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5cout << "三个数的最大值：" << max(2,8,4) << endl;      // 输出8return 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
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