C++ Primer学习笔记 第一章 开始

自从开始学习C++已经五年时间了，之后又学习了Java、Python等语言，C++又放在一边了，硕士期间要用到，得捡起来重新温习一下，也准备写成笔记形式。

熟悉编译器

g++：

• 编译：g++ --std=c++11 ch01.cpp -o main
• 运行：./prog1
• 查看运行状态：echo $?
• 编译多个文件:g++ ch2.cpp Sales_item.cc -o main

输入 g++ --help，查看编译器选项：

Usage: g++ [options] file...
Options:
  -pass-exit-codes         Exit with highest error code from a phase
  --help                   Display this information
  --target-help            Display target specific command line options
  --help={common|optimizers|params|target|warnings|[^]{joined|separate|undocumented}}[,...]
                           Display specific types of command line options
  (Use '-v --help' to display command line options of sub-processes)
  --version                Display compiler version information
  -dumpspecs               Display all of the built in spec strings
  -dumpversion             Display the version of the compiler
  -dumpmachine             Display the compiler's target processor
  -print-search-dirs       Display the directories in the compiler's search path
  -print-libgcc-file-name  Display the name of the compiler's companion library
  -print-file-name=<lib>   Display the full path to library <lib>
  -print-prog-name=<prog>  Display the full path to compiler component <prog>
  -print-multiarch         Display the target's normalized GNU triplet, used as
                           a component in the library path
  -print-multi-directory   Display the root directory for versions of libgcc
  -print-multi-lib         Display the mapping between command line options and
                           multiple library search directories
  -print-multi-os-directory Display the relative path to OS libraries
  -print-sysroot           Display the target libraries directory
  -print-sysroot-headers-suffix Display the sysroot suffix used to find headers
  -Wa,<options>            Pass comma-separated <options> on to the assembler
  -Wp,<options>            Pass comma-separated <options> on to the preprocessor
  -Wl,<options>            Pass comma-separated <options> on to the linker
  -Xassembler <arg>        Pass <arg> on to the assembler
  -Xpreprocessor <arg>     Pass <arg> on to the preprocessor
  -Xlinker <arg>           Pass <arg> on to the linker
  -save-temps              Do not delete intermediate files
  -save-temps=<arg>        Do not delete intermediate files
  -no-canonical-prefixes   Do not canonicalize paths when building relative
                           prefixes to other gcc components
  -pipe                    Use pipes rather than intermediate files
  -time                    Time the execution of each subprocess
  -specs=<file>            Override built-in specs with the contents of <file>
  -std=<standard>          Assume that the input sources are for <standard>
  --sysroot=<directory>    Use <directory> as the root directory for headers
                           and libraries
  -B <directory>           Add <directory> to the compiler's search paths
  -v                       Display the programs invoked by the compiler
  -###                     Like -v but options quoted and commands not executed
  -E                       Preprocess only; do not compile, assemble or link
  -S                       Compile only; do not assemble or link
  -c                       Compile and assemble, but do not link
  -o <file>                Place the output into <file>
  -pie                     Create a position independent executable
  -shared                  Create a shared library
  -x <language>            Specify the language of the following input files
                           Permissible languages include: c c++ assembler none
                           'none' means revert to the default behavior of
                           guessing the language based on the file's extension

输入 g++ -v --help可以看到更完整的指令。 例如还有些常用的：

-h FILENAME, -soname FILENAME: Set internal name of shared library
-I PROGRAM, --dynamic-linker PROGRAM: Set PROGRAM as the dynamic linker to use
-l LIBNAME, --library LIBNAME: Search for library LIBNAME
-L DIRECTORY, --library-path DIRECTORY: Add DIRECTORY to library search path

获得程序状态:

• windows: echo %ERRORLEVEL%
• UNIX: echo $?

IO

• #include <iostream>
• std::cout << "hello"
• std::cin >> v1

记住>>和<<返回的结果都是左操作数，也就是输入流和输出流本身。

endl：这是一个被称为操纵符（manipulator）的特殊值，效果是结束当前航，并将设备关联的缓冲区（buffer）中的内容刷到设备中。

UNIX和Mac下键盘输入文件结束符：ctrl+d，Windows下：ctrl+z

头文件：类的类型一般存储在头文件中，标准库的头文件使用<>，非标准库的头文件使用""。申明写在.h文件，定义实现写在.cpp文件。

避免多次包含同一头文件：

#ifndef SALESITEM_H
#define SALESITEM_H
// Definition of Sales_itemclass and related functions goes here
#endif

成员函数（类方法）：使用.调用。

命名空间（namespace）：使用作用域运算符::调用。

注释

• 单行注释： //
• 多行注释： /**/。编译器将/*和*/之间的内容都作为注释内容忽略。注意不能嵌套。

while语句

循环执行，（直到条件（condition）为假。

for语句

循环头由三部分组成：

• 一个初始化语句（init-statement）
• 一个循环条件（condition）
• 一个表达式（expression）

使用文件重定向

./main <infile >outfile

 

练习1.1

查阅你使用的编译器的文档，确定它所使用的文件名约定。编译并运行第2页的main程序。

解：

• g++ --std=c++11 ch1.cpp -o main
• ./main

练习1.2

改写程序，让它返回-1。返回值-1通常被当做程序错误的标识。重新编译并运行你的程序，观察你的系统如何处理main返回的错误标识。

解：

• 在ubuntu下，使用g++，返回-1，./main没有发现任何异常。
• echo $?，返回255。

练习1.3

编写程序，在标准输出上打印Hello, World。

解：

#include <iostream>

int main()
{
	std::cout << "Hello, World" << std::endl;
	return 0;
}

练习1.4

我们的程序使用加法运算符+来将两个数相加。编写程序使用乘法运算符*，来打印两个数的积。

解：

#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << "Enter two numbers:" << std::endl;
    int v1 = 0, v2 = 0;
    std::cin >> v1 >> v2;
    std::cout << "The product of " << v1 << " and " << v2
              << " is " << v1 * v2 << std::endl;
}        

练习1.5

我们将所有的输出操作放在一条很长的语句中，重写程序，将每个运算对象的打印操作放在一条独立的语句中。

解：

#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << "Enter two numbers:" << std::endl;
        int v1 = 0, v2 = 0;
        std::cin >> v1 >> v2;
        std::cout << "The product of ";
        std::cout << v1;
        std::cout << " and ";
        std::cout << v2;
        std::cout << " is ";
        std::cout << v1 * v2;
        std::cout << std::endl;
}    

练习1.6

解释下面程序片段是否合法。

std::cout << "The sum of " << v1;
          << " and " << v2;
          << " is " << v1 + v2 << std::endl;

如果程序是合法的，它的输出是什么？如果程序不合法，原因何在？应该如何修正？

解：

程序不合法，有多余的分号，修改如下：

std::cout << "The sum of " << v1
          << " and " << v2
          << " is " << v1 + v2 << std::endl;

练习1.7

编译一个包含不正确的嵌套注释的程序，观察编译器返回的错误信息。

解：

/* 正常注释 /* 嵌套注释 */ 正常注释*/

错误信息：

  /* 正常注释 /* 嵌套注释 */ 正常注释*/
                                     ^
ch1.cpp:97:37: error: stray ‘\255’ in program
ch1.cpp:97:37: error: stray ‘\243’ in program
ch1.cpp:97:37: error: stray ‘\345’ in program
ch1.cpp:97:37: error: stray ‘\270’ in program
ch1.cpp:97:37: error: stray ‘\270’ in program
ch1.cpp:97:37: error: stray ‘\346’ in program
ch1.cpp:97:37: error: stray ‘\263’ in program
ch1.cpp:97:37: error: stray ‘\250’ in program
ch1.cpp:97:37: error: stray ‘\351’ in program
ch1.cpp:97:37: error: stray ‘\207’ in program
ch1.cpp:97:37: error: stray ‘\212’ in program
ch1.cpp: In function ‘int main()’:
ch1.cpp:97:50: error: expected primary-expression before ‘/’ token
  /* 正常注释 /* 嵌套注释 */ 正常注释*/
                                                  ^
ch1.cpp:98:5: error: expected primary-expression before ‘return’
     return 0;
     ^

练习1.8

指出下列哪些输出语句是合法的（如果有的话）：

std::cout << "/*";
std::cout << "*/";
std::cout << /* "*/" */;
std::cout << /* "*/" /* "/*" */;

预测编译这些语句会产生什么样的结果，实际编译这些语句来验证你的答案(编写一个小程序，每次将上述一条语句作为其主体)，改正每个编译错误。

解：

只有第三句编译出错，改成如下即可：

std::cout << /* "*/" */";

第四句等价于输出 " /* "。

练习1.9

编写程序，使用while循环将50到100整数相加。

解：

#include <iostream>

int main()
{
    int sum = 0, val = 50;
    while (val <= 100){
        sum += val;
        val += 1;
    }
    std::cout << "Sum of 50 to 100 inclusive is "
              << sum << std::endl;
}    

练习1.10

除了++运算符将运算对象的值增加1之外，还有一个递减运算符--实现将值减少1.编写程序与，使用递减运算符在循环中按递减顺序打印出10到0之间的整数。

解：

#include <iostream>

int main()
{
    int val = 10;
    while (val >= 0){
        std::cout << val << " ";
        val -= 1;
    }
    std::cout << std::endl;
}  

练习1.11

编写程序，提示用户输入两个整数，打印出这两个整数所指定的范围内的所有整数。

解：

#include <iostream>

int main()
{
    int start = 0, end = 0;
    std::cout << "Please input two num: ";
    std::cin >> start >> end;
    if (start <= end) {
        while (start <= end){
            std::cout << start << " ";
            ++start;
        }
        std::cout << std::endl;
    }
    else{
        std::cout << "start should be smaller than end !!!";
    }
}  

练习1.12

下面的for循环完成了什么功能？sum的终值是多少？

int sum = 0;
for (int i = -100; i <= 100; ++i)
	sum += i;

解：

从-100加到100，sum的终值是0。

练习1.13

使用for循环重做1.4.1节中的所有练习（练习1.9到1.11）。

解：

练习1.9

#include <iostream>

int main()
{
    int sum = 0;
    for (int val = 50; val <= 100; ++val){
        sum += val;
    }
    std::cout << "Sum of 50 to 100 inclusive is "
              << sum << std::endl;
}    

练习1.10

#include <iostream>

int main()
{
    for (int val = 10; val >=0; --val){
        std::cout << val << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
}  

练习1.11

#include <iostream>

int main()
{
    int start = 0, end = 0;
    std::cout << "Please input two num: ";
    std::cin >> start >> end;
    if (start <= end) {
        for (; start <= end; ++start){
            std::cout << start << " ";
        }
        std::cout << std::endl;
    }
    else{
        std::cout << "start should be smaller than end !!!";
    }
}  

练习1.14

对比for循环和while循环，两种形式的优缺点各是什么？

解：

The main difference between the `for`'s and the `while`'s is a matter of pragmatics: 
we usually use `for` when there is a known number of iterations, 
and use `while` constructs when the number of iterations in not known in advance. 
The `while` vs `do ... while` issue is also of pragmatics, 
the second executes the instructions once at start, 
and afterwards it behaves just like the simple `while`.

练习1.15

编写程序，包含第14页“再探编译”中讨论的常见错误。熟悉编译器生成的错误信息。

解：

编译器可以检查出的错误有：

• 语法错误
• 类型错误
• 声明错误

练习1.16

编写程序，从cin读取一组数，输出其和。

解：

#include <iostream>

int main()
{
    int sum = 0;
    for (int value = 0; std::cin >> value; )
        sum += value;
    std::cout << sum << std::endl;
    return 0;
}

练习1.17

如果输入的所有值都是相等的，本节的程序会输出什么？如果没有重复值，输出又会是怎样的？

练习1.18

编译并运行本节的程序，给它输入全都相等的值。再次运行程序，输入没有重复的值。

解：

全部重复：

1 1 1 1 1 
1 occurs 5 times 

没有重复：

1 2 3 4 5
1 occurs 1 times 
2 occurs 1 times 
3 occurs 1 times 
4 occurs 1 times 
5 occurs 1 times 

练习1.19

修改你为1.4.1节练习1.11（第11页）所编写的程序（打印一个范围内的数），使其能处理用户输入的第一个数比第二个数小的情况。

解：

#include <iostream>

int main()
{
    int start = 0, end = 0;
    std::cout << "Please input two num: ";
    std::cin >> start >> end;
    if (start <= end) {
        while (start <= end){
            std::cout << start << " ";
            ++start;
        }
        std::cout << std::endl;
    }
    else{
        std::cout << "start should be smaller than end !!!";
    }
}  

练习1.20

在网站http://www.informit.com/title/032174113 上，第1章的代码目录包含了头文件 Sales_item.h。将它拷贝到你自己的工作目录中。用它编写一个程序，读取一组书籍销售记录，将每条记录打印到标准输出上。

解：

#include <iostream>
#include "Sales_item.h"

int main()
{
	for (Sales_item item; std::cin >> item; std::cout << item << std::endl);
	return 0;
}

命令：

./main < data/add_item

输出：

0-201-78345-X 3 60 20
0-201-78345-X 2 50 25

练习1.21

编写程序，读取两个 ISBN 相同的 Sales_item 对象，输出他们的和。

解：

#include <iostream>
#include "Sales_item.h"

int main()
{
    Sales_item item_1;
    Sales_item item_2;
    std::cin >> item_1;
    std::cout << item_1 << std::endl;
    std::cin >> item_2;
    std::cout << item_2 << std::endl;
    std::cout << "sum of sale items: " << item_1 + item_2 << std::endl;
	return 0;
}

命令：

./main < data/add_item

输出：

0-201-78345-X 3 60 20
0-201-78345-X 2 50 25
sum of sale items: 0-201-78345-X 5 110 22

练习1.22

编写程序，读取多个具有相同 ISBN 的销售记录，输出所有记录的和。

解：

#include <iostream>
#include "Sales_item.h"

int main()
{
    Sales_item sum_item;
    std::cin >> sum_item;
    std::cout << sum_item << std::endl;
    for (Sales_item item; std::cin >> item; std::cout << item << std::endl){
        sum_item += item;
    }
    std::cout << "sum of sale items: " << sum_item << std::endl;
	return 0;
}

命令：

./main < data/add_item

输出：

0-201-78345-X 3 60 20
0-201-78345-X 2 50 25
sum of sale items: 0-201-78345-X 5 110 22

练习1.23

编写程序，读取多条销售记录，并统计每个 ISBN（每本书）有几条销售记录。

练习1.24

输入表示多个 ISBN 的多条销售记录来测试上一个程序，每个 ISBN 的记录应该聚在一起。

解：

#include <iostream>
#include "Sales_item.h"

int main()
{
    Sales_item total;
    if (std::cin >> total){
        Sales_item trans;
        while (std::cin >> trans){
            if (total.isbn() == trans.isbn()) {
                total += trans;
            }
            else {
                std::cout << total << std::endl;
                total = trans;
            }
        }
        std::cout << total << std::endl;
    }
    else {
        std::cerr << "No data?!" << std::endl;
        return -1;
    }
    return 0;
}

命令：

./main < data/book_sales

输出：

0-201-70353-X 4 99.96 24.99
0-201-82470-1 4 181.56 45.39
0-201-88954-4 16 198 12.375
0-399-82477-1 5 226.95 45.39
0-201-78345-X 5 110 22

练习1.25

借助网站上的Sales_item.h头文件，编译并运行本节给出的书店程序。