C++:The Complete Reference,

Fourth Edition

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Herbert Schildt is the world’s leading programmingauthor. He is an authority on the C, C++, Java, and C#languages, and is a master Windows programmer. Hisprogramming books have sold more than 3 millioncopies worldwide and have been translated into allmajor foreign languages. He is the author of numerousbestsellers, including C++: The Complete Reference, C#:The Complete Reference, Java 2: The Complete Reference,C: The Complete Reference, C++ from the Ground Up,C++: A Beginner’s Guide, C#: A Beginner’s Guide, andJava 2: A Beginner’s Guide. Schildt holds a master’sdegree in computer science from the University ofIllinois. He can be reached at his consulting office at(217) 586-4683.

Copyright © 2003 by The McGraw-Hill Companies. Click here for terms of use.

C++:The Complete Reference,

Fourth Edition

Herbert Schildt

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Copyright © 2003 by The McGraw-Hill Companies. All rights reserved. Manufactured in the United States of America. Except as per-mitted under the United States Copyright Act of 1976, no part of this publication may be reproduced or distributed in any form or by anymeans, or stored in a database or retrieval system, without the prior written permission of the publisher.

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DOI: 10.1036/0072226803

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Contents at a GlancePart I The Foundation of C++: The C Subset

1 An Overview of C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 574 Arrays and Null-Terminated Strings . . . . . . . . . . . . . . . . 895 Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1136 Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1377 Structures, Unions, Enumerations,

and User-Defined Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1618 C-Style Console I/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1879 File I/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211

10 The Preprocessor and Comments . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237

Part II C++

11 An Overview of C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25512 Classes and Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289

v

13 Arrays, Pointers, References, and the DynamicAllocation Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325

14 Function Overloading, Copy Constructors,and Default Arguments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359

15 Operator Overloading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38316 Inheritance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41717 Virtual Functions and Polymorphism . . . . . . . . . . . . . . . 44318 Templates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45919 Exception Handling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48720 The C++ I/O System Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50921 C++ File I/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53922 Run-Time Type ID and the Casting Operators . . . . . . . 56723 Namespaces, Conversion Functions,

and Other Advanced Topics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59124 Introducing the Standard Template Library . . . . . . . . . . 629

Part III The Standard Function Library

25 The C-Based I/O Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69926 The String and Character Functions . . . . . . . . . . . . . . . . 72327 The Mathematical Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73728 Time, Date, and Localization Functions . . . . . . . . . . . . . 74729 The Dynamic Allocation Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . 75730 Utility Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76131 The Wide-Character Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 775

Part IV The Standard C++ Class Library

32 The Standard C++ I/O Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78733 The STL Container Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81134 The STL Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83935 STL Iterators, Allocators, and Function Objects . . . . . . 86136 The String Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88137 The Numeric Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89738 Exception Handling and Miscellaneous Classes . . . . . . 925

vi C + + : T h e C o m p l e t e R e f e r e n c e

Part V Applying C++

39 Integrating New Classes: A Custom String Class . . . . . 93540 Parsing Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 963A The .NET Managed Extensions to C++ . . . . . . . . . . . . . . 999B C++ and the Robotics Age . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1005

Index. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1009

C o n t e n t s a t a G l a n c e vii

This page intentionally left blank

ContentsIntroduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxix

Part I

The Foundation of C++: The C Subset

1 An Overview of C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3The Origins and History of C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4C Is a Middle-Level Language . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5C Is a Structured Language . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6C Is a Programmer’s Language . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8The Form of a C Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9The Library and Linking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10Separate Compilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12Understanding the .C and .CPP File Extensions . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2 Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13The Five Basic Data Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14Modifying the Basic Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Identifier Names . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

Where Variables Are Declared . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18Local Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

ix

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x C + + : T h e C o m p l e t e R e f e r e n c e

Formal Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Global Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

The const and volatile Qualifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23const . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23volatile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Storage Class Specifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25extern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25static Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28register Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

Variable Initializations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31Constants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Hexadecimal and Octal Constants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33String Constants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33Backslash Character Constants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35The Assignment Operator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35Type Conversion in Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35Multiple Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37Arithmetic Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37Increment and Decrement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38Relational and Logical Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40Bitwise Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42The ? Operator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47The & and * Pointer Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48The Compile-Time Operator sizeof . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50The Comma Operator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50The Dot (.) and Arrow (−>) Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . 51The [ ] and ( ) Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51Precedence Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52Order of Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52Type Conversion in Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53Casts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54Spacing and Parentheses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55Compound Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

3 Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57True and False in C and C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58Selection Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

if . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59Nested ifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60The if-else-if Ladder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62The ? Alternative . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63The Conditional Expression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

C o n t e n t s xi

switch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67Nested switch Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

Iteration Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70The for Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70for Loop Variations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72The Infinite Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76for Loops with No Bodies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77The while Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77The do-while Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

Declaring Variables Within Selection and Iteration Statements . . . 81Jump Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

The return Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82The goto Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83The break Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83The exit( ) Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85The continue Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

Expression Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88Block Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

4 Arrays and Null-Terminated Strings . . . . . . . . . . . . . . . . 89Single-Dimension Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90Generating a Pointer to an Array . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92Passing Single-Dimension Arrays to Functions . . . . . . . . . . . . . . . . 92Null-Terminated Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94Two-Dimensional Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

Arrays of Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100Multidimensional Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101Indexing Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102Array Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

Unsized Array Initializations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106A Tic-Tac-Toe Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

5 Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113What Are Pointers? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114Pointer Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115The Pointer Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115Pointer Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

Pointer Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117Pointer Arithmetic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117Pointer Comparisons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

Pointers and Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121Arrays of Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

Multiple Indirection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123Initializing Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125Pointers to Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

xii C + + : T h e C o m p l e t e R e f e r e n c e

C's Dynamic Allocation Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129Problems with Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

6 Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137The General Form of a Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138Scope Rules of Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138Function Arguments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

Call by Value, Call by Reference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139Creating a Call by Reference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140Calling Functions with Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

argc and argv—Arguments to main( ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144The return Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

Returning from a Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148Returning Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149Returning Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151Functions of Type void . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152What Does main( ) Return? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

Recursion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153Function Prototypes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

Standard Library Function Prototypes . . . . . . . . . . . . . . . . . 157Declaring Variable-Length Parameter Lists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158Old-Style Versus Modern FunctionParameter Declarations . . . . . . 158

7 Structures, Unions, Enumerations,and User-Defined Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162Accessing Structure Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165Structure Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165

Arrays of Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166Passing Structures to Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167

Passing Structure Members to Functions . . . . . . . . . . . . . . . 167Passing Entire Structures to Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . 168

Structure Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169Declaring a Structure Pointer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170Using Structure Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

Arrays and Structures Within Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173Bit-Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174Unions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176Enumerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180Using sizeof to Ensure Portability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183typedef . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184

8 C-Style Console I/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187An Important Application Note . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188

C o n t e n t s xiii

Reading and Writing Characters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189A Problem with getchar( ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190Alternatives to getchar( ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190

Reading and Writing Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192Formatted Console I/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195printf( ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

Printing Characters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196Printing Numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196Displaying an Address . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198The %n Specifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198Format Modifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199The Minimum Field Width Specifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199The Precision Specifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200Justifying Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201Handling Other Data Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202The * and # Modifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

scanf( ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203Format Specifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203Inputting Numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203Inputting Unsigned Integers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205Reading Individual Characters Using scanf( ) . . . . . . . . . . 205Reading Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205Inputting an Address . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206The %n Specifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206Using a Scanset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206Discarding Unwanted White Space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207Non-White-Space Characters in the Control String . . . . . . 208You Must Pass scanf( ) Addresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208Format Modifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208Suppressing Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

9 File I/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211C Versus C++ File I/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212Streams and Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212Streams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212

Text Streams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213Binary Streams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213

Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213File System Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214

The File Pointer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215Opening a File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215Closing a File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217Writing a Character . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217Reading a Character . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218

xiv C + + : T h e C o m p l e t e R e f e r e n c e

Using fopen( ), getc( ), putc( ), and fclose( ) . . . . . . . . . . . . . 218Using feof( ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220Working with Strings: fputs( ) and fgets( ) . . . . . . . . . . . . . . 222rewind( ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223ferror( ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224Erasing Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226Flushing a Stream . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226

fread( ) and fwrite( ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227Using fread( ) and fwrite( ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227

fseek( ) and Random-Access I/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229fprintf( ) and fscanf( ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230The Standard Streams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232

The Console I/O Connection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233Using freopen( ) to Redirect the Standard Streams . . . . . . 234

10 The Preprocessor and Comments . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237The Preprocessor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238#define . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238

Defining Function-like Macros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240#error . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241#include . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242Conditional Compilation Directives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242

#if, #else, #elif, and #endif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243#ifdef and #ifndef . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

#undef . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246Using defined . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247#line . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248#pragma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248The # and ## Preprocessor Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248Predefined Macro Names . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250Comments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250Single-Line Comments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252

Part II

C++

11 An Overview of C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255The Origins of C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256What Is Object-Oriented Programming? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257

Encapsulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258Polymorphism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258Inheritance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259

Some C++ Fundamentals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259A Sample C++ Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260

C o n t e n t s xv

A Closer Look at the I/O Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263Declaring Local Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264No Default to int . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265The bool Data Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266

Old-Style vs. Modern C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267The New C++ Headers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268Namespaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269Working with an Old Compiler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270

Introducing C++ Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270Function Overloading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275Operator Overloading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278Inheritance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278Constructors and Destructors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283The C++ Keywords . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287The General Form of a C++ Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288

12 Classes and Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290Structures and Classes Are Related . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293Unions and Classes Are Related . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295

Anonymous Unions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296Friend Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297Friend Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302Inline Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303

Defining Inline Functions Within a Class . . . . . . . . . . . . . . 306Parameterized Constructors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307

Constructors with One Parameter: A Special Case . . . . . . . 309Static Class Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310

Static Data Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310Static Member Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315

When Constructors and Destructors Are Executed . . . . . . . . . . . . . 317The Scope Resolution Operator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319Nested Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319Local Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320Passing Objects to Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320Returning Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323Object Assignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324

13 Arrays, Pointers, References, and the DynamicAllocation Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325

Arrays of Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326Creating Initialized vs. Uninitialized Arrays . . . . . . . . . . . 328

Pointers to Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329Type Checking C++ Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332

xvi C + + : T h e C o m p l e t e R e f e r e n c e

The this Pointer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332Pointers to Derived Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334Pointers to Class Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339

Reference Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339Passing References to Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343Returning References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344Independent References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345References to Derived Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346Restrictions to References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347

A Matter of Style . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347C++'s Dynamic Allocation Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347

Initializing Allocated Memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349Allocating Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350Allocating Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351The nothrow Alternative . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356The Placement Form of new . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357

14 Function Overloading, Copy Constructors,and Default Arguments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359

Function Overloading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360Overloading Constructors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362

Overloading a Constructor to Gain Flexibility . . . . . . . . . . 362Allowing Both Initialized and Uninitialized Objects . . . . . 364

Copy Constructors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366Finding the Address of an Overloaded Function . . . . . . . . . . . . . . . 370The overload Anachronism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371Default Function Arguments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371

Default Arguments vs. Overloading . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376Using Default Arguments Correctly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377

Function Overloading and Ambiguity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378

15 Operator Overloading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383Creating a Member Operator Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384

Creating Prefix and Postfix Formsof the Increment and Decrement Operators . . . . . . . . . . 389

Overloading the Shorthand Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . 390Operator Overloading Restrictions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390

Operator Overloading Using a Friend Function . . . . . . . . . . . . . . . . 391Using a Friend to Overload ++ or – – . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393Friend Operator Functions Add Flexibility . . . . . . . . . . . . . 396

Overloading new and delete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398Overloading new and delete for Arrays . . . . . . . . . . . . . . . 403Overloading the nothrow Version of new and delete . . . . 406

Overloading Some Special Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407Overloading [ ] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407Overloading ( ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411Overloading –> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413

Overloading the Comma Operator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414

16 Inheritance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417Base-Class Access Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418Inheritance and protected Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420

Protected Base-Class Inheritance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424Inheriting Multiple Base Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425Constructors, Destructors, and Inheritance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426

When Constructors and Destructors Are Executed . . . . . . 426Passing Parameters to Base-Class Constructors . . . . . . . . . 430

Granting Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434Virtual Base Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437

17 Virtual Functions and Polymorphism . . . . . . . . . . . . . . . 443Virtual Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444

Calling a Virtual Function Through a BaseClass Reference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447

The Virtual Attribute Is Inherited . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448Virtual Functions Are Hierarchical . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 450Pure Virtual Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453

Abstract Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455Using Virtual Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455Early vs. Late Binding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 458

18 Templates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459Generic Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460

A Function with Two Generic Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463Explicitly Overloading a Generic Function . . . . . . . . . . . . . 463Overloading a Function Template . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466Using Standard Parameters with Template Functions . . . . 466Generic Function Restrictions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467

Applying Generic Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468A Generic Sort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469Compacting an Array . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470

Generic Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472An Example with Two Generic Data Types . . . . . . . . . . . . . 476Applying Template Classes: A Generic Array Class . . . . . 477Using Non-Type Arguments with Generic Classes . . . . . . 479Using Default Arguments with Template Classes . . . . . . . 481Explicit Class Specializations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483

C o n t e n t s xvii

The typename and export Keywords . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484The Power of Templates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485

19 Exception Handling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487Exception Handling Fundamentals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488

Catching Class Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494Using Multiple catch Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495

Handling Derived-Class Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497Exception Handling Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 498

Catching All Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 498Restricting Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500Rethrowing an Exception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 502

Understanding terminate( ) and unexpected( ) . . . . . . . . . . . . . . . . . 503Setting the Terminate and Unexpected Handlers . . . . . . . . 504

The uncaught_exception( ) Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505The exception and bad_exception Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506Applying Exception Handling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506

20 The C++ I/O System Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 509Old vs. Modern C++ I/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510C++ Streams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 511The C++ Stream Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 511

C++'s Predefined Streams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 512Formatted I/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513

Formatting Using the ios Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513Setting the Format Flags . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514Clearing Format Flags . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 515An Overloaded Form of setf( ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516Examining the Formatting Flags . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 518Setting All Flags . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519Using width( ), precision( ), and fill( ) . . . . . . . . . . . . . . . . . 520Using Manipulators to Format I/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 522

Overloading > . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 526Creating Your Own Inserters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 526Creating Your Own Extractors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 532Creating Your Own Manipulator Functions . . . . . . . . . . . . 535

21 C++ File I/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 539 and the File Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 540Opening and Closing a File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 540Reading and Writing Text Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543Unformatted and Binary I/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545

Characters vs. Bytes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545put( ) and get( ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 546read( ) and write( ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 548

xviii C + + : T h e C o m p l e t e R e f e r e n c e

C o n t e n t s xix

More get( ) Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 551getline( ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 551Detecting EOF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553The ignore( ) Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555peek( ) and putback( ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556flush( ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556Random Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 557

Obtaining the Current File Position . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561I/O Status . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561Customized I/O and Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563

22 Run-Time Type ID and the Casting Operators . . . . . . . 567Run-Time Type Identification (RTTI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 568The Casting Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 578dynamic_cast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 578

23 Namespaces, Conversion Functions,and Other Advanced Topics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 591

Namespaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 592Namespace Fundamentals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 592using . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 596Unnamed Namespaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 598Some Namespace Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 599

The std Namespace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601Creating Conversion Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603const Member Functions and mutable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 607Volatile Member Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 609Explicit Constructors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 610The Member Initialization Syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 611Using the asm Keyword . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 616Linkage Specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 617Array-Based I/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 618

The Array-Based Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 619Creating an Array-Based Output Stream . . . . . . . . . . . . . . . 619Using an Array as Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 621Input/Output Array-Based Streams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 623Using Dynamic Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 624Using Binary I/O with Array-Based Streams . . . . . . . . . . . 625

Summarizing the Differences Between C and C++ . . . . . . . . . . . . . 626

24 Introducing the Standard Template Library . . . . . . . . . . 629An Overview of the STL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 630

Containers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 630

xx C + + : T h e C o m p l e t e R e f e r e n c e

Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 631Iterators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 631Other STL Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 632

The Container Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 633General Theory of Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 634Vectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635

Accessing a Vector Through an Iterator . . . . . . . . . . . . . . . . 639Inserting and Deleting Elements in a Vector . . . . . . . . . . . . 641Storing Class Objects in a Vector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 643

Lists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 645Understanding end( ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 649push_front( ) vs. push_back( ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 651Sort a List . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 652Merging One List with Another . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 653Storing Class Objects in a List . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 655

Maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 658Storing Class Objects in a Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 662

Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 664Counting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 664Removing and Replacing Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 670Reversing a Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 672Transforming a Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 673

Using Function Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 675Unary and Binary Function Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 675Using the Built-in Function Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 675Creating a Function Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 678Using Binders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 680

The string Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 683Some string Member Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 687Strings Are Containers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 693Putting Strings into Other Containers . . . . . . . . . . . . . . . . . 694

Final Thoughts on the STL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 695

Part III

The Standard Function Library

25 The C-Based I/O Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 699clearerr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 700fclose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 701feof . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 701ferror . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 701fflush . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 702fgetc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 702fgetpos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 702

C o n t e n t s xxi

fgets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 703fopen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 703fprintf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 705fputc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 705fputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 706fread . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 706freopen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 706fscanf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 707fseek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 707fsetpos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 708ftell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 708fwrite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 709getc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 709getchar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 710gets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 710perror . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 710printf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 711putc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 714putchar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 714puts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 714remove . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 715rename . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 715rewind . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 715scanf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 715setbuf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 719setvbuf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 719sprintf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 720sscanf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 720tmpfile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 720tmpnam . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 721ungetc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 721vprintf, vfprintf, and vsprintf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 722

26 The String and Character Functions . . . . . . . . . . . . . . . . 723isalnum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 724isalpha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 724iscntrl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 725isdigit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 725isgraph . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 725islower . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 725isprint . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 726ispunct . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 726isspace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 726isupper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 727

xxii C + + : T h e C o m p l e t e R e f e r e n c e

isxdigit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 727memchr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 727memcmp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 727memcpy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 728memmove . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 728memset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 729strcat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 729strchr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 729strcmp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 730strcoll . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 730strcpy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 731strcspn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 731strerror . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 731strlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 731strncat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 732strncmp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 732strncpy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 733strpbrk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 733strrchr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 733strspn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 734strstr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 734strtok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 734strxfrm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 735tolower . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 735toupper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 735

27 The Mathematical Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 737acos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 738asin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 738atan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 739atan2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 739ceil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 739cos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 740cosh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 740exp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 740fabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 741floor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 741fmod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 741frexp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 741ldexp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 742log . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 742log10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 742modf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 743pow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 743sin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 743

C o n t e n t s xxiii

sinh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 744sqrt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 744tan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 744tanh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 745

28 Time, Date, and Localization Functions . . . . . . . . . . . . . 747asctime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 748clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 749ctime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 749difftime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 750gmtime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 750localeconv . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 750localtime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 752mktime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 752setlocale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 752strftime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 753time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 754

29 The Dynamic Allocation Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . 757calloc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 758free . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 758malloc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 759realloc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 759

30 Utility Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 761abort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 762abs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 762assert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 763atexit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 763atof . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 763atoi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 764atol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 764bsearch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 764div . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 765exit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 766getenv . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 766labs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 766ldiv . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 767longjmp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 767mblen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 767mbstowcs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 768mbtowc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 768qsort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 768raise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 769

xxiv C + + : T h e C o m p l e t e R e f e r e n c e

rand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 770setjmp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 770signal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 770srand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 771strtod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 771strtol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 772strtoul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 772system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 773va_arg, va_start, and va_end . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 773wcstombs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 774wctomb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 774

31 The Wide-Character Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 775The Wide-Character Classification Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 776The Wide-Character I/O Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 779The Wide-Character String Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 779Wide-Character String Conversion Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 779Wide-Character Array Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 782Multibyte/Wide-Character Conversion Functions . . . . . . . . . . . . . . 783

Part IV

The Standard C++ Class Library

32 The Standard C++ I/O Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 787The I/O Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 788The I/O Headers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 790The Format Flags and I/O Manipulators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 791Several Data Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 793

The streamsize and streamoff Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 793The streampos and wstreampos Types . . . . . . . . . . . . . . . . 793The pos_type and off_type Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 793The openmode Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 793The iostate Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 794The seekdir Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 794The failure Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 794

Overload > Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 794The General-Purpose I/O Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 795

bad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 795clear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 795eof . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 795exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 796fail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 796fill . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 796flags . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 797

C o n t e n t s xxv

flush . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 797fstream, ifstream, and ofstream . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 797gcount . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 798get . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 798getline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 799good . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 800ignore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 800open . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 800peek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 801precision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 802put . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 802putback . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 802rdstate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 802read . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 803readsome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 803seekg and seekp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 804setf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 805setstate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 805str . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 806stringstream, istringstream, ostringstream . . . . . . . . . . . . . 806sync_with_stdio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 807tellg and tellp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 808unsetf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 808width . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 808write . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 809

33 The STL Container Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 811The Container Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 812

bitset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 814deque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 816list . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 819map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 822multimap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 824multiset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 827queue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 829priority_queue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 830set . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 831stack . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 833vector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 834

34 The STL Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 839adjacent_find . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 840binary_search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 840copy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 841

xxvi C + + : T h e C o m p l e t e R e f e r e n c e

copy_backward . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 841count . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 841count_if . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 842equal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 842equal_range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 842fill and fill_n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 843find . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 843find_end . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 843find_first_of . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 843find_if . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 844for_each . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 844generate and generate_n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 844includes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 845inplace_merge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 845iter_swap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 845lexicographical_compare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 846lower_bound . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 846make_heap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 846max . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 847max_element . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 847merge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 847min . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 848min_element . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 848mismatch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 848next_permutation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 849nth_element . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 849partial_sort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 849partial_sort_copy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 850partition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 850pop_heap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 850prev_permutation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 851push_heap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 851random_shuffle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 851remove, remove_if, remove_copy, and remove_copy_if . 852replace, replace_copy, replace_if, and replace_copy_if . . . 852reverse and reverse_copy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 853rotate and rotate_copy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 853search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 854search_n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 854set_difference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 854set_intersection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 855set_symmetric_difference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 855set_union . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 856sort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 856sort_heap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 856

C o n t e n t s xxvii

stable_partition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 857stable_sort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 857swap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 857swap_ranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 858transform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 858unique and unique_copy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 858upper_bound . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 859

35 STL Iterators, Allocators, and Function Objects . . . . . . 861Iterators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 862

The Basic Iterator Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 862The Low-Level Iterator Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 863The Predefined Iterators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 864Two Iterator Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 872

Function Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 872Function Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 873Binders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 874Negators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 875Adaptors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 876

Allocators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 879

36 The String Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 881The basic_string Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 882The char_traits Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 894

37 The Numeric Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 897The complex Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 898The valarray Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 902

The slice and gslice Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 917The Helper Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 920

The Numeric Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 920accumulate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 920adjacent_difference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 921inner_product . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 922partial_sum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 923

38 Exception Handling and Miscellaneous Classes . . . . . . 925Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 926

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 926 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 927

auto_ptr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 928The pair Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 930Localization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 931Other Classes of Interest . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 931

Part V

Applying C++

39 Integrating New Classes: A Custom String Class . . . . . 935The StrType Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 936The Constructors and Destructors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 938I/O on Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 939The Assignment Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 941Concatenation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 942Substring Subtraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 945The Relational Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 947Miscellaneous String Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 948The Entire StrType Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 949Using the StrType Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 958Creating and Integrating New Types in General . . . . . . . . . . . . . . . 961A Challenge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 961

40 Parsing Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 963Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 964Parsing Expressions: The Problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 965Parsing an Expression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 966The Parser Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 968Dissecting an Expression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 969A Simple Expression Parser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 971

Understanding the Parser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 977Adding Variables to the Parser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 978Syntax Checking in a Recursive-Descent Parser . . . . . . . . . . . . . . . . 988Building a Generic Parser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 989Some Things to Try . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 997

A The .NET Managed Extensions to C++ . . . . . . . . . . . . . . 999The .NET Keyword Extensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1000Preprocessor Extensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1002The attribute Attribute . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1003Compiling Managed C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1003

B C++ and the Robotics Age . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1005

Index. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1009

xxviii C + + : T h e C o m p l e t e R e f e r e n c e

If there is one language that defines modern programming, it is C++. Its syntax,style, and philosophy have set the standard by which all other languages arejudged. Furthermore, C++ is the universal language of programming. When analgorithm or technique is described, it is usually done so using the C++ syntax. Thelong-term success of C++ has also left a lasting impression on computer languagedevelopment. For example, both Java and C# are descended from C++. Frankly, to bea professional programmer implies proficiency in C++. It is the one language that noprogrammer can afford to ignore.

This is the fourth edition of C++: The Complete Reference. It fully describes anddemonstrates the keywords, syntax, functions, classes, and features that define the C++language. More specifically, this book fully describes Standard C++. This is the versionof C++ defined by the ANSI/ISO Standard for C++ and it is the version of C++ that issupported by all major compilers, including Microsoft’s Visual C++ and Borland’s C++Builder. Thus, the information in this book is applicable to all modern programmingenvironments.

In the time that has passed since the previous edition of this book, there havebeen no changes to the C++ language. There have, however, been big changes to thecomputing environment. For example, a new standard for C, called C99, was created,Java became the dominant language for Web programming, the .NET Framework was

xxixCopyright © 2003 by The McGraw-Hill Companies. Click here for terms of use.

released, and C# was invented. Through all the changes of the past few years, one thinghas remained constant: the staying power of C++. C++ has been, is, and will remain thepreeminent language for the development of high-performance software well into theforeseeable future.

What’s New in the Fourth EditionThe overall structure and organization of the fourth edition is similar to the third edition.Thus, if you have been using the third edition, you will feel right at home with the fourthedition. Most of the changes to the fourth edition involve updating and expanding thecoverage throughout. In some cases, additional details were added. In other cases, thepresentation of a topic was improved. In still other situations, descriptions weremodernized to reflect the current programming environment. Several new sections were alsoadded. In Part One, the relationship of C++ to the new C standard, called C99, is notedwhere appropriate.

Two appendices were also added. The first described the extended keywordsdefined by Microsoft that are used for creating managed code for the .NET Framework.The second shows off an area of personal interest: robotics. Robotics has long been ahobby of mine and I thought that many readers would find my experimental robot tobe of interest. Most of the software that drives it is, of course, written in C++!

Finally, all code examples were retested against the current crop of compilers,including Microsoft’s Visual Studio .NET and Borland’s C++ Builder.

What’s InsideThis books covers in detail all aspects of the C++ language, including its foundation, C.The book is divided into these five parts:

■ The C Subset—The foundation of C++

■ The C++ language

■ The Standard Function Library

■ The Standard Class Library

■ Sample C++ applications

Part One provides a comprehensive discussion of the C subset of C++. As mostreaders will know, C is the foundation upon which C++ was built. It is the C subsetthat defines the bedrock features of C++, including such things as for loops and ifstatements. It also defines the essential nature of C++’s block structure, pointers, andfunctions. Since many readers are already familiar with and proficient in C, discussingthe C subset separately in Part One prevents the knowledgeable C programmer fromhaving to “wade through” reams of information he or she already knows. Instead, the

xxx C + + : T h e C o m p l e t e R e f e r e n c e

experienced C programmer can simply turn to the sections of this book that cover theC++-specific features.

Part Two discusses in detail the features that move beyond the C foundation anddefine the C++ language These include its object-oriented features such as classes,constructors, destructors, RTTI, and templates. Thus, Part Two covers those constructsthat “make C++, C++.”

Part Three describes the standard function library and Part Four examines thestandard class library, including the STL (Standard Template Library). Part Fiveshows two practical examples of applying C++ and object-oriented programming.

A Book for All ProgrammersThis C++ reference is designed for all C++ programmers, regardless of their experiencelevel. It does assume, however, a reader able to create at least a simple program. If youare just learning C++, this book will make an excellent companion