第11章 從C到C++語言 11-1 C++語言的基礎 11-2 C++語言的資料型態與運算子 11-3 C++語言的輸出與輸入

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1 第11章 從C到C++語言 11-1 C++語言的基礎 11-2 C++語言的資料型態與運算子 11-3 C++語言的輸出與輸入

2 11-1 C++語言的基礎 C++語言的歷史 第一個C++程式 ANSI-C++的標頭檔與名稱空間

3 C++語言的歷史 C++語言是在1980年初期，Bjarne Stoustrup在AT&T貝爾實驗室著手開發的程式語言，最初的名稱是「C with Classes」，在1983年定名為C++，1985年10月Bjarne Stoustrup出版「The C++ Programming Language，第一版」一書，這就是C++語言第一個標準版本。 到了1990年，ANSI成立X3J16委員會制定標準ANSI-C++，直到1997年11月才製定出標準的ANSI-C++，在第二年建立最後版本的ANSI/ISO標準C++。事實上，1989年製定C語言的ANSI-C時，也參考C++語言的部分語法。

4 第一個C++程式-說明 C++程式架構類似C語言，程式碼副檔名是.cpp（C語言是.c），換句話說，在整合開發環境編譯程式後，儲存成.cpp副檔名，就表示程式碼檔案是C++程式。

5 11-1-2 第一個C++程式-範例 01: /* 程式範例: Ch11_1_2.cpp */
02: #include <iostream> 03: #include <cstdlib> 04: // 主程式 05: int main() { 06: // 顯示訊息 07: std::cout << "第一個C++程式\n"; 08: system("PAUSE"); 09: return 0; 10: }

6 第一個C++程式-範例說明1 程式註解：第1列、第4列和第6列是程式註解，C++語言除了支援C語言標準註解「/*」和「*/」外，還新增「//」符號開始的文字列作為註解（這也是C99支援的註解語法），如下所示： 04: // 主程式 05: int main() { 06: // 顯示訊息 標頭檔：第2~3列含括標頭檔<iostream>和<cstdlib>，ANSI-C++標頭檔和C語言不同，詳細說明請參閱下一節。<iostream>標頭檔是C++語言標準輸出輸入串流的標頭檔。

7 第一個C++程式-範例說明2 主程式：第5~10列的main()函數是C++程式的主程式，也就是執行時的進入點，換句話說，執行C++程式就是從此函數開始，如下所示： 05: int main() { 06: // 顯示訊息 07: std::cout << "第一個C++程式\n"; 08: system("PAUSE"); 09: return 0; 10: } main()主程式是C++語言的函數，在第9列傳回0表示沒有錯誤，第7列使用std::cout和「<<」輸出運算子來輸出文字內容，詳細說明請參閱第11-3節。

8 11-1-3 ANSI-C++的標頭檔與名稱空間-現代樣式標頭檔
在新版ANSI-C++支援「現代樣式標頭檔」（Modern-Style Headers）和名稱空間（Namespaces），可以使用全新方式來含括標頭檔和使用C++語言的標準函式庫（C++ Standard Library）。 在ANSI-C++標準函式庫提供現代樣式標頭檔，新樣式的標頭檔不需.h副檔名，因為它並不是指檔案名稱，而是一個識別字，如下所示： #include <iostream>

9 11-1-3 ANSI-C++的標頭檔與名稱空間-ANSI-C++標頭檔1

10 11-1-3 ANSI-C++的標頭檔與名稱空間-ANSI-C++標頭檔2

11 11-1-3 ANSI-C++的標頭檔與名稱空間-使用標準函數庫的名稱空間std1
C++標準函式庫定義的類別與函數屬於名為std的名稱空間，而不是全域範圍。名稱空間（Namespaces）是宣告一個區域範圍，以便區域化名稱來避免名稱衝突的問題。 換句話說，標準輸出類別cout的全名應該加上名稱空間std::cout，如下所示： std::cout << "第一個C++程式\n";

12 11-1-3 ANSI-C++的標頭檔與名稱空間-使用標準函數庫的名稱空間std2
cout << "第一個C++程式\n"; 上述程式碼並沒有使用std名稱空間，此時，我們需要在程式開頭指定使用std名稱空間，如下所示： #include <iostream> using namespace std; 上述using namespace指引指令使用名稱空間std，表示將std視為全域範圍，此時，就不需要在cout前加上std::。

13 11-2 C++語言的資料型態與運算子 C++語言新增的資料型態 C++語言的運算子

14 C++語言新增的資料型態-說明 C++語言支援C語言的所有資料型態，在ANSI-C++還新增bool和wchar_t資料型態，如下表所示：

15 11-2-1 C++語言新增的資料型態-資料型態wchar_t(說明)
資料型態wchar_t宣告的變數是用來儲存寬字元，在指定變數值時，字元前需要加上「L」符號來表示是寬字元，如下所示： wchar_t ch = L'a'; 上述程式碼指定變數ch值是寬字元'a'，事實上，它的值和char型態並沒有不同，因為ANSI字碼的前255字元和Unicode是相同的。不只如此，「L」符號也可以用來表示wchar_t的Unicode字串，如下所示： wchar_t* str = L"Unicode String";

16 11-2-1 C++語言新增的資料型態-資料型態wchar_t(Unicode)
「統一字碼」（Unicode）是由Unicode Consortium組織所制定的一個能包括全世界文字的字碼集，它包含GB2312和Big5字碼集的所有字集，即ISO 10646字集，它有常用的兩種編碼方式：UTF-8為8位元編碼，UTF-16為16位元的編碼。

17 11-2-1 C++語言新增的資料型態-C++語言的變數宣告與初值
C++語言不同於C語言只能在程式區塊的開始宣告變數，C++語言允許在程式碼的任何位置，有需要時即可宣告變數。 在宣告變數後，指定初始變數值的方法，除了使用指定敘述，也可以在括號中指定初值，其語法如下所示： 資料型態 變數名稱 (初值); 程式碼是在宣告變數時，指定其初值，例如：宣告整數a，如下所示： int a (10); int b = 20;

18 C++語言的運算子-關係運算子 C++語言因為支援布林資料型態bool，所以關係運算式的結果是布林值的變數，而不是整數，其值只能是true或false。例如：一些關係運算式的結果，如下所示： r1 = ((5 == 5) && (3 > 6)); // false(true && false) r2 = ((5 == 5) || (3 > 6)); // true(true || false) 上述變數r1和r2是bool布林資料型態，其值分別為false和true，實際值仍然是整數值是0和1。

19 11-2-2 C++語言的運算子-C++的型態迫換
C++語言除了相容C語言的型態迫換方式外，也可以使用新語法，也就是將迫換變數置於型態的括號中，首先是C語言方式，如下所示： int i; float f = ; i = (int) f; 程式碼將浮點變數f迫換成整數，變數i的值為整數3。C++還可以將變數置於括號中進行型態迫換，如下所示： i = int (f);

20 C++語言的運算子-型態迫換運算子 在ANSI-C++定義四種：reinterpret_cast、static_cast、dynamic_cast和const_cast型態迫換運算子，這些運算子主要是使用在類別的型態轉換。其中static_cast運算子也可以使用在基本資料型態的轉換，其語法如下所示： static_cast<基本資料型態>(運算式); 例如：將double浮點數型態迫換成int整數，如下所示： double pi = ; int j = static_cast<int>(pi);

21 11-3 C++語言的輸出與輸入 標準輸出串流的cout物件 標準輸入串流的cin物件

22 11-3 C++語言的輸出與輸入 C++語言提供全新標準輸出與輸入串流（Streams）來取代C語言的標準輸出和輸入函數scanf()和printf()，在<iostream>標頭檔定義兩種標準串流，如下所示： cin：標準輸入串流。 cout：標準輸出串流。 C++語言的cin和cout串流物件的字頭為「c」字元，表示是「控制台」（Console），in/out表示輸入與輸出。在C++程式含括<iostream>標頭檔，就可以使用cin和cout物件來輸入和輸出資料。

23 標準輸出串流的cout物件-說明 在C++程式只需將顯示字串、運算式或變數送到標準輸出cout，就可以在螢幕上顯示所需的資料，其功能如同簡化的printf()函數，如下所示： cout << str; 「<<」串流插入運算子（Stream Insertion Operator）表示串流輸出的方向。 cout運算子還可以重複使用「<<」運算子在同一列程式碼執行多次輸出，如下所示： cout << "a = " << a << endl; cout << "b = " << b << endl; cout << "a + b = " << a + b << endl;

24 11-3-1 標準輸出串流的cout物件-成員函數put()
cout.put('a'); cout.put('b').put('c');

25 11-3-1 標準輸出串流的cout物件-成員函數write()
char *str = "陳會安\n"; cout.write(str, 2); cout.write(str, strlen(str));

26 標準輸入串流的cin物件-說明 C++語言處理標準輸入是cin物件，它是與cout物件相反的操作，我們可以使用cin輸入串流來輸入資料，如下所示： char name[MAXSIZE]; cin >> name; 「>>」串流讀取運算子（Stream Extraction Operator）送至變數，即存入字串變數name，在功能上如同scanf("%s")函數。 標準輸入串流的cin物件也可以輸入數值資料，例如：int整數，如下所示： int age; cin >> age;

27 11-3-2 標準輸入串流的cin物件-成員函數getline()
cin.getline(char buffer[], int length, char delimiter = '\n'); 參數buffer儲存輸入文字內容的字元陣列，length參數是陣列長度，參數delimiter判斷輸入結束，預設參數值是新行字元'\n'，即讀取到新行字元為止，如下所示： char buffer[MAXSIZE]; cin.getline(buffer, MAXSIZE);

28 11-4 C++語言的動態記憶體配置-說明 在C++語言雖然也可以使用C語言動態記憶體配置的malloc()和free()函數，不過，C++語言可以使用新增的new和delete運算子來配置和釋放記憶體空間。

29 11-4 C++語言的動態記憶體配置-new運算子1
int *ptr2; ptr2 = new int; 程式碼配置整數int，ptr2是整數的指標變數。

30 11-4 C++語言的動態記憶體配置-new運算子2
配置結構Time的記憶體空間，如下所示： Time *now; now = new Time; 第二種情況是當程式需要多個相同資料型態的記憶體空間時，例如：陣列，在C++程式是使用類似陣列宣告方式來指定配置的元素數，如下所示： char *str; str = new char[50]; 程式碼配置50個字元型態char的記憶體空間。

31 11-4 C++語言的動態記憶體配置-delete運算子
在C++程式使用new運算子配置的記憶體空間，可以使用delete運算子釋放指定型態的記憶體空間，其語法如下所示： delete 資料型態; delete[] 資料型態; delete運算子也有2種使用方式，第一種是釋放配置單一元素型態的記憶體空間，如下所示： delete ptr2; delete now; delete[] str;

32 11-5 C++語言的參考變數和範圍運算子-參考變數Reference
參考變數是其他變數的別名，在宣告參考變數時，需要指定成其他變數的名稱。參考變數的宣告和指標變數的宣告相似，其宣告語法如下所示： 資料型態 ＆變數名稱; 宣告和指標變數宣告的差異只在變數名稱前的「*」號改為「&」符號（即取址運算子）。例如：宣告其他整數變數num別名的參考變數ref，如下所示： int &ref = num;

33 11-5 C++語言的參考變數和範圍運算子-範圍運算子
在函數中如果擁有與全域變數同名的區域變數，C語言的函數只能存取區域變數，並無法存取全域變數。C++語言提供「::」範圍運算子可以存取全域變數的值，如下所示： ::value = int(value) + 7;

34 11-6 C++語言的函數 11-6-1 函數過載 11-6-2 inline函數 11-6-3 參考變數的傳址呼叫
預設的參數值與空參數列

35 函數過載 C++函數允許擁有兩個以上同名函數，只需函數傳遞的參數個數或資料型態不同即可，這些同名的函數稱為「過載」（Overload），如下所示： int square(int); double square(double); 兩個同名函數的原型宣告是參數型態不同。接著是參數個數不同的函數範例，如下所示： int getMax(int, int); int getMax(int , int, int);

36 inline函數 C++語言的inline函數主要是針對一些小型且需要頻繁呼叫的函數，因為inline函數是直接在函數呼叫的程式列展開函數的程式碼，以便節省呼叫函數所花費的額外執行時間，可以加速程式的執行。 在C++程式建立inline函數只需在函數前加上inline關鍵字，如下所示： inline int square(int no) { return no*no; }

37 參考變數的傳址呼叫-說明 C語言的函數只支援傳值呼叫，函數的傳址呼叫是透過指標來處理。C++語言可以使用指標（和C語言相同）或參考變數來建立函數的傳址呼叫，雖然寫法不同，但是功能完全相同。參考變數的函數原型宣告，如下所示： void swap(int &, int &); void swap(int &x, int &y); 兩種函數原型宣告都可以使用，在參數列可以只列出型態，也可以連參數名稱也一併列出，這2個參數x和y都是參考變數。

38 參考變數的傳址呼叫-範例 如果函數使用參考變數來傳遞，在函數中的程式碼就可以直接更改其參考的變數值，也就是呼叫時傳入的變數值。函數swap()的完整程式碼，如下所示： void swap(int &x, int &y) { int temp; temp = x; x = y; y = temp; }

39 預設的參數值與空參數列 在C++函數可以指定預設參數值，換句話說，如果函數在呼叫時，沒有指定參數值，就可以使用預設參數值。例如：預設參數值volume()函數的原型宣告，如下所示： int volume(int, int = 2, int = 3); int volume(int length, int width = 2, int height = 3);