- •Учебное пособие по дисциплине «программирование»
- •11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»
- •1. Основные структуры управления 8
- •12. Стандартная библиотека шаблонов 264
- •13. Обработка исключительных ситуаций. 284
- •15. Многопоточное программирование, thread-safety 298
- •19. Работа с базой данных 400
- •20. Разработка сетевых приложений 435
- •21. Жизненный цикл программы 449
- •22. Методы отладки и тестирования программы 478
- •Введение
- •Основные структуры управления
- •Краткая теория Описание среды разработки Microsoft Visual Studio
- •Создание простейшего приложения
- •Этапы компиляции
- •Цель и порядок работы
- •Примеры
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Содержание отчета
- •Краткая теория
- •Идентификатор
- •Константы и переменные
- •Описание и инициализация переменных
- •Int k; // это переменная целого типа int
- •Основные типы данных
- •Операторы языка программирования
- •1 Присваивание
- •2 Ввод-вывод данных с использованием библиотеки потокового ввода вывода
- •3 Манипуляторы и форматирование ввода-вывода
- •4 Ввод вывод с использованием стандартной библиотеки ввода-вывода stdio.H
- •5 Математические функции
- •Операции
- •Приоритеты операций в выражениях
- •Примеры программ Пример программы нахождения среднего арифметического из двух целых чисел и одного вещественного числа:
- •Программа вычисления значения выражения:
- •Лабораторная работа № 2. Проектирование программ линейной структуры Цель и порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Варианты заданий
- •Содержание отчета
- •Операторы ветвления и выбора Краткая теория
- •Оператор ветвления
- •Оператор выбора
- •Оператор switch
- •2 Цикл с предусловием (do while)
- •3 Цикл с параметром (for)
- •2 Операторы передачи управления
- •1 Оператор безусловного перехода (goto)
- •2 Оператор возврата из функции (return)
- •3 Оператор выхода из цикла (break)
- •4 Оператор перехода к следующей итерации цикла (continue)
- •2 Вложенные циклы
- •3 Итерационные циклы
- •Лабораторная работа № 5. Итерационные и арифметические циклы. Вложенные циклы Цель и порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Содержание отчета
- •Массивы
- •Массивы.
- •Базовый_тип имя_массива [размерность];
- •Int a[100];//массив из 100 элементов целого типа
- •2 Многомерные массивы
- •3. Сортировка массивов
- •3.1. Сортировка с помощью включения
- •3.2. Сортировка методом простого выбора
- •3.3. Сортировка методом простого обмена
- •2 Многомерные массивы (матрицы)
- •Операции с указателями
- •Указатели и массивы
- •Динамические массивы
- •Примеры программ
- •Лабораторная работа № 7. Указатели и ссылки. Имя массива как указатель. Динамические массивы Цель и порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Варианты заданий
- •1 Указатели
- •2 Имя массива как указатель
- •Содержание отчета
- •Функции Краткая теория
- •1 Описание функций
- •2 Параметры функции
- •3 Передача массивов в функцию
- •4 Указатели на функции
- •Лабораторная работа № 8. Функции Цель и порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Варианты заданий
- •1 Функции, параметры функций
- •2 Передача массивов в функцию (одномерные массивы)
- •3 Передача массивов в функцию (многомерные массивы)
- •Содержание отчета
- •Краткая теория
- •1 Понятие отладки
- •2 Разновидности ошибок
- •2.1 Ошибки этапа компиляции
- •2.2 Ошибки этапа выполнения
- •2.3 Логические ошибки
- •3 Методы отладки
- •3.1 Установка точки прерывания
- •3.2 Выполнение программы до точки прерывания
- •3.3 Прекращение отладки
- •3.4 Пошаговое выполнение программы и трассировка
- •3.5 Выполнение программы до курсора
- •3.6 Отслеживание значений переменных во время выполнения программы
- •3.7 Создание условной точки останова
- •4 Работа с отладчиком
- •4.1 Выполнение программы по шагам без захода в функцию
- •4.2 Выполнение программы по шагам с заходом в функцию (трассировка)
- •Цель и порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Задание для выполнения работы
- •1 Часть первая
- •2 Часть вторая
- •2 Перечисления (enum)
- •3 Структуры (struct)
- •4 Объединения (union)
- •5 Битовые поля
- •6 Пример
- •Лабораторная работа № 10. Типы данных, определяемые пользователем. Структуры и объединения Цель и порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Варианты заданий
- •Содержание отчета
- •Краткая теория
- •1.1 Ввод-вывод строк
- •1.2 Операции со строками
- •Ввод и вывод русских букв в консоли можно сделать разными способами.
- •1.3 Некоторые Стандартные функции работы со троками
- •Режимы открытия файлов
- •Цель и порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Варианты заданий
- •2 Рекурсивные функции
- •3 Шаблоны функций
- •4 Функции с переменным количеством параметров
- •Лабораторная работа № 12. Перегрузка функций. Шаблоны функций Цель и порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Варианты заданий
- •1 Перегрузка функций
- •2 Добавление новых файлов в проект в среде разработки Visual Studio 2008
- •3 Пример работы с многофайловыми проектами
- •4 Препроцессор
- •Лабораторная работа № 13. Модули. Многофайловые проекты. Препроцессор. Цель и порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Варианты заданий
- •Содержание отчета
- •Введение в OpenGl.
- •Работа с OpenGl при помощи
- •Библиотеки glut
- •Создание консольного приложения, использующего OpenGl
- •Лабораторная работа №14. Создание приложения с использованием OpenGl. Рисование примитивов. Цель работы:
- •Задания
- •Примеры рисования многоугольников:
- •Конструктор копирования и операция присваивания Конструктор копирования
- •Перегруженная операция присваивания
- •Лабораторная работа № 15. Классы Цель работы:
- •Контрольные вопросы
- •Задания для самостоятельной работы
- •Перегрузка операций и дружественные функции. Указатели на функции, методы и члены данных Перегрузка операций и дружественные функции.
- •Указатели на функции
- •В заданиях 11 – 20 перегрузить операции ввода и вывода исходных данных.
- •Виртуальные функции. Абстрактные классы.
- •Пространства имен
- •Лабораторная работа № 17. Наследование. Открытое и закрытое наследование. Цель работы:
- •Контрольные вопросы
- •Задания на самостоятельное выполнение
- •Содержание отчета
- •Шаблоны (На самостоятельное изучение)
- •Шаблон класса
- •Шаблонные функции.
- •Шаблонные методы
- •Стандартная библиотека шаблонов
- •Stl Строки
- •Строковые потоки
- •Итераторы
- •Итераторы обеспечивают доступ к элементам в коллекции
- •Алгоритмы
- •Предикаты
- •Заключение
- •Лабораторная работа № 18. Стандартная библиотека шаблонов Цель.
- •Порядок выполнения работы.
- •Содержание отчета.
- •Варианты заданий.
- •Обработка исключительных ситуаций. Теория
- •Введение
- •"Создание" исключений
- •Операторы throw без параметров
- •Заключение
- •Цель работы:
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Содержание отчета
- •Краткая теория
- •Многопоточное программирование, thread-safety
- •Инициализация потока
- •Id потока
- •Пространство имен this_thread
- •Одновременный доступ к ресурсам
- •Содержание отчета
- •Механизмы синхронизации Вводные понятия синхронизации потоков
- •Работа с потоками с помощью функций WinApi Несинхронизированные потоки
- •Критические секции
- •Мьютексы (взаимоисключения)
- •События
- •Потокобезапасность
- •Типовые задачи синхронизации
- •Механизм семафоров
- •Семафорное решение задачи о философах
- •Лабораторная работа № 21. Семафоры: защита критических секций, условная синхронизация Цели и задачи:
- •Порядок выполнения лабораторной работы
- •Варианты заданий
- •Содержание отчета
- •Создание проекта библиотеки динамической компоновки (dll)
- •Добавление класса в библиотеку динамической компоновки
- •Создание приложения, ссылающегося на библиотеку динамической компоновки
- •Использование функциональных возможностей библиотеки классов в консольном приложении
- •Запуск приложения
- •Создание проекта статической библиотеки
- •Добавление класса в статическую библиотеку
- •Создание приложения, ссылающегося на статическую библиотеку
- •Использование функциональных возможностей статической библиотеки в консольном приложении
- •Запуск приложения
- •Создание нового проекта библиотеки классов
- •Добавление класса в библиотеку классов
- •Создание приложения, ссылающегося на библиотеку классов
- •Использование функциональных возможностей библиотеки классов в консольном приложении
- •Запуск приложения
- •Создание dll
- •Использование dll без библиотеки импорта. Динамическое подключение.
- •Результаты работы dllrun02.Exe
- •Цель работы:
- •Постановка задачи
- •Варианты
- •Методические указания
- •Содержание отчета
- •Краткая теория
- •Метасимволы в регулярных выражениях
- •Поиск в тексте по шаблону
- •Редактирование текста
- •Цель работы:
- •Задание
- •Содержание отчета
- •Краткая теория Философия .Net Framework
- •Библиотека Windows Forms
- •Класс Form, MessageBox и компоненты Класс Form
- •Диалог MessageBox
- •Компоненты и панель ToolBox
- •Работа с элементами управления
- •Цель работы:
- •Задания
- •Содержание отчета
- •Пример 1.
- •Пример 2.
- •Редактирование таблицы базы данных ms Access в среде Visual Studio без написания программного кода
- •Чтение всех записей из таблицы бд ms Access на консоль с помощью объектов классов Command и DataReader
- •Создание базы данных ms Access в программном коде
- •Добавление записей в таблицу базы данных ms Access
- •Чтение всех записей из таблицы базы данных c помощью объектов классов Command, DataReader и элемента управления DataGridView
- •Чтение данных из бд в сетку данных DataGridView с использованием объектов классов Command, Adapter и DataSet
- •Обновление записей в таблице базы данных ms Access
- •Удаление записей из таблицы базы данных с использованием sql-запроса и объекта класса Command
- •Лабораторная работа № 25. Работа с базой данных Цель работы:
- •Порядок выполнения работы
- •Методические указания
- •Варианты заданий
- •1. Библиотека
- •2. Университет
- •3. Оптовая база
- •4. Производство
- •5. Сеть магазинов
- •6. Авторемонтные мастерские
- •7. Деканат
- •8. Договорная деятельность организации
- •9. Поликлиника
- •10. Телефонная станция
- •11. Спорт
- •12. Сельскохозяйственные работы
- •13. Городской транспорт
- •14. География
- •15. Домоуправление
- •16. Аэропорт
- •7. Прикладной
- •1. Аппаратный (Физический)
- •Общая схема работы с сокетами в Windows
- •Пример. Клиентское и серверное приложение
- •Клиент:
- •Сервер:
- •Лабораторная работа № 26. Разработка сетевых приложений Цель работы:
- •Порядок выполнения работы
- •Задания:
- •Варианты
- •Содержание отчета
- •Жизненный цикл программы
- •Программный продукт и определение требований к продукту Программный продукт
- •Определение требований к продукту
- •Требования к функционированию продукта
- •Требования к надежности продукта
- •Условия эксплуатации продукта
- •Требования к техническим средствам
- •Требования к установке продукта
- •Техническое задание
- •Упражнения
- •Лабораторная работа №27. Разработка технического задания на программный продукт Цель работы:
- •Задание
- •Варианты заданий
- •Контрольные вопросы
- •Содержание отчета
- •Проектирование программного продукта
- •Разработка эскизного проекта
- •Разработка технического проекта
- •Рабочий проект
- •Упражнения
- •Задание
- •Отладка
- •Тестирование
- •Сопровождение продукта
- •Модификация продукта
- •Цикличность разработки продукта
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №29. Проектирование структуры приложения Цель работы:
- •Задание
- •Методические указания Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №30. Разработка пользовательского интерфейса Цель работы:
- •Задание
- •Методические указания Контрольные вопросы
- •Методы отладки и тестирования программы Теоретические сведения
- •Обнаружение ошибки
- •Программа не дает результатов
- •Программа дает неверные результаты
- •Программа дает правдоподобные результаты
- •Устранение ошибки
- •Средства отладки
- •Упражнения
- •Тестирование
- •Unit-тестирование
- •Методики тестирования
- •Функциональное тестирование
- •Тестирование обращений к базам данных
- •Тестирование бизнес-логики программы
- •Нагрузочное тестирование
- •Стрессовое тестирование
- •Тестирование интерфейса пользователя
- •Тестирование безопасности и прав доступа
- •Тестирование инсталляции программного продукта
- •Наборы тестов
- •Процесс тестирования
- •Особенности тестирования объектно-ориентированных программ
- •Средства тестирования
- •Обеспечение качества программного продукта
- •Упражнения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 31. Тестирование и отладка приложения Цель работы:
- •Задание
- •Методические указания Контрольные вопросы
- •Boost::threads. Многопоточное программирование Создание потока
- •Мьютексы
- •Условные переменные
- •Локальная память потока
- •Однократно вызываемые функции
- •Инициализация параметров
- •Основные алгоритмы
- •Небольшое отступление от алгоритма, для описания его параметров. Эти параметры используются во всех алгоритмах, но рассмотрим их только здесь.
- •Вспомогательные средства
- •Содержание отчета
- •Boost::bind (на самостоятельное изучение) Использование с глобальной функцией
- •Использование с указателями на функции члены
- •Использование с указателем на член данных
- •Каскадное использование связывателей
- •Перегруженные операторы
- •Использование ссылок
- •Пример использования.
- •Boost::asio (::io_service) (Самостоятельное изучение) boost::asio основы
- •Boost::asio асинхронный
- •Использование boost::asio
- •Асинхронное программирование
- •Необходимость работать асинхронно
- •Список источников
Основные структуры управления
Интегрированная среда разработки Microsoft Visual C++ 2008. Создание простейшего приложения
Краткая теория Описание среды разработки Microsoft Visual Studio
Представленное ниже описание среды основано на версии Microsoft Visual C++ 2008 Express Edition. В других вариантах поставки некоторые варианты названия пунктов меню и элементов могут отличаться.
Запуск среды осуществляется через соответствующий пункт меню «Пуск». При запуске на экране повалятся окно среды разработки (Рисунок 1.1), так называемая «Начальная страница» (Start Page), которая позволяет получить быстрый доступ к наиболее часто используемым возможностям, таким как, например, открытие недавно созданных проектов или создание нового проекта.
Рисунок 1.1 – Основное окно среды разработки
Для начала работы необходимо создать новый проект. В нашем случае это будет консольное приложение для платформы Win32, выводящее на экран сообщение “Hello World!”. (Win32 – это 32-х битное приложение для ОС Windows)
Для создания проекта нужно выбрать соответствующий пункт меню среды разработки (File -> New -> Project) или нажать комбинацию клавиш <Ctrl+Shift+N>. При этом появится диалоговое окно New Project, позволяющее создать все типы проектов Visual Studio.
Рисунок 1.2 – Окно New Project
В начале необходимо выбрать тип проекта. В данном случае нам необходимо создать проект Visual C++. Далее выбираем необходимый подтип (Win32) и шаблон приложения (Win32 Console Application). После этого вводим имя приложения (hello), проверяем месторасположение каталога с файлами проекта (или изменяем его при помощи кнопки “Browse…”). Далее нажимаем “OK”, и попадаем в окно мастера создания приложений (Application Wizard), представленного на рисунке 1.3. Нажмем “ Next >” для уточнения параметров приложения. На рисунке 1.4 представлены возможные варианты модификации параметров приложения Win32.
Рисунок 1.3 – Окно мастера создания приложений
Рисунок 1.4 – Параметры приложения Win32
Здесь можно изменить тип приложения (графическое приложение ОС windows, консольное приложение, динамическая библиотека (dll) или статическая библиотека), а также некоторые другие параметры.
В нашем случае вносить какие-либо изменения не нужно, по этому просто нажимаем на кнопку “Finish” и попадаем в основное окно среды разработки (Рисунок 1.5). Рассмотрим его подробней.
Проекты для Visual Studio состоят из большого количества файлов, и для удобства работы с ними существуют так называемые «представления», доступные через пункт меню View.
Слева в верхнем углу располагается «Проводник решений» (Solution Explorer), который отображает все файлы, связанные с данным проектом. Файлы разделены на несколько групп: файлы заголовков (Header Files), файлы ресурсов (Resource Files) и файлы исходного кода (Source Files).
Справа располагается окно редактора, поддерживающего автодополнение и подсветку синтаксиса.
Внизу располагается панель, куда будут выводиться результаты компиляции.
Рисунок 1.5 – Основное окно среды разработки
Для того чтобы скомпилировать и запустить приложение существует несколько способов. Это и соответствующие пункты меню, и кнопки на панели инструментов, и сочетания горячих клавиш, ускоряющих работу программиста. Рассмотрим доступные варианты подробней (в скобках указанно сочетание клавиш).
Build Solution (<F7>) – собрать проект. При этом перекомпилируются все файлы проекта.
Rebuild Solution (<Ctrl + Alt + F7>) – пересобрать проект.
Clean Solution – очистить проект. При этом удаляются все лишние файлы, необходимые на момент разработки и отладки, но не нужные в конечном продукте.
Compile (<Ctrl + F7>) – скомпилировать проект. При этом перекомпилируются только измененные файлы проекта.
Start Debugging (<F5>) – начать отладку. Запускает программу под отладчиком.
Start without Debugging (<Ctrl + F5>) – запустить без отладчика. Просто осуществляется запуск откомпилированной программы.
Step Into (<F11>) – Пошаговое выполнение с заходом в процедуру.
Step Over (<F10>) – Пошаговое выполнение без захода в процедуру.
Toggle Breakpoint (<F9>) – Установить/снять точку останова.
Breakpoints (<Alt + F9>) – показать текущие точки останова.
Также среда обладает возможностью контекстной справки, для этого необходимо навести каретку на интересующий оператор и нажать сочетание клавиш <Ctrl + F1>. При этом справа от окна редактора появится окно с вариантами выбора контекстной помощи (Рисунок 1.6).
Рисунок 1.6 – Окно среды разработки с выбором контекстной помощи
Что такое Solution (Решение)?
Для наилучшего понимания, что такое Решение, проведем аналогию на примере:
MS Office – это есть Решение, а MS Word, Excel и т.д. – называются Проекты.
Среда VC++ оформляет создаваемое приложение в виде двух контейнеров, вложенных один в другой. Один (главный контейнер) называется Решение (Solution), а другой — Проект (Project). Проект определен как конфигурация (каркас, контейнер), объединяющий группу файлов.
Рис. 1.8. формирование проекта приложения
В рамках проекта создается программа, в т. ч. и подлежащая исполнению, т. е. откомпилированная и построенная. Каждый проект содержит по крайней мере две подконфигурации: отладочную и обычную (исполнительскую). Проекты являются частью другого каркаса, другого контейнера, который называется Solution (решение) и который отражает взаимосвязь между проектами: одно Решение может содержать множество проектов, а проект содержит множество элементов, обеспечивающих существование приложения как такового. Можно сказать, что Решение— это не что иное, как группа объединенных проектов. Назовем его просто: Групповой проект, чтобы термин "Решение" не вводил нас в заблуждение. Существует специальный инструмент работы с групповым проектом, называемый Solution Explorer. К нему можно добраться через опцию View меню среды разработки. Сама среда автоматически формирует создаваемое приложение как групповой проект, содержащий собственно проект (это видно из рис. 1.7).
Такой подход к оформлению приложения позволяет работать с группой проектов как с одним целым, что ускоряет процесс разработки приложений. Следует отметить, что не все файлы проекта отображаются в окне Solution Explorer.
В качестве примера создадим проект с именем 1 и добавим его к имеющейся группе 2, Для этого щелкнем правой кнопкой мыши на строке Solution '2* и в появившемся контекстном меню выберем команду Add|Existing Project... (рис. 1.9).
При этом откроется диалоговое окно для поиска проекта, затем обычным способом откроем проект 1, в результате чего он добавится к Solution '2' (рис. 1.10).
Добавленный проект, как и любой другой, входящий в группу проектов, можно удалить. Для этого надо, щелкнув мышью на имени этого проекта, открыть его контекстное меню и выполнить в нем команду Remove.
