C++程序设计基础实验：C++对C的扩展特性与应用
🔥 本文详细讲解C++基础实验，包含C++对C语言的扩充与增强特性，从零开始掌握函数重载、引用、指针等核心概念，附详细代码分析与运行结果。适合C++初学者和有C语言基础想学习C++的同学！
一、实验目的
- 熟悉Dev-C++开发环境，了解C++对C语言的扩充与增强
- 掌握集成开发环境下C++程序的编辑、编译、链接和运行方法
- 掌握C++中特有的引用、函数重载等核心特性
二、实验环境
- 开发工具：Dev-C++ 5.11或更高版本
- 操作系统：Windows 10/11
- 编译器：MinGW GCC
三、实验内容
1. 阅读程序并验证结果
(1) 程序1：C++基本输入输出
#include<iostream>
using namespace std;
int main() {
int a, b, c;
printf("Please enter a and b\n");
scanf("%d%d", &a, &b);
c = a + b;
printf("a+b=%d", c);
return 0;
}
代码分析：
- 虽然引入了
iostream头文件和namespace std，但实际使用的是C语言的printf和scanf函数 - 这个程序演示了C++对C的兼容性，即在C++中可以混用C风格的输入输出
- C++风格的等价写法应该使用
cin和cout，如cin >> a >> b;和cout << "a+b=" << c;
实验步骤：
- 在Dev-C++环境中创建新项目
- 输入上述代码并编译运行
- 输入两个整数，如3和4
- 观察输出结果：
a+b=7
(2) 程序2：指针操作
#include<iostream>
using namespace std;
int main() {
int a[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};
int *p = a + 5, *q = a;
*q = *(p+5);
printf("%d %d", *p, *q);
return 0;
}
代码分析：
- 声明整型数组
a包含12个元素（1到12） - 指针
p指向数组第6个元素（索引5，值为6） - 指针
q指向数组第1个元素（索引0，值为1） *q = *(p+5)将第11个元素（索引10，值为11）赋值给第1个元素- 最后打印指针
p和q指向的值，即6 11
内存示意图：
数组a：[1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12]
↑ ↑
p p+5
↑
q (初始指向1，后来值变为11)
运行结果：6 11
(3) 程序3：引用参数传递
#include<iostream>
using namespace std;
void fun(int x, int &y) {
x += y; // x仅在函数内改变
y += x; // y的改变会影响调用处
}
int main() {
int x = 5, y = 10;
fun(x, y); // 第一次调用
fun(y, x); // 第二次调用
printf("x=%d, y=%d", x, y);
return 0;
}
代码分析：
- 函数
fun第一个参数是值传递，第二个参数是引用传递 - 第一次调用
fun(x, y)时：- x=5, y=10
- 函数内：x变为5+10=15（仅函数内有效）
- 函数内：y变为10+15=25（影响main函数中y的值）
- 调用后：x=5（未变），y=25
- 第二次调用
fun(y, x)时：- x=5, y=25
- 函数内：参数x（对应main中的y）变为25+5=30（仅函数内有效）
- 函数内：参数y（对应main中的x）变为5+30=35（影响main函数中x的值）
- 调用后：x=35，y=25
运行结果：x=35, y=25
2. 程序查错改错题
(1) 修改程序使其编译通过
原代码：
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
int a, b;
// ... 省略部分代码
错误分析：
main函数缺少左花括号{- 变量声明应在函数体内
修正后代码：
#include<iostream>
using namespace std;
int main() { // 添加了左花括号
int a, b; // 将变量声明移到函数体内
scanf("%d%d", &a, &b);
b += a;
printf("%d", b);
return 0;
}
运行结果：
当输入3 4时，输出7
3. 程序设计题
(1) 求最大数（函数重载实现）
要求： 实现重载的max函数，分别求两个数和三个数的最大值
实现代码：
#include<iostream>
using namespace std;
// 两个整数取最大值
int max(int a, int b) {
return a > b ? a : b;
}
// 三个整数取最大值（利用两个数的max函数）
int max(int a, int b, int c) {
return max(max(a,b), c);
}
int main() {
cout << "两个数的最大值：" << max(3,5) << endl; // 输出5
cout << "三个数的最大值：" << max(2,8,4) << endl; // 输出8
return 0;
}
代码分析：
- 函数重载是C++特有的特性，允许同名但参数列表不同的函数共存
- 在本例中，编译器根据传入的参数个数自动选择对应的
max函数 - 三参数版本的
max函数复用了两参数版本，体现了代码复用
运行结果：
两个数的最大值：5
三个数的最大值：8
(2) 三数排序（指针和引用实现）
要求： 使用指针和引用分别实现三个数的升序排序
a. 指针形参实现
#include<iostream>
using namespace std;
// 使用指针实现三数排序
void sort(int *a, int *b, int *c) {
if (*a > *b) swap(*a, *b);
if (*a > *c) swap(*a, *c);
if (*b > *c) swap(*b, *c);
}
int main() {
int x, y, z;
cout << "请输入三个整数：";
cin >> x >> y >> z;
sort(&x, &y, &z);
cout << "排序后结果：" << x << " " << y << " " << z << endl;
return 0;
}
b. 引用形参实现
#include<iostream>
using namespace std;
// 使用引用实现三数排序
void sortByReference(int &a, int &b, int &c) {
if (a > b) swap(a, b);
if (a > c) swap(a, c);
if (b > c) swap(b, c);
}
int main() {
int x, y, z;
cout << "请输入三个整数：";
cin >> x >> y >> z;
sortByReference(x, y, z);
cout << "排序后结果：" << x << " " << y << " " << z << endl;
return 0;
}
指针与引用实现对比：
- 语法差异：
- 指针实现需要传递地址
&x，并使用*a访问值 - 引用实现直接传递变量
x，直接使用a访问值
- 指针实现需要传递地址
- 安全性：
- 引用必须初始化且不能为空，相对更安全
- 指针可以为NULL，使用前需检查
- 代码简洁性：
- 引用实现的代码更简洁易读
运行实例：
输入：3 1 4
输出：1 3 4
四、实验总结
通过本次实验，我们：
- 熟悉了Dev-C++环境下C++的基本编程流程
- 深入理解了C++对C的重要扩充特性：
- 函数重载：同名不同参的函数可以共存，增强代码可读性
- 引用参数：相比指针更安全、语法更简洁的参数传递方式
- 指针操作：C++继承并增强了C语言的指针功能
- 掌握了不同参数传递方式的特点与应用场景：
- 值传递：参数在函数内的修改不影响原值
- 引用传递：参数在函数内的修改直接影响原值
- 指针传递：通过地址间接修改原值
五、思考与拓展
- 函数重载与函数默认参数有何区别？在什么场景下各自更适用？
- C++11及以后版本中引入了移动语义和右值引用，如何理解这些新特性？
- 智能指针如何解决传统指针的内存泄漏问题？
💡 小贴士：在实际开发中，C++的标准库（STL）提供了丰富的容器和算法，如
vector、sort等，可以更优雅地实现本实验中的功能，有兴趣的同学可以进一步探索。
参考资料
- C++ Primer（第5版）
- Effective C++（第3版）
- C++标准库（第2版）
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