- •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
1.2.4 Ключевое слово typedef. Тип size_t
В заключение данного раздела отметим, что С++ позволяет определять новые имена для уже существующих типов при помощи инструкции
typedef тип новое_имя;
Новое имя определяется в качестве дополнения к существующему имени типа, а не для его замены.
Например, с помощью следующей инструкции можно создать новое, более короткое, имя для типа long long: typedef long long big;
Таким способом можно повысить переносимость и читаемость программного кода.
Например, в стандартной библиотеке С++ с помощью инструкции typedef определён тип size_t – синоним для беззнакового целого числа, являющегося результатом операции sizeof. Это обозначение типа часто используется в различных функциях стандартной библиотеки, его можно использовать в программном коде на С++, но, конечно, там, где это уместно.
1.3 Константы и переменные
Программа на С++ манипулирует данными, используя для этого константы и переменные.
Константы, в свою очередь, делятся на именованные и литеральные (литералы). Именованные константы отличаются от переменных только тем, что компилятор строго пресекает все попытки изменить их значения. Литералы требуют отдельных пояснений.
1.3.1 Литералы
Литеральная константа представляет собой константу, тип и значение которой определяется её внешним видом. Она обычно не занимает отдельной памяти, т.к. размещена непосредственно в коде программы. Различают следующие типы литеральных констант.
1. Числовые константы:
* вещественные: 3.14, -2.5
* целые:
десятичные числа 15, 100
восьмеричные числа – запись числа начинается с нуля: 00, 01, 02 …
шестнадцатеричные – начинаются с 0x: 0x10, 0xFF
Тип константы определяется компилятором по её записи. Однако, тип можно задать явно при помощи суффиксов:
l,L – long int, например, 35L
uh, Uh, UH, hu, Hu, hU – unsigned short, например, 227UH
f,F – float, например, 1.5F
l,L – long double, например, 1.5L
2. Символьные константы:
* клавиатурные: ‘a’,’b’,’c’ – клавиатурный символ задаётся в апострофах
* кодовые – для задания некоторых управляющих и разделительных символов:
‘\n’ – перевод строки (код 13)
‘\r’ – возврат каретки (код 10)
‘\\’ – обратная косая черта (удваивается)
‘\’’ – апостроф
и др.
* кодовые числовые – для задания любых ASCII-символов, имеют вид:
‘\xHH’, ‘\XHH’, ‘\0OOO’ , где H, O – шестнадцатеричная и восьмеричная цифры соответственно.
3. Строковые константы:
это последовательности символов, ограниченные двойными кавычками:
“This string constant”
Для задания управляющих и разделительных символов внутри строки используются символьные кодовые и числовые константы без апострофов. Например: ”first\nsecond” – после first вставляется символ перевода строки (т.е. при выводе такой константы second будет выведен в новой строке).
4. Логические константы: true и false.
1.3.2 Переменные
К ним же отнесём и именованные константы.
В теории программирования выделяют шесть фундаментальных характеристик переменной: имя, тип, текущее значение, адрес в памяти, область видимости и время жизни. Первые четыре характеристики в пояснениях не нуждаются – с двумя последними постараемся разобраться.
Область видимости определяет часть тела программы, в которой может быть использована ("видна") данная переменная. Началом области видимости всегда является оператор описания переменной, а концом – либо окончание того блока, в котором описана переменная, либо конец файла. Возможно использование одной и той же переменной и в разных файлах, относящихся к одному проекту.
Переменные, описания которых расположены внутри какого-либо блока, называются локальными. Такие переменные можно использовать, начиная от оператора описания и до конца блока. Переменные, описанные за пределами всех блоков (на внешнем уровне), называются глобальными. Их можно использовать во всей оставшейся части файла, следующей за описанием.
Время жизни – это интервал времени выполнения программы, в течение которого данная переменная существует, т.е. привязана к конкретной ячейке памяти. Время жизни переменной, как и область видимости, может быть локальным или глобальным. Переменная с глобальным временем жизни существует в течение всего времени выполнения программы. Переменная с локальным временем жизни существует только при выполнении блока, в котором она описана. При каждом входе в блок для такой переменной распределяется новая память, которая освобождается при выходе из блока.
Программист может управлять областью видимости и временем жизни переменных двумя путями:
изменением места описания переменной в программе;
использованием спецификаторов класса памяти в описании переменной.
