- •И. А. Андрианов, д. В. Кочкин, с. Ю. Ржеуцкая
- •Учебное пособие
- •Оглавление
- •1. Основы языка 8
- •1.2.2 Простые типы данных 13
- •2. Работа с памятью 73
- •3. Основы объектно-ориентированного программирования 87
- •4.Обработка исключений 114
- •5. Шаблонные функции и классы. Библиотека стандартных шаблонов 130
- •6. Паттерны проектирования 159
- •7. Антипаттерны 211
- •9. Методы отладки и оптимизации кода 242
- •1. Основы языка
- •1.1.2 Понятие проекта
- •1.2 Простые типы данных
- •1.2.1 Понятие типа
- •1.2.2 Простые типы данных
- •1.2.3 Внутреннее представление простых типов
- •1.2.4 Ключевое слово typedef. Тип size_t
- •1.3 Константы и переменные
- •1.3.1 Литералы
- •1. Числовые константы:
- •2. Символьные константы:
- •1.3.2 Переменные
- •1.3.3 Описание переменных
- •1.4. Выражения. Преобразование типов
- •1.4.1 Операнды и операции
- •1.4.2 Приоритет операций
- •1.4.3 Преобразование типов
- •1.5 Ветвления и циклы
- •1.5.2 Циклы
- •1.6 Массивы, строки
- •1.6.1 Основные понятия
- •1.6.2 Встроенные массивы
- •1.6.3 Cтроки. Обработка строк с завершающим нулём
- •1.7 Указатели и ссылки. Связь указателей и массивов. Библиотека cstring
- •1.7.1 Понятия указателя и ссылки
- •1.7.2 Связь между массивами и указателями
- •1.7.3 Библиотека cstring
- •1.8 Использование типов vector и string
- •1.8.1 Шаблонный класс vector
- •1.8.2 Класс string
- •1.9 Структуры и объединения. Битовые поля
- •1.10.1 Понятие функции
- •1.10.2 Описание функции и прототип функции
- •1.11 Параметры функции. Способы передачи параметров
- •1.11.1 Параметры функции и глобальные переменные
- •1.11.2 Способы передачи параметров в функцию
- •1.11.3 Передача массивов в функцию
- •1.11.4 Параметры-константы
- •1.11.5 Значения параметров по умолчанию
- •1.12.1 Указатель на функцию
- •1.12.2 Функции с переменным числом параметров
- •1.12.3 Перегрузка функций
- •1.12.4 Встроенные (inline) функции
- •1.13 Рекурсивные функции
- •1.14 Пространства имён
- •1.15 Директивы препроцессора. Макросы
- •2. Работа с памятью
- •2.1 Управление выделением и освобождением памяти
- •2.1.1 Статическое и динамическое выделение памяти
- •2.1.2 Способы динамического выделения и освобождения памяти
- •2.2 Динамические структуры данных
- •2.2.1 Основные понятия
- •2.2.2 Примеры реализации динамических структур на основе указателей
- •3. Основы объектно-ориентированного программирования
- •3.1 Основные понятия ооп
- •3.2.1 Описание класса
- •3.2.2 Область видимости элементов класса. Инкапсуляция
- •3.2.3 Первые примеры
- •3.3. Конструкторы и деструкторы.
- •3.4 Указатель this
- •3.5 Перегрузка операций
- •3.6 Дружественные функции и классы
- •3.7 Статические элементы класса
- •3.8 Наследование и полиморфизм
- •3.8.1. Основные понятия
- •3.8.2 Одиночное наследование
- •3.8.3 Множественное наследование
- •3.8.4 Конструкторы и деструкторы классов-потомков
- •3.9. Полиморфизм при наследовании классов
- •3.9.1 Механизмы раннего и позднего связывания
- •3.9.2 Абстрактные классы
- •4.Обработка исключений
- •4.1 Основные понятия
- •4.2 Перехват исключений
- •4.3 Поиск обработчика исключений. Раскрутка стека.
- •4.4 Повторное возбуждение исключений
- •4.5 "Аппаратные" и "программные" исключения
- •4.6 Стандартные классы исключений
- •4.7 Спецификация исключений, возбуждаемых функцией
- •4.8 Исключения в конструкторах при наследовании
- •4.9. Исключения в деструкторах
- •5. Шаблонные функции и классы. Библиотека стандартных шаблонов
- •5.1 Шаблонные функции
- •5.2 Шаблонные классы
- •5.3 Специализация шаблонов
- •5.4 Шаблонные параметры шаблонов
- •5.5 Разработка шаблонных классов с настраиваемой функциональностью
- •5.6 Использование шаблонов для вычислений на этапе компиляции
- •5.7 Библиотека стандартных шаблонов (stl) – основные понятия
- •5.8 Последовательные контейнеры. Итераторы
- •5.9. Адаптеры контейнеров
- •5.10 Ассоциативные контейнеры
- •5.11 Алгоритмы
- •6. Паттерны проектирования
- •6.1 Порождающие шаблоны
- •6.2 Структурные шаблоны
- •6.3 Шаблоны поведения
- •6.4 Шаблон "фабричный метод" (Factory method)
- •6.5 Шаблон "одиночка" (Singleton)
- •6.6 Шаблон "итератор" (Iterator)
- •6.7 Шаблон "наблюдатель" (Observer)
- •6.8 Шаблон "пул объектов" (Object pool)
- •6.9 Шаблон "команда" (Command)
- •6. 10 Шаблон "посетитель" (Visitor)
- •6.11 Дополнительные задания
- •6.11.1 Шаблон Iterator
- •6.11.2 Шаблон Observer
- •6.11.3 Шаблоны Command и Observer
- •6.11.5 Шаблон Visitor
- •6.11.5 Разработка класса − контейнера
- •6.11.6 Оценка производительности кода
- •7. Антипаттерны
- •7.1 Программирование методом копирования и вставки (Copy-Paste Programming)
- •7.2 Спагетти-код (Spaghetti code)
- •7.3 Магические числа (Magic numbers)
- •7.4 Бездумное комментирование
- •7.5 Жесткое кодирование (Hard code)
- •7.6 Мягкое кодирование (Soft code)
- •7.7 Золотой молоток (Golden hammer)
- •7.8 Слепая вера (Blind faith)
- •7.9 Ненужная сложность (Accidental complexity)
- •7.10 Божественный объект (God Object)
- •7.11 Лодочный якорь (Boat anchor)
- •7.12 Поток лавы (Lava flow)
- •7.13 Изобретение велосипеда (Reinventing the wheel)
- •7.14 Программирование перебором (Programming by permutation)
- •8.1 Выведение типов
- •8.2 Списки инициализации
- •8.3 Улучшение процесса инициализации объектов
- •8.4 Цикл for по коллекции
- •8.5 Лямбда-функции
- •8.6 Константа нулевого указателя nullptr
- •8.7 "Умные" указатели
- •9. Методы отладки и оптимизации кода
- •9.1 Отладка кода
- •9.1.1 Основные этапы отладки
- •9.1.2 Инструменты и приёмы отладки
- •9.2 Оптимизация кода
- •9.2.1 Рекомендации по выполнению оптимизации
- •9.2.2 Методики оптимизации кода
- •Заключение
- •Библиографический список
1.6.2 Встроенные массивы
Описание одномерного массива. Одномерный массив объявляется так:
тип имя_массива [количество элементов];
Например: int mas[10] - массив из 10 целых чисел.
char s[20] - строка на 20 символов
По стандарту количество элементов массива должно быть задано в виде константного выражения. Некоторые компиляторы, например, gnu c++, поддерживают и такой вариант (для массивов, объявленных локально):
int n; cin>>n; int mas[n];
Не рекомендуем использовать эту заманчивую возможность – сразу ухудшается переносимость программы.
Обратим внимание – нумерация элементов массива начинается с нуля! В C++ традиционно под массив выделяется непрерывная область памяти (отсюда и термин массив), в процессе работы программы не выполняется проверка выхода индекса за границы массива – при программировании нужна аккуратность.
При объявлении массива можно его сразу инициализировать:
int a[5]={3,5,7,11,13};
В этом случае можно не указывать размер массива – компилятор сам его подсчитает и выделит необходимое количество памяти:
int a[]={3,5,7,11,13};
Если список значений короче длины массива, то остальные элементы инициализируются нулями:
int a[10]={3,5,7,11,13}; - последние пять элементов будут нулевыми.
Добавим, что глобальные массивы при отсутствии явной инициализации заполняются нулями, локальные (в том числе объявленные в функции main) нулями не заполняются (содержат случайные значения).
В следующем примере одномерный массив из n элементов (n<=10) заполняется случайными числами в интервале [-100, 100], попутно вычисляется максимальный элемент массива и его позиция в массиве.
// Пример 1.5 - заполняем массив случайными числами,
// находим наибольшее и его позицию (если несколько – позицию первого)
#include <iostream>
#include <ctime> // для инициализации датчика случайных чисел
using namespace std;
int main()
{ int n, i, c[10], c_max=-101, i_max=0;
srand(time(0));// начальная установка датчика случайных чисел
// при вводе размеров массива рекомендуем проверять правильность
do {cout<<"n=?"; cin>>n;} while (n>10||n<1);
for(int i=0;i<n;i++){
c[i]=rand()%201-100;// числа приводятся к интервалу [-100,100]
cout<<c[i]<<" ";
if (c[i]>c_max) {c_max=c[i]; i_max=i;}
}
cout<<endl<<"maximum "<<c_max<<" in position "<<i_max+1<<endl;
system("pause");
}
Далее уместно рассмотреть новый вид цикла for, введённый в С++ 11, который получил название for по диапазону. Его использование поясним на простом примере – программа выводит элементы заданного массива, используя непривычный синтаксис.
Пример цикла for, основанного на диапазоне:
// Пример 1.6 – демонстрация цикла for по диапазону
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
int a[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
for (int x : a) {
cout << x << " ";
}
return 0;
}
Многомерные массивы. Объявляются так:
тип имя [размер1][размер2]…[размерN]
Например: int t[4][10]; // двумерный массив из 40 элементов //(матрица, содержащая 4 строки, 10 столбцов)
обратиться к произвольному элементу массива можно так: t[i][j]
Обратим внимание: t[i,j] – неправильная запись, но компилятор при этом ошибку, возможно, не выдаст (вспомним про операцию "запятая").
Многомерный массив, как и одномерный, можно инициализировать при объявлении, например:
int a[2][3]={{1,2,3}, {4,5,6}};//внутренние фигурные скобки можно опустить
Многомерный массив можно рассматривать как массив, элементы которого, в свою очередь, являются массивами. Для последнего примера a[0] и a[1] – одномерные массивы (две строки матрицы a).
