【摘 要】C++是在C語(yǔ)言的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的面向過(guò)程程序設(shè)計(jì)和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的一門(mén)通用語(yǔ)言，它不僅引入了類(lèi)和對(duì)象等重要概念，而且對(duì)C語(yǔ)言的不足進(jìn)行了改進(jìn)。本文結(jié)合作者多年教學(xué)實(shí)踐，從函數(shù)、引用、I/0、內(nèi)存分配等方面，對(duì)C++在非OOP方面對(duì)C的改進(jìn)進(jìn)行了詳細(xì)地分析和總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】C++ OOP 引用

在面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)OOP（Object-Oriented Programming）方法出現(xiàn)以前，我們主要采用面向過(guò)程的程序設(shè)計(jì)方法，C是面向過(guò)程的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的典型代表。早期的計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算等領(lǐng)域，例如計(jì)算炮彈的飛行軌跡，主要是設(shè)計(jì)出一個(gè)計(jì)算方法或解決問(wèn)題的過(guò)程，所以早期的軟件開(kāi)發(fā)所面臨的問(wèn)題比較簡(jiǎn)單。隨著計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的擴(kuò)展，計(jì)算機(jī)所處理的問(wèn)題日益復(fù)雜，軟件系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜性空前擴(kuò)大，以至于軟件的復(fù)雜度和其中所包含的錯(cuò)誤讓程序員無(wú)法控制，所以就產(chǎn)生了60年代初期的軟件危機(jī)。面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)技術(shù)很好的解決了問(wèn)題，而C++語(yǔ)言正是面向?qū)ο笏枷牒图夹g(shù)的具體體現(xiàn)。C++是在C的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，不僅引入了類(lèi)和對(duì)象、繼承、多態(tài)等概念，而且在非OOP方面對(duì)C也進(jìn)行了改進(jìn)和擴(kuò)充。

一、函數(shù)方面

（一）重載/過(guò)載（overload）

C++中允許兩個(gè)或者多個(gè)不同的函數(shù)可以使用同一個(gè)函數(shù)名，即一個(gè)函數(shù)名可以對(duì)應(yīng)多個(gè)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)。這是C++增強(qiáng)的功能，C語(yǔ)言中是每個(gè)函數(shù)必須有唯一的名稱(chēng)。例如可以在一個(gè)程序中定義兩個(gè)同名的函數(shù)int s（int x，int y）{return x+y}和int s（int x，int y，int z）{return x+y+z}。同一函數(shù)被多次定義或?qū)崿F(xiàn)，編譯器會(huì)根據(jù)函數(shù)參數(shù)個(gè)數(shù)或參數(shù)類(lèi)型的不同來(lái)正確的調(diào)用。在使用重載時(shí)，需要注意一下四點(diǎn)1.不能因?yàn)榉祷刂殿?lèi)型不同而重載。例如：int max（int a，int b）和float max（int a，int b）。2.重載不是重復(fù)。例如：int max（int a，int b）和float max（int c，int d）。3.不能因?yàn)閠ypedef而重載。如：typedef int INT； int max（int a，int b）； float max（INT a，INT b），因?yàn)閠ypedef定義的是新的類(lèi)型的名字，而不是新的類(lèi)型。4.防止有二義性的調(diào)用。如：int fun（int a，int b=0）； int fun（int a），用fun（3）去調(diào)用。

（二）內(nèi)聯(lián)函數(shù)（inline function）

因?yàn)槲覀冊(cè)谡{(diào)用函數(shù)時(shí)，需要先保存現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)和返回地址，然后轉(zhuǎn)到子函數(shù)的代碼起始地址去執(zhí)行，子函數(shù)執(zhí)行完后，又需要取出先前保存的返回地址和現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)，再繼續(xù)執(zhí)行，這一切都需要時(shí)間和空間方面的開(kāi)銷(xiāo)，因此對(duì)一些功能簡(jiǎn)單，規(guī)模較小，使用頻繁的函數(shù)，可以設(shè)計(jì)為內(nèi)聯(lián)函數(shù)。聲明格式：inline 類(lèi)型說(shuō)明 函數(shù)名（形參表）；內(nèi)聯(lián)函數(shù)具有一般函數(shù)的特性，不同之處在于對(duì)函數(shù)調(diào)用的處理，它不是在函數(shù)調(diào)用時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)移，而是在編譯時(shí)由編譯器將函數(shù)體嵌入到每一個(gè)函數(shù)調(diào)用的語(yǔ)句處，這樣就節(jié)省了參數(shù)傳遞和控制轉(zhuǎn)移等開(kāi)銷(xiāo)，從而解決了函數(shù)調(diào)用的效率問(wèn)題。因?yàn)楹瘮?shù)有跳轉(zhuǎn)和返回時(shí)，程序執(zhí)行的效率會(huì)急劇下降。他從功能上相當(dāng)于C中的宏，卻沒(méi)有宏的副作用，即消除了使用宏定義#define帶來(lái)的不安全性（產(chǎn)生這個(gè)問(wèn)題的原因是：C中宏定義#define的代碼是被直接展開(kāi)的，而C++的內(nèi)聯(lián)函數(shù)的代碼是被替代的）。使用時(shí)應(yīng)該注意：1.內(nèi)聯(lián)函數(shù)體內(nèi)不能有循環(huán)語(yǔ)句和switch語(yǔ)句。2.內(nèi)聯(lián)函數(shù)的定義必須出現(xiàn)在第一次被調(diào)用之前。3.編譯時(shí)用函數(shù)代碼替代了調(diào)用語(yǔ)句，增加了目標(biāo)程序的代碼量，雖然不發(fā)生跳轉(zhuǎn)了，節(jié)省了時(shí)間，卻增加了空間開(kāi)銷(xiāo)，可見(jiàn)，它是以空間增大的代價(jià)來(lái)?yè)Q取時(shí)間的節(jié)省。

（三）函數(shù)原型（function prototype）

C語(yǔ)言建議我們?yōu)槊總€(gè)函數(shù)建立原型，而C++則要求必須為每個(gè)函數(shù)建立原型，說(shuō)明函數(shù)的返回值類(lèi)型、函數(shù)名稱(chēng)、參數(shù)類(lèi)型及個(gè)數(shù)。只要函數(shù)調(diào)用在自定義函數(shù)之前，程序員必須在源代碼中說(shuō)明函數(shù)原型。函數(shù)原型可不包含形參變量名，只包含形參數(shù)類(lèi)型名。如：int fun（int ，int）；等價(jià)于int fun（int a，int b）；目的是在編譯時(shí)檢查調(diào)用函數(shù)是否與預(yù)先說(shuō)明的原型一致，以維護(hù)程序的正確性。函數(shù)原型格式為：返回類(lèi)型 函數(shù)名（參數(shù)表）；使用函數(shù)原型時(shí)應(yīng)注意：1.函數(shù)原型是一條語(yǔ)句，必須以分號(hào)結(jié)束。2.當(dāng)一個(gè)函數(shù)的定義在前而調(diào)用在后時(shí)，可以不寫(xiě)它的原型，因?yàn)檫@時(shí)的函數(shù)定義的說(shuō)明部分就起到了函數(shù)原型的作用。3.主函數(shù)不必說(shuō)明原型，它被認(rèn)為是一個(gè)自動(dòng)說(shuō)明原型的函數(shù)，且不存在被調(diào)用的問(wèn)題。4.函數(shù)的原型中如果沒(méi)有寫(xiě)返回類(lèi)型，則C++的默認(rèn)返回類(lèi)型為int。5.如果沒(méi)有返回值，函數(shù)必須聲明為void，比如把main（）聲明為void，則主函數(shù)中就不用寫(xiě)有return 0了。

（四）缺省參數(shù)（default parameter）

C++中可以在說(shuō)明函數(shù)原型或函數(shù)定義時(shí)，給一個(gè)或多個(gè)參數(shù)指定缺省值，這樣在調(diào)用該函數(shù)時(shí)，如果省略了其中的某個(gè)參數(shù)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)以用戶(hù)指定缺省值作為該參數(shù)的值。例如：int f（int x，int y=10）；在編程時(shí)需要注意：1.當(dāng)一個(gè)函數(shù)帶有多個(gè)參數(shù)時(shí)，C++沒(méi)有規(guī)定函數(shù)調(diào)用時(shí)實(shí)參的求值順序，而編譯器根據(jù)對(duì)代碼進(jìn)行優(yōu)化的需要自行規(guī)定對(duì)實(shí)參的求值順序，有的編譯器規(guī)定自左向右，有的自右向左，如果實(shí)參表達(dá)式中帶有副作用的運(yùn)算符（++，--等）時(shí)，可能造成二義性。例如：int add_int（int x，int y）{return x+y；}void main（）{int c=4，d=6；cout<< add_int（++c，c+d）<

（五）形參的寫(xiě)法不在支持舊式的C函數(shù)收不寫(xiě)法。

intfun（int a，int b）不能寫(xiě)成int a，b；int fun（x，y）。而且變量定義的位置不一定在函數(shù)的首部，可以在任意位置。C中要求所有局部變量的定義必須在執(zhí)行語(yǔ)句之前。

二、引用（Reference）

引用是某個(gè)變量或者對(duì)象的別名。引用的值將隨所引用的變量的值而改變。定義格式：<類(lèi)型><引用名>=<初始值>；例如：int m；int n=m；n就是m的引用。需要注意的是：1.引用不占單獨(dú)的內(nèi)存空間， 上面的m和n是同一變量單元。2.聲明引用時(shí)，必須對(duì)它初始化，不能聲明完成后再賦值。3.指針是通過(guò)地址間接訪(fǎng)問(wèn)變量，引用是通過(guò)別名直接訪(fǎng)問(wèn)變量，使用引用可以簡(jiǎn)化程序。4.引用運(yùn)算符“”僅在聲明引用時(shí)使用，其他時(shí)候“”依然表示地址操作符。引用的主要用途是可以用做函數(shù)參數(shù)和函數(shù)的返回值。

三、其他當(dāng)面

（一）常量推薦用const代替define

例如：const double pi=3.1415926；const產(chǎn)生一個(gè)具有類(lèi)型的常量。const定義一個(gè)局部變量，define范圍為整個(gè)源文件。使用const定義常量是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)明語(yǔ)句，以分號(hào)結(jié)束。

（二）動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配時(shí)使用new和delete。new和delete操作符是C++語(yǔ)言的一部分，無(wú)需包含頭文件

從C++的立場(chǎng)來(lái)看，不能使用C語(yǔ)言中的malloc（）函數(shù)的一個(gè)原因是，它在分配空間時(shí)不能調(diào)用構(gòu)造函數(shù)。類(lèi)對(duì)象的建立是分配空間、構(gòu)造結(jié)構(gòu)以及初始化的三位一體，他們統(tǒng)一由構(gòu)造函數(shù)完成。而用new創(chuàng)建對(duì)象時(shí)，會(huì)自動(dòng)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，用delete刪除對(duì)象時(shí)，也會(huì)自動(dòng)調(diào)用析構(gòu)函數(shù)。

（三）I/O流類(lèi)控制

C語(yǔ)言提供的scanf（）和printf（）標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出函數(shù)存在缺陷：非類(lèi)型安全，不可擴(kuò)充。比如C++中大量的類(lèi)和對(duì)象并不是基本數(shù)據(jù)類(lèi)型，C語(yǔ)言的輸入輸出函數(shù)根本無(wú)法識(shí)別，因此C++提供了一個(gè)I/O流庫(kù)，用cin對(duì)象來(lái)處理標(biāo)準(zhǔn)輸入，用cout來(lái)處理標(biāo)準(zhǔn)輸出。

（四）支持單行注釋//

我們可以用C語(yǔ)言中的/*……*/進(jìn)行大范圍注釋?zhuān)?/……進(jìn)行單行注釋。

四、結(jié)論

C++語(yǔ)言是在C語(yǔ)言的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它繼承了傳統(tǒng)C語(yǔ)言的精華，增加了面向?qū)ο蟮奶卣鳎€在面向過(guò)程方面對(duì)C語(yǔ)言進(jìn)行了許多的擴(kuò)充和改進(jìn)。本文從函數(shù)、引用、I/0、內(nèi)存分配等方面，對(duì)這些改進(jìn)進(jìn)行了詳細(xì)地分析，希望對(duì)C++相關(guān)編程人員有所幫助。

參考文獻(xiàn)：

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[2] Bruce Eckel.C++編程思想[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[3] Stanley B.Lippman.C++Primer（第四版） [M].北京：人民郵電出版社，2008.

作者簡(jiǎn)介：

張永超（1980-），男，漢族，陜西寶雞人，吉林化工學(xué)院講師，主要從事計(jì)算機(jī)高級(jí)程序設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)庫(kù)等方面的研究。