Информация о курсе в систематизированном виде излагаются основные понятия и описываются возможности языка C++. При этом основное внимание уделяется объяснению того, как теми или иными возможностями пользоваться

(языки объектно орентированного программирования)

В систематизированном виде излагаются основные понятия и описываются возможности языка C++. При этом основное внимание уделяется объяснению того, как теми или иными возможностями пользоваться.

Язык программирования C++ в – это универсальный язык программирования, который позволяет разрабатывать программы в соответствии с разными парадигмами: процедурным программированием, объектно-ориентированным, параметрическим. В данном курсе рассматриваются все основные возможности языка C++ и их применение при разработке объектно-ориентированных программ. Дается краткое описание библиотек языка C++, необходимых для создания типичных программ

Лекции: описание

1. Начальные сведения о языке

История создания языка и его эволюция. Международный стандарт языка. Сферы применения языка Си++. Пример простой программы. Объясняется процесс ее написания, использования простейших конструкций языка, использования транслятора и запуск программы на выполнение.

2. Имена, переменные и константы

Правила именования переменных и функций языка, правила записи констант. Понятие ключевого или зарезервированного слова, список ключевых слов Си++.



3. Операции и выражения

Правила формирования и вычисления выражений в языке Си++. Все операции языка.

Описываются все операторы управления, имеющиеся в языке Си++, даются примеры их использования.

Функции – это основные единицы построения программ при процедурном программировании на языке Си++. Правила их записи, вызова и передачи параметров.

Рассматриваются все встроенные типы языка Си++: целые числа разной разрядности, вещественные числа, логические величины, перечисляемые значения, символы и их кодировка.

Способы описания классов. Создание объектов. Обращение к атрибутам и методам объектов.

Создание и использование массивов, структур, объединений, указателей. Адресная арифметика. Строки и литералы.

Проблемы при явном распределении памяти в Си++, способы их решения. Ссылки и указатели. Распределение памяти под переменные, управление памятью с помощью переопределения операторов new и delete.

Наследование, виды наследования. Виртуальные методы. Абстрактные классы. Множественное наследование.

Рассматривается возможности контроля доступа к атрибутам и методам объекта, контроль по чтению и по записи.

Конструкторы и деструкторы классов. Возможности инициализации объектов. Копирующий конструктор. Операции new и delete.

Рассматриваются дополнительные возможности при определении классов, включая переопределение операций, определение методов inline и задание собственных преобразований типа.

Способы разработки больших программ. Компоновка нескольких файлов в одну программу. Включаемые файлы. Препроцессор.

Возможности построения больших программ, использование общих данных. Определение контекста, оператор namespace.

Попытка классификации ошибок. Сообщение об ошибке с помощью возвращаемого значения. Исключительные ситуации. Обработка исключительных ситуаций, операторы try и catch.

Потоки. Манипуляторы и форматирование ввода-вывода. Строковые потоки. Ввод-вывод файлов.

Понятие шаблона. Функции-шаблоны. Шаблоны классов. Примеры использования.

1. 
   Фридман А.Л.
   Язык программирования Си++
   Интернет-университет информационных технологий - ИНТУИТ.ру, 2004
   
2. 
   Фридман А.Л.
   Основы объектно-ориентированного программирования на языке Си++. Учебный курс
   Радио и связь, 1999
   
3. 
   Бьерн Страуструп
   Язык программирования C++, 3 издание
   Невский Диалект, 1999
   
4. 
   Мейерс С.
   Эффективное использование C ++. 50 рекомендаций по улучшению ваших программ и проектов
   ДМК, 2000
   
5. 
   Шилдт Герберт. Самоучитель С++ (2-ред)./Пер. с англ.-СПб.: BHV-Санкт-Петербург, 1997.-512с. (+дискета с примерами)
   
6. 
   Бруно Бабэ. Просто и ясно о Borland C++: Версии 4.0 и 4.5/ Пер. с англ. -М.:БИНОМ, 1994. - 400с.
   
7. 
   Клочков Д.П., Павлов Д.А. Введение в объектно-ориентированное программирование. / Учебно-методическое пособие. - Изд. Нижегор. ун-та, 1995. - 70с.
   
8. 
   Элиас М., Страуструп Б. Справочное руководство по языку С++ с комментариями. /Пер. с англ. -М.:Мир, 1992.- с.
   

1.1 История и назначение языка Си++

Разработчиком языка Си++ является Бьерн Страуструп. В своей работе он опирался на опыт создателей языков Симула, Модула 2, абстрактных типов данных. Основные работы велись в исследовательском центре компании Bell Labs.

Непосредственный предшественник Си++ – язык Си с классами – появился в 1979 году, а в 1997 году был принят международный стандарт Си++, который фактически подвел итоги его 20-летнего развития. Принятие стандарта обеспечило единообразие всех реализаций языка Си++. Не менее важным результатом стандартизации стало то, что в процессе выработки и утверждения стандарта язык был уточнен и дополнен рядом существенных возможностей.

На сегодня стандарт утвержден Международной организацией по стандартзации ISO. Его номер ISO/IEC 14882. ISO бесплатно стандарты не распространяет. Его можно получить на узле американского национального комитета по стандартам в информационных технологиях: www.ncits.org В России следует обращаться в ВНИИ Сертификации: http://www.vniis.ru

Проекты стандарта имеются в свободном доступе: ftp://ftp.research.att.com/dist/c++std/WP/CD2/ http://www/research.att.com/~bs/bs_faq.html

Язык Си++ является универсальным языком программирования, в дополнение к которому разработан набор разнообразных библиотек. Поэтому, строго говоря, он позволяет решить практически любую задачу программирования. Тем не менее, в силу разных причин (не всегда технических) для каких-то типов задач он употребляется чаще, а для каких-то – реже.

Си++ как преемник языка Си широко используется в системном программировании. На нем можно писать высокоэффективные программы, в том числе операционные системы, драйверы и т.п. Язык Си++ – один из основных языков разработки трансляторов.

Поскольку системное программное обеспечение часто бывает написано на языке Си или Си++, то и программные интерфейсы к подсистемам ОС тоже часто пишут на Си++. Соответственно, те программы, даже и прикладные, которые взаимодействуют с операционными системами, написаны на языке Си++.

Распределенные системы, функционирующие на разных компьютерах, также разрабатываются на языке Си++. Этому способствует то, что у широко распространенных компонентых моделей CORBA и COM есть удобные интерфейсы на языке Си++.

Обработка сложных структур данных – текста, бизнес-информации, Internet-страниц и т.п. – одна из наиболее распространенных возможностей применения языка. В прикладном программировании, наверное, проще назвать те области, где язык Си++ применяется мало.

Разработка графического пользовательского интерфейса на языке Си++ выполняется, в основном, тогда, когда необходимо разрабатывать сложные, нестандартные интерфейсы. Простые программы чаще пишутся на языках Visual Basic, Java и т.п.

Программирование для Internet в основном производится на языках Java, VBScript, Perl.

В целом надо сказать, что язык Си++ в настоящее время является одним из наиболее распространенных языков программирования в мире.

1.2 Простейшая программа на языке Си++

Самая короткая программа на языке Си++ выглядит так:

// Простейшая программа

int main() { return 1; }

Первая строчка в программе – комментарий, который служит лишь для пояснения. Признаком комментария являются два знака деления подряд (//).

main – это имя главной функции программы. С функции main всегда начинается выполнение. У функции есть имя (main), после имени в круглых скобках перечисляются аргументы или параметры функции (в данном случае у функции main аргументов нет). У функции может быть результат или возвращаемое значение. Если функция не возвращает никакого значения, то это обозначается ключевым словом void. В фигурных скобках записывается тело функции – действия, которые она выполняет. Оператор return 1 означает, что функция возвращает результат – целое число 1.

Если мы говорим об объектно-ориентированной программе, то она должна создать объект какого-либо класса и послать ему сообщение. Чтобы не усложнять программу, мы воспользуемся одним из готовых, предопределенных классов – классом ostream (поток ввода-вывода). Этот класс определен в файле заголовков "iostream.h". Поэтому первое, что надо сделать – включить файл заголовков в нашу программу:

#include

int main() { return 1; }

Кроме класса, файл заголовков определяет глобальный объект этого класса cout. Объект называется глобальным, поскольку доступ к нему возможен из любой части программы. Этот объект выполняет вывод на консоль. В функции main мы можем к нему обратиться и послать ему сообщение:

Операция сдвига << для класса ostream определена как "вывести". Таким образом, программа посылает объекту cout сообщения "вывести строку Hello world!" и "вывести перевод строки" (endl обозначает новую строку). В ответ на эти сообщения объект cout выведет строку "Hello world!" на консоль и переведет курсор на следующую строку.

1.3 Компиляция и выполнение программы

Программа на языке Си++ – это текст. С помощью произвольного текстового редактора программист записывает инструкцию, в соответствии с которой компьютер будет работать, выполняя данную программу.

Для того чтобы компьютер мог выполнить программу, написанную на языке Си++, ее нужно перевести на язык машинных инструкций. Эту задачу решает компилятор. Компилятор читает файл с текстом программы, анализирует ее, проверяет на предмет возможных ошибок и, если таковых не обнаружено, создает исполняемый файл, т.е. файл с машинными инструкциями, который можно выполнять.

Откомпилировав программу один раз, ее можно выполнять многократно, с различными исходными данными.

Не имея возможности описать все варианты, остановимся только на двух наиболее часто встречающихся.

1.4 Компилирование и выполнение программ в среде Windows

Если Вы используете персональный компьютер с операционной системой Microsoft© Windows 98™, Windows NT™ или Windows 2000™, то компилятор у Вас, скорее всего, Visual C++©. Этот компилятор представляет собой интегрированную среду программирования, т.е. объединяет текстовый редактор, компилятор, отладчик и еще ряд дополнительных программ. Мы предполагаем, что читатель работает с версией 5.0 или старше. Версии младше 4.2 изучать не имеет смысла, поскольку реализация слишком сильно отличается от стандарта языка.

В среде Visual C++ прежде всего необходимо создать новый проект. Для этого нужно выбрать в меню File атрибут New. Появится новое диалоговое окно. В закладке Projects в списке различных типов выполняемых файлов выберите Win32 Consol Application. Убедитесь, что отмечена кнопка Create new workspace. Затем следует набрать имя проекта (например, test ) в поле Project name и имя каталога, в котором будут храниться все файлы, относящиеся к данному проекту, в поле Location. После этого нажмите кнопку "OK".

Теперь необходимо создать файл. Опять в меню File выберите атрибут New. В появившемся диалоге в закладке File отметьте text file. По умолчанию новый файл будет добавлен к текущему проекту test , в чем можно убедиться, взглянув на поле Add to project. В поле Filename нужно ввести имя файла. Пусть это будет main.cpp. Расширение .cpp – это стандарт для файлов с исходными текстами на языке Си++. Поле Location должно показывать на каталог C:\Work. Нажмите кнопку "OK".

На экране появится пустой файл. Наберите текст программы.

Компиляция выполняется с помощью меню Build. Выберите пункт Build test.exe (этому пункту меню соответствует функциональная клавиша F7). В нижней части экрана появятся сообщения компиляции. Если Вы сделали опечатку, двойной щелчок мышью по строке с ошибкой переведет курсор в окне текстового редактора на соответствующую строку кода. После исправления всех ошибок и повторной компиляции система выдаст сообщение об успешной компиляции и компоновке (пока мы не будем уточнять, просто вы увидите сообщение Linking).

Готовую программу можно выполнить с помощью меню Build, пункт Execute test.exe. То же самое можно сделать, нажав одновременно клавиши CTRL и F5. На экране монитора появится консольное окно, и в нем будет выведена строка "Hello world!". Затем появится надпись "Press any key to continue". Эта надпись означает, что программа выполнена и лишь ожидает нажатия произвольной клавиши, чтобы закрыть консольное окно.

1.5 Компилирование и выполнение программ в среде Unix

Если Вы работаете в операционной системе Unix , то, скорее всего, у Вас нет интегрированной среды разработки программ. Вы будете пользоваться любым доступным текстовым редактором для того, чтобы набирать тексты программ.

Редактор Emacs предпочтительнее, поскольку в нем есть специальный режим редактирования программ на языке Си++. Этот режим включается автоматически при редактировании файла с именем, оканчивающимся на ".cpp" или ".h". Но при отсутствии Emacs сгодится любой текстовый редактор.

Первое, что надо сделать – это поместить текст программы в файл. В редакторе следует создать файл с именем main.cpp (расширение cpp используется для текстов программ на языке Си++). Наберите текст программы из предыдущего параграфа и сохраните файл.

Теперь программу надо откомпилировать. Команда вызова компилятора зависит от того, какой компилятор Си++ установлен на компьютере. Если используется компилятор GNU C++, команда компиляции выглядит так:

gcc main.cpp

Вместо gcc может использоваться g++, c++, cc. Уточнить это можно у системного администратора. Отметим, что у широко распространенного компилятора GNU C++ есть ряд отличий от стандарта ISO.

В случае каких-либо ошибок в программе компилятор выдаст на терминал сообщение с указанием номера строки, где обнаружена ошибка. Если в программе нет никаких опечаток, компилятор должен создать исполняемый файл с именем a.out. Выполнить его можно, просто набрав имя a.out в ответ на подсказку интерпретатора команд:

a.out

Результатом выполнения будет вывод на экран терминала строки:

2 Имена, переменные и константы

2.1 Имена

Для символического обозначения величин, имен функций и т.п. используются имена или идентификаторы.

Идентификаторы в языке Си++ – это последовательность знаков, начинающаяся с буквы. В идентификаторах можно использовать заглавные и строчные латинские буквы, цифры и знак подчеркивания. Длина идентификаторов произвольная. Примеры правильных идентификаторов: