C++primer(第五版)第十八章(用于大型程序的工具)

**第十八章：用于大型程序的工具**

在前面的章节中，我们已经学习了如何使用 C++ 来编写小到中等规模的程序。然而，随着程序的增长和复杂性增加，需要更高效、更灵活的工具来帮助我们管理和维护这些大型程序。在本章中，我们将介绍一些常用的工具和技术，用于提高程序的可维护性、性能和安全性。

###18.1 预处理器预处理器是 C++ 中的一个重要工具，它允许我们在编译时执行一些操作。例如，我们可以使用 `#define` 来定义一个宏，然后使用这个宏来代替某些代码。

**示例：**

cpp#define PI3.14159int main() {
 double area = PI * radius * radius;
 return0;
}

在上面的示例中，我们定义了一个名为 `PI` 的宏，其值为 `3.14159`。然后，在 `main()` 函数中，我们使用这个宏来计算圆的面积。

###18.2 模板模板是 C++ 中的一个强大的工具，它允许我们创建泛型函数和类。通过使用模板，我们可以写出通用的代码，适用于不同类型的数据。

**示例：**

cpptemplate <typename T>
T max(T a, T b) {
 return (a > b) ? a : b;
}

int main() {
 int maxInt = max(5,10);
 double maxDouble = max(3.14,2.71);
 return0;
}

在上面的示例中，我们定义了一个名为 `max` 的模板函数，它可以用于不同类型的数据（如整数和浮点数）。然后，在 `main()` 函数中，我们使用这个函数来找到两个值中的最大值。

###18.3 类类是 C++ 中的一个重要概念，它允许我们定义一个自定义的数据类型。通过使用类，我们可以封装数据和行为，提高程序的可维护性和性能。

**示例：**

cppclass Person {
public:
 string name;
 int age;

 void printInfo() {
 cout << "Name: " << name << endl;
 cout << "Age: " << age << endl;
 }
};

int main() {
 Person person;
 person.name = "John";
 person.age =30;
 person.printInfo();
 return0;
}

在上面的示例中，我们定义了一个名为 `Person` 的类，它包含两个数据成员（`name` 和 `age`）和一个函数成员（`printInfo()`）。然后，在 `main()` 函数中，我们创建一个 `Person` 对象，设置其属性，并使用 `printInfo()` 函数来输出信息。

###18.4 继承继承是 C++ 中的一个重要概念，它允许我们定义一个新类，继承另一个类的属性和行为。通过使用继承，我们可以提高程序的可维护性和性能。

**示例：**

cppclass Animal {
public:
 string name;
 int age;

 void printInfo() {
 cout << "Name: " << name << endl;
 cout << "Age: " << age << endl;
 }
};

class Dog : public Animal {
public:
 string breed;

 void printBreed() {
 cout << "Breed: " << breed << endl;
 }
};

int main() {
 Dog dog;
 dog.name = "Max";
 dog.age =3;
 dog.breed = "Golden Retriever";
 dog.printInfo();
 dog.printBreed();
 return0;
}

在上面的示例中，我们定义了一个名为 `Animal` 的类，它包含两个数据成员（`name` 和 `age`）和一个函数成员（`printInfo()`）。然后，我们定义了一个名为 `Dog` 的类，它继承了 `Animal` 类的属性和行为，并添加了一个新的数据成员（`breed`）和一个新函数成员（`printBreed()`）。最后，在 `main()` 函数中，我们创建一个 `Dog` 对象，设置其属性，并使用 `printInfo()` 和 `printBreed()` 函数来输出信息。

###18.5 多态多态是 C++ 中的一个重要概念，它允许我们定义一个函数或类，可以在不同类型的数据上执行不同的操作。通过使用多态，我们可以提高程序的可维护性和性能。

**示例：**

cppclass Shape {
public:
 virtual void draw() =0;
};

class Circle : public Shape {
public:
 void draw() {
 cout << "Drawing a circle." << endl;
 }
};

class Rectangle : public Shape {
public:
 void draw() {
 cout << "Drawing a rectangle." << endl;
 }
};

int main() {
 Shape* shape = new Circle();
 shape->draw();

 shape = new Rectangle();
 shape->draw();

 return0;
}

在上面的示例中，我们定义了一个名为 `Shape` 的类，它包含一个纯虚函数（`draw()`）。然后，我们定义了两个子类：`Circle` 和 `Rectangle`，它们分别实现了 `draw()` 函数。最后，在 `main()` 函数中，我们创建一个 `Shape` 指针，并使用它来调用 `draw()` 函数，分别对 `Circle` 和 `Rectangle` 对象进行操作。

###18.6 智能指针智能指针是 C++ 中的一个重要工具，它允许我们管理内存的分配和释放。通过使用智能指针，我们可以避免内存泄漏和其他问题。

**示例：**

cpp#include 

class Person {
public:
 string name;
};

int main() {
 std::unique_ptr person = std::make_unique();
 person->name = "John";

 // 使用person对象 return0;
}

在上面的示例中，我们使用 `std::unique_ptr` 来管理一个 `Person` 对象的内存。通过使用智能指针，我们可以避免手动释放内存，从而提高程序的安全性和可维护性。

###18.7 容器容器是 C++ 中的一个重要工具，它允许我们存储和管理数据。通过使用容器，我们可以提高程序的性能和可维护性。

**示例：**

cpp#include 

class Person {
public:
 string name;
};

int main() {
 std::vector people;

 // 添加元素 return0;
}

在上面的示例中，我们使用 `std::vector` 来存储和管理 `Person` 对象。通过使用容器，我们可以提高程序的性能和可维护性。

###18.8 算法算法是 C++ 中的一个重要工具，它允许我们实现各种数据处理和操作。通过使用算法，我们可以提高程序的性能和可维护性。

**示例：**

cpp#include <algorithm>

class Person {
public:
 string name;
};

int main() {
 std::vector<Person> people;

 // 使用std::sort函数对people向量进行排序 return0;
}

在上面的示例中，我们使用 `std::sort` 函数来对 `Person` 对象的向量进行排序。通过使用算法，我们可以提高程序的性能和可维护性。

###18.9 迭代器迭代器是 C++ 中的一个重要工具，它允许我们访问容器中的元素。通过使用迭代器，我们可以提高程序的性能和可维护性。

**示例：**

cpp#include 

class Person {
public:
 string name;
};

int main() {
 std::vector people;

 // 使用std::vector::iterator来访问people向量中的元素 return0;
}

在上面的示例中，我们使用 `std::vector::iterator` 来访问 `Person` 对象的向量中的元素。通过使用迭代器，我们可以提高程序的性能和可维护性。

###18.10 总结本章介绍了 C++ 中用于大型程序的工具，包括预处理器、模板、类、继承、多态、智能指针、容器、算法和迭代器。这些工具可以帮助我们提高程序的性能、可维护性和安全性。通过使用这些工具，我们可以编写更高效、更灵活的代码，从而实现更好的结果。

###18.11 参考资料* 《C++ Primer》第五版* C++标准库文档* C++参考手册