06标准C与字符串.docx

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06标准C与字符串

第6章标准C++与字符串

C++是目前世界上最流行的高级程序设计语言之一，它是C语言的扩展，是一种同时具有面向过程、面向对象和泛型编程特性的混合型程序设计语言。

本章主要介绍在C和C++的标准中所增加的一些新特性和新功能，同时随便介绍一下标准C++、MFC和.NET框架中的字符串类。

6.1C与C++

C语言是C++的子集，C++是C语言的超集。

C++是在C语言的基础上，添加了面向对象和泛型编程的功能后，扩展而成的。

1．C语言

C语言是一种可移植的系统语言，起源于Unix操作系统的开发。

C语言是一种灵活高效的高级程序设计语言，但是同时也具有一些面向机器的低级语言特征，所以有人称它是一种中级语言。

1）起源

虽然早在1957年4月IBM（JohnW.Bacus）就推出了第一个高级程序设计语言FORTRAN（FORmulaTRANslation公式转换），1958年GAMM/ACM（JohnW.Backus、PeterNaur、C.A.R.Hoare）又推出了ALGOL（ALGOrithmicLanguage算法语言）。

但它们都是为数学和科学计算设计的，不适合于系统编程。

NiklausWirth

1964年JohnKemeny和ThomasKurtz简化Fortran发明了BASIC（BeginnersAll-purposeSymbolicInstructionCodeBASIC初学者通用指令码）语言，1970年瑞士计算机科学家NiklausWirth又在ALGOL68的基础上创造了Pascal语言。

前者是为专入门的文科学生设计的，简单易学，至今仍然是业余爱好者的宠物；后者则是结构化程序设计语言的典范、结构优美，曾被广泛用于计算机教学；但是，它们的功能有限、灵活性不够、效率也不高，也都不适合于编写系统编程。

附注：

1991年和2002年微软公司的AlanCooper和PaulVick分别开发出VisualBasic和VisualBasic.NET。

1983年Borland公司的AndersHejlsberg和PhilippeKahn开发出TurboPascal、1985年NiklausWirth和苹果公司的LarryTesler又创造了ObjectPascal、1995年Borland公司的AndersHejlsberg等人在其基础上开发出Delphi。

1970年，AT&T贝尔实验室的KenThompson和DennisRitchie等人在DEC公司的PDP-7小型机上开发出了Unix操作系统，最初的实现是用汇编语言写成的。

为了使Unix操作系统

具有可移植性，迫切需要一种高级语言工具。

为此，（出生在美国纽约的计算机科学家）DennisRitchie以B语言为基础，参考了Algol68，于1972年设计出了C语言。

1973年他们用C语言重写了Unix，1975年又利用C语言将Unix移植到了PDP-11上。

KenThompson（左）与DennisRitchie（右）

2）特点

C语言是一种可移植的系统语言，拥有充分的控制语句和数据结构功能，包含丰富的操作符，从而能够提供强大的表达能力，可以用于许多不同的应用领域。

但是，C语言并不是面向科学家和计算机业余爱好者的，而是专门为程序员设计的。

为了进行高效的系统编程，C语言提供了强大的功能和极大的灵活性。

与其它高级语言相比，C语言的语法简洁、表达自由、库函数丰富。

如果将编程比作造房子，则Fortran和Basic等语言就像一些已经预先造好的大预制件，使用起来简单快捷，但是灵活性差、且功能有限，只能造某些固定模式的房屋；而C语言就像一块块的小砖，使用起来虽然繁琐，但是灵活性强、而且功能无限，能够造各式各样的建筑物，不过这就要求C语言程序员具有很高的专业水平。

因此，C语言假设使用者都是计算机专家，采取的是程序员负责制。

它不进行完备的类型检查，对数组越界也没有限制。

为了进行高效的系统编程，C语言还提供了指针和指针运算，程序员可以随意操作全部内存，任意修改任何内容。

表达的自由性和操作的任意性，也给C语言带来了很多编程问题和安全隐患。

特别是C语言的++/--运算符和指针运算，更是倍受指责。

与其它高级语言相比，C语言提供了一些低级语言特征，更面向机器。

所以，也有人称C语言是介于高级语言和低级语言之间的一种中级语言。

3）K&RC

开始的很多年，C语言没有国际标准，只有一个事实标准K&RC。

直到1989年和1990年，才分别推出了ANSIC和ISOC（C89或C90）；1999年ISO又推出了第2版（C99）。

不像Algol、COBOL和Ada等语言，C语言并不是政府部门或国际组织的产物，而属于个人的作品。

虽然由于C语言性能优越，使用得越来越广泛，但是在最初的十几年间，C语言唯一的“标准”是1978年BrianKemighan和DennisRitchie编写的《C程序设计语言》（TheCProgrammingLanguage）一书，通常称其为K&RC或经典C。

该书的附录“C参考手册”（CReferenceManual）成为了C语言的实现指南，但是书中缺少对库函数标准的描述，一般以Unix实现的库函数所为事实标准。

说明：

因为C语言的语法成分简单，很多基本功能（例如I/O语句）都是靠库函数来实现的。

所以，C语言比其它高级语言更依赖于库函数。

4）C89/C90标准

1983年ANSI（AmericanNationalStandardsInstitute美国国家标准协会）设立了一个X3J11小组，着手进行C语言的标准化。

并最终于1989年推出ANSIC（ANSIX3.159-1989），1990年它又成为国际标准ISOC（ISO/IEC9899:

1990Programminglanguages–C，程序设计语言——C），原来叫做ANSIC或ISOC，现在通常称其为C89或C90。

标准的指导原则是：

●相信程序员；

●不妨碍程序员做需要完成的事情；

●让语言保持短小简单；

●只提供一种方法来执行一种操作；

●使程序运行速度快，即使不能保证其可移植性。

（不追求定义的抽象统一，更优先考虑运行效率）

这些其实也正是C语言的设计初衷，所以ANSI/ISO的C标准，对原始的C语言修改并不多。

标准C对K&RC的主要改变是，增加了函数原型（prototype），强调对函数的输入参数进行严格的类型检查；并补充定义了C语言的标准函数库。

函数原型的类型检查是指：

在编译时，对调用函数的实参和函数定义时的形参的类型是否一致，进行严格的检查。

目的是减少程序纠错的难度（这类问题在运行时很难查出），同时保证运行的安全和稳定性（避免函数调用栈溢出）。

（这也为实现C++函数的参数型多态性提供了条件。

）

例如：

◆K&RC：

（过时的）

power（）;//函数的前向声明

power（x,n）//函数定义

intx,n;

{

……

}

intp=power（3）*power（3.9,5.4）;//使用（编译可通过，运行时产生逻辑错误）

◆C89/C90：

（推荐的）

intpower（intx,intn）;//函数声明1（函数原型）

intpower（int,int）;//函数声明2（函数原型）

intpower（intx,intn）//函数定义

{

……

}

intp=power（3）*power（3.9,5.4）;//使用（编译不能通过，错误：

第1个调用

//的参数太少、警告：

第2个调用的参数自动转换为（3,5））

●C89/C90对K&RC的其它改变有：

⏹删除了关键字：

entry（条目/入口）

⏹增加了关键字：

const（常型变量）、enum（枚举类型）、signed（有符号的，例如signedchar）、void（空/无，可用于函数返回值和形参、通用指针类型）、volatile（易变变量，防止编译器错误的优化）

⏹传递结构：

允许将结构本身作为参数传递给函数（原来只允许传地址）

⏹函数原型：

增加了函数原型（便于编译器进行类型检查）

⏹增加了预处理指令：

#elif（elseif）、#error（错误，强制编译停止）、#line（修改当前行号和源文件名）、#pragma（附注/编译指令，编译器定义的与实现有关的指令）

⏹定义了固有宏：

__LINE__（当前行号）、__FILE__（源文件名）、__DATE__（当前系统日期）、__TIME__（当前系统时间）、__STDC__（标准C版时为1）

5）C99标准

对C90的修订工作开始于1994年，在ISOC++（1998）标准推出之后，ISO又于1999年12月16日，推出了C语言标准的第2版：

ISO/IEC9899:

1999Programminglanguages–C（程序设计语言——C），一般称其为C99。

（1）修订目标

C99保持了C语言的本质特性，C继续是一种短小、清晰和高效的语言。

C99并没有增加新的本质特性，但是为了满足新的需要，也进行很多小的修订。

●C99主要的修订目标有三点：

⏹支持国际化编程，引入了支持国际字符集Unicode的数据类型和库函数；

⏹修正原有版本的明显缺点。

如整数的移植方法，例如int8_t、int16_t、int32_t和int64_t等类型；

⏹针对科学和工程的需要，改进计算的实用性。

例如添加了复数类型和新数学函数。

（2）具体修改

●C99对C89/C90的具体修改有：

⏹增加了C++的//注释风格：

原来C语言之支持多行注释：

/*……*/，C99现在也识别单行注释：

//……

⏹增加了关键字：

inline（内联函数）、restrict（限制）、_Bool（布尔类型）、_Complex（复数）、_Imaginary（虚数）

◆内联函数（inline）：

链接时不是进行函数调用而是嵌入函数体代码（可减少调用的时间开销，适用于要求运行速度快的小型函数）

◆restrict：

只能用于指针，表明该指针是数据对象的唯一且初始的方式（不是通过指针的赋值运算另外来得的），便于编译器进行代码优化。

附注：

微软公司VC扩展的restrict，是让编译器限制别名（如用typedef定义的）的使用，必须类型名完全一致（只是类型等价还不够）时，类型检验才能通过

◆_Bool：

布尔类型，为整数类型，一般用1（或非0）表示真、用0表示假。

如果包含了C99新增加的标准库头文件stdbool.h，则可以用bool来代替_Bool，并可使用true和false，从而与标准C++兼容

◆复数和虚数类型：

●如果包含了C99新增加的标准库头文件complex.h后，就可以用complex来代替_Complex、用imaginary来代替_Imaginary

●有三种复数和虚数类型：

float_Complex、double_Complex、longdouble_Complex；float_Imaginary、double_Imaginary、longdouble_Imaginary

●在C99内部，是用二元数组来实现复数的，第一个数组元素为实部、第二个数组元素为虚部

●可以用实数和（定义在complex.h中的）I来初始化一个复变量。

例如：

#include

doublecomplexz=6.0–8.5*I,w=3.0,u=4.0*I;

C99的关键字（Keywords）（共37个）