Alkalmazott modul: Programozás. C++ alapismeretek. C++ alapismeretek Történet

C++ alapismeretek Történet

Eötvös Loránd Tudományegyetem Informatikai Kar

• Wikipédia: a C++ általános célú, magas szintű programozási nyelv, mely támogatja az imperatív, az objektum-orientált, valamint a sablonprogramozást

Alkalmazott modul: Programozás

• Első változata 1979-ben készült (Bjarne Stroustroup) a C programozási nyelvből, eredetileg C with Objects névvel

C++ alapismeretek

• célja: objektumorientált programozási lehetőségekkel való kiegészítése a nyelvnek • jelenleg a 2014-es szabványt használjuk (C++14) • Többek szerint közepes szintű nyelvnek tekinthető, mert alacsonyabb szinten használatos utasítások (bit szintű műveletek, direkt memóriaműveletek,…) is használhatóak

© 2015 Giachetta Roberto [email protected] http://people.inf.elte.hu/groberto

ELTE TTK, Alkalmazott modul: Programozás

C++ alapismeretek

C++ alapismeretek

Történet

A „Hello World” program

• Az alap nyelv csak konzol-alkalmazások készítésére szolgál

Feladat: Írjuk ki a Hello World! feliratot a képernyőre.

2

• sok kiegészítő található hozzá, amelyek segítségével sok megoldást implementálni lehet (pl. grafikus környezet) Megoldás:

• A világ egyik leggyakrabban használt programozási nyelve:

// fejrész: #include // további fájlok beolvasása using namespace std; // használni kívánt névtér

• a szabvány teljesen szabad, ingyenes • önmagában minden lehetséges nyelvi eszközt megad, amelyre a programozás során szükségünk lehet

// törzsrész: int main() // főprogram deklaráció { cout << "Hello, World!" << endl; // kiírás return 0; // érték visszaadás } // főprogram vége

• gyors, hatékony programokat készíthetünk benne • sok fordító, fejlesztőkörnyezet készült hozzá • több nyelv alapjául szolgált: JAVA, C#, PHP, … ELTE TTK, Alkalmazott modul: Programozás

3


4

C++ alapismeretek

C++ alapismeretek

Fejrész

Fejrész

• A program elején van a fejrész, ami tartalmazza:

• A C++ utasításai és típusai több fájlban helyezkednek el, az írandó programok általában önmagukban nem működőképesek, használnunk kell a további fájlokban megírt utasításokat

• a program működéséhez szükséges további fájlok neveit • a programban használt névtereket

• Mi is elhelyezhetjük a programkódunkat több fájlban (majd később lesz), amiket szintén használni szeretnénk

• a programban előre definiált elnevezések (makrók) értékeit • ezek olyan elnevezés - érték párok, amelyeknél a fordítás előtt behelyettesíti a programban az első érték összes előfordulását a második értékkel • szerkezete: #define <elnevezés> <érték> • pl.: #define ALMA 100

• Ehhez meg kell adnunk a használandó fájlok neveit - a beépített fájlok között keres, amik a C++ környezetben megvannak

• #include • #include "fájlnév"

// az ALMA helyére mindenhova 100-t ír

• Ekkor a program fordításakor a berakott fájlok teljes tartalma átmásolódik a mi programunkba

• tartalmazhat összetett kifejezéseket is ELTE TTK, Alkalmazott modul: Programozás

– aktuális könyvtárban keres

5


6

1

C++ alapismeretek

C++ alapismeretek

Névterek

Törzsrész

• Amikor további beépített fájlokat használunk a programban, az ott található utasítások csoportosítva vannak úgynevezett névterekbe, hogy megkülönböztessük a különböző funkciókat ellátó utasításokat

• A programok törzsrésze függvényekből áll • a függvény a program egy saját működéssel rendelkező része, amely értéket ad vissza az őt meghívó utasításnak • a visszaadott érték a visszatérési érték, amelyet a return utasítással adunk meg, a függvény működése mindig leáll ennél a pontnál, amit utána írunk, az nem kerül végrehajtásra

• A programban meg kell mondanunk, hogy melyik névtérből származnak a használni kívánt utasítások, ennek két módja: • a fejrészben kiadjuk a using namespace ;, utasítást, ekkor a fájl hátralevő részében az adott névteret használjuk

• az általunk írt programban a programhívó eljárás a main függvényt hívja meg (az pedig további függvényeket hívhat meg, ez majd lesz később…)

• a használandó utasítást a következő a ::<parancsnév> formában írjuk le, ekkor megmondjuk, hogy a parancs a megadott névtérből való, pl.: std::cout

• A main függvény egész típusú (visszatérési értékű), ezért a függvény vége előtt vissza kell adnunk egy egész számot


7


C++ alapismeretek

C++ alapismeretek

Törzsrész

Vezérlési szerkezetek

• A main függvény szerkezete:

• Szekvencia:

int main() { … return 0; }

8

• az utasítások végére ;-t kell tenni • egy sorban lehet több utasítást is írni, illetve egy utasítást lehet több sorban is írni

// utasítások // visszaadunk egy 0-s értéket

• Programblokk:

• A main függvényben az úgynevezett hibakódot szokás visszaadni, azaz, hogy hiba történt-e a program futása során (0: nem történt hiba, 1,2,…: valamilyen hiba történt)

• utasítások csoportosításai • egy programblokk: { } • programblokkok tartalmazhatnak további blokkokat, így egymásba ágyazott szerkezetet készíthetünk, pl.:

• A hibakód jelentése nincs előre szabályozva, a programozó dönti el, hogy a visszaadott hibakód milyen hibát kíván reprezentálni (ezt például dokumentációba lehet leírni) ELTE TTK, Alkalmazott modul: Programozás

{ { } { } } 9


C++ alapismeretek

C++ alapismeretek



• Elágazás:

• Többágú elágazás:

• feltételtől függően különböző utasítások végrehajtása:

• egy változó aktuális értékének függvényében futtat le adott utasításokat

if // logikai kifejezés { } else { }

• csak meghatározott értékek esetén fut le az adott ág, nem lehet értékhatárokat, illetve egyéb kifejezéseket megadni switch(){ case <érték1>: break; case <érték2>: break; … default: }

• a hamis ág itt is elhanyagolható, ekkor a szerkezet: if { }

• ha csak egy utasítást akarunk írni, a blokkot elhagyhatjuk: if else ELTE TTK, Alkalmazott modul: Programozás

10

11


12

2

C++ alapismeretek

C++ alapismeretek



• egy ág végét a break utasítással jelöljük, ha ezt elmulasztjuk a következő ág első utasítása következik

• Ciklus:

• lehet különben ágat készíteni, ennek jelölése default

• utasítások ismétlése a megadott feltétel függvényében, a feltétel logikai értékű kifejezés lehet

• lehetőségünk üres ágakat is írni, ezzel lehetőségünk van több értékhez ugyanazt az ágat rendelni

• a ciklusmag egy, vagy több utasításból állhat, ha csak egy utasítást írunk, nem kell blokkot használni

switch(){ case <érték1>: case <érték2>: case <érték3>: // ezek az utasítások a három érték // bármelyike esetén lefutnak break; … ELTE TTK, Alkalmazott modul: Programozás

• előtesztelő: while { }

• utántesztelő: do { } while ; 13


C++ alapismeretek

C++ alapismeretek


Megjegyzések

• a számláló szerkezete itt teljesen elkülönül:

• Megjegyzést bárhol elhelyezhetünk a kódban

for (<számláló kezdőérték>; <számláló feltétele>; <számláló inkrementálás>){ }

• elhelyezhetjük a sor végén, akkor az utána a sorba írt utasításokat nem veszi figyelembe: ; // megjegyzés

• elhelyezhetjük a sor közben, illetve bármely utasítás közben (ügyelve arra, hogy nem szó közben írjuk), ekkor a komment után lévő utasításokat figyelembe veszi

• de természetesen előtesztelő ciklussal is meg lehet fogalmazni a számlálót, az eredmény ugyanaz lesz:

; /* megjegyzés */ ; /* megjegyzés */ /* megjegyzés */ ;

<számláló kezdőérték>; while (<számláló feltétele>){ <számláló inkrementálás> } ELTE TTK, Alkalmazott modul: Programozás

15


C++ alapismeretek

C++ alapismeretek

Operátorok

Operátorok

• Értékadás (=)

• Értékmódosítások

• jelentése: a balérték egyezzen meg a jobbértékkel

• eggyel növeli, vagy csökkenti a szám értékét

• a bal oldalán változó állhat, a jobb oldalán egy kifejezés (amelynek eredménye kompatibilis a változó típusával)

• inkrementálás (++), dekrementálás (––)

• pl.: b = 3

• két módon lehet megadni, a változó előtt, illetve mögött, a különbség a végrehajtási sorrendben van (ha előtte értékadás található, akkor történhet az érték átadása a módosítás előtt, illetve után is) • pl.: b = a++; // a értékét átadjuk b-nek, majd

• eredményünk a bemenettel megegyező típusú • összeadás (+), kivonás (–), szorzás (*), osztás (/), maradékvétel (%)

// a-t növeljük b = ++a; // a értékét növeljük, majd // átadjuk b-nek

// a modulo 3


16

• pl.: a++ // növeljük meg a értékét 1-gyel

// a b értéke legyen 3

• Matematikai műveletek

• pl.: a % 3

14

17


18

3

C++ alapismeretek

C++ alapismeretek

Operátorok

Operátorok

• Összehasonlító műveletek

• Speciális értékadások:

• eredményük logikai típusú lesz

• add hozzá (+=), vond ki belőle (-=), vedd modulo (%=), …

• a balértéket hasonlítja a jobbértékkel

• pl.: a = a+2 helyett a+=2, a = a%2 helyett a %= 2

• egyenlőségvizsgálat (==), különbségvizsgálat (!=), kisebb (<), nagyobb (>), kisebb, vagy egyenlő (<=), nagyobb, vagy egyenlő (>=)

• feltételesen tedd egyenlővé (>>=, <<=), pl.: a >>=2 jelentése: ha a nagyobb kettőnél, akkor legyen az értéke 2

• pl.: b == 3

• Tömbelem indexelése ([])

// a b értéke egyenlő-e 3-mal?

• tömb (vektor), illetve szöveg bármely elemét lekérdezhetjük, módosíthatjuk

• Logikai műveltek • logikai értékeken végeznek logikai eredményű műveletet • tagadás (!), és (&&), vagy (||)

• az indexelés 0-tól kezdődik

• pl.: !(a && b) // nem (a és b)

• pl.: a[3]


19

// az a tömb 3-as indexű eleme


C++ alapismeretek

C++ alapismeretek

Operátorok

Változók

• Bitenkénti műveletek

• Változókat bárhol deklarálhatunk a kódunkban, nincs külön deklarációs rész

• az értékeink tényleges eltárolt bináris változatát is tudjuk manipulálni

• ha minden programblokkon, függvényen kívül deklaráljuk őket, akkor a deklarálás pontjától a program végéig bárhol (bármilyen függvényben, illetve programblokkban) elérhetőek lesznek, ezek az úgynevezett globális változók

• bitenkénti eltolás balra (<<), bitenkénti eltolás jobbra (>>), komplemens képzés (~), bitenkénti és (&), bitenkénti vagy (|), kizáró vagy (^) • pl.: a ^ b

20

• ha valamely programblokkban, függvényben deklaráljuk őket, akkor csak annak végéig lesznek elérhetőek, utána megsemmisülnek, és nem lehet hivatkozni rájuk, ezeket lokális változóknak nevezzük

// a XOR b

• globális változók használatát lehetőleg kerüljük el, mert könnyen vezetnek hibás működéshez ELTE TTK, Alkalmazott modul: Programozás

21


C++ alapismeretek

C++ alapismeretek

Konstansok

Típusok

• A C++ erősen típusos nyelv, azaz minden változónak létrehozásakor meg kell adnunk a típusát, és azt a fordító nyomon fogja követni a program lefordításakor

• Logikai típus (bool): • felvehető értékek: true, false • meg lehet adni neki egész számokat is, ekkor a 0 értéke a hamis, minden más igaz, ha kiíratunk egy logikai változót, akkor 0-t, vagy 1-t ír ki

• változó deklaráció: ;

• lehetőségünk van kezdőértéket is adni a változónak:

• logikai, illetve bitenkénti műveletek végezhetőek rajta, a bitenkénti művelet megfeleltethető a logikai műveletnek (pl. tagadás és komplementer)

= ;

• Egyszerre több változót deklarálhatunk vesszővel elválasztva

• pl.: bool a, b, c;

• Elnevezett konstansokat a const kulcsszóval hozhatunk létre, ekkor értéket is kell nekik adnunk:

a = true; b = false; c = a || !(~a && b) && true;

const = ; ELTE TTK, Alkalmazott modul: Programozás

22

23


24

4

C++ alapismeretek

C++ alapismeretek

Típusok

Típusok

• Egész típusok:

• Valós, lebegőpontos típusok: • kulcsszavai: float, double, long double

• attól függően, mekkora méreten szeretnénk eltárolni az értéket, különböző kulcsszavakat használhatunk (a pontos méretek implementációfüggőek): • short (ált. 16 bit): –32768 - +32767 • int (ált. 32 bit): –2147483648 - +2147483647 • long (ált. 64 bit): –2147483648 - +2147483647

• a méretek implementációfüggőek (balról jobbra növekvően), a típusok kompatibilisek egymással, az egész típusokkal, illetve a logikai típussal • Karakter típus (char):

• kompatibilisek egymással, illetve a logikai és valós típussal • egészek osztása egész eredményt ad • pl.: int a = 2, b = 4;

• mivel ténylegesen a karakterek ASCII kódját tárolja, így kompatibilis az egész típussal • pl.: char a, b ='y'; (a++ == 'b')

a = (a * (b + 6) – 4.3) % a; ELTE TTK, Alkalmazott modul: Programozás

• a karaktereket szimpla idézőjelben kell megadnunk

25


C++ alapismeretek

C++ alapismeretek

Típusok

Típusok

• Szöveg típus (string):

• Tömbök: • minden típusból készíthetünk tömböt, ehhez csak az elemek számát kell megadnunk létrehozáskor a [ ] operátor segítségével

• dupla idézőjelben kell megadnunk a konstansokat • nem beépített típus, ezért használatakor hivatkoznunk kell az őt tartalmazó fájlra (#include <string>) • igazából karakterek tömbjeként működik, azért használható az indexelő ([]) operátor

• méretként csak konstans egész érték adható meg • pl.: int a[10]; // 10 elemű egészekből álló // tömb létrehozása

• lekérdezhető a hossza: .size();

• elem lekérdezése és beállítása ugyanezzel az operátorral, ahol az indexek 0-tól a tömb mérete -1-ig tartanak, ha túlindexelünk, az futási idejű hibához vezet

• szöveget lehet konkatenálni az összeadás (+) operátorral • pl.: string a = "a", b = "szöveg"; a = a + " " + b;

// konkatenáció

• lehet többdimenziós tömböket (mátrixokat) is készteni

int x = a.size(); // x = 8 lesz ELTE TTK, Alkalmazott modul: Programozás

27


C++ alapismeretek

C++ alapismeretek

Konzol használat

Konzol használat

• A C++ adatbeolvasásra és megjelenítésre alapvetően konzol felületet használ (külső könyvtárakkal grafikus felület is támogatható)

• Kiírás a cout, beolvasás a cin utasítással történik, valamint a << és >> operátorokkal, amikkel több kiírandó értéket választhatunk el

28

• bekérésnél csak változóba olvashatunk be értéket

• A konzolon csak egyféle színben, egyféle betűtípussal tudunk kiíratni karaktereket

• kiírásnál az operátorok között lehetnek változók és konstansok tetszőleges típusból, illetve tördelőjelek, például a sorvége jel (endl)

• A konzolra történő beolvasás-kiírásnál a műveleteket külön fájlban, az iostream (input-output stream)-ben találjuk, ezért ezt kell használnunk a programban:

• pl.: int a; cin >> a; // a bekérése cout << "A értéke: " << a; // kiíratása cout << "Egy sor" << endl << "Másik sor"; // sortörés beiktatása

#include

• Az iostream a standard névtérbe tartozik: using namespace std; ELTE TTK, Alkalmazott modul: Programozás

26

29


30

5

C++ alapismeretek

C++ alapismeretek

Forrásfájlok

Programok fordítása

• C++ programok a .cpp kiterjesztésű fájlok, ezek szerkeszthetőek szövegszerkesztővel, vagy valamilyen C++ programozási környezettel (pl.: DevC++, KDevelop, Eclipse, Code::Blocks, Visual Studio, ...)

• Ha megszerkesztettük a programot, fordítanunk kell, ezt a feladatot a fordítóprogram látja el • több lépésben végzi a feladatát, először assembly kódot generál, majd abból gépi kódot

• A fejlesztői környezetek általában projektekben dolgoznak, hogy több fájlból álló programokat is könnyen tudjunk kezelni • Mivel nincs automatikus kódformázás, nekünk kell figyelnünk arra, hogy:

• vannak előfordítási lépések, mint a fájltartalom bemásolás, illetve a definíciók behelyettesítése • Fordítás közben üzeneteket kapunk, ezek lehetnek:

• a programunk kinézete, tabulálása megfelelő legyen

• hibák (error): hiba, amiért nem sikerült lefordítani a programot, ezeket javítanunk kell

• ne keverjük a kis-nagybetűket sehol, hiszen a C++ megkülönbözteti őket

• figyelmeztetés (warning): nem hiba (nem kötelező javítani), de esetleges hibajelenséget okozhat futás közben


31


C++ alapismeretek

C++ alapismeretek

Programok fordítása

Véletlen generálás

• a fordító a legjobb tudomása szerint adja meg a hiba helyét, de ez lehet téves jelzés is

• A C++ lehetőséget ad véletlen számok előállítására, ehhez két utasításra (függvényhívásra) van szükségünk: • srand(): inicializálja a generátort

• A g++ a legnépszerűbb fordító, használata:

• rand(): megad

g++ ...

• pl.: g++ main.cpp

egy egész értékű pozitív véletlenszámot

• Az utasítások a stdlib.h fájlban vannak, ezért ezt be kell ágyaznunk a programba (#include <stdlib.h>)

• alapértelmezetten egy a.out nevű programot készít, de ezt a –o kapcsolóval megváltoztathatjuk

• A generálás mindig a kezdőértékhez viszonyítva történik, amely lehet konstans, vagy változó is

• a –w kapcsolóval kikapcsolhatjuk a figyelmeztetéseket,

• általában az aktuális időpillanatot szokás megadni, amit lekérdezhetünk a time(0) függvénnyel (ehhez használnunk kell a time.h fájlt)

-Wall megjeleníti az összes lehetséges hibalehetőséget

• a –pedantic csak a szabvány kódot fogadja el ELTE TTK, Alkalmazott modul: Programozás

33


C++ alapismeretek

C++ alapismeretek

Karakterkezelés

Karakterkezelés

• A karakterek C++-ban ASCII kódjuk alapján vannak eltárolva, ezért amikor karakter típusú változót hozunk létre, akkor igazából egy bájtban tárolt számot ment el a gép

• Továbbá lehetőségünk van az egész számra alkalmazható műveleteket használni, pl.:

• Íj módon lehetőségünk van a számokra alkalmazott műveleteket karakterekre is alkalmazni, illetve értékül adni őket számoknak, és fordítva, pl.:

• Manipulációs műveletek (a cctype fájlból, a paraméterben konstanst vagy változót adunk meg, és visszakapjuk a módosított karaktert):

char ch1 = 'a'; int ch1i = ch1; // ch1i megkapja ’a’ ASCII kódját int ch2i = 97; char ch2 = ch2i; // ch2 megkapja a 97-es ASCII kódú karaktert


32

34

char ch = 'a'; cout << ++ch; // kiírja a 'b'-t

• kisbetűvé alakítás: tolower() • nagybetűvé alakítás: toupper() • betű-e a karakter: isalpha() • szám-e a karakter: isdigit() 35


36

6

C++ alapismeretek

C++ alapismeretek

Szövegkezelés

Szövegkezelés

• A szöveget kezelő utasításokat egy adott szöveg típusú változóra kell meghívnunk .() (a műveleteket a string fájl tartalmazza)

• Fontosabb műveletek: • karakter első előfordulásának helye (indexe, ha nem találja string::npos a visszatérési érték): <szöveg>.find()

• Fontosabb műveletek: • adott karakter lekérdezése: <szöveg>[] • szöveg összefűzése: <szöveg1> + <szöveg2> • szöveg hosszának lekérdezése: <szöveg>.length() • üres-e a szöveg: <szöveg>.empty() • szöveg törlése: <szöveg>.erase() • résszöveg lekérdezése:

• karaktertömbbé konvertálás: <szöveg>.c_str() • szöveg hozzáfűzése: <szöveg>.append(<új szövegrész>)

• új szövegrész beszúrása: <szöveg>.insert(, <új szövegrész>)

• szövegrész lecserélése: <szöveg>.replace(, , <új szövegrész>)

<szöveg>.substr(,) ELTE TTK, Alkalmazott modul: Programozás

37


C++ alapismeretek

C++ alapismeretek

Szövegkezelés

Szövegkezelés

• Pl.:

• Pl.:

string s; // s.empty() igaz lenne string s1 = "árvíztűrő"; string s2 = "tükörfúrógép"; s = s1 + " " + s2; // s = "árvíztűrő tükörfúrógép" lesz // s.empty() hamis lenne s.append("!"); // s = "árvíztűrő tükörfúrógép!" lesz s.replace(0,1,"Á"); // s = "Árvíztűrő tükörfúrógép!" lesz int length = s.length(); // length = 23 lesz char ch = s[2]; // ch = 'v' lesz ELTE TTK, Alkalmazott modul: Programozás

38

string sub1 = s.substr(0,5); // sub1 = "Árvíz" lesz int index1 = s.find('ő'); // index1 = 8 lesz int index2 = s.find('r'); // index2 = 1 lesz, mindig az elsőt találja meg string sub2 = s.substr(0, s.find(' ')); // sub2 = "Árvíztűrő" lesz string sub3 = s.substr(s.find("fú"), s.length() - s.find("fú")); // megkeresi az "fú"-t, annak a helye a 15 // a szöveg hossza 23, tehát venni fogja a // 8 hosszan a szöveget, sub3 = "fúrógép!" lesz s.erase(); // s = "" lesz 39


40

7

Alkalmazott modul: Programozás. C++ alapismeretek. C++ alapismeretek Történet

Recommend Documents