C++語言程式設計（第4版）

《C++語言程式設計（第4版）》是由鄭莉、董淵、何江舟編著，2010年清華大學出版社出版的普通高等教育“十一五”國家級規劃教材、“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材、普通高等教育精品教材、國際精品課程教材。該教材是一本面向初學者的入門教材。

全書共分12章，主要內容包括：緒論，C++簡單程式設計，函式，類與對象，數據的共享與保護，數組、指針與字元串，繼承與派生，多態性，群體類和群體數據的組織，泛型程式設計與C++標準模板庫，流類庫與輸入輸出，異常處理。

基本介紹

• 書名：C++語言程式設計（第4版）
• 作者：鄭莉、董淵、何江舟
• ISBN：9787302227984
• 類別：普通高等教育“十一五”國家級規劃教材
• 頁數：529頁
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2010年7月1日
• 裝幀：平裝
• 開本：16開
• 字數：784千字
• CIP核字號：2010095875

成書過程

修訂過程

該教材是在前三版的基礎上，聽取了讀者和同行的建議，參考了最新（截止2010年7月）的資料，並根據作者在授課過程中的經驗編寫而成。第4版主要修改內容如下：

1. 刪除了原來的第13章；
   
2. 在第2～12章中，每章增加了一節“深度探索”，作為選學內容；
   
3. 編寫了貫穿第4～10章的新的綜合實例“個人銀行賬戶管理程式”；
   
4. 重新編寫了第10章。
   

該教材第1～3章和第9、11、12章由鄭莉編寫，第4～8章由董淵、鄭莉共同編寫，第10章由何江舟編寫，各章的綜合實例和深度探索由何江舟編寫，全書例題由何江舟調試。傅仕星、張瑞豐、田榮牌、孟鴻利、劉才良參加了部分編寫工作。

出版工作

2010年7月1日，該教材由清華大學出版社出版。

出版社工作人員

責任編輯	責任校對	責任印製
謝琛、薛陽	白蕾	何芊

內容簡介

全書共分12章。

第1章緒論：從發展的角度概要介紹了面向對象程式設計語言的產生和特點，面向對象方法的由來和主要的基本概念，並簡單介紹了什麼是面向對象的軟體工程。最後介紹了信息在計算機中的表示和存儲以及程式的開發過程。

第2章C++簡單程式設計：講述C++程式設計的基礎知識。首先簡要介紹C++語言的發展歷史及其特點，接著學習構成C++語句的基本部分：字元集、關鍵字、標識符、操作符等。還有C++的基本數據類型和自定義數據類型，以及算法的控制結構：順序、選擇和循環結構。“深度探索”介紹變數的實現機制和C++表達式的執行原理。

第3章函式：講述C++語言的函式。在面向對象的程式設計中，函式對處理問題過程的基本抽象單元，是對功能的抽象。同時，使用函式也為代碼的重用提供了技術上的支持。主要從套用的角度講述各種函式的定義和使用方法。“深度探索”介紹運行棧與函式調用的執行、函式聲明與類型安全。

第4章類與對象：首先介紹面向對象程式設計的基本思想及其主要特點：抽象、封裝、繼承和多態。接著圍繞數據封裝這一特點，著重講解面向對象設計方法的核心概念--類。其中包括類的定義、實現以及如何利用類來解決具體問題。最後，簡單介紹了如何用UML語言描述類的特性。“深度探索”介紹位域、用構造函式定義類型轉換，以及對象作為函式參數和返回值的傳遞方式。

第5章數據的共享與保護：講述標識符的作用域和可見性及變數、對象的生存期；使用局部變數、全局變數、類的數據成員、類的靜態成員和友元來實現數據共享，共享數據的保護，以及使用多檔案結構來組織和編寫程式，解決較為複雜的問題。“深度探索”介紹常成員函式的聲明原則、代碼的編譯連線與執行過程。

第6章數組、指針與字元串：討論數組、指針與字元串。數組和指針是C++語言中最常用的複合（構造）類型數據，是數據和對象組織、表示的最主要手段，也是組織運算的有力工具。本章首先介紹數組、指針的基本概念和動態存儲分配以及動態數組對象。接著圍繞數據和對象組織這一問題，著重講解如何通過使用數組和指針解決數據、函式以及對象之間的聯繫和協調。對於字元串及其處理，本章重點介紹string類。“深度探索”介紹指針與引用的聯繫、指針的安全性隱患及其應對方案，以及const_cast的套用。

第7章繼承與派生：講述類的繼承特性。圍繞派生過程，著重討論不同繼承方式下的基類成員的訪問控制問題、添加構造函式和析構函式。接著討論在較為複雜的繼承關係中，類成員的唯一標識和訪問問題。“深度探索”介紹組合與繼承的區別與聯繫、派生類對象的記憶體布局，以及基類向派生類的轉換及其安全性問題。

第8章多態性：講述類的另一個重要特性--多態性。多態是指同樣的訊息被不同類型的對象接收時導致完全不同的行為，是對類的特定成員函式的再抽象。C++支持的多態有多種類型，重載（包括函式重載和運算符重載）和虛函式是其中主要的方式。“深度探索”介紹多態類型與非多態類型的區別、運行時類型識別機制，以及虛函式動態綁定的實現原理。

第9章群體類和群體數據的組織：群體是指由多個數據元素組成的集合體。群體可以分為兩大類：線性群體和非線性群體。本章介紹幾種常用的群體類模板。該章討論的群體的組織問題，指的是對數組元素的排序與查找方法。排序（sorting)又稱分類或整理，是將一個無序序列調整為有序的過程。查找（searching）是在一個序列中，按照某種方式找出需要的特定數據元素的過程。最後“深度探索”介紹模板的實例化機制、為模板定義特殊的實現。

第10章泛型程式設計與C++標準模板庫：泛型程式設計就是將程式寫得儘可能通用，同時並不損失效率。本章簡單介紹C++標準模板庫（STL）中涉及的一些概念、術語，以及它的結構、主要的組件的使用方法。重點介紹容器、疊代器、算法和函式對象的基本套用。目的是使讀者對STL與泛型程式設計方法有一個概要性的了解。“深度探索”深入介紹深複製與淺複製的問題，另外還介紹了STL組件的類型特徵與STL的擴展問題，以及Boost庫。

第11章流類庫與輸入輸出：講述流的概念，然後介紹流類庫的結構和使用。就像C語言一樣，C++語言中也沒有輸入輸出語句。但C++編譯系統帶有一個面向對象的I/O軟體包，它就是I/O流類庫。“深度探索”介紹寬字元、寬字元串與寬流，以及對象的串列化問題。

第12章異常處理：講述異常處理問題。異常是一種程式定義的錯誤。C++中，異常處理是對所能預料的運行錯誤進行處理的一套實現機制。try,throw和catch語句就是C++語言中用於實現異常處理的機制。有了C++異常處理，程式可以向更高的執行上下文傳遞意想不到的事件，這樣程式能更好地從這些異常事件中恢復過來。“深度探索”介紹異常安全性問題和避免異常發生時的資源泄漏。

教材目錄

第1章 緒論1; 1.1 電腦程式設計語言的發展1; 1.1.1 機器語言與彙編語言1; 1.1.2 高級語言2; 1.1.3 面向對象的語言2; 1.2 面向對象的方法2; 1.2.1 面向對象方法的由來3; 1.2.2 面向對象的基本概念4; 1.3 面向對象的軟體開發5; 1.3.1 分析5; 1.3.2 設計5; 1.3.3 編程6; 1.3.4 測試6; 1.3.5 維護6; 1.4 信息的表示與存儲6; 1.4.1 計算機的數字系統6; 1.4.2 幾種進位記數制之間的轉換8; 1.4.3 信息的存儲單位10; 1.4.4 二進制數的編碼表示11; 1.4.5 定點數和浮點數15; 1.4.6 數的表示範圍15; 1.4.7 非數值信息的表示16; 1.5 程式開發的基本概念16; 1.5.1 基本術語16; 1.5.2 完整的程式過程17; 1.6 小結18; 習題18; 第2章 C++簡單程式設計19; 2.1 C++語言概述19; 2.1.1 C++的產生19; 2.1.2 C++的特點20; 2.1.3 C++程式實例20; 2.1.4 字元集21; 2.1.5 詞法記號22; 2.2 基本數據類型和表達式23; 2.2.1 基本數據類型24; 2.2.2 常量25; 2.2.3 變數27; 2.2.4 符號常量28; 2.2.5 運算符與表達式28; 2.2.6 語句37; 2.3 數據的輸入與輸出37; 2.3.1 I/O流37; 2.3.2 預定義的插入符和提取符37; 2.3.3 簡單的I/O格式控制38; 2.4 算法的基本控制結構39; 2.4.1 用if語句實現選擇結構39; 2.4.2 多重選擇結構41; 2.4.3 循環結構44; 2.4.4 循環結構與選擇結構的嵌套49; 2.4.5 其他控制語句52; 2.5 自定義數據類型52; 2.5.1 typedef聲明53; 2.5.2 枚舉類型enum53; 2.6 深度探索55; 2.6.1 變數的實現機制55; 2.6.2 C++表達式的執行原理58; 2.7 小結60; 習題60; 第3章 函式64; 3.1 函式的定義與使用64; 3.1.1 函式的定義64; 3.1.2 函式的調用65; 3.1.3 函式的參數傳遞78; 3.2 內聯函式81; 3.3 帶默認形參值的函式82; 3.4 函式重載84; 3.5 C++系統函式86; 3.6 深度探索89; 3.6.1 運行棧與函式調用的執行89; 3.6.2 函式聲明與類型安全94; 3.7 小結95; 習題96; 第4章 類與對象98; 4.1 面向對象程式設計的基本特點98; 4.1.1 抽象98; 4.1.2 封裝99; 4.1.3 繼承100; 4.1.4 多態100; 4.2 類和對象100; 4.2.1 類的定義101; 4.2.2 類成員的訪問控制102; 4.2.3 對象103; 4.2.4 類的成員函式104; 4.2.5 程式實例106; 4.3 構造函式和析構函式107; 4.3.1 構造函式107; 4.3.2 複製構造函式109; 4.3.3 析構函式113; 4.3.4 程式實例114; 4.4 類的組合116; 4.4.1 組合116; 4.4.2 前向引用聲明120; 4.5 UML圖形標識122; 4.5.1 UML簡介122; 4.5.2 UML類圖123; 4.6 結構體和聯合體129; 4.6.1 結構體129; 4.6.2 聯合體130; 4.7 綜合實例--個人銀行賬戶管理程式133; 4.7.1 類的設計133; 4.7.2 源程式及說明134; 4.8 深度探索137; 4.8.1 位域137; 4.8.2 用構造函式定義類型轉換139; 4.8.3 對象作為函式參數和返回值的傳遞方式140; 4.9 小結143; 習題144; 第5章 數據的共享與保護146; 5.1 標識符的作用域與可見性146; 5.1.1 作用域146; 5.1.2 可見性150; 5.2 對象的生存期150; 5.2.1 靜態生存期150; 5.2.2 動態生存期151; 5.3 類的靜態成員153; 5.3.1 靜態數據成員154; 5.3.2 靜態函式成員156; 5.4 類的友元158; 5.4.1 友元函式160; 5.4.2 友元類161; 5.5 共享數據的保護163; 5.5.1 常對象163; 5.5.2 用const修飾的類成員164; 5.5.3 常引用166; 5.6 多檔案結構和編譯預處理命令168; 5.6.1 C++程式的一般組織結構168; 5.6.2 外部變數與外部函式170; 5.6.3 標準C++庫172; 5.6.4 編譯預處理173; 5.7 綜合實例--個人銀行賬戶管理程式176; 5.8 深度探索180; 5.8.1 常成員函式的聲明原則180; 5.8.2 代碼的編譯連線與執行過程182; 5.9 小結185; 習題185; 第6章 數組、指針與字元串188; 6.1 數組188; 6.1.1 數組的聲明與使用188; 6.1.2 數組的存儲與初始化190; 6.1.3 數組作為函式參數193; 6.1.4 對象數組194; 6.1.5 程式實例196; 6.2 指針199; 6.2.1 記憶體空間的訪問方式199; 6.2.2 指針變數的聲明200; 6.2.3 與地址相關的運算“”和“&" 200; 6.2.4 指針的賦值201; 6.2.5 指針運算203; 6.2.6 用指針處理數組元素205; 6.2.7 指針數組206; 6.2.8 用指針作為函式參數209; 6.2.9 指針型函式210; 6.2.10 指向函式的指針211; 6.2.11 對象指針213; 6.3 動態記憶體分配218; 6.4 用vector創建數組對象224

6.5 深複製與淺複製226; 6.6 字元串229; 6.6.1 用字元數組存儲和處理字元串230; 6.6.2 string類230; 6.7 綜合實例--個人銀行賬戶管理程式234; 6.8 深度探索241; 6.8.1 指針與引用241; 6.8.2 指針的安全性隱患及其應對方案243; 6.8.3 const_cast的套用246; 6.9 小結248; 習題248; 第7章 繼承與派生251; 7.1 類的繼承與派生251; 7.1.1 繼承關係舉例251; 7.1.2 派生類的定義252; 7.1.3 派生類生成過程254; 7.2 訪問控制256; 7.2.1 公有繼承256; 7.2.2 私有繼承258; 7.2.3 保護繼承260; 7.3 類型兼容規則262; 7.4 派生類的構造和析構函式264; 7.4.1 構造函式265; 7.4.2 複製構造函式267; 7.4.3 析構函式268; 7.5 派生類成員的標識與訪問270; 7.5.1 作用域分辨符270; 7.5.2 虛基類276; 7.5.3 虛基類及其派生類構造函式278; 7.6 程式實例--用高斯消去法解線性方程組279; 7.6.1 算法基本原理279; 7.6.2 程式設計分析280; 7.6.3 源程式及說明281; 7.6.4 運行結果與分析286; 7.7 綜合實例--個人銀行賬戶管理程式287; 7.7.1 問題的提出287; 7.7.2 類設計288; 7.7.3 源程式及說明289; 7.7.4 運行結果與分析294; 7.8 深度探索295; 7.8.1 組合與繼承295; 7.8.2 派生類對象的記憶體布局298; 7.8.3 基類向派生類的轉換及其安全性問題301; 7.9 小結303; 習題304; 第8章 多態性306; 8.1 多態性概述306; 8.1.1 多態的類型306; 8.1.2 多態的實現306; 8.2 運算符重載307; 8.2.1 運算符重載的規則308; 8.2.2 運算符重載為成員函式309; 8.2.3 運算符重載為非成員函式313; 8.3 虛函式315; 8.3.1 一般虛函式成員316; 8.3.2 虛析構函式319; 8.4 純虛函式與抽象類321; 8.4.1 純虛函式321; 8.4.2 抽象類322; 8.5 程式實例——變步長梯形積分算法求解函式的定積分324; 8.5.1 算法基本原理324; 8.5.2 程式設計分析325; 8.5.3 源程式及說明326; 8.5.4 運行結果與分析329; 8.6 綜合實例--對個人銀行賬戶管理程式的改進329; 8.7 深度探索335; 8.7.1 多態類型與非多態類型335; 8.7.2 運行時類型識別337; 8.7.3 虛函式動態綁定的實現原理340; 8.8 小結343; 習題344; 第9章 群體類和群體數據的組織346; 9.1 函式模板與類模板347; 9.1.1 函式模板347; 9.1.2 類模板350; 9.2 線性群體353; 9.2.1 線性群體的概念353; 9.2.2 直接訪問群體--數組類355; 9.2.3 順序訪問群體--鍊表類363; 9.2.4 棧類368; 9.2.5 佇列類374; 9.3 群體數據的組織377; 9.3.1 插入排序377; 9.3.2 選擇排序379; 9.3.3 交換排序380; 9.3.4 順序查找381; 9.3.5 折半查找381; 9.4 綜合實例--對個人銀行賬戶管理程式的改進382; 9.5 深度探索385; 9.5.1 模板的實例化機制385; 9.5.2 為模板定義特殊的實現388; 9.5.3 模板元編程簡介392; 9.6 小結395; 習題395; 第10章 泛型程式設計與C++標準模板庫398; 10.1 泛型程式設計及STL的結構398; 10.1.1 泛型程式設計的基本概念398; 10.1.2 STL簡介399; 10.2 疊代器402; 10.2.1 輸入流疊代器和輸出流疊代器403; 10.2.2 疊代器的分類405; 10.2.3 疊代器的區間407; 10.2.4 疊代器的輔助函式409; 10.3 容器410; 10.3.1 容器的基本功能與分類410; 10.3.2 順序容器412; 10.3.3 關聯容器427; 10.4 函式對象435; 10.4.1 函式對象基本概念及分類436; 10.4.2 函式適配器441; 10.5 算法447; 10.5.1 STL算法基礎448; 10.5.2 不可變序列算法448; 10.5.3 可變序列算法451; 10.5.4 排序和搜尋算法455; 10.5.5 數值算法459; 10.6 綜合實例--對個人銀行賬戶管理程式的改進461; 10.7 深度探索467; 10.7.1 swap467; 10.7.2 STL組件的類型特徵與STL的擴展469; 10.7.3 Boost簡介476; 10.8 小結478; 習題478; 第11章 流類庫與輸入輸出481; 11.1 I/O流的概念及流類庫結構481; 11.2 輸出流483; 11.2.1 構造輸出流對象483; 11.2.2 使用插入運算符和操縱符484; 11.2.3 檔案輸出流成員函式488; 11.2.4 二進制輸出檔案490; 11.2.5 字元串輸出流491; 11.3 輸入流492; 11.3.1 構造輸入流對象492; 11.3.2 使用提取運算符493; 11.3.3 輸入流操縱符493; 11.3.4 輸入流相關函式493; 11.3.5 字元串輸入流497; 11.4 輸入輸出流498; 11.5 綜合實例--對個人銀行賬戶管理程式的改進498; 11.6 深度探索503; 11.6.1 寬字元、寬字元串與寬流503; 11.6.2 對象的串列化507; 11.7 小結510; 習題510; 第12章 異常處理512; 12.1 異常處理的基本思想512; 12.2 C++異常處理的實現512; 12.2.1 異常處理的語法513; 12.2.2 異常接口聲明515; 12.3 異常處理中的構造與析構516; 12.4 標準程式庫異常處理517; 12.5 綜合實例--對個人銀行賬戶管理程式的改進520; 12.6 深度探索523; 12.6.1 異常安全性問題523; 12.6.2 避免異常發生時的資源泄漏525; 12.7 小結528; 習題529

（註：目錄排版順序為從左列至右列）

教學資源

該教材有配套教材——《C++語言程式設計（第4版）學生用書》。

書名	書號	出版社	出版時間	作者
《C++語言程式設計（第4版）學生用書》	9787302253525	清華大學出版社	2011.06.01	鄭莉

教材特色

該教材將C++語言作為計算機編程入門語言，不僅介紹了語言本身，而且介紹了常用的數據結構和算法、面向對象的設計思想和編程方法、UML建模語言。全書以面向對象的程式設計方法貫穿始終，每一章都是首先闡述面向對象的程式設計思想和方法，由實際問題入手，然後引出必要的語法知識，在講解語法時著重從程式設計方法學的角度講述其意義和用途。該教材的宗旨是，不僅要使讀者掌握C++語言本身，而且要能夠對現實世界中較簡單的問題及其解決方法用計算機語言進行描述。

針對初學者和自學者的特點，該教材將複雜的概念用簡潔淺顯的語言娓娓道來。不同學校可以針對自身的教學特點，選擇不同的章節組合進行教學。如果學時較少，可以只選擇第1～8章、第11章。每一章的深度探索也是選學內容，可以根據不同專業的教學需求進行選擇。

作者簡介

鄭莉，女，碩士，清華大學計算機科學與技術系教授，主要研究方向為計算機套用、計算機教育、教育信息技術。

董淵，男，博士，清華大學計算機科學與技術系副教授，主要研究方向為嵌入式作業系統、編譯系統、基於語言的可信軟體等。