C++面向对象程序设计 - 函数库

        C语言程序中各种功能基本上都是由函数来实现的，在C语言的发展过程中建立了功能丰富的函数库，C++从C语言继承了些函数功能。如果要用函数库中的函数，就必须在程序文件中包含文件中有关的头文件，在不同的头文件中，包含了不同的函数的声明。

        在C语言的传统方法中，头文件名包括后缀.h，如stdio.h，math.h等。由于C语言没有命名空间，头文件并不存放在命名空间中，因此在C++程序文件中如果用到带后缀.h的头文件时，不必用命名空间，只需在文件中包含所用的头文件即可。代码示例如下：

#include 

        在C++的新方法，系统提供的头文件不包括后缀.h，如iostream，string等。为了表示与C语言的头文件有联系又有区别，C++所用的头文件名在C语言的相应的头文件名之前加一个字母c。例如C语言中有关输入输出的头文件名为stdio.h在C++中相应头文件名为cstdio。C语言的头文件string.h在C++的头文件名为cstring。代码示例如下：

#include 
#include 
using namesapce std;

一、cstdio

        在C++中，cstdio是一个标准头文件，它包含了标准库中的I/O（输入/输出）函数。这个头文件实际上是C语言标准库的C++封装，其中的函数可以直接在C++代码中使用，但为了保持与C的兼容性，并且为了避免在C++的全局命名空间引入名称冲突，C++使用了不带.h后缀的头文件，并且在它们前面添加了c前缀。

        在C++程序开发中，虽然推荐使用C++自己的I/O流库（如iostream），但在某些情况下使用cstdio还是有必要的，诸如printf()、scanf()等函数。

1.1 scanf()函数格式字符串

示例如下：

#include 
 
int main(){
	// 使用printf函数输出控制台
	printf("Hello world!\n");
	
	char input[100];
	// 使用scanf函数从控制台读取一个字符串
	printf("Enter a string:");
	scanf("%s", input);
	// 使用printf函数输出读取的字符串
	printf("You entered: %s\n", input);
	return 0;
}

        运行后结果如下图：

1.2 指定缓冲区长度        

        为了防止缓冲区溢出，该函数还可以指定输入字符的最大长度，代码如下：

#include 
 
int main(){
	char input[100];
	// 使用scanf函数从控制台读取一个字符串
	printf("Enter a string:");
	scanf("%3s", input);
	// 使用printf函数输出读取的字符串
	printf("You entered: %s\n", input);
	return 0;
}

        只要在%号和s字符之间指定缓冲区长度即可，运行后输入Hello只能输出指定长度的字符串，如下图：

1.3 输出字符串包含空格

        在前面的示例中，当遇到空格后就结束了，这是因为scanf函数不会自动处理空格作为字符串一部分，怎么样包含空格连着输出一个完整的字符串信息呢。这时需要作此特殊处理，使用%[^\n]说明符告诉scanf函数读取输入直到遇到换行符为止，这样就能包含空格了。

        %[]格式说明符用于读取指定字符集的字符，&\n表示读取直到遇到换行符为止。示例代码如下：

#include 
 
int main(){
	char input[100];
	// 使用scanf函数从控制台读取一个字符串
	printf("Enter a string:");
	scanf("%[^\n]", input);
	// 使用printf函数输出读取的字符串
	printf("You entered: %s\n", input);
	return 0;
}

        运行后结果如下图：

        当然，这里也可以指定缓冲区大小，代码示例如下：

#include 
 
int main(){
	char input[100];
	// 使用scanf函数从控制台读取一个字符串
	printf("Enter a string:");
	scanf("%8[^\n]", input);
	// 使用printf函数输出读取的字符串
	printf("You entered: %s\n", input);
	return 0;
}

        当指定缓冲区大小为8时，hello有5个字符，空格+wo为3个字符，刚好输出8个字符结束。结果如下图：

二、cmath

        在C++中，是一个标准的头文件，它提供了许多用于数学运算的函数和宏。这些函数通常用于处理浮点数和整数型的数学运算，包括三角函数、双曲函数、指数函数、对数函数、幂函数、取整函数等。

        以下为常见的函数：

2.1 三角函数

2.2 双曲函数

2.3 指数和对数函数

2.4 取整函数

2.5 其他函数

注意：中的函数通常使用弧度作为角度的单位，而不是度。如果你使用度作为角度单位，需要先将它们转换为弧度，公式为：弧度=度*(/180)。

三、解一元二次方程

       了解头文件cmath中一些常见的函数后，我们用它来解一元二次方程，的实根，如果方程没有实根，则输出有关警告信息。

解析：求根公式为，公式中的符号表示解的两种可能性，即方程的两个解是相同的（当判别时）或不同的（当判别时）。这个公式通过直接应用，可以快速找到一元二次方程的解。

• 当判别式时，方程有实数解。
• 当判别时，方程无实数解，但可能有复数解。

示例代码如下：

#include 
#include 		// sqrt函数定义在cmath头文件中
using namespace std;
 
// 函数用于求解二次方程
void solveQuadraticEquation(double a, double b, double c){
	// 计算判别式
	double dis = b * b - 4 * a * c;
	double r1, r2;
	// 检查判别式的值
	if(dis > 0){
		// 两个不同的实根
		r1 = (-b + sqrt(dis)) / (2*a);
		r2 = (-b - sqrt(dis)) / (2*a);
		cout <<"The equation has two different real roots " <" and " <
	} else if(dis == 0){
		// 两个相同的实根
		r1 = r2 = -b / (2*a);
		cout <<"The equation has two identical real roots of " <
	} else{
		cout <<"The equation has no real roots" <
	}
	cout <
}
 
int main(){
	// 定义变量
	double a, b, c;
	do{
		cout <<"Please output the values of a,b,c and press enter:" <
		cin >>a >>b >>c;
		solveQuadraticEquation(a, b, c);
	} while(a != 0);
	cout <<"end" <
	return 0;
}

        运行后结果如下图：