Cuốn sách Tự Học C++

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TPHCM KHOA: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN LỚP 06C2 ****** BÀI DỊCH “TEACH YOURSELF C++” – THIRD EDITION GVHD: Th.s.NGUYỄN TẤN TRẦN MINH KHANG MÔN : PP LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG NHÓM THỰC HIỆN: 8BIT 1.Trịnh Văn Long 0612229 2.Đoàn Minh Bảo Long 0612231 3.Hà An Phong 0612330 4.Trần Quang long 0612227 5.Nguyễn Thành Long 0612223 6.Nguyễn Văn Năm 0612326 7.Đỗ Trọng Long 0612232 8. Dương Huỳnh nghĩa 0612285 1 LỜI MỞ ĐẦU *** Được sự giúp đỡ, hướng dẫn của thầy các thành viên của nhóm 8BIT đã cùng nhau thảo luận,nghiên cứu dịch sách “Teach Yourselt C++, Third Editon” nghĩa là ”Tự Học C++, ấn bản 3” của tác giả Herbert Schildt. Đây là một cuốn sách rất hay, dễ hiểu và rất hữu ích cho việc học tập bộ môn này cũng như các bộ môn sau này . Đặc biệt là những ai mới bước vào con đường trở thành lập trinh viên quốc tế hay một chuyên viên phần mềm, Phương Pháp Lập Trình Hướng Đối Tượng nó định hướng cho người lập trình một cách tổng quan về lập trình. Đối với những sinh viên trong giai đoạn đại cương thì nó đi xuyên suốt bốn năm học. Các thành viên của nhóm đã cố gắng nhưng cũng không tránh khỏi những sai sót do thiếu kinh nghiệm dịch sách, mong thầy và quí vị độc giả thông cảm. Để cho cuốn sách được hoàn thiên rất mong sự góp ý của các độc giả. Nhóm 8BIT xin chân thành cảm ơn. Nhóm 8BIT 2 MỤC LỤC CHƯƠNG 1........................................................................................................................6 AN OVERVIEW OF C++ - TỔNG QUAN VỀ C++...................................................6 1.1. WHAT IS OBJECT-ORIENTED PROGRAMMING ?- LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG LÀ GÌ ?...................................................................................................10 1.2. TWO VERSIONS OF C++ - HAI PHIÊN BẢN CỦA C++...................................18 1.3. C++ CONSOLE I / O - BÀN GIAO TIẾP NHẬP/XUẤT C++..........................28 1.4. C++ COMMENTS – LỜI CHÚ GIẢI TRONG C++.............................................38 1.5. CLASSSES: A FIRST LOOK - LỚP : CÁI NHÌN ĐẦU TIÊN ............................40 1.6. SOME DIFFERENCE BETWEENCE AND C++ - MỘT SỐ KHÁC BIỆT GIỮA C VÀ C++......................................................................................................................50 1.7. INTRODUCING FUNCTION OVERLOADING - DẪN NHẬP SỰ NẠP CHỒNG HÀM:..............................................................................................................58 1.8. C++ KEYWORDS – TỪ KHÓA TRONG C++ ...................................................66 CHƯƠNG 2......................................................................................................................69 Giới Thiệu Lớp (Introducing Classes)........................................................................69 2.2. CONSTRUCTORS THAT TAKE PARAMETERS - THAM SỐ CỦA HÀM TẠO ........................................................................................................................................84 2.3. INTRODUCING INHERITANCE - GIỚI THIỆU TÍNH KẾ THỪA:..................96 1.4. OBJECT POINTERS - CON TRỎ ĐỐI TƯỢNG:...............................................109 1.6. IN-LINE FUNCTION - HÀM NỘI TUYẾN:.....................................................126 1.7. AUTOMATIC IN-LINING - HÀM NỘI TUYẾN TỰ ĐỘNG:...........................132 CHAPTER 3...................................................................................................................141 A CLOSER LOOK AT CLASSES - Xét Kỹ Hơn Về Lớp.........................................141 1.1. Assigning Objects - Gán đối tượng:......................................................................143 1.2. PASSING OBJECTS TO FUNCTIONS – Truyền các đối tượng cho hàm:.........155 1.3. RETURNING OBJECT FROM FUNCTIONS – Trả về đối tượng cho hàm:......167 CHƯƠNG 4....................................................................................................................194 ARRAYS, POITERS, AND REFERENCES - Mảng, con trỏ và tham chiếu...........194 1.1. ARRAYS OF OBJECTS - MẢNG CÁC ĐỐI TƯỢNG......................................197 1.2. USING POINTERS TO OBJECTS – Sử dụng con trỏ đối tượng:.......................206 1.4. USING NEW AND DELETE - Cách dùng toán tử new và delete:......................215 1.5. MORE ABOUT NEW AND DELETE - Mở Rộng của new và delete:................220 1.6. REFERENCES - Tham chiếu:..............................................................................229 1.7. PASSING REFERENCES TO OBJECTS – Truyền tham chiếu cho đối tượng:..237 1.8. RETURNING REFERENCES - Trả về tham chiếu:............................................243 1.9. INDEPENDENT REFERENCES AND RESTRICTIONS - THAM CHIẾU ĐỘC LẬP VÀ NHỮNG HẠN CHẾ :...................................................................................250 CHAPTER 5...................................................................................................................257 FUNCTION OVERLOADING – Nạp chồng hàm.....................................................257 5.1. OVERLOADING CONSTRUCTOR FUNCTIONS - QÚA TẢI CÁC HÀM TẠO: ......................................................................................................................................260 5.2. CREATING AND USING A COPY CONSTRUCTOR - TẠO VÀ SỬ DỤNG HÀM TẠO BẢN SAO:...............................................................................................270 5.3. THE OVERLOAD ANACHRONISM - Sự Lỗi Thời Của Tứ khóa Overload:...288 3 5.4. USING DEFAULT ARGUMENTS - Sử dụng các đối số mặc định:...................289 5.5. OVERLOADING AND AMBIGUITY - SỰ QUÁ TẢI VÀ TÍNH KHÔNG XÁC ĐỊNH:..........................................................................................................................302 5.6. FINDING THE ADDRESS OF AN OVERLOADED FUNCTION - TÌM ĐỊA CHỈ CỦA MỘT HÀM QUÁ TẢI:...............................................................................309 CHƯƠNG 6....................................................................................................................320 INTRODUCING OPERATOR OVERLOADING ....................................................320 GIỚI THIỆU VỀ NẠP CHỒNG TOÁN TỬ...............................................................320 THE BASICS OF OPERATOR OVERLOADING - CƠ SỞ CỦA QUÁ TẢI TOÁN TỬ................................................................................................................................323 OVERLOADING BINARY OPERATORS - QUÁ TẢI TOÁN TỬ NHỊ NGUYÊN.326 OVERLOADING THE RELATIONAL AND LOGICAL OPERATORS - QUÁ TẢI CÁC TOÁN TỬ QUAN HỆ VÀ LUẬN LÝ...............................................................339 OVERLOADING A UNARY OPERATOR - QUÁ TẢI TOÁN TỬ ĐƠN NGUYÊN ......................................................................................................................................343 6.5. USING FRIEND OPERATOR FUNCTION - SỬ DỤNG HÀM TOÁN TỬ FRIEND.......................................................................................................................350 6.6. A CLOSER LOOK AT THE ASSIGNMENT OPERATOR - Một Cái Nhìn Về Toán Tử Gán................................................................................................................362 6.7. OVERLOADING THE [ ] SUBSCRIPT OPERATOR - QUÁ TẢI CỦA TOÁN TỬ [ ] CHỈ SỐ DƯỚI .................................................................................................368 CHƯƠNG 7 ...................................................................................................................384 INHERITANCE - TÍNH KẾ THỪA............................................................................384 1.1. BASE CLASS ACCESS CONTROL – ĐIỀU KHIỂN TRUY CẬP LỚP CƠ SỞ ......................................................................................................................................390 1.2. USING PROTECTED MEMBERS - SỬ DỤNG CÁC THÀNH VIÊN ĐƯỢC BẢO VỆ.......................................................................................................................404 1.3. CONSTRUCTORS, DESTRUCTORS, AND INHERITANCE - HÀM TẠO, HÀM HỦY VÀ TÍNH KẾ THỪA...............................................................................413 1.4. MULTIPLE INHERITANCE - TÍNH ĐA KẾ THỪA ......................................432 1.5. VIRTUAL BASE CLASSES - CÁC LỚP CƠ SỞ ẢO......................................448 CHƯƠNG 8....................................................................................................................468 INTRODUCING THE C++ I/O SYSTEM - DẪN NHẬP HỆ THỐNG NHẬP/XUẤT C++..................................................................................................................................468 1.1. SOME C++ I/O BASICS - Cơ sở Nhập/Xuất C++..............................................474 1.2. FORMATTED I/O - Nhập/Xuất Có Định Dạng...................................................478 1.3. USING WIDTH( ), PRECISION( ), AND FILL( ) – SỬ DỤNG HÀM WIDTH(), PRECISION( ), VÀ FILL( ):.......................................................................................493 1.4. USING I/O MANIPULATORS – SỬ DỤNG BỘ THAO TÁC NHẬP XUẤT...499 1.5. CREATING YOUR OWN INSERTERS – TẠO BỘ CHÈN VÀO:.....................506 1.6. CREATING EXTRACTORS – TẠO BỘ CHIẾT:...............................................517 CHAPTER 9...................................................................................................................526 ADVANCE C++ I/O – NHẬP XUẤT NÂNG CAO CỦA C++...................................526 9.1. CREATING YOUR OWN MANIPULATORS – TẠO CÁC THAO TÁC RIÊNG ......................................................................................................................................529 9.2. FILE I/O BASICS – NHẬP XUẤT FILE CƠ BẢN............................................536 4 9.3. UNFORMATTED, BINARY I/O - NHẬP XUẤT NHỊ PHÂN KHÔNG ĐỊNH DAṆG..........................................................................................................................548 9.4. MORE UNFORMATTED I/O FUNCTIONS - THÊM MỘT SỐ HÀM NHẬP/XUẤT KHÔNG ĐƯỢC ĐịNH DẠNG...........................................................559 9.5. RANDOM ACCESS - TRUY XUẤT NGẪU NHIÊN.........................................566 9.6. CHECKING THE I/O STATUS - KIỂM TRA TRẠNG THÁI I/O......................572 9.7. CUSTOMIZED I/O AND FILES - FILE VÀ I/O THEO YÊU CẦU..................578 CHAPTER 10.................................................................................................................585 VIRTUAL FUNCTIONS - HÀM AỎ........................................................................585 10.2. INTRODUCTION TO VIRTUAL FUNCTIONS – TỔNG QUAN VỀ HÀM ẢO ......................................................................................................................................591 10.3. MORE ABOUT VIRTUAL FUNCTIONS - NÓI THÊM VỀ HAM̀ AỎ..........605 10.4. APPLYING POLYMORPHISM - ÁP DUṆG ĐA HÌNH.................................612 CHAPTER 11.................................................................................................................628 TEMPLATES AND EXCEPTION HANDLING - NHỮNG BIỂU MẪU VÀ TRÌNH ĐIỀU KHIỂN BIỆT LỆ................................................................................................628 11.1. GENERIC FUNCTIONS – NHỮNG HÀM TỔNG QUÁT...............................630 11.2. GENERIC CLASSES – LỚP TỔNG QUÁT......................................................641 11.3. EXCEPTION HANDLING- ĐIỀU KHIỂN NGOẠI LỆ...................................653 11.4. MORE ABOUT EXCEPTION HANDLING - TRÌNH BÀY THÊM VỀ ĐIỀU KHIỂN NGOẠI LỆ.....................................................................................................665 11.5. HANDLING EXCEPTIONS THROWN - SỬ DỤNG NHỮNG NGOẠI LỆ ĐƯỢC NÉM................................................................................................................679 CHAPTER 12.................................................................................................................689 RUN-TIME TYPE IDENTIFICATION AND THE CASTING OPERATORS – KIỂU THỜI GIAN THỰC VÀ TOÁN TỬ ÉP KHUÔN............................................689 13.1. UDERSTANDING RUN-TIME TYPE IDENTIFICATION (RTTI) - TÌM HIỂU VỀ SỰ NHẬN DẠNG THỜI GIAN THỰC ..............................................................692 1.2. USING DYNAMIC_CAST – SỬ DỤNG DYNAMIC_CAST............................714 1.3. USING CONST_CAST, REINTERPRET_CAST, AND STATIC_CAST - CÁCH DÙNG CONST_CAST, REINTEPRET_CAST VÀ STATIC_CAST.........................727 CHAPTER 13 ................................................................................................................737 NAMESPACES, CONVERSION FUNCTIONS, AND MISCELLANEOUS TOPICS - NAMESPACES, CÁC HÀM CHUYỂN ĐỔI VÀ CÁC CHỦ ĐỀ KHÁC NHAU.737 13.1. NAMESPACES..................................................................................................739 13.2. CREATING A CONVERSION FUNCTION – TẠO MỘT HÀM CHUYỂN ĐỔI ......................................................................................................................................756 13.3. STATIC CLASS AND MEMBERS – LỚP TĨNH VÀ CÁC THÀNH PHẦN...762 13.4. CONST MEMBER FUNCTIONS AND MUTABLE - HÀM THÀNH PHẦN KHÔNG ĐỔI VÀ CÓ THỂ THAY ĐỔI.....................................................................773 13.5. A FINAL LOOK AT CONSTRUCTORS - CÁI NHÌN CUỐI CÙNG VỀ HÀM ......................................................................................................................................779 13.6. USING LINKAGE SPECIFIERS AND THE ASM KEYWORD......................786 13.7. ARRAY-BASE I/O – MẢNG – CƠ SỞ NHẬP/XUẤT......................................791 CHAPTER 14.................................................................................................................800 INTRODUCING THE STANDARD TEMPLATE LIBRARY – GIỚI THIỆU VỀ 5 THƯ VIỆN GIAO DIỆN CHUẨN...............................................................................800 14.1. AN OVERVIEW OF THE STANDARD TEMPLATE LIBRARY – TỔNG QUAN VỀ THƯ VIỆN GIAO DIỆN CHUẨN...........................................................804 THE CONTAINER CLASSES – LỚP CONTAINER.................................................809 14.3.VECTORS............................................................................................................811 LISTS - DANH SÁCH................................................................................................823 14.4.MAPS - BẢN ĐỒ:...............................................................................................836 14.5.ALGORITHMS - Những thuật giải.....................................................................846 14.6.THE STRING CLASS - Lớp Chuỗi....................................................................857 CHƯƠNG 1 AN OVERVIEW OF C++ - TỔNG QUAN VỀ C++ Chapter object : 1.1. WHAT IS OBJECT-ORIENTED PROGRAMMING ?. Lập Trình Hướng Đối Tượng Là Gì ? 1.2. TWO VERSIONS OF C++. Hai Phiên Bản C++ 1.3. C++ COMMENTS I/O Nhập / Xuất C++ 1.4. C++ COMMENTS. Lời Nhận Xét C++ 1.5. CLASSES: A FIRST LOOK. 6 LỚP : Cái Nhìn Đầu Tiên. 1.6. SOME DIFFERENCE BETWEEN C AND C++. Một Số Khác Biệt Giữa C và C++. 1.7. INTRODUCING FUNCTION OVERLOADING. Dẫn Nhập Sự Quá Tải Hàm. 1.8. C++ KEYWORDS SHILLS CHECK. Các Từ Khóa Trong C++. C++ is an enhanced version of C language. C++ includes everything that is part of C and adds support for object-oriented programming (OOP for short). In addition to, C++ contains many improvements and features that simply make it a “better C”, independent of object-oriented programming. With very few, very minor exceptions, C++ is a superset of C. While everything that you know about the C language is fully applicable to C++, understanding its enhanced features will still require a significant investment of time and effort on your part. However, the rewards of programming in C++ will more than justify the effort you put forth. C++ là một phiên bản của ngôn ngữ C. C++ bao gồm những phần có trong C và thêm vào đó là sự hỗ trợ cho Lập trình hướng đối tượng (viết tắt là OOP). Cộng thêm vào đó, C++ còn chứa những cải tiến và những cải tiến mà đơn giản nhưng đã tạo ra một “phiên bản C tốt hơn”, không phụ thuộc vào phương pháp lập trình hướng đối tượng. Với rất ít riêng biệt, C++ có thể xem là tập cha của C. Trong khi những gì bạn biết về C thì hoàn toàn có thể thực hiện trong C++, thì việc hiểu rõ những tính năng của C++ cũng đòi hỏi một sự đầu tư thích đáng về thời gian cũng như nỗ lực của chính bản thân bạn. Tuy nhiên, phần thưởng cho việc lập trình bằng C++ là sẽ ngày càng chứng minh được năng lực của bản thân bạn hơn với những gì bạn đã thể hiện. The purpose of this chapter is to introduce you to several of the most important features of C++. As you know, the emplements of a computer language do not exist in a void, separate from one another. Instead, they work together to form the complete language. This interrelatedness is especially pronounced in C++. In fact, it is difficult to discuss one aspect of 7 C++ in isolation because the features of C++ are highly integrated. To help overcome this problem, this chapter provides a brief overview of several C++ features. This overview will enable you to understand the examples discussed later in this book. Keep in mind that most topics will be more thoroughly explored in later chapters. Mục tiêu của chương này là giới thiệu cho bạn 1 số tính năng quan trọng nhất của C++. Như bạn biết đó, những thành phần của ngôn ngữ máy tính thì không cùng tồn tại trong 1 khoảng không, mà tách biệt với những cái khác, thay vì làm việc cùng nhau để tạo thành một ngôn ngữ hoàn chỉnh. Mối tương quan này được đặc biệt phát biểu trong C++. Sự thật là rất khó để thảo luận về một diện mạo của C++ trong sự cô lập bởi vì những tính năng của C++ đã được tích hợp cao độ. Để giúp vượt qua vấn đề này, chương này cung cấp một cái nhìn ngắn gọn về một số tính năng của C++. Cái nhìn tổng quan này sẽ giúp bạn hiểu hơn về những thí dụ mà chúng ta sẽ thảo luận ở phần sau cuốn sách. Hãy ghi nhớ tất cả những đề mục chúng sẽ giúp bạn hiểu thấu đáo những chương tiếp theo. Since C++ was invented to support object-oriented programming this chapter begins with a decriptions of OOP. As you will see, many features of C++ are related to OOP in one way or another. In fact, the theory of OOP permeates C++. However, it is important to understand that C++ can be used to write programs that are and are not object oriented. How you use C++ is completely up to you. Vì C++ được thiết kế ra để hỗ trợ cho việc lập trình hướng đối tượng, nên chương này chúng ta bắt đầu với việc mô tả về lập trình hướng đối tượng (OOP). Rồi bạn sẽ thấy rằng những tính năng khác của C++ cũng lien quan tới OOP bằng cách này hay cách khác. Sự thật là lý thuyết về lập trình hướng đối tượng được trải dàn trong C++. Tuy nhiên, phải hiểu rằng việc dùng C++ để viết chương trình thì có hoặc không có “hướng đối tượng”. Việc sử dụng C++ như thế nào là hoàn toàn phụ thuộc vào bạn. At the time of this writing, the standardization of C++ is being finalized. For this reason, this chapter describes some important differences between versions of C++ that have been in common use during the past several years and the new Standard C++. Since this book teaches Standard C++, this material is especially important if you are using an older compiler. Vào thời điểm viết cuốn sách này thì việc chuẩn hóa C++ đang được hoàn tất. Vì lý do đó chương này sẽ mô tả những sự khác biệt quan trọng giữa hai phiên bản của C++ mà đã từng được dung phổ biến trong những năm 8 trước đây và tiêu chuẩn mới trong C++. Vì cuốn sách này dạy về Tiêu chuẩn C++, nên tài liệu này sẽ đặc biệt quan trọng nếu bạn sử dụng những trình biên dịch cũ. In addition to introducing several important C++ features, this chapter also discusses some differences between C and C++ programming styles. There are several aspects of C++ that allow greater flexibility in the way that you are write programs. While some of these features have little or nothing to do with object-oriented programming, they are found in most C++ programs, so it is appropriate to discuss them early in this book. Thêm vào việc giới thiệu một số tính năng quan trọng trong C++, chương này cũng thảo luận về những khác biệt giữa hai phong cách lập trình C và C++. Ở đây có vài yếu tố của C++ cho phép nó có tính linh động hơn trong việc viết chương trình. Trong khi những yếu tố này thì rất ít hoặc không có để lập trình hướng đối tượng thì nó được tìm thấy hầu như đầy đủ trong những chương trình của C++, vì thế sẽ thật thỏa đáng nếu thảo luận về chúng trong khởi đầu quyển sách này. Before you begin, a few general comments about the nature and form of C++ are in order. First, for the most part, C++ programs physically look like C programs. Like a C program, a C++ program begins execution at main( ). To include command-line arguments, C++ uses the same argc, argv convention that C uses. Although C++ defines its own, object-oriented library, it also supports all the functions in the C standard library. C++ uses the same control structures as C. C++ includes all of the built-in data types defined by C. Trước khi bạn bắt đầu, một vài chú giải tổng quát về bản chất và biểu mẫu sẽ đưa ra trong trình tự. Đầu tiên, dành cho hầu hết các phần, theo cái nhìn lý tính thì các chương trình C++ trông như các chương trình C. Cũng như C, một chương trình C++ cũng bắt đầu thi hành bởi hàm main(). Để bao gồm những đối số bằng cơ chế dòng lệnh (command-line), C++ cũng sử dụng quy ước argc, argv mà C dùng. Mặc dù C++được định nghĩa với những sở hữu bản thân, thư viện hướng đối tượng (object-oriented), nó cũng hỗ trợ những hàm trong thư viện chuẩn của C. C++ sử dụng cấu trúc điều khiển như C. C++ cũng bao gồm nhưng kiểu dữ liệu được xây dựng trong C. 9 This book assumes that you already know the C programming language. In other words, you must be able to program in C before you can learn to program in C++ by using this book. If you don’t knowC, a good starting place is my book Teach Yourseft C, Third Edition (Berkeley: Osborne/McGraw-Hill, 1997). It applies the same systematic approach used in this book and thoroughly covers the entires C language. Quyển sách này xem như bạn đã biết về ngôn ngữ lập trình C. Nói cách khác bạn phải biết lập trình trong C trước khi bạn học những chương trình C++ được viết trong cuốn sách này. Nếu bạn chưa biết về C, hãy bắt đầu với cuốn sách Teach yourseft C, Third Edition (Berkeley: Osborne/McGraw- Hill, 1997).Việc ứng dụng cách tiếp cận có hệ thống được sử dụng trong cuốn sách này sẽ bao phủ toàn vẹn ngôn ngữ C. Note: This book assumes that you know how to compile and execute a program using your C++ compiler. If you don’t, you will need to refer to your compiler’s instructions. (Because of the differences between compilers, it is impossible to give compolation instructions for each in this book). Since programming is best learned by doing, you are strongly urged to enter, compile, and run the examples in the book in the order in which they are presented. Chú ý: Cuốn sách này cho rằng bạn đã biết biên dịch và thực thi một chương trình bằng trình biên dịch C++. Nếu chưa, bạn sẽ cần nhiều sự hướng dẫn hơn bởi trình biên dịch của bạn. (Bởi vì những sự khác nhau giữa các trình biên dịch, sẽ là không khả thi khi đưa ra những sự hướng dẫn về sự biên dịch trong cuốn sách này.) Vì chương trình là bài học thực hành tốt nhất, nên bạn cần phải mạnh mẽ tiến đến, biên dịch và chạy thử những ví dụ trong cuốn sách này để biết dược cái gì đang hiện diện đằng sau những ví dụ ấy. 1.1. WHAT IS OBJECT-ORIENTED PROGRAMMING ?- LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG LÀ GÌ ? Object-oriented programming is a powerful way to approach the task of 10 programming. Since its early beginnings, programming has been governed by various methodologies. At each critical point in the evolution of programming, a new approach was created to help the programmer handle increasingly complex programs. The first programs were created by toggling switches on the front panel of the computer. Obviously, this approach is suitable for only the smallest programs. Next, assembly language was invented, which allowed longer programs to be written. The next advance happened in the 1950s when the first high-level language (FORTRAN) was invented. Lập trình hướng đối tượng là con đường mạnh mẽ để tiếp cận nhiệm vụ lập trình. Từ buổi bình minh, lập trình đã bị