- •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
2 Добавление новых файлов в проект в среде разработки Visual Studio 2008
Для добавления новых файлов в проект новых файлов в проект необходимо вызвать контекстное меню над именем проекта в «Проводнике решений» (Solution Explorer) (см. рисунок 13.1) и далее выбрать раскрывающийся пункт «Добавить» (Add). В нем нас на текущий момент будут интересовать два подпункта “New Item …” (Новый объект) и “Exiting Item …” (Существующий объект). Первый создает новый файл, одного из предложенных типов, а второй добавляет к проекту уже существующий. Диалоговое окно с вариантами доступных для создания файлов представлено на рисунке 13.2.
Результат добавления файлов в проект представлен на рисунке 13.3. Теперь достаточно воспользоваться директивой #include для использования функций, констант и типов данных, располагающихся в новых файлах.
Рисунок 13.1 – Добавление нового файла в проект
Рисунок 13.2 – Диалоговое окно выбора типа добавляемого файла
Рисунок 13.3 – Результат добавления новых файлов в проект
3 Пример работы с многофайловыми проектами
Разберем работу с многофайловыми проектами на примере задачи из предыдущей лабораторной работы.
Пример: Нахождение расстояния между точками
Задание. Написать программу, которая находит расстояние между двумя точками. Координаты могут задаваться как в декартовой, так и в полярной системе координат. Предусмотреть функции перевода из декартовой системы в полярную и обратно.
Алгоритм решения:
Задать или ввести с клавиатуры координаты точек.
Для пары точек определить расстояние по одной из формул:
для декартовой системы:
для полярной системы:
Вывести результаты на экран.
Определение требуемых типов данных.
Для удобства хранения информации о координате точки в одной из систем координат удобно воспользоваться структурами, хранящими пары координат одной и той же точки. Для простоты назовем их cartesian для декартовой, и polar для полярной системы координат.
Разбиение на подзадачи.
В результате описанного алгоритма и задания определяем спецификации нужных нам функций. Для удобства использования воспользуемся перегрузкой:
1. double len(cartesian a, cartesian b) – принимает две координаты в декартовой системе и возвращает длину.
2. double len(polar a, polar b) – принимает две координаты в полярной системе и возвращает длину.
3. double len(cartesian a, polar b) – принимает первую координату в декартовой системе, а вторую в полярной, и возвращает длину.
4. double len(polar a, cartesian b) – принимает первую координату в полярной системе, а вторую в декартовой, и возвращает длину.
5. polar cartesian_to_polar(cartesian x) – переводит координаты точки из в декартовой системы в полярную.
6. cartesian polar_to_cartesian(polar x) – переводит координаты точки из в полярной системы в декартову.
Разбиение на модули.
Исходя из логики работы программы, а также, возможного дальнейшего применения полученных результатов естественным будет разбить ее на два файла: PRG-Lab13.cpp – содержащий точку входа в программу, а также основные вызовы функции и взаимодействие с пользователем; points.cpp – содержащий реализации вышеперечисленных функций; а также points.h – содержащий интерфейсы данных функций и типы данных, и служащий для подключения возможностей работы с точками в различных системах координат.
Файл points.h
// points.h : Содержит определения основных типов и прототипы функций.
//
#ifndef POINTS_H
#define POINTS_H
//Объявления типов
//Точка в декартовой системе координат
struct cartesian{
double x, y;
};
//Точка в полярной системе координат
struct polar{
double r, pi;
};
//Прототипы функций
double len(polar a, polar b);
double len(cartesian a, cartesian b);
double len(cartesian a, polar b);
double len(polar a, cartesian b);
polar cartesian_to_polar(cartesian x);
cartesian polar_to_cartesian(polar x);
#endif
Файл points.cpp
Примечание. Обратите внимание на повторное использование вызовов уже существующих функций. Данная техника позволяет добиться быстрого и удобного внесения корректив (хотя и за счет несущественной потери в производительности). Например, при наличии ошибки, скажем, при неверно запрограммированной формуле, ее достаточно исправить лишь в одном месте, а не искать по всему тексту модуля.
// points.cpp : Содержит определения функций
//
#include "points.h"
#include <math.h>
double len(polar a, polar b)
{
return sqrt( pow(a.r, 2) + pow(b.r, 2) - 2*a.r*b.r*cos(a.pi - b.pi) );
}
double len(cartesian a, cartesian b)
{
return sqrt( pow(a.x - b.x, 2) + pow(a.y - b.y, 2) );
}
double len(cartesian a, polar b)
{
cartesian c;
c = polar_to_cartesian(b);
return len(a, c);
}
double len(polar a, cartesian b)
{
return len(b, a);
}
polar cartesian_to_polar(cartesian x)
{
polar y;
y.r = sqrt(pow(x.x, 2) + pow(x.x, 2));
if (y.r == 0)
y.pi = 0;
else
y.pi = asin(x.y/y.r);
return y;
}
cartesian polar_to_cartesian(polar x)
{
cartesian y;
y.x = x.r*cos(x.pi);
y.y = x.r*sin(x.pi);
return y;
}
Файл PRG-Lab13.cpp
// PRG-Lab13.cpp : Основной файл проекта, содержит точку входа в программу
//
#include <iostream>
#include "points.h"
using namespace std;
void main(int argc, char* argv[])
{
setlocale(LC_ALL, "Russian");
const double PI = 3.14159;
cartesian a = {3, 0},
b = {1, 1};
polar c = {1.41, PI/4},
d = {3.1, 0.95};
//вызовы перегруженных функций
//для точек в различных системах координат
//декартова - декартова
cout << len(a, b) << endl;
//полярная - полярная
cout << len(c, d) << endl;
//декартова - полярная
cout << len(a, d) << endl;
//полярная - декартова
cout << len(c, b) << endl;
}
Таким образом мы получили собственную мини библиотеку, которую можно расширять в дальнейшем и использовать в других проектах.
