《Ｃ＋＋程序設(shè)計(jì)教程》（第二版）的寫作動(dòng)機(jī)與特色

錢　能

一、 用標(biāo)準(zhǔn)C++教學(xué)與編程

計(jì)算機(jī)科學(xué)與應(yīng)用的迅猛發(fā)展，直接推動(dòng)了《C++程序設(shè)計(jì)教程》一書的再版。由于C++語言作為有效的開發(fā)工具在計(jì)算機(jī)界起著重要的作用，因而在國內(nèi)得到了越來越多的應(yīng)用，許多大型的計(jì)算機(jī)和軟件開發(fā)公司要求程序員必須能夠進(jìn)行C++編程，這一趨勢導(dǎo)致了越來越多的學(xué)校開設(shè)C++程序設(shè)計(jì)課程。1998年ISO/IEEE所制定的C++標(biāo)準(zhǔn)如今已經(jīng)被各大C++編譯器制造商全盤采用，2002年又修訂了C++新的國際標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)的C++教學(xué)也逐步意識(shí)到用標(biāo)準(zhǔn)C++進(jìn)行教學(xué)的重要意義，這也意味著C++正以一日千里之勢在向前發(fā)展。

這些年中，發(fā)現(xiàn)用非標(biāo)準(zhǔn)C++進(jìn)行編程，總是磕磕碰碰，遇到編譯器的嚴(yán)重挑戰(zhàn)，而用標(biāo)準(zhǔn)C++進(jìn)行編程卻能順利進(jìn)行。這倒不是說非標(biāo)準(zhǔn)C++不能進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)。例如，在VC6下書寫的程序，只打算在Windows環(huán)境下運(yùn)行，也沒有什么不妥，因?yàn)閃indows在我國的使用和開發(fā)群體那么大，使得VC6也似乎成了一種Windows的“標(biāo)準(zhǔn)”了。但是，在C++中使用類進(jìn)行編程，以及使用STL便不那么順暢了，編寫的代碼移植到其他系統(tǒng)變得困難了。由于人為地制造此編譯器和彼編譯器的差別，也就使得代碼彼此之間比較和研究產(chǎn)生了障礙。

所以一開始學(xué)習(xí)，采用標(biāo)準(zhǔn)C++學(xué)習(xí)，是一種良好的習(xí)慣，它能夠幫助讀者發(fā)現(xiàn)最本質(zhì)的問題。例如，字符串處理，用char*直接描述和用string類描述有本質(zhì)的區(qū)別，當(dāng)讀者看清兩者的差異后，到了使用Windows資源或者M(jìn)FC時(shí)，就會(huì)自然理解CString與char*的區(qū)別來。

標(biāo)準(zhǔn)C++有更多的使用群體、更好的移植性和對以后的新標(biāo)準(zhǔn)更好的適應(yīng)能力，這也促使了第二版從前C++過渡到標(biāo)準(zhǔn)C++。

二、 結(jié)構(gòu)調(diào)整，強(qiáng)化體系

采用原先第一版做教材時(shí)，發(fā)現(xiàn)速成教學(xué)很奏效，也就是在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)學(xué)現(xiàn)編，而且可以無需任何預(yù)備知識(shí)。相反，循序漸進(jìn)地進(jìn)行課堂教學(xué)，因?yàn)闆]有接觸到計(jì)算機(jī)，沒有直接進(jìn)行編程實(shí)踐，關(guān)于數(shù)據(jù)類型定義、說明、命名以及語法格式等概念的理解反而有一些障礙。這不得不讓引人思考，是否應(yīng)該以編程的感性認(rèn)識(shí)讓學(xué)生自己去分辨編程中語言要素以及操作順序。幾次下來，確認(rèn)了首先上機(jī)實(shí)驗(yàn)這樣的教學(xué)方式很有效。于是在第二版中，將基本編程這一章的內(nèi)容放到前面第二章，而數(shù)據(jù)類型和具體的計(jì)算表達(dá)統(tǒng)統(tǒng)屬于初學(xué)編程時(shí)的問題來加以解決，放到了第三章和第四章。

同時(shí)，因?yàn)榈诙娴膶?shí)例教學(xué)色彩更濃厚，一些概念靠實(shí)例的學(xué)習(xí)可以掌握，所以把原來單獨(dú)成章的數(shù)組以及指針都拆到第三章中，作為其中的一節(jié)內(nèi)容了。

第一、二部分講述基本編程和過程化編程方法，考慮到一些內(nèi)容的份量比重，過程化編程中的數(shù)組、指針、引用和結(jié)構(gòu)，都不再單獨(dú)成章。這實(shí)際上是對全書作大幅度的內(nèi)容結(jié)構(gòu)重組的開始。

由于實(shí)例中輸入輸出的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)特別重要，所以全書貫穿了文件流的基本操作。

以基本編程語句，數(shù)據(jù)類型和計(jì)算表達(dá)的章節(jié)順序展開敘述，同時(shí)還歸類了過程化編程的諸種方法，是作者多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。學(xué)了簡單的編程語句，隨之展開過程控制結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)，以感性認(rèn)識(shí)牽動(dòng)理性認(rèn)識(shí)，在C++學(xué)習(xí)上更能奏效，也順應(yīng)了教學(xué)規(guī)律。

抽象編程是指采用抽象分層的手法，進(jìn)行各個(gè)模塊的具體編程。抽象編程并不是動(dòng)動(dòng)腦，動(dòng)動(dòng)嘴，比劃比劃的形式，而是更有效地進(jìn)行的具體編程。要實(shí)質(zhì)性地提高編程能力，必須學(xué)習(xí)C++的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)技術(shù)和抽象表達(dá)手段，兩者并重。面向?qū)ο缶幊痰闹饕侄误w現(xiàn)在抽象編程，書中強(qiáng)化了C++的抽象表達(dá)技術(shù)，特地將多態(tài)和抽象類拎出來單獨(dú)成章，而第一版在抽象表達(dá)手段上明顯不足。

除此之外，還加強(qiáng)了基于對象編程，完善了面向?qū)ο缶幊蹋a(bǔ)充了高級(jí)編程。

第一版在面向?qū)ο蠛透呒?jí)編程方面比較薄弱，在教學(xué)中，明顯感到一是體系性不強(qiáng)，二是內(nèi)容相對不足。因而，第二版必須針對這一缺陷，在結(jié)構(gòu)上作一大的調(diào)整。結(jié)果，對象化編程中的堆與拷貝構(gòu)造函數(shù)、靜態(tài)成員和友元、多重繼承、操作符重載和IO流都不再單獨(dú)成章，而以面向?qū)ο缶幊痰淖钪匾獛讉€(gè)內(nèi)容來編排：類，對象生滅、繼承、基于對象編程、多態(tài)以及抽象類。而且也大大擴(kuò)充了原先的內(nèi)容，特別是抽象類，模板和異常這三章內(nèi)容，增幅比較大。

模板這一章除了介紹基本用法，還介紹了STL的模板技術(shù)以及程序組織方法，模板的全局定做和局部定做，用模板實(shí)現(xiàn)的多態(tài)技術(shù)與虛函數(shù)的多態(tài)技術(shù)的區(qū)別與相互補(bǔ)充性，最后介紹了泛型編程，這些內(nèi)容屬于高級(jí)編程的基礎(chǔ)，它對于理解開發(fā)中的樣本代碼會(huì)帶來很大的好處。異常這一章除了介紹基本用法和增強(qiáng)編程的可靠性與容錯(cuò)性的作用外，還介紹了標(biāo)準(zhǔn)異常、異常申述、異常關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)和非錯(cuò)誤異常的處理方法，它對于讀者理解異常的本質(zhì)會(huì)起到很好的作用。

三、 為新教學(xué)模式開道

打破舊式教學(xué)的刻板模式，致力于消除計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生在大學(xué)畢業(yè)后卻不會(huì)編程的普遍現(xiàn)狀。本書將程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)要求和目標(biāo)牢牢鎖在編程能力而不是應(yīng)付機(jī)械式考試上，強(qiáng)調(diào)程序設(shè)計(jì)課程應(yīng)充實(shí)更多的編程實(shí)踐，讓更多有編程經(jīng)驗(yàn)的教師來講解和指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，并要求以實(shí)際的編程活動(dòng)來確認(rèn)是否掌握了所學(xué)內(nèi)容和方法。

因此第二版無論是代碼實(shí)例，還是習(xí)題都采用編程實(shí)驗(yàn)形式，而且，事實(shí)上，作者已經(jīng)完成了兩年的課程考試以編程為主的形式的過渡。

第二版的出版，也意味著作者將以編程實(shí)時(shí)提交作為實(shí)驗(yàn)形式，也以編程實(shí)時(shí)提交作為考試的形式，以此作為C++程序設(shè)計(jì)課程的新教學(xué)模式。

雖然第一版已經(jīng)開始脫離應(yīng)付書面考試的學(xué)習(xí)形式，但某些地方還留戀著計(jì)算機(jī)等級(jí)考試的內(nèi)容細(xì)節(jié)描述，而第二版的寫作已經(jīng)將一些細(xì)節(jié)下放到《詳解》1中去了?！督坛蹋ǖ诙妫纷鳛橹鹘滩模涫侄问蔷幊谭椒ê途幊逃?xùn)練并施，其內(nèi)容是內(nèi)部特性與抽象編程并重。當(dāng)然，學(xué)好了C++編程技能，書面考試亦會(huì)得心應(yīng)手。

本書在內(nèi)容上是跨編程基礎(chǔ)，過程化編程，對象化編程和高級(jí)編程的四合一?？梢赃x擇進(jìn)行其中的第一、二部分，或第三、四部分的教學(xué)。第一、二部分和第三、四部分分別可以作為一學(xué)期約64個(gè)理論實(shí)踐課時(shí)的教學(xué)，其中上機(jī)實(shí)驗(yàn)可占到總學(xué)時(shí)的1/2左右。

四、 引領(lǐng)進(jìn)一步編程提高

目前市面上，C++的書籍很多，真是眼花繚亂，有很多是國外名家寫的經(jīng)典之作，但初學(xué)者看了很難有大的收獲，而有過一些開發(fā)背景的讀者看了會(huì)覺得很精彩，感到真是一種享受。到了“享受”這個(gè)層次，學(xué)習(xí)C++就無障礙可言了。本書旨在引導(dǎo)初學(xué)者，學(xué)會(huì)欣賞C++學(xué)習(xí)的初級(jí)精彩；然后根據(jù)作者的指引，直接去享受C++經(jīng)典著作的內(nèi)在精彩。

書中經(jīng)常出現(xiàn)對參考文獻(xiàn)的閱讀指引，其中大部分都是指引到國外的C++經(jīng)典著作中去，從而幫助讀者學(xué)習(xí)更深刻的C++編程內(nèi)涵。

書中也經(jīng)常出現(xiàn)程序設(shè)計(jì)方法的多樣性探討、語言特征上的優(yōu)缺點(diǎn)描述及編譯工具評(píng)價(jià)等，甚至對C++中的一些名詞和術(shù)語進(jìn)行了更確切的中文命名。作者不隱晦自己的觀點(diǎn)，更歡迎專家來信探討。對于計(jì)算機(jī)教師和高級(jí)程序員來說，應(yīng)是一種有益的參考。

五、 通俗、詼諧和深長意味

本書描述的淺顯易懂來自于不懈的實(shí)踐經(jīng)歷和長期的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。然而，僅僅淺顯，往往使著述的篇幅顯得臃腫，所以，必須已經(jīng)對某一領(lǐng)域的科學(xué)現(xiàn)象有所透徹的理解，才能真正通俗易懂甚至詼諧幽默得起來。

通俗和詼諧也是作者撰寫本書的一大特點(diǎn)，因?yàn)樽髡咭呀?jīng)不相信一本刻板描述高水平體系化的書，能夠?yàn)樽x者所接受。人來自生活，對于堆積著公理、定理、規(guī)定，公式推導(dǎo)，規(guī)范的書，看似堂堂正正，而少有對體系作深刻揭示而又實(shí)例不足的書，已經(jīng)證明是不受現(xiàn)代讀者歡迎的。而且C++編程語言作為技能性課程更需要最后以能力來證明自己的學(xué)習(xí)成就而不是考試成績。

通俗和詼諧不是無原則的，它必須圍繞一個(gè)體系，緊扣主題，重點(diǎn)突出。在難點(diǎn)的敘述上，更能見通俗和詼諧的魅力。

例如，作為性能這一章的開場白，有一段對效率的獨(dú)特描述，來警示效率在編程中的重要：“程序員談?wù)撟疃嗟氖切蕟栴}，C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法就是在效率的爭辯中發(fā)展起來的。面對所要解決的龐大問題，人們害怕徒勞無功，所以對種種影響效率的方法橫加指責(zé)。軟件業(yè)的發(fā)展，是因?yàn)樯a(chǎn)的軟件一個(gè)個(gè)實(shí)用起來了。而要實(shí)用，效率便是其生命！”

六、 抽象編程與內(nèi)部特性并重

高級(jí)編程都是抽象編程，抽象編程總是接口獨(dú)立，層次分明。抽象編程最大的好處是程序的模塊之間職責(zé)分明，容易維護(hù)和擴(kuò)展。面向?qū)ο缶幊痰囊粋€(gè)重要優(yōu)勢就是能夠在對象化編程中把抽象性的效果淋漓盡致地體現(xiàn)出來，抽象編程是程序員追求的重要目標(biāo)，把握了抽象編程也就是本質(zhì)上把握了編程的方法。因此，本書抓住抽象編程，對面向?qū)ο蟮雀呒?jí)編程方法展開重點(diǎn)描述。

C++編程本質(zhì)上是數(shù)據(jù)類型和算法的堆積，很多算法的性能是需要程序員通過語句使用的效率推敲來把握的，也就是說，C++的內(nèi)部特性對其程序的性能起著重要的作用，這種作用不是哪種編程方法可以左右的。此外，STL的性能也涉及到所用語句的內(nèi)在效率，它必須從實(shí)踐中慢慢把握。

要提高編程能力，便要以抽象編程觀來進(jìn)行編程思考，擴(kuò)大編程的視野，同時(shí)必須重視C++內(nèi)部特性，提高C++性能，讓程序真正實(shí)用起來。對C++來說，這是兩種相輔相成的本質(zhì)，一個(gè)強(qiáng)調(diào)低層特性，一個(gè)強(qiáng)調(diào)從頂層縱覽全局。堅(jiān)持兩者并重，才能使C++體現(xiàn)出超乎其他編程語言的簡捷和高效。體現(xiàn)了C++強(qiáng)大的生命力也就體現(xiàn)了一個(gè)人的編程能力。這就是學(xué)習(xí)C++編程語言的著眼點(diǎn)。

七、 代碼風(fēng)格

編程重代碼形式，優(yōu)秀程序員總是具有自己獨(dú)特的代碼風(fēng)格。代碼風(fēng)格的好壞直接影響其可讀性，影響其與其他程序員的溝通。這也就決定了該代碼的生命力。要想盡可能快地成為一個(gè)程序員，應(yīng)該有意識(shí)地訓(xùn)練自己的代碼書寫風(fēng)格。這就首先需要見識(shí)一些優(yōu)秀代碼，然后從實(shí)踐經(jīng)歷中慢慢形成自己的代碼風(fēng)格。

本書正是意識(shí)到了代碼風(fēng)格的重要，從根本上著手來培養(yǎng)程序員，本書特地對第一版所有的源代碼的風(fēng)格進(jìn)行了改良，使之更優(yōu)雅、精簡和可讀。同時(shí)還補(bǔ)充了許多高效和精巧的代碼。難怪書的封底點(diǎn)出“風(fēng)格獨(dú)特，極具模仿價(jià)值”。

這里要避免強(qiáng)調(diào)風(fēng)格所導(dǎo)致的誤區(qū)：性能是程序運(yùn)行的生命，但有時(shí)性能和代碼并不調(diào)和。也就是說，實(shí)現(xiàn)了高雅的風(fēng)格，而操作并不一定高效；實(shí)現(xiàn)了高效，代碼不一定可讀性好。書中一般會(huì)采取一種簡捷的偏向于袒護(hù)性能的代碼形式。發(fā)生這種情況時(shí)，代碼可能會(huì)顯得很奇異，甚至有點(diǎn)晦澀難懂。好在這是一部教材，把這些懸念留給親愛的老師，會(huì)使課堂教學(xué)更精彩，而且也將會(huì)有《C++程序設(shè)計(jì)教程詳解》來細(xì)述。