21世纪影响世界的三大关键技术是： 以计算机和网络为代表的信息技术；以基因工程为代表的生命科学和生物技术；以纳米技术为代表的新型材料技术。信息技术居三大关键技术之首。国民经济的发展采取信息化带动现代化的方针，要求在所有领域中迅速推广信息技术，导致需要大量的计算机科学与技术领域的优秀人才。

计算机科学与技术的广泛应用是计算机学科发展的原动力，计算机科学是一门应用科学。因此，计算机学科的优秀人才不仅应具有坚实的科学理论基础，而且更重要的是能将理论与实践相结合，并具有解决实际问题的能力。培养计算机科学与技术的优秀人才是社会的需要、国民经济发展的需要。

制定科学的教学计划对于培养计算机科学与技术人才十分重要，而教材的选择是实施教学计划的一个重要组成部分，《21世纪计算机科学与技术实践型教程》主要考虑了下述两方面。

一方面，高等学校的计算机科学与技术专业的学生，在学习了基本的必修课和部分选修课程之后，立刻进行计算机应用系统的软件和硬件开发与应用尚存在一些困难，而《21世纪计算机科学与技术实践型教程》就是为了填补这部分鸿沟。将理论与实际联系起来，结合起来，使学生不仅学会了计算机科学理论，而且也学会应用这些理论解决实际问题。

另一方面，计算机科学与技术专业的课程内容需要经过实践练习，才能深刻理解和掌握。因此，本套教材增强了实践性、应用性和可理解性，并在体例上做了改进——使用案例说明。

实践型教学占有重要的位置，不仅体现了理论和实践紧密结合的学科特征，而且对于提高学生的综合素质，培养学生的创新精神与实践能力有特殊的作用。因此，研究和撰写实践型教材是必须的，也是十分重要的任务。优秀的教材是保证高水平教学的重要因素，选择水平高、内容新、实践性强的教材可以促进课堂教学质量的快速提升。在教学中，应用实践型教材可以增强学生的认知能力、创新能力、实践能力以及团队协作和交流表达能力。

实践型教材应由教学经验丰富、实际应用经验丰富的教师撰写。此系列教材的作者不但从事多年的计算机教学，而且参加并完成了多项计算机类的科研项目，把他们积累的经验、知识、智慧、素质融合于教材中，奉献给计算机科学与技术的教学。

我们在组织本系列教材过程中，虽然经过了详细地思考和讨论，但毕竟是初步的尝试，不完善甚至缺陷不可避免，敬请读者指正。

本系列教材主编陈明

2005年1月于北京

前言

我们有幸躬逢信息化时代。在这个知识大爆炸的时代，我们迎来机遇，也面临挑战。

计算机技术迅猛发展始于何时，很难界定。在计算机高级语言的领域，自从20世纪60 年代初期以来，先后开发了许多高级语言。其中，面向过程的程序设计语言首先面世，之后，面向对象的程序设计语言陆续登台。但在科学运算方面，从20世纪80年代末期至今，一枝独秀的高级语言只有C/C++。在可以预见的将来，C/C++仍将葆其青春。

C++是“带类的C”，是面向对象的程序设计（ObjectOriented Programming，OOP）语言。“面向对象”是一个很时髦的关键词。“面向对象”究竟是什么？本书将给读者一个满意的答复。

长期以来，存在着学习C++是否要先学C 语言的争论。我们的观点是：C++是C的扩充；不学C，焉能学C++。再者，C是结构化程序设计语言，虽说是适合于面向过程的程序设计，但在设计面向对象的程序中的主函数和成员函数中，通晓C程序设计技巧，仍是十分必要的。本书按照学习规律，先介绍C的编程技术，然后过渡到对C++的论述。 

在科学计算领域，C/C++无疑是主流的程序设计语言。只要从事科技开发，那么，无论做软件还是硬件，都要通晓C/C++程序设计语言。市场上有关 C/C++的教材和参考书可谓争妍斗奇，目不暇接。那么，为什么还要写这本书呢？这本书有什么特点？适合于哪些读者？下面简要地介绍一下。1. 本书的宗旨

本书的取材和体裁服从惟一的宗旨：帮助读者切实地掌握 C/C++程序分析能力和设计技能。2. 本书的特点

 (1) 通俗易懂

本书注意用通俗易懂的语言阐述基本理论，特别是讲深讲透许多“难点”，例如：

 数组和指针;

 引用;

 函数中的参数传递、函数体的编写、函数的调用;

 多文件操作;

 变量的存储和作用域;

 类的创建;

 继承;

 多态性与虚函数。

书中提供许多实例，从正反两方面来说明什么是正确的，什么是错误的。

(2) 利于自学

实践出真知。只有通过不懈的实践，才能真正掌握程序设计技巧。本书作者向读者提供了大量详加注释的程序例题。读者无须输入程序代码,即可在Borland C++（简称BC++）3.0或Visual C++（简称VC++）6.0中运行。这些程序是我们教学经验的积累，已在 BC++3.0 和 VC++6.0 中验证过了, 保证执行结果正确无误。建议读者把这些程序复制到硬盘中，选出一些重点程序，反复思考、运行、修改。

限于篇幅，本书只录入短小的或必须加以解释的程序文本，其他程序只标以名称。列出文本或不列出文本的程序，都附以如下图标：

表示读者应细读该程序；

表示该程序任读者选读。

盛传C/C++“难学”，“不容易”掌握指针、引用、数组以及C/C++的许多概念，而且据说“学了也很难用”。的确，只听几十学时的课，只看教科书，很难掌握C/C++编程技术。所有教材都说C++有 this 指针，但鲜有能确证它的存在和说明它的作用者。本书中将解决这类问题。本书之所以利于自学，是因为书中有许多程序来说明难懂的抽象概念。通过许多实例，将帮助读者走出认识上的种种误区。根据我们的经验，只要读者坚持边阅读，边上机，勤于思考，就会越学越有信心，领悟作为面向对象的编程语言 C++竟是如此惊人地接近人类的思维规律。

（3） 提高学习效率

我们认为，在当今信息大爆炸的信息化时代，如果你要角逐其中，开发新产品，那么，无论你参与软件或硬件的研制，你都无法绕过 C/C++程序设计。但是，在编制程序的过程中，C/C++只是一种工具。学习C/C++并不是终极目标，读者最需要的是学习本行业的专业知识，不通晓专业知识就无法提出据以编程的算法。本书作者提供的大量程序，无须读者自行输入。这会帮助读者在比较短的时间内，高效率地掌握作为工具的C/C++，从而能腾出更多时间学习专业知识，进行开发工作。

（4） 内容丰富，照顾面广

为照顾初学者，本书在几个讲座中介绍了一些不常提及的基本概念，例如整数的上溢出和下溢出，定点数和浮点数的数据结构等。本书也满足对编程有兴趣的读者，对某些问题用多个编程方案加以描述。例如，迭代算法可以用不同的循环结构实现；递归算法可以用非递归算法实现；在说明序列卷积算法时，给出多个程序。在说明对矩阵元素的访问方法时，书中给出几个方案，以深化对数组、指针的认识。

（5） 着重实际应用

学习计算机语言，要面向实际应用。如果只局限于某些概念，满足于了解一些语句，是难以胜任实际开发工作的。本书除了正面阐述，说明什么是正确的，还注意从反面来说明什么是不正确的。作者提供的讲座将介绍在 BC++3.0 和 VC++6.0 环境中怎样编译、连接和运行程序。

本书作为一本教材，难以面面俱到地结合各行各业的实际来阐述。但本书尽量举出众多实例。其中有高斯噪声发生器、定积分的计算、拉格朗日插值公式的计算、多项式的求值，以及卷积算法等。作为学习面向对象程序设计的小结，本书在讲座中给出基于直角坐标的复数类和基于极坐标的复数类、多项式类以及实用的矩阵类等，说明它们的应用。3. 本书的结构

本书共有16章。第1章介绍 C/C++的背景知识，说明面向过程和面向对象的程序设计特点，介绍C/C++程序的开发过程。第2～10章提供基础知识，阐述 C 语言程序设计技术。在此基础上，第11～16章介绍作为面向对象程序设计语言C++的三大特点（封装性、继承性和多态性）、运算符重载和类型转换、C++的代码重用机制（类模板、函数模板）以及输入/输出操作。

为了适应读者的不同需求，或者对某些章节作些补充，或者深入讨论某些专题, 开阔视野，作者提供了12个讲座的内容，读者可按需阅读。

作者提供的800多个程序，供读者上机时使用。这些程序经过调试，能在VC++6.0 和BC++3.0中运行。所有程序均有详细注解，并附有运行结果。列入教材的程序存于目录P中。12个讲座所用的程序存入目录L中。目录R既有目录P和目录L中的程序，还有其他大量程序。此外，作者编写了三个Word文档，简要地介绍了目录P、L、R内的各个程序，以便选用。4. 本书的对象

基于上述特点，本书可用作高等院校非计算机专业和高职院校的编程实践教材。

在职的工程技术人员在百忙之中可以阅读本书。

本书也献给想从事 Windows应用程序开发的朋友。没有C/C++的基础，恐怕难以应用像VC++6.0、BC++等开发系统。

如果读者用其他语言进行程序设计，那么，本书所附的众多程序示例会在算法上给你提供参考。5. 学习方法

学习并无捷径可寻。但正确的学习方法可以收到事半功倍之功。根据作者的工作、学习经验，读者若要快速地掌握一种程序设计语言，就一定要多看书，多上机操练。眼、手、脑并用，是为“捷径”。工夫不负有心人。作者提供的大量程序，既是例题，也是思考题和习题。建议读者先照样运行这些程序，然后思考、看书、修改、求变、再运行……学习程序设计语言，无须死记硬背，重要的是系统的理解和实践，学会查阅资料。作者提供的示例程序和讲座文稿，读者可以从http://www.tup.tsinghua.edu.cn上下载。

本书虽根据多年教学和科研实践写成，但难免有不当之处，敬请读者不吝指正。  作者的电子邮件信箱是： dalunwang@126.com。

作者2006年11月