Tipp: a diák között lépkedni a J és K billentyúkkel lehet. Szöveges kereséshez ctrl-F használható.
Letöltés
Programozás alapjai II.
(1. ea) C++
C++ kialakulása, nem OO újdonságok:
Szeberényi Imre, Somogyi Péter
BME IIT
<szebi@iit.bme.hu>
MŰEGYETEM 1782
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
-1-
C++ kialakulása
Veszélyforrások csökkentése Objektum orientált szemlélet
C+
javítások
OOP
elemek
C++
A fejlődés során jelentős kölcsönhatások voltak a
C és a C++ között
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
-2-
C és C++ viszonya
preprocesszor
preprocesszor
buta C
C könyvtár
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
okos C
C
könyvtár
C++
könyvtár
2022.02.14.
-3-
C és C++változatai
C++
C++17
C++11
C w.
classes
1972
C++20
C++14
C++03
C++98
1979
1978
1998
1985
1983
1989
C
1990
2003
2011 2014
1999
C90
K&R C
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
ANSI C
C99
C11
C18
2022.02.14.
-4-
C++11, C++14, C++17, C++20?
• A tárgy a 2003-ban elfogadott C++ nyelvet használja
az OO paradigmák bemutatásához eszközként.
• Ezt tanítja és ezt kéri számon, de lehet az újabb
változatok elemeit használni háziban, zh-ban.
• A teljes C++11 azonban lényegesen bonyolultabb,
amit másik tárgy keretében lehet megismerni.
• Bjarne Stroustrup:
„C++11 feels like a new language”
http://www.stroustrup.com/C++11FAQ.html
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
-5-
C99
• deklarációk és utasítások vegyesen
for (int i = 1; i < 12; i++) ….
• // comment, const, enum, inline
• változó hosszúságú tömb (függvényben)
void f(int b) {
int c[b]; // változó méretű tömb
}
• új típusok (pl. long long, double _Complex)
• Pontosabb specifikáció pl: -3/5 = 0
-3%5= -3 // C89-ben lehetne -1 és +2
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
-6-
Általános kódolási tanácsok (ism)
• Olvasható legyen a kód, ne trükkös!
• Mellékhatásoktól tartózkodni!
• Nem triviális szintaxist kerülni, akkor is, ha
a C nyelv szerint az egyértelmű (a+++b)
• Nem feltétlenül kell haragudni a break-re és
a continue-ra! Óra végén látni fogjuk, hogy
C++-ban még a „goto”-t is gyakran
használjuk (bár nem így hívjuk).
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
-7-
Mi történik, ha x > 2.3 ?
while (i < 12 && q != 0 && k > 87 && u < 3) {
...................................
if (x > 2.3) q = 0;
..................................
}
while (i < 12 && k > 87 && u < 3) {
...................................
if (x > 2.3) break;
...................................
}
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
-8-
Általános kódolási tanácsok/2
• Makrókat kerüljük, ha lehet
#define MAX(a,b) a > b ? a : b
int a1 = 1;
int x = MAX(a1&7, 3); // x = ???
#define MAX(a,b) (a) > (b) ? a : b
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
-9-
Általános kódolási tanácsok/3
•
•
•
•
•
•
•
Memória foglalás: ki foglal és ki szabadít?
char *valami(char *); // lefoglal? Mit csinál?
Ha foglal, kinek kell felszabadítani ?
Oda kell írni kommentbe!
Összetartozó adatok struktúrába
Konstansok, enum
Elfogadott kódolási stílus betartása. pl:
•
http://google-styleguide.googlecode.com/svn/trunk/cppguide.html
• A lényeg a következetességen van!
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
- 10 -
Deklaráció és definíció
• A deklarációs pont továbbra is legtöbbször
definíció is:
– int a; float alma;
– de: int fv(int x); - nem definíció
• A típus nem hagyható el !
• Több deklaráció is lehet,
– extern int error;
– extern int error;
• Definíció csak egy!
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
- 11 -
Ott deklaráljunk, ahol használjuk
y = 12; …
int z = 3; // és egyből inicializáljuk
for (int i = 0; i < 10; i++) {
élettartam, hatókör
z += i;
u.a, mint a C-ben
int k = i – 1;
y *= k;
i és k itt már nem
létezik !
}
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
- 12 -
C++ újdonságok, bővítések
• Struktúranév típussá válik
• Csak preprocesszorral megoldható dolgok
nyelvi szintre emelése (const, enum, inline)
• Kötelező prototípus, névterek
• Referencia, cím szerinti paraméterátadás
• Túlterhelt/többarcú függvények (overloaded)
• Alapértelmezésű (default) argumentumok
• Dinamikus memória nyelvi szint. (new, delete)
• Változó definíció bárhol, ahol utasítás lehet
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
- 13 -
Típusok
•
•
•
•
•
•
•
•
logikai
char
egész
felsorolás
valós
mutató
referencia
void
integrális
aritmetikai
• összetett adatszerkezetek (tömb
struktúra) és
osztályok
skalár
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
- 14 -
Logikai típus (új típus)
bool
C++-ban nyelvi
false
elem
true
aritmetikai
bool automatikus
típuskonverzió, ahogyan a C-ben
megszoktuk.
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
- 15 -
Aritmetikai és logikai konverzió
Aritmetikai
típus
értékkészlete
bool
0 = hamis,
a többi = igaz
0 vagy 1
bool b1, b2, b3; int i;
b1 = true; b2 = 3; i = b2; b3 = false;
(b2 == true, i == 1)
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
- 16 -
Struktúra név típussá válik
struct Komplex {
float re;
float im;
};
srtruct Lista_elem {
int i;
Lista_elem *kov;
};
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
C++-ban a név
típus értékű
önhivatkozó
struktúránál kényelmes
2022.02.14.
- 17 -
Konstans (ism)
#define PI 3.14 helyett
const float PI = 3.14;
Típusmódosító amely megtiltja az objektum átírását
(fordító nem engedi, hogy balértékként szerepeljen)
Mutatók esetén:
const char * p; //p által címzett terület nem módosítható
char const * p; //ua.
char * const q; //q-t nem lehet megváltoztatni, de a
címzett területet igen!
const char * const q; //a mutató és a terület sem vált.
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
- 18 -
Két trükkös próbálkozás
const int x = 3;
int *px = &x;
*px = 4;
fordítási hiba
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
fordítási hiba
void f(int *i) { *i = 4; }
const int x = 3;
f(&x);
2022.02.14.
- 19 -
Felsorolás típus (szigorúbb lett)
enum Szinek {
típus
piros, sarga, zold = 4
};
Szigorúbb ellenőrzés, mint az ANSI C-ben. Pl:
fordítási hiba
Szinek jelzo;
jelzo = 4;
jelzo = Szinek(8);
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
nincs hiba, de
meghatározatlan
érték létrehozása (konstruálás)
2022.02.14.
- 20 -
Prototípus kötelező
Előrehivatkozáskor kötelező
Tipikus C hiba:
double z = sqrt(2);
C feltételezi,
hogy int
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
(double)
kellene
2022.02.14.
- 21 -
Miért baj ha elmarad?
a függvényt hívó rész
double z=sqrt(2);
a hívott függvény
double sqrt(double x) {
verem
int
int
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
double
regiszter
double
x
.
.
return res;
...}
2022.02.14.
- 22 -
Mutatók és címek (ism.)
• Minden változó és függvény memóriában levő
helye (címe) képezhető. (pl: &valtozo)
• Ez a cím ún. pointerben vagy mutatóban
tárolható.
• A pointer egy olyan típus, amelynek az
értékkészlete cím, és mindig egy meghatározott
típusú objektumra mutat.
int i, *ip;
float f, *fp;
int-re mutató pointer
float-ra mutató pointer
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
ip = &i;
fp = &f;
2022.02.14.
- 23 -
Indirekció (ism.)
*ip = 13;
int i;
13
float f;
i címe
int *ip;
float *fp;
ip = &i
Memória
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
- 24 -
Értékparaméter (ism.)
érték
változó v.
konstans
fv.érték
függvény
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
• A paraméterek nem
változhatnak meg, mivel
azok értéke adódik át.
• Azok eredeti tartalma az
eredeti helyen megmarad.
• A függvény csak a
függvényértéken keresztül
tud a külvilágnak eredményt
szolgáltatni. (Ez sokszor
kevés.)
2022.02.14.
- 25 -
Változó paraméter (ism.)
cím
változó
fv.érték
függvény
• A paraméter címét adjuk át, így
az átadott paraméter elérhető, de
meg is változtatható.
• A magas szintű nyelvek elfedik
ezt a trükköt. Sem az aktuális
paraméterek átadásakor, sem a
formális paraméterekre való
hivatkozáskor nem kell jelölni.
• Csupán a paraméter jellegét
(változó) kell megadni.
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
- 26 -
Referencia (új típus)
Referencia: alternatív név
típus&
int i = 1;
int& r = i; // kötelező inicializálni, mert
// tudni kell, hogy kinek az alternatív neve
int x = r; // x = 1;
r = 2; // i = 2;
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
- 27 -
Változó paraméter referenciával
C:
void inc(int *a)
{
(*a)++;
}
könnyen
int x = 2;
lemarad
inc(&x);
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
C++:
void inc(int &a)
{
a++;
nem kell
}
jelölni a
int x = 2; címképzést
híváskor
inc(x);
2022.02.14.
- 28 -
Példa pointerrel
// két érték felcserélése
// Változó paraméter pointerrel
void csere(int* a, int* b) {
int tmp = *a;
*a = *b;
*b = tmp;
}
...
int x, y;
csere(&x, &y);
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
- 29 -
Példa referenciával
// két érték felcserélése
// Változó paraméter referenciával
void csere(int& a, int& b) {
int tmp = a;
a = b;
b = tmp;
}
...
int x, y;
csere( x, y);
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
- 30 -
Paraméterátadás összefogl.
• érték szerint
• skalár
• struct
• cím szerint (tömb, változtatni kell,
hatékonyság)
• típus&
• típus*
• Pointer paraméter és a változtatandó
paraméter szétválik.
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
- 31 -
Paraméterátadás /2
Pointer, referencia + const használatával a
hozzáférés jól szabályozható:
struct Data { double dx[1000]; int px[2000]; } d;
void f1(Data);
void f2(const Data* );
void f3(const Data&);
void f4(Data*);
void f5(Data&);
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
// f1(d); értékparaméter
// f2(&d); nem változhat
// f3(d); nem változhat
// f4(&d); változhat
// f5(d); változhat
2022.02.14.
- 32 -
Függvény argumentumok
• Konvertert írunk, ami tetszőleges
számrendszerbe tud konvertálni. A fv. a
számrendszer alapját paraméterként kapja.
char *int2Ascii(int i, int base = 10);
Csak az argumentumlista végén lehetnek
default argumentumok, akár több is.
• f(), f(void) - nincs paraméter
• f(...)
- nem kell ellenőrizni
• f(int a, int)- nem fogjuk használni
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
- 33 -
Inline függvények
#define max(a,b) (a) > (b) ? a : b
x = 8, y = 1; z = max(x++, y++); x,y,z = ?
inline int max(int a, int b) {
return(a > b ? a: b);
}
Nincs trükk. Pontosan úgy viselkedik, mint a függvény.
A hívás helyére beilleszti a kódot (lehetőleg).
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
- 34 -
Inline fv. példa
inline int max(int a, int b) { return(a > b ? a: b); }
int x = 3, y = 4, z;
z = max(x++, y++);
// a hívás helyére beépül a kód, miközben
// fv. hívás szabályai érvényesülnek
z = a > b ? a : b; // a = 3, b = 4
Eredmény:
optimalizáló ezen
x -> 4, y -> 5, z -> 4
még optimalizálhat
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
- 35 -
Függvény név túlterhelés
int max(int a, int b) {
return(a > b ? a: b);
}
int x = max(1, 2);
double max(double a,
double b) {
return(a > b ? a: b);
}
double f = max(1.2, 0.2);
Azt a változaot használja,
ami illeszkedik a hívásra
Túlterhelt (overloaded) függvények
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
- 36 -
standard I/O, iostream
•
•
•
•
cin
cout
cerr
clog
előre definiált objektumok
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
cout << ″Hello C++″ << endl;
}
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
- 37 -
Miért iostream ?
C-ben ezt írtuk:
printf("i=%d j=%d\n", i, j);
C++-ban ezt kell:
cout << "i = " << i << " j=" << j << endl;
Kinek jó ez ?
• A printf, scanf nem biztonságos! Nem lehet
ellenőrizni a paraméterek típusát.
• A printf, scanf nem bővíthető új típussal.
• Lehet vegyesen ? (sync_with_stdio())
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
- 38 -
A << és a >> új operátor?
• Nem új operatorok! A már ismert << és >>
operatorok túlterhelése (overload).
• Az operatorok a C++ -ban függvények a
függvények pedig többarcúak.
• A cout egy otstream típusú objektum, amihez
léteznek
ostream& operator<<(ostream& os, int i);
ostream& operator<<(ostream& os, double d);
ostream& operator<<(ostream& os, const char *p);
... alakú függvények.
(Később pontosítjuk)
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
- 39 -
Függvény, mint balérték?
int main() {
cout << ″Hello C++″ << endl;
}
ostream& operator<<(ostream& os, const char *p);
alakra illeszkedik.
Bal oldalon van a függvény?
Referencia értékű függvény lehet bal oldalon is.
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
- 40 -
Egyszerű példa
Referenciát, azaz alternatív
int x; // ronda globális!
nevet szolgáltatnak
int& f1( ) { return x; }
double& f2(double& d) { return d; }
int main( ) {
f1( ) = 5;
f1( )++;
double y = 0.1;
f2(y) *= 100;
cout << "x=" << x << " y=" << y << endl;
} // kiírás: x=6 y=10
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
- 41 -
Példa: nagyobb
// Fájl: nagyobb_main.cpp
#include <iostream>
#include "fuggvenyeim.h"
using namespace std;
fv prototípusok, konstansok,
típusok, egyéb deklarációk
Később finomítjuk!
int main() {
cout << "Kerek ket egesz szamot:" << endl;
int i, j;
cin >> i >> j;
// i és j értékének beolvasása
int k = max(i, j);
cout << "A nagyobb: " << k << endl; // nagyobb kiírása
}
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
- 42 -
Példa: nagyobb /2
// Fájl: fuggvenyeim.cpp
// Ebben valósítom meg a gyakran használt függvényeket.
#include "fuggvenyeim.h"
// Két int adat felcserélése
void csere(int& a, int& b) {
int tmp = a;
a = b;
b = tmp;
}
// ....
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
Saját header-t is célszerű
behúzni ellenőrzés miatt
2022.02.14.
- 43 -
Példa: nagyobb /3
// Fájl: fuggvenyeim.h
// Ebben találhatók a függvények prototípusai, típusok ....
#ifndef FUGGVENYEIM_H
#define FUGGVENYEIM_H
/* csere
* Két int adat felcserélése
* @param a - egyik adat
* @param b - másik adat
*/
void csere(int& a, int& b);
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
Egy fordítási
egységben csak egyszer
Automatikus dok.
generálás
Függvény prototípusa
2022.02.14.
- 44 -
Példa: nagyobb /4
/*
* max
* Két int adat közül a nagyobb
* @param a - egyik adat
* @param b - másik adat
*/
// Ez egy inline függvény, amit minden fordítási egységben
// definiálni kell.
inline int max(int a, int b) { return a > b ? a : b; }
#endif // FUGGVENYEIM_H
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
- 45 -
Példa fordítása
Fordítás parancssorból:
g++ nagyobb_main.cpp fuggvenyeim.cpp –o nagyobb_main
Fordítás IDE segítségével:
Projektet kell készíteni, ami tartalmazza a 3 fájlt:
nagyobb_main.cpp
fuggvényeim.cpp
fuggvényeim.h
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
- 46 -
Példa fordítása /2
Fordítás parancssorból make segítségével:
1. Elő kell állítani a függésegeket leíró Makefile-t pl:
# kicsit hibás, mert nem veszi figyelembe a header változását.
OBJS = nagyobb_main.o fuggvenyeim.o
CC=g++
CPPFLAGS = -Wall
nagyobb_main: $(OBJS)
$(CC) -o $@ $(OBJS)
2. le kell futtatni a make programot:
make
C++ programozási nyelv © BME-IIT Sz.I.
2022.02.14.
- 47 -
