- •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
1.10.1 Понятие функции
Понятие функции является фундаментальным при изучении основ С++, поэтому оно было представлено в самом первом разделе пособия (вместе с примером 1.1, демонстрирующим применение вспомогательной функции). В данном разделе уточним некоторые важные моменты, касающиеся описания и использования функций.
Сначала вспомним и систематизируем основы.
Функция – именованная часть программы (единица программного кода), к которой можно обращаться многократно из различных частей программы, а также из других программ. Иногда функцию определяют как операцию, определяемую пользователем. Подход к разработке программного обеспечения, основанный на разбиении программы на отдельные функции, называют процедурно-ориентированным программированием. Имеется и более общий термин – модульное программирование, который включает и процедурно-ориентированный, и объектно-ориентированный подходы.
При разработке программного кода в нашем распоряжении имеется стандартная библиотека С++, которая содержит множество функций универсального назначения, - хорошо отлаженных, протестированных, апробированных.
Тем не менее, подавляющее большинство программных продуктов имеет свою специфическую функциональность, которая не может быть полностью покрыта функциями стандартной библиотеки. Поэтому в языке С++ имеются развитые средства для реализации собственных функций и их последующего многократного использования.
Выделение функций при разработке собственной программы – далеко не простая задача. Для начала напомним основные принципы, которые следует соблюдать. Далее в пособии эта тема будет развиваться.
Каждая функция должна выполнять завершённое элементарное действие, смысл которого всем понятен. Примеры из стандартной библиотеки: возведение числа в заданную степень, сортировка массива, удаление фрагмента из строки текста. Имя функции должно кратко отображать суть выполняемого действия (pow, sort, erase).
Функции не должны зависеть друг от друга, чтобы каждую из них можно было отладить по отдельности, а затем использовать в различных ситуациях. При таком подходе программа будет представлять собой совокупность относительно независимых фрагментов, что заметно упростит процесс её разработки и сопровождения.
Функции должны быть небольшого размера – всего несколько строк программного кода. Если действие, которое выполняет функция, требует написания более объёмного кода, следует подумать о выделении в ней вспомогательных функций. Например, в функции сортировки массива можно использовать функцию сравнения и функцию перестановки элементов, причём каждую из этих функций можно будет использовать и в других ситуациях, поэтому программа от этого только выиграет.
Не следует смешивать в одной функции обработку и ввод-вывод данных, поскольку это резко снижает универсальность функции и возможности её многократного использования.
Вообще, при выделении функций следует постоянно помнить о возможности их многократного использования – это не просто сокращает размер программного кода, но и повышает его надёжность и сопровождаемость.
Для того, чтобы научиться реальному воплощению этих принципов, требуется как можно больше практики программирования. Даже в небольшой учебной программе стоит выделять функции – со временем и рука набьётся, и преимущества модульного программирования станут ощутимыми.