алгоритмы и програмування / Книги / Шилдт Г. C++ Руководство для начинающих

Язык С: начало эры современного

программирования

Изобретение языка С отмстило начало новой эры COBpeMeHHoro программи­ рования. Его влияние нельзя было переоцеtlить, поскольку он коренным образом

изменил подход ~ программированию и его восприятие. Его синтаксис и принци­

I1Ы разработки оказали влияние на ВСС последующие компьютерные языки, по­

этому язык С можно назвать одной из основных революционных СИЛ в развитии

вычислительной техники.

Язык С изобрел Дэнис Ритчи (Dennis Ritchie) для компьютера РОР-ll (раз­ работка компании ОЕС - Digita) Equipment Corporation), который работал под

управлением операционной системы (ОС) UNIX. Язык С - это результат про­

цесса разработки, который сначала был связан с другим языком - BCPL, создан­ ным Мартином Ричардсом (Martin Riсlшгds). Язык BCPL ИНДУUИРОВaJI появле­ ние языка, получившего lIазвание В (его автор - Кен Томпсон (Кеп Thompson»,

который в свою очередь в lIачале 70-х годов привел к разработке языка С.

Язык С стал считаться первым современным "языком программиста", по­

скольку до его изобретения l(!Омпьютерные языки в основном разрабатывались либо как учебные упражнения, либо как результат деятельности бюрократиче­ ских структур. С языком С все обстояло иначе. Он был задуман и разработан ре­

альными, практикующими программиста.\1И и отражал их подход к I1РОГРамми­

рованию. Его средства были многократно обдуманы, отточены и протестированы людьми, которые действительно работали с этим языком. В результате этого про­

цесса появился язык, который понравился MHomM программистам-практикам и

быстро распространился по всему миру. Ero невиданный успех обусловило то,

что он был разработан программистами для программистов.

Язык С возник в результате реВОЛЮ1{ИИ cmpyкmypup08a,molO npozpa.AWupo-

вания БО-х годов. До появлеllИЯ структурироваююго программировзния 060-

значились проблемы в написания больших программ, поскольку программисты

пользовались логикой, которая ПРИ80ДИJlа к созданию так наЗЫI~аемого "cnareT-

ти-кода", состоящего из множества переХОДО8, последовательность которых было

трудно проследить. В структурированных ЯЗЫI<аХ программирования эта пробле­

ма реmалась путем Ifсполь:ювания хорошо определенных инструкций управле­ ния, подпрограмм, локальных персменных и других средств. Появление структу­

рированных языков позволило писать уже довольно большие nporpaмМbl.

Несмотря на то что в то время уже существовали другие структурированные

языки (например Pascal), С стал первым языком, в котором успешно сочеталисъ

мощь, изящество и выразительность. Ero лаконизм, простота синтаксиса и фило­ софия БЫЛII I-laСl'ОЛЬКО ПРI1Dлекательными, что в мире программирования непо-

+

+

u-

2i

aI

О

:I:

U

О

Решитьэту проблему "DЗЯЛИСЬ" новыетехнолоmи программирования. Одна из них получила название объектно-ориентированного nрограм.мuрованuя (ООП).

Вооружившись методами 00 П, программист мог справляться с программами го­

раздо большего размера, чем прежде. Но язык С не поддерживал методов ооп. Стремление получить объектно-ориентированную версию языка С в конце кон­

цов и привело к созданию С++.

Несмотря на то что язык С был одним из самых любимых и распространен­

ных профессиональных языков программирования, настало время, когда его возможности по написанию сложных программ достигли своего предела. Же­

лание преодолеть этот барьер и помочь программисту легко справляться с еще

более объемными и сложными программами - вот что стало основной причи­

ной создания С++.

Рождение С++

Язык С++ был создан Бьерном Страуструпом (Bjame Stroustrup) в 1979 году

в компании ВеН Laboratories (г. Муррей-Хилл, шт. Нью-Джерси). Сиачала но­ вый язык получил имя "С с классами" (С with Classes), но в 1983 году он стал

называться С++.

Страуструп построил С++ на фундаменте языка С, включающем все его

средства, атрибуты и основные достоинства. Для него также остается в силе

принцип С, согласно которому программист, а не язык, несет ответственность

за результаты работы своей программы. Именно этот момент позволяет понять, что изобретение С++ не было попыткой создать новый язык программирова­ ния. Это было скорее усовершенствование уже существующего (и при этом

весьма успешного) языка.

Большинство новшеств, которыми Страуструп обогатил язык С, было предна­ значенодля поддержки объектно-ориентированного программирования. По сути,

С++ стал объектно-ориентированной версией языка С. Взяв язык С за основу,

Страуструп подготовил плавный переход к ооп. Теперь, вместо того, чтобы из­ учать совершенно новый язык, С-программисту достаточно было·освоить только ряд новых средств, и он мог пожинать плоды использования 06ъектно-ориенти­

рованной технологии программироваиия.

Создавая С++, Страуструп понимал, иасколько важно, сохранив изначальную

суть языка С, Т.е. его зффективность, гибкость и принципы разработки, внести в

него поддержку объеКТlю-ориеllТИРОВaJlНОl"O орограммирования. К счастью, эта

цель была достигнута. С++ по-прежнему предоставляет программисту свободу

действий и власть над компьютером (которые были присущи языку С), значи­ тельно расширяя при этом его (программиста) возможности за счет использова­

ния объектов.

:j: u

iЗ

о

1:

()

О

(Borland). Поэтому код программ, приведенных в этой ЮiИге. полностью приме­

ним ко всем современным С++-средам.

ВАЖНО!

IIII..C8S13hC** с ЯЗЬ'КQМИ 'nуо И с#.

ПОМИМО С++, существуют два других современных языка программирования: java н С#. Язык.Jаvа разработан компанией Sun Microsystems, а С# - компанией

Мicrоsоft. Поскольку иногда возникает путаница относительно того, какое ОТIЮ­

шеtlНС эти два языка имеют к С++, попробуем внести ясность о этот вопрос.

С++ является родительским языком· дляjаv~ и'С#. И хотя разработчикиjаvа

и С# добаВIIЛИ к псрвоисточнику, удалили из него или модифицировали различ­

ные средства, D целом синтаксис этих трех языков практически идентичен. Более

того, объектная модель, используемая С++, подобна объеК11iЫМ моделям языков

.Java и С#. Наконец, очень сходно общее впечатщшие и ощущение от использо­ вания всех этих языков. Это зиачит, что, зная С++, вы можете легко изучитьjаvа или С#. Схожесть синтаксисов и объектных моделей - одна из причин быстрого

освоения (11 одобрения) этих двух языков многими опытными С++-программи­ стам". Обратная ситуация также имеет место: если вы знаетеjаvа или С#, изуче­

ние С++ не доставит вам хлопот.

Основное различие между С++, Java и С# заключается в типе вычислитель­

ной среды, для которой разрабатывался каждый из этих языков. С++ создавался

с целью lIаписания высокоэффективных программ, предназначеНJlЫХ для выпол­ нения под управлением Оllределенной операционной системы и в расчете на ЦП конкретного типа. Например, если вы хотите написать высокоэффективную про­

грамму для выполнения на процессоре Intel Pentium под управлением операци­ онной системы Windows, лучше всего использовать для этого язык С++.

Языки java и С# ра.lработаны в ответ на Уliикальные потребности сильно рас­

пределенной сетевой среды Internet. (При разработке С# также ставилась цель

упростить СО~iДание программных компонентов.) Intemet связывает множество

различных типов ЦП и операционных систем. Поэтому возможность создания межплатформеНIIОГО (совместимого с несколькими операционными средами) переносимого программного кода для 1nternet при решеНИII некоторых задач ста­

ло определяющим УСЛОDием при выборе языка программирования.

IIерпым языком, отвечающим таким требованиям, был ]ava. Используя Java.

можно написать программу, которая будет выполняться в различных вычисли­ тельных средах, т.е. в широком диапазоне операционных систем и типов цп.

TaKIIM образом. Java-программа может свободно "бороздить просторы" Intemet.

Несмотря на то чтоjаvа позволяет создавать переиосимый ПРОJ"раммный код, ко-

+

+

u

~

аз

О

:J:

()

О

и последнее. Языки C++,java и С# предназначены для решения различных классов задач. Поэтому вопрос "Какой язык лучше?" поставлен некорректно.

Уместнее сформулировать вопрос иначе: "Какой язык наиболее подходит для ре­

шения данной задачи?".

~ПРОСЫДI\'iIтекущегоl<онтрОл'il________

1.От какого языка программирования произошел С++?

2.Какой основной фактор обусловил создание С++?

3.Верно ли, что С++ является предком языковJava и С#?·

ВАЖНОI

58 0бьектнn-nриеЫZИРОВQнное

программирование

Основополагающими для разработки С++ стали принципы объектно-ори­

ентированного программирования (ООП). Именно ООП явилось толчком для создания С++. А раз так, то, прежде чем мы напишем самую простую С++-про­ грамму, важно понять, что собой представляют принципы ООП.

Объектно-ориентированное программирование объединило лучшие идеи

структурированного с рядом мощных концепций, которые способствуют более эффективной организации программ. В самом общем смысле любую программу

можно организовать одним из двух способов: опираясь на код (действия) или на данные (информация, на l<ОТОРУЮ направлены эти действия). При использова­

нии лишь методов структурированного программирования программы обычно опираются на код. Такой подход можно выразить в использовании "кода, дей­

ствующего на данные".

Механизм объектно-ориентированного программирования основан на выборе второго способа. В этом случае ключевым принципом организации программ яв­ ляется использование "данных, управляющих доступом !( коду". В любом 06ъек­

тно-ориентированном языке программирования определяются данные и процеду­

ры, которые разрешается применить к этим данным. Таким образом, тип данных в

точности определяет, операции какого вида можно примешпь к этим данным.

1. Язык С++ произошел от С.

2.Основной фактор создания С++ - повышеIше сложности ПРОll>амм.

3.Верно: С++ действительно является родительским языком для Java и С#.

t

u

:D

ID

О

I

U

О

строения объектов. Обьекты - это экземпляры класса. По сути, lUIacc представ­

ляет собой набор планов, которые определяют, К3..I( Cl'pUlITb объект.

В lUIacce данные объявляются в виде nереме1lЯЫХ. а КОД оформляется в 8ИДt:

фуmщий (1I0Дl1рограмм). Функции и переменныс, СОС1'авляющнс класс, назьша­

ются его членами. Таким образом, переменная, объявленная в КЛi!ссе, называется Ч:lеIlОМ дml1lЫХ, а функция, объявленная в классе, назьшаеТС>1 ФуIt1Щllей-ч/leIIOАI. ИlIогда вместо термина I(лен дmmых используется теРМЮI lzере.ме//uйя эюеАmляра

(или nереАfеllНая реализации).

ПолиморфИЗМ

Полиморфизм (от греческого <:Л.ова polym01p11ism, означающего "много форм") -

это свойство, позволяющее исnользовать один интерфейс для целого lUIacca дей­

ствиii. В качестве простого примера полиморфизма можно привести руль автомоби­ ля. Лля руля (т.е. шперфейса) безразлично, какой пш рулеоого механизма исполь­ зуется u автомобиле. Другим словами, руль работаетодинаково. не:iависимо от того, оснащеli ли автомобиль рулевым управлением прямоro деЙСТВIIЯ (без усилителя),

рулевым управлением с УСИЛИТeJlем или механизмом реечной lIсредачи. Если вы

знаете, как обращаться с рулем, вы сможете вести автомоБИЛI, любого ТИП8.

ТОТ же IIРИНЦИП можно применить к программировClНИJO. Рассмотрим, напри­ мер, стек, или список, добавление и удаление элементов к !{оторому осуществля­

ется по ПРИIiЦИПУ "последним прибыл - пеРПl)IМ обслужен". У "ас может быть

программа, А которой используются три различных типа стека. Один стек пред­ назначен ДЛЯ цеЛОЧJ1СЛСIШЫХ значений, второй - для значений с плавающей точ­

кой и третий - для символов. AлrОРlfТМ реализации всех стеков - один и тот

же. несмотря на то, что 1:1 них хранятся данные различных типов. В необъектно­

ориентированном языке программисту пришлось бы создать три различных ,..а­

бора подпрограмм обслуживания с.тека, причем подпрограммы должны были бы

иметь различные имена, а каждый набор - собственный интерфейс. Но благо­ даря полиморфизму в С++ можно создать одии общий набор подпрограмм (один интерфейс), который подходит для всех трех конкретных СИ1'УациЙ. Таким обра­

зом, зная, как использовать один стек, вы можете использовать все остальные.

В более общем виде концепция полиморфизма выражается фРaзQй "один ин­

терфейс - много методов". Это означает, что для группы связанных действий

можно использовать один обобщенный интерфейс. Полиморфизм позволяет по­

низить уровень сложности за счет возможности применения одного и того же ИН­

терфейса ДЛЯ задания общею класса действий. Выбор же кою(рemuоzo деиС1llfJUЯ

(т.е. функции) примени.тельно к той или иной ситуации ложится "на плечи" ком­

пилятора. Вам, как программисту, не нужно делать этот выбор вручную. Ваша

задача - использовать общий mперфеЙс.

+

+

u

1i

CD

О

1:

U

О