的标准头文件, +// 但是需要加上前缀“c”并去掉末尾的“.h”。 +#include <cstdio> + +int main() +{ + printf("Hello, world!\n"); + return 0; +} + +/////////// +// 函数重载 +/////////// + +// C++支持函数重载,你可以定义一组名称相同而参数不同的函数。 + +void print(char const* myString) +{ + printf("String %s\n", myString); +} + +void print(int myInt) +{ + printf("My int is %d", myInt); +} + +int main() +{ + print("Hello"); // 解析为 void print(const char*) + print(15); // 解析为 void print(int) +} + +/////////////////// +// 函数参数的默认值 +/////////////////// + +// 你可以为函数的参数指定默认值, +// 它们将会在调用者没有提供相应参数时被使用。 + +void doSomethingWithInts(int a = 1, int b = 4) +{ + // 对两个参数进行一些操作 +} + +int main() +{ + doSomethingWithInts(); // a = 1, b = 4 + doSomethingWithInts(20); // a = 20, b = 4 + doSomethingWithInts(20, 5); // a = 20, b = 5 +} + +// 默认参数必须放在所有的常规参数之后。 + +void invalidDeclaration(int a = 1, int b) // 这是错误的! +{ +} + + +/////////// +// 命名空间 +/////////// + +// 命名空间为变量、函数和其他声明提供了分离的的作用域。 +// 命名空间可以嵌套使用。 + +namespace First { + namespace Nested { + void foo() + { + printf("This is First::Nested::foo\n"); + } + } // 结束嵌套的命名空间Nested +} // 结束命名空间First + +namespace Second { + void foo() + { + printf("This is Second::foo\n") + } +} + +void foo() +{ + printf("This is global foo\n"); +} + +int main() +{ + // 如果没有特别指定,就从“Second”中取得所需的内容。 + using namespace Second; + + foo(); // 显示“This is Second::foo” + First::Nested::foo(); // 显示“This is First::Nested::foo” + ::foo(); // 显示“This is global foo” +} + +//////////// +// 输入/输出 +//////////// + +// C++使用“流”来输入输出。<<是流的插入运算符,>>是流提取运算符。 +// cin、cout、和cerr分别代表 +// stdin(标准输入)、stdout(标准输出)和stderr(标准错误)。 + +#include <iostream> // 引入包含输入/输出流的头文件 + +using namespace std; // 输入输出流在std命名空间(也就是标准库)中。 + +int main() +{ + int myInt; + + // 在标准输出(终端/显示器)中显示 + cout << "Enter your favorite number:\n"; + // 从标准输入(键盘)获得一个值 + cin >> myInt; + + // cout也提供了格式化功能 + cout << "Your favorite number is " << myInt << "\n"; + // 显示“Your favorite number is <myInt>” + + cerr << "Used for error messages"; +} + +///////// +// 字符串 +///////// + +// C++中的字符串是对象,它们有很多成员函数 +#include <string> + +using namespace std; // 字符串也在std命名空间(标准库)中。 + +string myString = "Hello"; +string myOtherString = " World"; + +// + 可以用于连接字符串。 +cout << myString + myOtherString; // "Hello World" + +cout << myString + " You"; // "Hello You" + +// C++中的字符串是可变的,具有“值语义”。 +myString.append(" Dog"); +cout << myString; // "Hello Dog" + + +///////////// +// 引用 +///////////// + +// 除了支持C语言中的指针类型以外,C++还提供了_引用_。 +// 引用是一种特殊的指针类型,一旦被定义就不能重新赋值,并且不能被设置为空值。 +// 使用引用时的语法与原变量相同: +// 也就是说,对引用类型进行解引用时,不需要使用*; +// 赋值时也不需要用&来取地址。 + +using namespace std; + +string foo = "I am foo"; +string bar = "I am bar"; + + +string& fooRef = foo; // 建立了一个对foo的引用。 +fooRef += ". Hi!"; // 通过引用来修改foo的值 +cout << fooRef; // "I am foo. Hi!" + +// 这句话的并不会改变fooRef的指向,其效果与“foo = bar”相同。 +// 也就是说,在执行这条语句之后,foo == "I am bar"。 +fooRef = bar; + +const string& barRef = bar; // 建立指向bar的常量引用。 +// 和C语言中一样,(指针和引用)声明为常量时,对应的值不能被修改。 +barRef += ". Hi!"; // 这是错误的,不能修改一个常量引用的值。 + +/////////////////// +// 类与面向对象编程 +/////////////////// + +// 有关类的第一个示例 +#include <iostream> + +// 声明一个类。 +// 类通常在头文件(.h或.hpp)中声明。 +class Dog { + // 成员变量和成员函数默认情况下是私有(private)的。 + std::string name; + int weight; + +// 在这个标签之后,所有声明都是公有(public)的, +// 直到重新指定“private:”(私有继承)或“protected:”(保护继承)为止 +public: + + // 默认的构造器 + Dog(); + + // 这里是成员函数声明的一个例子。 + // 可以注意到,我们在此处使用了std::string,而不是using namespace std + // 语句using namespace绝不应当出现在头文件当中。 + void setName(const std::string& dogsName); + + void setWeight(int dogsWeight); + + // 如果一个函数不对对象的状态进行修改, + // 应当在声明中加上const。 + // 这样,你就可以对一个以常量方式引用的对象执行该操作。 + // 同时可以注意到,当父类的成员函数需要被子类重写时, + // 父类中的函数必须被显式声明为_虚函数(virtual)_。 + // 考虑到性能方面的因素,函数默认情况下不会被声明为虚函数。 + virtual void print() const; + + // 函数也可以在class body内部定义。 + // 这样定义的函数会自动成为内联函数。 + void bark() const { std::cout << name << " barks!\n" } + + // 除了构造器以外,C++还提供了析构器。 + // 当一个对象被删除或者脱离其定义域时,它的析构函数会被调用。 + // 这使得RAII这样的强大范式(参见下文)成为可能。 + // 为了衍生出子类来,基类的析构函数必须定义为虚函数。 + virtual ~Dog(); + +}; // 在类的定义之后,要加一个分号 + +// 类的成员函数通常在.cpp文件中实现。 +void Dog::Dog() +{ + std::cout << "A dog has been constructed\n"; +} + +// 对象(例如字符串)应当以引用的形式传递, +// 对于不需要修改的对象,最好使用常量引用。 +void Dog::setName(const std::string& dogsName) +{ + name = dogsName; +} + +void Dog::setWeight(int dogsWeight) +{ + weight = dogsWeight; +} + +// 虚函数的virtual关键字只需要在声明时使用,不需要在定义时重复 +void Dog::print() const +{ + std::cout << "Dog is " << name << " and weighs " << weight << "kg\n"; +} + +void Dog::~Dog() +{ + std::cout << "Goodbye " << name << "\n"; +} + +int main() { + Dog myDog; // 此时显示“A dog has been constructed” + myDog.setName("Barkley"); + myDog.setWeight(10); + myDog.print(); // 显示“Dog is Barkley and weighs 10 kg” + return 0; +} // 显示“Goodbye Barkley” + +// 继承: + +// 这个类继承了Dog类中的公有(public)和保护(protected)对象 +class OwnedDog : public Dog { + + void setOwner(const std::string& dogsOwner) + + // 重写OwnedDogs类的print方法。 + // 如果你不熟悉子类多态的话,可以参考这个页面中的概述: + // http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%AD%90%E7%B1%BB%E5%9E%8B + + // override关键字是可选的,它确保你所重写的是基类中的方法。 + void print() const override; + +private: + std::string owner; +}; + +// 与此同时,在对应的.cpp文件里: + +void OwnedDog::setOwner(const std::string& dogsOwner) +{ + owner = dogsOwner; +} + +void OwnedDog::print() const +{ + Dog::print(); // 调用基类Dog中的print方法 + // "Dog is <name> and weights <weight>" + + std::cout << "Dog is owned by " << owner << "\n"; + // "Dog is owned by <owner>" +} + +///////////////////// +// 初始化与运算符重载 +///////////////////// + +// 在C++中,通过定义一些特殊名称的函数, +// 你可以重载+、-、*、/等运算符的行为。 +// 当运算符被使用时,这些特殊函数会被调用,从而实现运算符重载。 + +#include <iostream> +using namespace std; + +class Point { +public: + // 可以以这样的方式为成员变量设置默认值。 + double x = 0; + double y = 0; + + // 定义一个默认的构造器。 + // 除了将Point初始化为(0, 0)以外,这个函数什么都不做。 + Point() { }; + + // 下面使用的语法称为初始化列表, + // 这是初始化类中成员变量的正确方式。 + Point (double a, double b) : + x(a), + y(b) + { /* 除了初始化成员变量外,什么都不做 */ } + + // 重载 + 运算符 + Point operator+(const Point& rhs) const; + + // 重载 += 运算符 + Point& operator+=(const Point& rhs); + + // 增加 - 和 -= 运算符也是有意义的,但这里不再赘述。 +}; + +Point Point::operator+(const Point& rhs) const +{ + // 创建一个新的点, + // 其横纵坐标分别为这个点与另一点在对应方向上的坐标之和。 + return Point(x + rhs.x, y + rhs.y); +} + +Point& Point::operator+=(const Point& rhs) +{ + x += rhs.x; + y += rhs.y; + return *this; +} + +int main () { + Point up (0,1); + Point right (1,0); + // 这里使用了Point类型的运算符“+” + // 调用up(Point类型)的“+”方法,并以right作为函数的参数 + Point result = up + right; + // 显示“Result is upright (1,1)” + cout << "Result is upright (" << result.x << ',' << result.y << ")\n"; + return 0; +} + +/////////// +// 异常处理 +/////////// + +// 标准库中提供了一些基本的异常类型 +// (参见http://en.cppreference.com/w/cpp/error/exception) +// 但是,其他任何类型也可以作为一个异常被拋出 +#include <exception> + +// 在_try_代码块中拋出的异常可以被随后的_catch_捕获。 +try { + // 不要用 _new_关键字在堆上为异常分配空间。 + throw std::exception("A problem occurred"); +} +// 如果拋出的异常是一个对象,可以用常量引用来捕获它 +catch (const std::exception& ex) +{ + std::cout << ex.what(); +// 捕获尚未被_catch_处理的所有错误 +} catch (...) +{ + std::cout << "Unknown exception caught"; + throw; // 重新拋出异常 +} + +/////// +// RAII +/////// + +// RAII指的是“资源获取就是初始化”(Resource Allocation Is Initialization), +// 它被视作C++中最强大的编程范式之一。 +// 简单说来,它指的是,用构造函数来获取一个对象的资源, +// 相应的,借助析构函数来释放对象的资源。 + +// 为了理解这一范式的用处,让我们考虑某个函数使用文件句柄时的情况: +void doSomethingWithAFile(const char* filename) +{ + // 首先,让我们假设一切都会顺利进行。 + + FILE* fh = fopen(filename, "r"); // 以只读模式打开文件 + + doSomethingWithTheFile(fh); + doSomethingElseWithIt(fh); + + fclose(fh); // 关闭文件句柄 +} + +// 不幸的是,随着错误处理机制的引入,事情会变得复杂。 +// 假设fopen函数有可能执行失败, +// 而doSomethingWithTheFile和doSomethingElseWithIt会在失败时返回错误代码。 +// (虽然异常是C++中处理错误的推荐方式, +// 但是某些程序员,尤其是有C语言背景的,并不认可异常捕获机制的作用)。 +// 现在,我们必须检查每个函数调用是否成功执行,并在问题发生的时候关闭文件句柄。 +bool doSomethingWithAFile(const char* filename) +{ + FILE* fh = fopen(filename, "r"); // 以只读模式打开文件 + if (fh == nullptr) // 当执行失败是,返回的指针是nullptr + return false; // 向调用者汇报错误 + + // 假设每个函数会在执行失败时返回false + if (!doSomethingWithTheFile(fh)) { + fclose(fh); // 关闭文件句柄,避免造成内存泄漏。 + return false; // 反馈错误 + } + if (!doSomethingElseWithIt(fh)) { + fclose(fh); // 关闭文件句柄 + return false; // 反馈错误 + } + + fclose(fh); // 关闭文件句柄 + return true; // 指示函数已成功执行 +} + +// C语言的程序员通常会借助goto语句简化上面的代码: +bool doSomethingWithAFile(const char* filename) +{ + FILE* fh = fopen(filename, "r"); + if (fh == nullptr) + return false; + + if (!doSomethingWithTheFile(fh)) + goto failure; + + if (!doSomethingElseWithIt(fh)) + goto failure; + + fclose(fh); // 关闭文件 + return true; // 执行成功 + +failure: + fclose(fh); + return false; // 反馈错误 +} + +// 如果用异常捕获机制来指示错误的话, +// 代码会变得清晰一些,但是仍然有优化的余地。 +void doSomethingWithAFile(const char* filename) +{ + FILE* fh = fopen(filename, "r"); // 以只读模式打开文件 + if (fh == nullptr) + throw std::exception("Could not open the file."); + + try { + doSomethingWithTheFile(fh); + doSomethingElseWithIt(fh); + } + catch (...) { + fclose(fh); // 保证出错的时候文件被正确关闭 + throw; // 之后,重新抛出这个异常 + } + + fclose(fh); // 关闭文件 + // 所有工作顺利完成 +} + +// 相比之下,使用C++中的文件流类(fstream)时, +// fstream会利用自己的析构器来关闭文件句柄。 +// 只要离开了某一对象的定义域,它的析构函数就会被自动调用。 +void doSomethingWithAFile(const std::string& filename) +{ + // ifstream是输入文件流(input file stream)的简称 + std::ifstream fh(filename); // 打开一个文件 + + // 对文件进行一些操作 + doSomethingWithTheFile(fh); + doSomethingElseWithIt(fh); + +} // 文件已经被析构器自动关闭 + +// 与上面几种方式相比,这种方式有着_明显_的优势: +// 1. 无论发生了什么情况,资源(此例当中是文件句柄)都会被正确关闭。 +// 只要你正确使用了析构器,就_不会_因为忘记关闭句柄,造成资源的泄漏。 +// 2. 可以注意到,通过这种方式写出来的代码十分简洁。 +// 析构器会在后台关闭文件句柄,不再需要你来操心这些琐事。 +// 3. 这种方式的代码具有异常安全性。 +// 无论在函数中的何处拋出异常,都不会阻碍对文件资源的释放。 + +// 地道的C++代码应当把RAII的使用扩展到各种类型的资源上,包括: +// - 用unique_ptr和shared_ptr管理的内存 +// - 各种数据容器,例如标准库中的链表、向量(容量自动扩展的数组)、散列表等; +// 当它们脱离作用域时,析构器会自动释放其中储存的内容。 +// - 用lock_guard和unique_lock实现的互斥 +``` +扩展阅读: + +* [CPP Reference](http://cppreference.com/w/cpp) 提供了最新的语法参考。 +* 可以在 [CPlusPlus](http://cplusplus.com) 找到一些补充资料。 +* 可以在 [TheChernoProject - C ++](https://www.youtube.com/playlist?list=PLlrATfBNZ98dudnM48yfGUldqGD0S4FFb)上找到涵盖语言基础和设置编码环境的教程。 |