- •Издано в рамках Инновационной образовательной программы ннгу: Образовательно-научный центр «Информационно-телекоммуникационные системы: физические основы и математическое обеспечение»
- •Глава 1. Основные понятия 13
- •Глава 3. Работа с числовыми данными 42
- •Глава 4. Операторы. Ключевые слова 52
- •Глава 5. Управление и циклы 64
- •Глава 6. Массивы 77
- •Глава 7. Функции 84
- •Глава 8. Символы и строки 102
- •Глава 9. Препроцессор 113
- •Глава 10. Указатели и ссылки 119
- •Глава 11. О файлах и командной строке 133
- •Глава 12. Работа с экраном дисплея 145
- •Глава 13. Внутреннее представление чисел 157
- •Глава 14. Структуры, перечисления, объединения 179
- •Глава 15. Классы 204
- •Глава 16. Программы из нескольких файлов 233
- •Глава 21. Шаблоны, исключения 321
- •Предисловие
- •Глава 1.Основные понятия
- •1.1.Элементы языка программирования
- •Алфавит
- •Лексемы
- •Выражения
- •Функции
- •Комментарии
- •1.2.Процесс создания программы
- •1.3.Первая программа Программа 1. Приветствие
- •1.4.Состав программы
- •Загрузка
- •Работа с окнами
- •Настройка среды
- •Указание каталогов библиотек
- •Подключение графической библиотеки
- •Назначение текущего каталога
- •Работа с блоками текста в редакторе
- •Выполнение программы
- •Отладка программ
- •Программа 2. Деление чисел
- •Синтаксические ошибки
- •Ошибки в процессе работы программы
- •Трассировка программ
- •Просмотр текущих значений выражений
- •Разработка консольных приложений
- •Программа 3. Hello
- •Выполнение и отладка программы
- •Файлы проекта
- •Автоматическая генерация кода
- •Особенности ввода и вывода
- •Глава 3.Работа с числовыми данными
- •3.1.Целые типы
- •Целые константы
- •Программа 4. Операции над целыми
- •3.2.Числа с плавающей точкой
- •Плавающие константы
- •3.3.Ввод и вывод чисел
- •Программа 5. Точность плавающих чисел
- •3.4.Логический тип и логические операции
- •3.5.Математические функции
- •Глава 4.Операторы. Ключевые слова
- •4.1.Операторы
- •Унарные операторы
- •Бинарные операторы
- •Оператор запятая
- •Условное выражение
- •Операторы присваивания
- •4.2.Приоритеты операторов
- •4.3.Ключевые слова
- •Продолжение таблицы 23. Ключевые слова стандарта языка Cи
- •4.4.Структура программы
- •Объявления переменных
- •Объявления и определения
- •Инструкции и блоки
- •4.5.Константы
- •Задачи 1-17 . Простейшие вычисления
- •Глава 5.Управление и циклы
- •5.1.Условный оператор
- •Программа 6. Максимальное из двух чисел
- •5.2.Операторы цикла
- •Цикл с предусловием while
- •Программа 7. Суммирование цифр целого
- •Цикл for
- •Программа 8. Поиск максимума и минимума
- •Цикл do-while
- •Программа 9. Вычисление квадратного корня
- •5.3.Переключатель
- •Программа 10. День недели
- •5.4.Операторы break и continue
- •Программа 11. Сумма положительных чисел
- •Задачи 18-52. Выбор и циклы
- •Глава 6.Массивы
- •6.1.Одномерные массивы
- •Программа 12. Проверка упорядоченности массива
- •6.2.Двумерные массивы
- •Программа 13. Подсчет выручки
- •Задачи 53-69. Одно- и двумерные массивы
- •Глава 7.Функции
- •7.1.Определение функции
- •7.2.Формальные параметры и фактические аргументы
- •Пpограмма.14. Степени целых чисел
- •7.3.Автоматические и статические переменные
- •Программа 15. Автоматические и статические переменные
- •7.4.Прототипы функций
- •7.5.Массивы как аргументы функций
- •7.6.Внешние переменные
- •Программа 16. Сортировка массива
- •7.7.Рекурсия
- •Программа 17. Рекурсивная печать целого
- •7.8.Перегруженные имена функций
- •Программа 18. Перегрузка функций
- •7.9.Аргументы функций по умолчанию
- •Программа 19. Аргументы по умолчанию
- •Задачи 70-96. Функции
- •Глава 8.Символы и строки
- •8.1.Символы
- •Символьные константы
- •Программа 20. Представления символов
- •Ввод и вывод символов
- •Программа 22. Печать текста по словам
- •8.2.Строки символов
- •Строковые константы
- •Ввод и вывод строк
- •Средства работы со строками
- •Программа 23. Реверсирование строк
- •Задачи 97-121. Символы и строки
- •Глава 9.Препроцессор
- •9.1.Директивы препроцессора
- •9.2.Макросы
- •Программа 24. Возможности препроцессора
- •Задачи 122-124. Макросы
- •Глава 10.Указатели и ссылки
- •10.1.Указатели и адреса
- •Программа 25. Расчет треугольника
- •10.2.Указатели и массивы
- •10.3.Адресная арифметика
- •10.4.Символьные указатели
- •10.5.Массивы указателей
- •Программа 26. Названия месяцев
- •10.6.Указатели на функции
- •Программа 27. Поиск максимума функции
- •10.7.Ссылки
- •Программа 28. Использование ссылок
- •10.8.Операторы new и delete
- •Программа 29. Выделение и освобождение памяти
- •Задачи 125-134. Указатели и ссылки
- •Глава 11.О файлах и командной строке
- •11.1.Знакомство с файлами
- •Программа 30. Копирование файлов
- •11.2.Командная строка
- •11.3.Перенаправление стандартного ввода и вывода на файл
- •11.4.Аргументы командной строки
- •Программа 31. Эхо аргументов командной строки
- •Программа 32. Печать строк, содержащих образец
- •Задачи 135-147. Файлы и командная строка
- •Глава 12.Работа с экраном дисплея
- •12.1.Текстовый режим
- •Программа 33. Российский флаг
- •12.2.Графический режим
- •Графические драйверы и режимы
- •Инициализация графики
- •Функции рисования
- •Программа 34. Звезда
- •Задачи 148-158. Работа с экраном
- •Глава 13.Внутреннее представление чисел
- •13.1.Двоичная система счисления
- •13.2.Беззнаковые целые
- •13.3.Двоичный дополнительный код
- •13.4.Двоичный код с избытком
- •13.5.Побитовые операторы
- •Программа 35. Побитовые операторы
- •13.6.Дробные числа в двоичной системе
- •13.7. Внутреннее представление плавающих типов
- •13.8.Преобразование типов
- •Значения логических выражений
- •Арифметические преобразования
- •Преобразование при присваивании
- •Явное приведение типа
- •Задачи 159-166. Побитовые операторы
- •Глава 14.Структуры, перечисления, объединения
- •14.1.Объявление структур
- •14.2.Структуры и функции
- •14.3.Указатели на структуры
- •Программа 36. Точки и прямоугольники на экране
- •14.4.Массивы структур
- •Программа 37. Подсчет ключевых слов
- •14.5.Перечисления
- •Программа 38. Использование перечислений
- •14.6. Объединения
- •Программа 39. Внутреннее представление float
- •14.7.Битовые поля
- •14.8.О бинарных файлах
- •Программа 40. Анализ успеваемости
- •Задачи 167-174. Структуры
- •Глава 15.Классы
- •Программа 41. Время как структура
- •15.2.Встроенные функции
- •15.3.Классы. Скрытие данных
- •Программа 42. Класс дат
- •15.4.Конструкторы
- •Программа 43. Конструкторы в классе дат
- •15.5.Статические члены класса
- •Программа 44. Размер класса и объектов класса
- •15.6.Друзья класса
- •Программа 45. Статические члены и друзья класса
- •15.7.Копирование объектов класса
- •Программа 46. Копирование объектов
- •15.8.Управление доступом
- •Структуры и классы
- •Правила доступа
- •15.9.Ссылка на себя
- •Программа 47. Модификация дат
- •15.10.Деструкторы
- •Программа 48. Деструктор в классе дат
- •Программа 49. Многоугольники
- •Задачи 175-185. Работа с классами
- •Глава 16.Программы из нескольких файлов
- •16.1.Работа с проектами
- •16.2.Область действия имен
- •Программа 50. Глобальные и локальные имена
- •Статические имена
- •Программа 51. Сумматор чисел
- •16.3.Заголовочные файлы
- •Страж включения
- •Понятие стека
- •Программа 52. Реализация стека в виде массива
- •16.4.Пространства имен
- •Стандартные пространства имен
- •Задачи 186-189. Работа со стеком
- •Глава 17.Перегрузка операторов
- •Программа 53. Обыкновенные дроби
- •17.1.Правила перегрузки операторов
- •Программа 54. Комплексные числа
- •Задачи 190-196. Перегрузка операторов
- •Глава 18.Конструктор копирования и оператор присваивания
- •18.1.Проблемы при копировании
- •Программа 55. Вектора на плоскости
- •Задачи 197-198. Конструктор копирования
- •Глава 19.Ввод и вывод
- •19.1.Вывод
- •19.2.Ввод
- •19.3.Ввод и вывод определяемых пользователем типов
- •Программа 56. Перегрузка операторов ввода/вывода
- •19.4.Работа с файлами
- •Программа 57. Сравнение текстового и бинарного файлов
- •Задачи 199-202. Ввод и вывод
- •Глава 20.Взаимоотношения классов
- •20.1.Объекты как члены класса
- •20.2.Конструкторы встроенных типов
- •Программа 58. Личные данные
- •20.3.Наследование
- •Пример наследования
- •Программа 59. Наследование
- •Управление доступом при наследовании
- •Наследование и конструкторы
- •Программа 60. Производный класс личных данных
- •20.4. Виртуальные функции
- •Программа 61. Невиртуальные функции
- •Программа 62. Виртуальные функции
- •20.5.Абстрактные классы
- •Программа 63. Абстрактный класс фигур
- •Вызов виртуальных функций
- •20.6. Совместимость типов
- •20.7.Множественное наследование
- •Программа 64. Системы уравнений Класс алгебраических векторов Vector
- •Класс прямоугольных матриц
- •Объявление класса Matrix
- •Реализация класса Matrix
- •Класс систем линейных уравнений
- •Пример использования классов
- •Задачи 203-212. Наследование классов
- •Глава 21.Шаблоны, исключения
- •21.1.Шаблоны
- •21.2.Шаблоны функций
- •Программа 65. Объявление и определение шаблона функции
- •21.3.Классы и шаблоны
- •Программа 66. Шаблон классов векторов
- •Программа 67. Шаблон классов динамических массивов
- •21.4.Обработка исключений
- •Программа 68. Расчет нод
- •21.5.Стандартная библиотека шаблонов
- •Программа 69. Использование шаблона векторов
- •Литература
- •Предметный указатель
- •603950, Н. Новгород, пр. Гагарина, 23
- •603000, Н. Новгород, ул. Б. Покровская, 37.
1.3.Первая программа Программа 1. Приветствие
Рассмотрим следующую простейшую программу на языке C++:
// Файл Hello.cpp
#include <iostream.h>
int main()
{
cout << "Здравствуй, Мир!\n";
return 0;
}
Она выводит на экране сообщение:
Здравствуй, Мир!
Ниже данная программа детально обсуждается.
1.4.Состав программы
Разберем назначение каждой строки Программы 1.
Строка
#include <iostream.h>
является директивой препроцессора. Препроцессор вместо этой строки вставит в программу содержимое файла iostream.h. В этом файле находятся объявления стандартных средств ввода и вывода языка C++. Программы, которые осуществляют ввод с клавиатуры или из файла, вывод на экран или в файл, должны включать в свой состав файл iostream.h.
Отметим, что файлы, содержащие различные объявления, в том числе объявления (заголовки) функций, принято называть заголовочными. Файл iostream.h – один из многих заголовочных файлов, входящих в состав системы программирования на C++.
Строка
int main()
является заголовком функции main. Указанием на то, что main – это именно функция, является наличие круглых скобок (). В данном случае в скобках ничего нет, но в них может содержаться список аргументов функции. Ключевое слово int, стоящее перед именем функции, указывает тип значения, которое возвращает функция.
Фигурные скобки { и } ограничивают блок операторов, составляющих тело функции. Оператор (инструкция):
cout << "Здравствуй, Мир! \n";
выводит на экран строку символов, заключенную в двойные кавычки. Сами кавычки не выводятся. Слово cout – это имя переменной, определенной в файле iostream.h, которая является потоком, связанным со стандартным устройством вывода (экраном). (Для простоты можно условно считать, что cout – это экран). Два символа << обозначают один оператор вывода в поток. После этого оператора пишется выражение, значение которого надо вывести. Двумя знаками \n в языке C++ обозначается один символ новая строка. Существует еще несколько символов, для обозначения которых используются два знака. При выводе на экран символа \n произойдет перевод курсора в начало следующей строки экрана.
Инструкция
return 0;
завершает работу функции. Значение 0 возвращается из функции в качестве результата.
Каждая инструкция программы завершается точкой с запятой.
Для выполнения программы на реальном компьютере следует воспользоваться каким-либо средством разработки. О них речь пойдет в следующей главе.
Глава 2.Средства разработки на C++
Существует большое число компиляторов с языка C++ для разных компьютеров и операционных систем. Как правило, компилятор интегрируется с текстовым редактором, редактором связей, отладчиком и загрузчиком в составе интегрированной среды разработки (IDE, Integrated Development Environment). Ниже кратко описывается работа в двух популярных средах: Turbo C++ 3.0/Borland C++ 3.1 и C++ Builder. Кроме них, широко применяются Visual C++ из пакета Visual Studio фирмы Microsoft, открытая среда разработки Eclipse, которую можно свободно скачать из Интернета и другие системы.
2.1. Системы Turbo C++ 3.0/Borland C++ 3.1
Одними из первых интегрированных сред разработки для MS-DOS были Turbo Pascal и Turbo C++ фирмы Borland, вышедшие в 1983 г. Они постепенно сменились системами с графическим интерфейсом для Windows (Borland Pascal/C++, Delphi, C++Builder). Для начального изучения языка вполне можно использовать среды Turbo C++ 3.0/Borland C++ 3.1, выпущенные в 1990-93 гг. Эти системы не поддерживают лишь небольшое число нововведений, добавленных в стандарт языка. Их достоинством является и то, что для установки достаточно просто скопировать на компьютер соответствующие файлы.
В части разработки DOS-приложений система Borland C++ 3.1 практически совпадает с Turbo C++3.0, но имеет вариант для разработки приложений для Windows 3.1, который запускается файлом Bcw.exe. Borland C++ 3.1 имеет программу-установщик, но работает, если ее, как и Turbo C++ 3.0, просто скопировать на жесткий диск.
Все сказанное далее относится как к Turbo C++3.0, так и к Borland C++ 3.1. Для краткости будем называть данные системы TC и BC.
Установка Turbo C++ 3.0 на компьютере
Для установки на компьютер системы программирования Turbo C++ 3.0 достаточно просто скопировать на жесткий диск необходимые файлы. Файлы распределяются по папкам в зависимости от своего назначения. На рис.3 показана структура папок TC, которая размещена в корневом каталоге жесткого диска C.
Папка Bgi содержит файлы графических драйверов и файлы шрифтов для работы в графическом режиме.
Папка Bin содержит основные исполняемые файлы, обеспечивающие процесс создания программ в соответствии со схемой рис.4. Интегрированная среда разработки загружается файлом Tc.exe, которая позволяет вводить текст программ, компилировать, редактировать связи, направлять созданные программы на выполнение, а при возникновении ошибок отлаживать программы. Следующие файлы можно запускать независимо от среды разработки из командной строки: Cpp.exe – автономный препроцессор, Tcc.exe – автономный компилятор, Tlink.exe – редактор связей. Кроме этих программ в папке Bin, имеется несколько вспомогательных программ (утилит). Файл Tchelp.tch содержит систему справки.
Рис.5. Структура папок Turbo C++ и содержимое папки Bin
Папка Classlib содержит библиотеку классов, которую можно использовать в своих программах.
В папке Doc размещены файлы с текстами описания системы.
Папка Examples содержит примеры программ, которые полезно испытывать при изучении программирования на C++.
Папка Include содержит заголовочные файлы стандартных библиотек, которые имеют расширение .h.
В папке Lib содержатся файлы стандартных библиотек, которые имеют расширение .lib или .obj. Например, файл Graphics.lib содержит в откомпилированном виде код библиотеки графических функций.
Для нормальной работы, при которой, однако, не используются все возможности Turbo C++ 3.0, достаточно оставить на диске только папки Bgi, Bin, Include, Lib, а в папке Bin достаточно иметь только файлы Tc.exe, Tchelp.tch, Dpmiload.exe и Dpmimem.dll. Последние два файла обеспечивают нужный режим работы системы с оперативной памятью.
