Прикладное программирование кафедра прикладной и компьютерной оптики Введение

2 Список литературы Дейтел, Дейтел. Как программировать на C++: Пятое издание. М.: Издательство «Бином-Пресс», с. Страуструп Б. Язык программирования С++ / Б. Страуструп. – СПб.: "Невский диалект", М.: Бином, – 1104 с. Мейерс С. Эффективное использование C рекомендаций по улучшению ваших программ и проектов - М.: ДМК Пресс, с. Мейерс С. Наиболее эффективное использование C новых рекомендаций по улучшению ваших программ и проектов - М.: ДМК Пресс, с. Мейерс С. Эффективное использование STL. Библиотека программиста. - Спб.: Питер, с. книги на диске example электронный учебник на сайте кафедры см. Раздаточные материалы

Прикладное программирование кафедра прикладной и компьютерной оптики Основы языка С++

4 Пример программы, выводящей текст на экран (пример 1) ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // подключение библиотеки ввода-вывода #include // подключение стандартного пространства имен для использования библиотек using namespace std; ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // исполнение программы всегда начинается с функции main void main() { // вывод текста на экран cout

5 Пример программы, выводящей текст на экран (пример 1) Директивы препроцессору Подробное описание других функций стандартной библиотеки приводится в главе 2.главе 2 Ввод и вывод на экран Подробное описание стандартной библиотеки ввода-вывода приводится в разделе 2.2.разделе 2.2 Комментарии /* многострочный комментарий */ с++; // однострочный комментарий до конца строки Функции Подробно работа с функциями рассматривается в разделе 1.9.разделе 1.9 Полный список ключевых слов языка C++ приведен в приложении 3.приложении 3

6 Пример программы cложения целых чисел (пример 2) ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // подключение библиотеки ввода-вывода #include // подключение стандартного пространства имен для использования библиотек using namespace std; ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // функция main начинает исполнение программы void main() { // объявления переменных int number1, number2; int sum=0; coutnumber1; // прочитать первое число в numberl coutnumber2; // прочитать второе число в number2 sum = number1 + number2; // сложить числа; записать сумму в sum cout

7 Переменные и их объявление Переменная – это место в памяти компьютера, где может сохраняться некоторое значение для использования его в программе. полный список основных типов данных приведен в приложении 2приложении 2 Идентификатор – это последовательность символов, состоящая из латинских букв, цифр и символов подчеркивания ( _ ), обозначающая имена переменных i // обычно целая переменная цикла count // количество COUNT // другая переменная buff_size // составное (из 2 слов) имя с символом _ g374 // непонятно _foo // плохо if // не может быть идентификатором, т.к. это ключевое слово 374q // не может начинаться с цифры

8 Объявление и инициализация переменных Объявление переменной - определение ее типа Инициализация переменной - присваивание ей первоначального значения int i; // объявление и определение типа (declaration) i=1; // инициализация (initialization) int j=1; // объявление, определение и инициализация int i=0,j; // объявление нескольких переменных // В операторах вывода можно производить вычисления cout

9 Арифметические операторы Примеры арифметических операций (пример 3) Арифметические операторы бинарные - в выражении участвуют два операнда, например x=a+b унарные - в выражении участвует один операнд, например x=-a Круглые скобки используются для группировки выражений таким же образом, как в алгебраических выражениях а*(b+с) Полный список арифметических операций и таблица их старшинства приведена в приложении 1.приложении 1

10 Условные конструкции if(условие) { блок операторов; } if(условие) { блок операторов 1; } else { блок операторов 2; }

11 Пример условных конструкций ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // функция main начинает исполнение программы void main() { // объявление переменных int x,y; coutx>>y; // прочитать два введенных числа if(x == y) // число x равно числу y ? cout

12 Логические выражения Логическое выражение может принимать два значения: true (истинно) false (ложно) Пример попадания точки с координатами x, y в прямоугольник (пример 5): x y

13 Логические операции И, ИЛИ, НЕ Математическая запись условия, что координата х лежит внутри прямоугольника: -1 < x < 1 Запись на С++: x -2 или (x -2) x НЕ внутри прямоугольника (x >2) || (x

14 Типичные ошибки в написании условий /////////////////////////////////////////////// if(x=1) // неправильно! выполняется всегда! { y=x+3; z=y*5; } /////////////////////////////////////////////// if(x==1); // неправильно! выполняется всегда! { y=x+3; z=y*5; } /////////////////////////////////////////////// if(x==1) // неправильно! y=x+3; z=y*5; if(x==1) { [пустой оператор]; } y=x+3; z=y*5; if(x==1) { y=x+3; z=y*5; } if(x==1) { y=x+3; } z=y*5;

15 Вложенные условия Пример вложенного условия if ( х > 5 ) { if ( У > 5 ) cout 5"; } else cout 5 ) cout 5"; else cout 5 ) cout 5"; else cout

16 Арифметический логический оператор переменная = условие ? значение1 : значение2; Пример: int i=3; int j=(i>0) ? 1 : -1; // j=1 То же, что: if(i>0) { j=1; } else { j=-1; }

17 Селективные конструкции ( if ) if(условие) { блок операторов; } else if(условие) { блок операторов; } else { блок операторов; }

18 Селективные конструкции ( switch ) switch(переменная) { case целая константа 1: { блок операторов; break; } case целая константа 2: { блок операторов; break; } default: { блок операторов; }

19 Примеры

20 Примеры Пример определения оценки в зависимости от количества баллов (пример 6) условия проверяются последовательно если ни одно из условий не выполнено, выполняется блок else если пропустить последний блок else – возможна ситуация когда ни одно из условий не выполнится. Пример меню с выбором действия (пример 7) Каждое действие выполняется в зависимости от значения некоторого целого значения, которое может принимать переменная или выражение, проверяемое в операторе switch

21 Селективные конструкции (пример) switch(menu_number) { case 1: { cout

22 Селективные конструкции (пример 2) switch(menu_number) { case 1: { cout

23 Циклы while и do … while Оператор цикла позволяет программисту определить действие, которое должно повторяться, пока некоторое условие остается истинным Пример возведения в степень в цикле (пример 8) значения product: 4, 8, 16, 32, 64, 128 Если не предусмотреть в теле оператора while действия, которое делает условие в while ложным, получается бесконечный цикл, в котором повторение никогда не заканчивается Перепишем пример 8 с использованием цикла do...while

24 Цикл с постусловием do...while Запишем предыдщПредыдущий пример можно записать с использованием цикла do...while. ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // функция main начинает исполнение программы void main() { // описание переменных int product = 2; // оператор цикла с предусловием do { product = product * 2; cout

25 Циклические конструкции (пример) // описание переменных int product = 128; // оператор цикла с предусловием while(product

26 Циклические конструкции Цикл с предусловием while(условие) { блок операторов; } Цикл с постусловием do { блок операторов; }while(условие);

27 Пошаговый цикл for Пошаговый цикл for позволяет выполнять блок операторов, заключенный в фигурные скобки задуманное количество раз. Пример работы оператора for - вычисление суммы чисел (пример 9)

28 Пошаговый цикл Инициализация задает начальное значение счетчику цикла, Условие определяет до каких пор цикл продолжает выполняться Приращение модифицирует счетчик цикла for(инициализация; условие; модификация) { блок операторов; } for(int i=0; i

29 Пошаговый цикл Переменная-счетчик должна иметь целочисленный тип данных Если переменная была объявлена в цикле по завершении цикла эта переменная будет уничтожена Область действия переменной определяет, где в программе она может использоваться оператор for можно представить эквивалентным оператором while: while ( условие ) { блок операторов; приращение; }

30 Выражения инициализации и приращения и условия Выражения инициализации и приращения могут быть списками выражений, разделенных запятыми: for(int x = 0, y=0; x < 10; x++, y++) Все три выражения в операторе for являются необязательными, например: цикл for(int i=0; i < 100; i++) можно записать следующим образом: int i=0; for( ; ; ) { //... if(i>=100) break; i++; }

31 Примеры пошагового цикла Еще несколько примеров заголовков цикла: изменение управляющей переменной от 1 до 100 с шагом 1: for(int i = 1; i 0; i--) изменение управляющей переменной от 7 до 77 с шагом 7: for(int i = 7; i = 2; i -= 2) изменение управляющей переменной в следующей последовательности: 2, 5, 8, 11, 14: for(int j = 2; j = 0; j -= 11)

32 Операторы break и continue Когда оператор break исполняется в операторе while, for, do... while или switch, происходит немедленный выход из цикла (или switch) Исполнение оператора continue в операторе while, for или do... while вызывает пропуск оставшейся части тела оператора и переход к следующей итерации цикла Пример вычисление факториала (пример 10)

33 Использование функций библиотеки STL Использование функций библиотеки STL (пример 11) функция pow() возводит число 3.14 в квадрат и присваивает полученный результат переменной power, где pow - имя функции; числа 3.14 и 2 аргументы функции. В качестве аргументов функции может быть число или переменная соответствующего типа. Аргументы перечисляются в скобках после имени функции, если аргументов несколько, то они отделяются друг от друга запятыми.

34 Определение функции Определение (реализация) функции возвращ.тип имя (список аргументов с типами) { инструкции return возвращ.знач.; } например: double plus(double x, double y) { return x+y; } Тип возвращаемого значения может быть целым, вещественным, и т.д., кроме того, функция может не возвращать никакого значения - тип void. void print_value(double res) { cout

35 Объявление функции Объявление функции (прототип функции) возвращ.тип имя (список аргументов с типами); например: double plus(double x, double y); Прототипы обычно помещаются в отдельный заголовочный (header) файл или в начале файла Компилятор сверяется с прототипом функции, для проверки соответствия: количества аргументов типы аргументов тип возвращаемого значения Каждый аргумент должен быть совместим с типом соответствующего параметра. Например, параметр типа double может принимать значения 7.35, 22 или , но не строку (например "hello")

36 Обращение к функции Обращение к функции (вызов функции) имя (список аргументов); например: double a, b, c; a=plus(b, c); Каждому параметру в определении функции (формальный параметр функции) должен соответствовать один аргумент в вызове функции Пример функции (пример 12) функция сложения двух чисел функция печати числа на экран Значение функции plus можно присвоить какой-то переменной, или использовать прямо при вызове другой функции или при использовании оператора cout

37 Автоматическое размещение данных Память зарезервирована в exe-модуле Определение Объявление = инициализация; int i=1; //тип переменная=значение Время жизни глобальное – в течение работы программы с переменной ассоциирована область памяти и обратиться к ней можно из любой точки программы статическое – в течении работы программы с переменной ассоциирована область памяти, но обратиться к ней можно только из определенных точек программы локальное – при каждом входе в блок { } для хранения переменной выделяется область памяти при выходе освобождается и теряет свое значение // b не существует if(a>0) { int b=1; } // b не существует

38 Классы памяти extern - внешний (глобальный) переменная глобальна для всех функций и доступна в любой точке программы static – статический сохраняет предыдущее значение при повторном входе в блок { } auto – автоматический (по умолчанию) при входе в блок { } память распределяется, а при выходе из блока память освобождается, значения теряются Переменные явно не инициализированные программистом extern и static устанавливаются системой в нуль. auto не инициализируется и может содержать "мусор". сonst - переменная инициализируется один раз после объявления и ее значение не модифицируемое const double pi= ; См. пример программы

39 Ссылки Ссылка (referenсe) – это переменная особого вида, которая представляет собой альтернативное имя переменной (псевдоним) ссылку нельзя объявить без инициализации int i=1; int& r=i; // r - новое альтернативное имя переменной i int x=r; // x=1 r=2; // i=2 r++; // чему равно значение переменных r и i ? См. пример программы

40 Указатели int i=1; //тип переменная=значение Указатель (pointer) - это переменная особого вида предназначенная для хранения адреса объекта Диапазон значений: положительные целые числа или null (0) занимает 32 бита (4 байта) Объявление указателя int *p; означает, что переменная p имеет тип int * (т.е. указатель на int) и указывает на объект типа int double *xPtr, *yPtr; адрес ячейки байт памяти x00A x00A x00A x00A x00A

41 Указатели Присваивание указателя int i=1; // объявление целой переменной i int *p; // объявление переменной типа указатель, // т.е. значение по адресу p является целым числом p=&i; // p=0x00A0 (оператор получения адреса) Операция разименования (*) получение значения переменной хранящейся по указанному адресу int i=1; // объявление целой переменной i int *p ; // объявление переменной типа указатель, // т.е. значение по адресу p является целым числом p=&i; // p=0x00A0 (оператор получения адреса) int t=*p+1; // эквивалентно t=i+1; p++; // прибавляем 1 к указателю – переходим к // следующей ячейке памяти с другой переменной * - значение переменной по адресу & - адрес переменной См. пример программы

42 Передача параметров в функцию по ссылке и указателю Передача по значению (call by value) в вызываемой функции создается копия аргумента изменения копии внутри функции не влияют на значение исходной переменной вызывающей функции Передача по указателю (call by pointer) передаются указатели на переменные, в которых хранятся значения в вызывающей функции значения тоже изменяются Передача по ссылке (call by reference) передаются ссылки (псевдонимы) на переменные в вызывающей функции значения тоже изменяются См. пример программы

Прикладное программирование кафедра прикладной и компьютерной оптики Стандартная библиотека С++

44 Состав стандартной библиотеки C++ Ввод/вывод см. электронный учебник, раздел 2.2 Математические функции (комплексные числа, случайные числа) см. электронный учебник, раздел 2.4 Строковый тип данных и форматные преобразования см. электронный учебник, раздел 2.3 Работа со временем и датой Контейнеры, итераторы, обобщенные алгоритмы