双语教学的效果，除了师资的水平和学生的接受能力之外，另一个重要的因素是双语教学使用的英文版教材。它应该是国外非常受欢迎的权威作者的经典教材，并能反映该学科的最新发展动态。基于这样的理念，我们课题组在大量的检索和查询的基础上，详细阅读了几本“面向对象程序设计”方面的英文版教材，最后选择了非常著名的美国加州大学圣地亚哥分校计算机科学系的Walter Savitch 教授编写的“Problem Solving with C++”一书。

这是一本非常受师生欢迎的书，在世界各地有数十万的读者。从编排上看，书中除了有基本的讲解外，还有总结框、编程提示、编程陷阱，各章都有自测题、小结和编程项目。有的章还有案例学习（Case Study）。从内容上看，除了有面向对象的基本知识，如I/O流、类、继承、多态，同时还包括比较新的高级主题，如异常处理、模板、标准模板库等。

但这本教材同时也用了大量篇幅讲解了C语言部分的基础知识。对于我国很多院校来说，“面向对象程序设计”是在C语言之后的一门课，因此该书有很多冗余之处。作为“面向对象程序设计”的教材，原书约有1000多页，显得非常厚重。这不仅会增加学生的经济负担，同时也会增加学生的心理压力。为此，我们把C语言部分进行了大量的删减，只留了复习、总结性的叙述。而面向对象部分全部保留，并对这部分做了前后一致化的处理。同时对原书匹配的教学辅助资料（PPT、源代码、自测题和编程题答案）也做了相应的改动。

该教材的改编是“教育部双语教学课程建设项目”的任务之一。它是由在国外学习工作多年、外语好或有多年“面向对象程序设计”双语教学经验的张志华、刘雪飞、秦奕青、施运梅、路旭强和佟俐鹃等老师分工协作、相互配合完成的。马力妮和刘旭红老师在选教材的过程中也做了相当多的工作。

我校教务处对选教材和改编工作给予了高度的重视和大力支持。清华大学出版社的龙启铭老师在该书的改编过程中，自始至终都给予了极大的帮助和热心的指导。在此一并表示衷心的感谢！

虽然我们课题组的全体成员经过反复的讨论、修改，最后定稿。但不尽人意之处仍在所难免，恳请批评指正。

双语教学的效果，除了师资的水平和学生的接受能力之外，另一个重要的因素是双语教学使用的英文版教材。它应该是国外非常受欢迎的权威作者的经典教材，并能反映该学科的最新发展动态。基于这样的理念，我们课题组在大量的检索和查询的基础上，详细阅读了几本“面向对象程序设计”方面的英文版教材，最后选择了非常著名的美国加州大学圣地亚哥分校计算机科学系的Walter Savitch 教授编写的“Problem Solving with C++”一书。

这是一本非常受师生欢迎的书，在世界各地有数十万的读者。从编排上看，书中除了有基本的讲解外，还有总结框、编程提示、编程陷阱，各章都有自测题、小结和编程项目。有的章还有案例学习（Case Study）。从内容上看，除了有面向对象的基本知识，如I/O流、类、继承、多态，同时还包括比较新的高级主题，如异常处理、模板、标准模板库等。

但这本教材同时也用了大量篇幅讲解了C语言部分的基础知识。对于我国很多院校来说，“面向对象程序设计”是在C语言之后的一门课，因此该书有很多冗余之处。作为“面向对象程序设计”的教材，原书约有1000多页，显得非常厚重。这不仅会增加学生的经济负担，同时也会增加学生的心理压力。为此，我们把C语言部分进行了大量的删减，只留了复习、总结性的叙述。而面向对象部分全部保留，并对这部分做了前后一致化的处理。同时对原书匹配的教学辅助资料（PPT、源代码、自测题和编程题答案）也做了相应的改动。

该教材的改编是“教育部双语教学课程建设项目”的任务之一。它是由在国外学习工作多年、外语好或有多年“面向对象程序设计”双语教学经验的张志华、刘雪飞、秦奕青、施运梅、路旭强和佟俐鹃等老师分工协作、相互配合完成的。马力妮和刘旭红老师在选教材的过程中也做了相当多的工作。

我校教务处对选教材和改编工作给予了高度的重视和大力支持。清华大学出版社的龙启铭老师在该书的改编过程中，自始至终都给予了极大的帮助和热心的指导。在此一并表示衷心的感谢！

虽然我们课题组的全体成员经过反复的讨论、修改，最后定稿。但不尽人意之处仍在所难免，恳请批评指正。

Chapter 1  Introduction to C++ 1

1.1　INTRODUCTION TO C++ 2

Origins of the C++ Language 2

C++ and Object-Oriented Programming 2

A Sample C++ Program 3

PROGRAMMING TIP: Input and Output Syntax 6

Layout of a Simple C++ Program 6

PITFALL: Putting a Space before the include File Name 8

Compiling and Running a C++ Program 8

PROGRAMMING TIP: Getting Your Program to Run 9

1.2  PROGRAM STYLE 10

Comments 11

Naming Constants 11

Chapter Summary 13

Programming Projects 13

chapter 2  C++ Basics 15

2.1　VARIABLES AND ASSIGNMENTS 16

Variables 16

Names: Identifiers 16

Variable Declarations 16

Assignment Statements 17

PITFALL: Uninitialized Variables 17

2.2　INPUT AND OUTPUT 17

Output Using cout 18

PROGRAMMING TIP: End Each Program with a \n or endl 19

Include Directives and Namespaces 20

Formatting for Numbers with a Decimal Point 21

Input Using cin 22

Designing Input and Output 23

PROGRAMMING TIP: Line Breaks in I/O 23

2.3　DATA TYPES AND EXPRESSIONS 24

Simple Types 24

Introduction to the Class string 25

Type Compatibilities 27

Arithmetic Operators and Expressions 28

2.4　FLOW OF CONTROL 28

Boolean Expressions 28

Branching Mechanisms 29

Loop Mechanisms 31

Chapter Summary 33

Programming Projects 33

chapter 3  Functions 35

3.1　THE BASICS OF FUNCTIONS 36

Using Predefined Functions 36

Type Casting 37

Programmer-Defined Functions 37

Namespaces Revisited 40

Case Study: Buying Pizza 42

3.2　CALL-BY-REFERENCE PARAMETERS 48

A View of Call-by-Value 48

A First View of Call-by-Reference 48

Call-by-Reference in Detail 50

PROGRAMMING TIP: What Kind of Parameter to Use 53

3.3　OVERLOADING FUNCTION NAMES 56

Introduction to Overloading 56

PROGRAMMING EXAMPLE: Revised Pizza-Buying Program 58

3.4  PROCEDURAL ABSTRACTION 62

The Black Box Analogy 62

Case Study: Supermarket Pricing 63

3.5　TESTING AND DEBUGGING FUNCTIONS 67

Stubs and Drivers 67

3.6  GENERAL DEBUGGING TECHNIQUES 72

Keep an Open Mind 72

Check Common Errors 73

Localize the Error 73

The assert Macro 75

Chapter Summary 77

Programming Projects 78

chapter 4  Arrays and Pointers 83

4.1  ARRAYS 84

Declaring and Referencing Arrays 84

Arrays in Memory 84

Initializing Arrays 85

4.2  ARRAYS IN FUNCTIONS 85

Indexed Variables as Function Arguments 85

Entire Arrays as Function Arguments 85

The const Parameter Modifier 86

Functions That Return an Array 86

4.3  MULTIDIMENSIONAL ARRAYS 86

Multidimensional Array Basics 86

Multidimensional Array Parameters 87

4.4  POINTERS 87

Pointer Variables 87

Basic Memory Management 92

PITFALL: Dangling Pointers 93

4.5  DYNAMIC ARRAYS 94

Array Variables and Pointer Variables 94

Creating and Using Dynamic Arrays 94

Chapter Summary 98

Programming Projects 99

chapter 5  I/O Streams as an Introduction to Objects and Classes 101

5.1  STREAMS AND BASIC FILE I/O 102

Why Use Files for I/O  103

File I/O 103

Introduction to Classes and Objects 107

PROGRAMMING TIP: check whether a File was opened successfully 108

Techniques for File I/O 110

Appending to a File (Optional) 114

File Names as Input (Optional) 114

5.2  TOOLS FOR STREAM I/O 117

Formatting Output with Stream Functions 117

Manipulators 121

Streams as Arguments to Functions 124

PROGRAMMING TIP: Checking for the End of a File 124

A Note on Namespaces 127

PROGRAMMING EXAMPLE: Cleaning Up a File Format 128

5.3  CHARACTER I/O 130

The Member Functions get and put 130

The putback Member Function (Optional) 133

PROGRAMMING EXAMPLE: Checking Input 134

PITFALL: Unexpected '\n' in Input 136

The eof Member Function 139

PROGRAMMING EXAMPLE: Editing a Text File 141

Predefined Character Functions 141

PITFALL: toupper and tolower Return Values 143

5.4  INHERITANCE 145

Inheritance Among Stream Classes 146

PROGRAMMING EXAMPLE: Another new_line Function 149

Default Arguments for Functions (Optional) 150

5.5  RANDOM ACCESS TO FILES (Optional) 152

Chapter Summary 154

Programming Projects 155

chapter 6  Strings and Vectors 163

6.1  AN ARRAY TYPE FOR STRINGS 164

C-String Values and C-String Variables 164

PITFALL: Using = and == with C Strings 165

Other Functions in <cstring> 165

C-String Input and Output 167

C-String-to-Number Conversions and Robust Input 169

6.2  THE STANDARD string CLASS 174

Introduction to the Standard Class string 174

I/O with the Class string 176

PROGRAMMING TIP: More Versions of getline 179

PITFALL: Mixing cin >> variable; and getline 180

String Processing with the Class string 181

PROGRAMMING EXAMPLE: Palindrome Testing 183

Converting Between string Objects and C Strings 188

6.3  VECTORS 188

Vector Basics 188

PITFALL: Using Square Brackets Beyond the Vector Size 190

PROGRAMMING TIP: Vector Assignment Is Well Behaved 192

Efficiency Issues 192

Chapter Summary 193

Programming Projects 194

chapter 7  Defining Classes 199

7.1  STRUCTURES 200

Structures for Diverse Data 200

PITFALL: Forgetting a Semicolon in a Structure Definition 204

Structures as Function Arguments 205

PROGRAMMING TIP: Use Hierarchical Structures 206

Initializing Structures 207

7.2  CLASSES 210

Defining Classes and Member Functions 210

Public and Private Members 214

PROGRAMMING TIP: Make All Member Variables Private 221

PROGRAMMING TIP: Define Accessor and Mutator Functions 221

PROGRAMMING TIP: Use the Assignment Operator with Objects 223

PROGRAMMING EXAMPLE: BankAccount Class-Version 1 223

Summary of Some Properties of Classes 227

Constructors for Initialization 229

PROGRAMMING TIP: Always Include a Default Constructor 235

PITFALL: Constructors with No Arguments 237

7.3  ABSTRACT DATA TYPES 238

Classes to Produce Abstract Data Types 239

PROGRAMMING EXAMPLE: Alternative Implementation of a Class 242

Chapter Summary 246

Programming Projects 247

chapter 8  Friends, Overloaded Operators, and Arrays in Classes 251

8.1  FRIEND FUNCTIONS 252

PROGRAMMING EXAMPLE: An Equality Function 252

Friend Functions 255

PROGRAMMING TIP: Define Both Accessor Functions

and Friend Functions  257

PROGRAMMING TIP: Use Both Member and Nonmember Functions 258

PROGRAMMING EXAMPLE: Money Class (Version 1) 259

Implementation of digit_to_int (Optional) 265

PITFALL: Leading Zeros in Number Constants 266

The const Parameter Modifier 268

PITFALL: Inconsistent Use of const 269

8.2  OVERLOADING OPERATORS 273

Overloading Operators 273

Constructors for Automatic Type Conversion 276

Overloading Unary Operators 278

Overloading >> and << 279

8.3  ARRAYS AND CLASSES 287

Arrays of Classes 288

Arrays as Class Members 291

PROGRAMMING EXAMPLE: A Class for a Partially Filled Array 292

8.4  CLASSES AND DYNAMIC ARRAYS 294

PROGRAMMING EXAMPLE: A String Variable Class 295

Destructors 298

PITFALL: Pointers as Call-by-Value Parameters 300

Copy Constructors 302

Overloading the Assignment Operator 306

Chapter Summary 309

Programming Projects 309

chapter 9  Separate Compilation and Namespaces 317

9.1　SEPARATE COMPILATION 318

ADTs Reviewed 318

Case Study: DigitalTime——A class Compiled Separately 320

Using #ifndef 328

PROGRAMMING TIP: Defining Other Libraries 330

9.2  NAMESPACES 332

Namespaces and using Directives 332

Creating a Namespace 333

Qualifying Names 336

A Subtle Point About Namespaces (Optional) 337

Unnamed Namespaces 338

PROGRAMMING TIP: Choosing a Name for a Namespace 342

PITFALL: Confusing the Global Namespace and the Unnamed Namespace 343

Chapter Summary 344

Programming Projects 345

chapter 10  Inheritance 347

10.1  INHERITANCE BASICS 348

Derived Classes 348

Constructors in Derived Classes 356

PITFALL: Use of Private Member Variables from the Base Class 359

PITFALL: Private Member Functions Are Effectively Not Inherited 360

The protected Qualifier 361

Redefinition of Member Functions 364

Redefining Versus Overloading 366

Access to a Redefined Base Function 367

10.2  INHERITANCE DETAILS 369

Functions That Are Not Inherited 369

Assignment Operators and Copy Constructors in Derived Classes 369

Destructors in Derived Classes 370

10.3  POLYMORPHISM 372

Late Binding 372

Virtual Functions in C++ 373

Virtual Functions and Extended Type Compatibility 378

PITFALL: The Slicing Problem 382

PITFALL: Not Using Virtual Member Functions 382

PITFALL: Attempting to Compile Class Definitions Without Definitions

for Every Virtual Member Function 383

PROGRAMMING TIP: Make Destructors Virtual 383

Chapter Summary 385

Programming Projects 385

chapter 11  Exception Handling 393

11.1  EXCEPTION-HANDLING BASICS 394

A Toy Example of Exception Handling 394

Defining Your Own Exception Classes 402

Multiple Throws and Catches 404

PITFALL: Catch the More Specific Exception First 406

PROGRAMMING TIP: Exception Classes Can Be Trivial 407

Throwing an Exception in a Function 408

Exception Specification 408

PITFALL: Exception Specification in Derived Classes 411

11.2  PROGRAMMING TECHNIQUES FOR EXCEPTION HANDLING 412

When to Throw an Exception 413

PITFALL: Uncaught Exceptions 414

PITFALL: Nested try-catch Blocks 414

PITFALL: Overuse of Exceptions 414

Exception Class Hierarchies 415

Testing for Available Memory 415

Rethrowing an Exception 416

Chapter Summary 416

Programming Projects 416

chapter 12  Templates 419

12.1  TEMPLATES FOR ALGORITHM ABSTRACTION 420

Templates for Functions 421

PITFALL: Compiler Complications 424

PROGRAMMING EXAMPLE: A Generic Sorting Function 426

PROGRAMMING TIP: How to Define Templates 430

PITFALL: Using a Template with an Inappropriate Type 430

12.2  TEMPLATES FOR DATA ABSTRACTION 430

Syntax for Class Templates 431

PROGRAMMING EXAMPLE: An Array Class 433

Chapter Summary 438

Programming Projects 438

chapter 13  Standard Template Library 441

13.1  ITERATORS 442

Using Declarations 443

Iterator Basics 443

Kinds of Iterators 448

Constant and Mutable Iterators 451

Reverse Iterators 453

PITFALL: Compiler Problems 454

Other Kinds of Iterators 455

13.2  CONTAINERS 455

Sequential Containers 456

PITFALL: Iterators and Removing Elements 459

PROGRAMMING TIP: Type Definitions in Containers 460

Container Adapters stack and queue 460

Associative Containers set and map 463

Efficiency 467

13.3  GENERIC ALGORITHMS 468

Running Times and Big-O Notation 469

Container Access Running Times 473

Nonmodifying Sequence Algorithms 473

Container Modifying Algorithms 478

Set Algorithms 479

Sorting Algorithms 481

Chapter Summary 481

Programming Projects 482

APPENDIX 1  C++ Keywords 487

APPENDIX 2  Precedence of Operators 488

APPENDIX 3  Some Library Functions 490

APPENDIX 4  Inline Functions 494

APPENDIX 5  Overloading the Array Index Square Brackets 495

APPENDIX 6  The this Pointer 496

APPENDIX 7  Overloading Operators as Member Operators 498

IV

Problem Solving with C++ 6th Edition

XI

Contents