Штерн В. - Основы C++. Методы программной инженерии - 2003

Для выполнения программы не важно, насколько далеко определяется пере­ менная. Главное сделать это до ее использования. Выполнение приведенной выше программы даст тот же результат, как на рис. 2.1. Расстояние от определения до использования переменной значимо скорее для читателя, особенно если перемен­ ная используется один-два раза без какой-либо интерпретации. Если следующее использование переменной отделено от первого, а программисту, сопровождаю­ щему программу, нужно проверять определение переменной, то удобнее всего размещать определение в начале, а не в середине функции.

Еще один знакомый многим термин — это объявление, или описание (declaration). В некоторых других языках объявление и определение — синонимы. В C++ они несколько различаются — это унаследовано из языка С. Если при определении имя переменной ассоциируется с ее типом и для переменной выде­ ляется место в памяти, то объявления лишь ассоциируют имя и тип, а память для переменной может выделяться где-либо еще. Так происходит, например,

впрограмме, состоящей из нескольких файлов, когда переменная определяется

водном файле, а используется в другом. В этом случае с помощью ключевого слова extern она определяется в использующем ее файле как внешняя:

extern int count;

Теперь можно использовать переменную count в исходном коде данного файла. Все ссылки на переменную count в данном файле преобразуются в ее адрес, опре­ деленный в другом файле.

Еще одно различие определений и объявлений состоит в том, что определения должны быть в программе уникальными, а объявления могут повторяться сколько угодно раз. Например, такие определения недопустимы (даже если это желательно):

int а; int а; • / / синтаксическая ошибка

С другой стороны, допускаются следующие описания:

extern int count; extern int count; / / ошибки нет

Хотя это выглядит не более разумно, чем предыдущий пример, но бывают ситуа­ ции, когда может потребоваться что-либо подобное, а если сделать это по ошибке, компилятор ошибку не покажет. Далее мы увидим, как такие фундаментальные принципы обобщаются для функций и типов.

О с т о р о ж н о ! Определение должно быть уникальным, а объявление может повторяться.

После определения (или объявления) переменных программа может работать с ними. Прежде чем использовать значения переменных в программе, им нужно присвоить эти значения, иначе возникнет такая ситуация, как применение неини­ циализированных переменных — весьма распространенная ошибка.

Существуют два способа снабдить переменную значением: операция присваи­ вания и инициализация. В данном примере используются операции присваивания (каждая завершается точкой с запятой):

double X, у, z; X = PI; у = 1;

Как можно заметить, в примере первой программы на C++ переменные х и у (но не z) инициализировались:

double X = PI, у = 1, z;

Результат будет таким же: переменная х получает значение 3,1415926536, пере­ менная у — значение 1, а переменная z остается неинициализированной. Хотя мы имеем дело с переменными примитивных типов, разница между присваива­ нием и инициализацией с практической точки зрения не важна. Для объектов, определяемых программистом, эта разница более суш,ественна. Когда будет об­ суждаться инициализация объектов, все станет гораздо интереснее.

Переменные разрешается инициализировать только в определении, но не

вобъявлении. Например, переменная count может инициализироваться только

втом файле, где она определена (там, где выделяется память для переменной). В файле, где переменная объявляется (как внешняя), ее можно без ограничений присваивать и обраш,аться к ней, но не инициализировать. Так, следуюш^ая попыт­ ка даст ошибку:

Это было только введение в типы данных C + + . В главе 3 о них рассказывается подробнее. Там же говорится об операциях со значениями разных типов.

Операторы и выражения

Оператор — программная единица, выполняемая как логическое целое, т. е. отдельные компоненты, шаги скрыты от программиста — эти детали не должны привлекать его внимание (по крайней мере, не сейчас). Оператор программы — средство абстракции. Он позволяет концентрироваться на том, что должно де­ латься, а не на том, как это происходит.

Описания и определения, о которых рассказывалось выше, представляют собой операторы. Детали распределения памяти нас не интересуют. Например, не важно, находится ли переменная а за переменной b или за переменной с, начи­ нается ли слово со старшего байта и т. д. Нужно лишь знать, что память выделена для всех трех целочисленных переменных:

int а, Ь, с;

Показанное в предыдуш,ем разделе присваивание представляет второй тип оператора. Целевая часть присваивания (переменная, получаюш^ая значение) находится слева, а выражение, определяюш,ее присваиваемое переменной значе­ ние,— справа. Первая программа C++ содержала следуюилую операцию при­ сваивания:

Z = у + 1 ;

При выполнении этого оператора сохраненное в переменной у значение скла­ дывается с 1 и результат сохраняется по адресу, соответствующему переменной z. На содержимом у такая операция не отражается. Переменная изменяется только тогда, когда ее имя указывается в левой части операции присваивания.

Стоит повторить, что определения в начале листинга 2.1 содержат инициализа­ цию переменных, но не присваивания. Хотя синтаксис похож^ для объектов C+ + вызываются разные функции:

Правая часть операции присваивания содержит выражения. Они состоят из операций и операндов. Операндами могут быть переменные, числовые литералы или другие выражения. В примере первой программы C++ выражение, исполь­ зуемое для установки значения переменной z, содержало операнды у и 1. Если необходимо, для структурирования сложных выражений используются скобки, например:

Z = (у + 1) * (у - 1); / / выражение с подвыражениями

Третий тип оператора — вызов функции. В нем указывается имя выполняемой функции, используемые ею аргументы (если они есть) и возвращаемое значение (если таковое имеется).

Приведенный выше пример первой программы на C + + состоит лишь из одной функции (main). Она использует (вызывает) функцию pow. Чтобы отличать имена функций от прочих имен C + + , программисты и технические писатели используют общее соглашение: независимо от числа аргументов после имени функции указы­ ваются скобки, например main() или pow().

Библиотечная функция pow() использует два аргумента — возводимое в степень число и значение степени. После возведения в степень возвращаемый результат сохраняется в первом значении. Возвращаемое значение может использоваться как компонент выражения. Вот почему функция вызывается следующим образом:

у = pow(x,z);

Если первый аргумент — 3,1415926, а второй — 2, то возвращается значе­ ние 9,869604. (В других языках вычисления с нецелыми числами приближенные).

Когда функция вызывается при выполнении программы, выполнение вызыва­ ющей функции приостанавливается и начинает исполняться код вызванной функ­ ции. После завершения вызываемой функции выполнение вызывающей функции возобновляется. При вызове другой функции этот процесс повторяется.

Вызовы библиотечных функций ввода-вывода в C + + пояснить труднее, чем другие библиотечные вызовы. Они используют предопределенные классы, объек­ ты и перегруженные (overloaded) операции, о которых подробнее будет рассказано далее. Давайте попробуем. Используем библиотечные объекты cout (для вывода)

иGin (для ввода) с двумя видами двузначных операций. С библиотечным объектом cout применяется операция вставки "<<", а вывод направляется на экран. Для отображения используются имена переменных, литеральные числовые значения

истроки в двойных кавычках. С библиотечным объектом cin применяется опера­ ция извлечения ">>". В этом случае ввод с клавиатуры сохраняется в перемен­ ных, имена которых заданы в качестве операндов.

Звучит сложно, но основные принципы ввода-вывода очень просты. Поскольку каждый оператор ввода-вывода должен задавать свой собственный объект (cout или

cin), их нельзя использовать в одном операторе. Следовательно, операции ">>" и "<<" в одном операторе не применяются. Листинг 2.5 показывает пример ввода двух целых чисел с клавиатуры и вывода на экран их суммы.

Операторы, находяш,иеся на одной строке, выполняются слева направо. Сколько операторов можно поместить на одну строку кода? Это зависит от удобства чте­ ния программы — строки не должны быть слишком д/шнными. Однако если для

Глава 2 » Быстрый старт: краткий обзор С^^^ | 45 |

каждого оператора выделяется отдельная строка, программа вытягивается в дли­ ну. Читатель не запомнит, что он видел на предылунлих страницах — придется "листать" исходный код. Размещение нескольких операторов на одной строке делает проблему не такой острой — программа станет компактнее, хотя есть опасность пропустить действие, "спрятанное" в строке между другими оператора­ ми. По большому счету, все это дело вкуса. Во многих случаях лучше, когда опера­ торы, размеш,аемые на одной строке, реализуют какую-то обш^ую цель.

В C+-I- каждый оператор должен завершаться точкой с запятой. В некоторых других языках точка с запятой разделяет операторы, так что последний оператор в последовательности ее не имеет. В С4-+ точкой с запятой заканчивается каж­ дый оператор. Или почти каждый — составные операторы точкой с запятой не завершаются. Если посмотреть пример программы, то видно, что nocvie фигурных скобок точки с запятой нет.

Фактически точка с запятой может превратить любое выражение в оператор. Например, в С+Н- допустимо:

У + 1;

Конечно, это совершенно бесполезное выражение. Другие языки подобного не допускают. Однако в С и в СН-+ такая запись вполне законна. Зачем думать о том, насколько законна бессмысленная веил^ь, если незачем так писать? Нет, это не так уж глупо, как кажется. Если такая ошибка будет сделана случайно (напри­ мер, пропущена левая часть в присваивании), компилятор ее проглотит и не сооб­ щит о том, что что-то не так. Такая ошибка не проявится как синтаксическая (в других языках так и было бы). Она превратится в ошибку этапа выполнения

иможет быть выявлена только в процессе отладки.

Вкачестве одного из видов операторов можно рассматривать управляющие конструкции. Они изменяют ход выполнения программы. Есть три вида операто­ ров управления выполнением программы:

•Условные операторы

•Циклы

•Вызовы функции

Внимание в данном разделе рассматривается только небольшая часть операторов управления. Подробнее о них рассказано в главе 4.

Простейший оператор условия — это оператор if. Он имеет обшую форму:

i f (выражение) выполняемый_оператор;

Синтаксически if представляет собой один оператор. Если выполняемый_оператор, один, то if завершается точкой с запятой. В составном операторе после закрыва­ ющей фигурной скобки точки с запятой не требуется. Круглые скобки для выра­ жения обязательны.

Следующий за выражением оператор выполняется, если выражение истинно, а если оно ложно — пропускается. Для выделения управляющих структур часто используются отступы. Ниже в сегменте кода проверяется температура по Фарен­ гейту. Если она выше точки замерзания, то выводится сообщение. В противном случае сообщение на экране не появляется:

Во второй форме оператора if используются две ветви: одна выполняется, если условие истинно, а другая — если ложно. Каждая ветвь содержит один

няется последний оператор программы.

Листинг 2.7. Пример программы с циклом и форматированием вывода

#include <iostream> #inclucle <iomanip> using namespace std; int main (void)

{

}

Когда оператор << передает символы на экран с помощью объекта cout, они отображаются без разделяющих пробелов. При завершении преобразования