Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №10 - читать бесплатно онлайн полную версию книги автора (ПРОГРАММИРОВАНИЕ) #11

ПРОГРАММИРОВАНИЕ

С++ в примерах для начинающих

Пример 1

Первая программа

Любая программа на С или C++ начинает свое выполнение с функции main(). Напишем нашу первую программу. Для этого создадим файл main.cpp и напишем текст:

#include

int main ()

{

cout «"Hello C++\n";

return 0;

}

Скомпилировав и запустив нашу программу мы должны получить на экране:

Hello C++

В первой строке программы мы написали директиву #include , она подключает библиотеку ввода-вывода iostream.h, без которой компилятор не поймет определенные в ней функции cout. Скобки { и } обрамляют начало и конец функции потом мы увидим, что они используются и для других целей. В C++ каждый оператор, а также каждая строка с обращением к функции заканчивается точкой с запятой, исключения составляют команды препроцессора и имена функций стоящие в начале программной единицы (например, у нас в программе main()). В строке cout<<"Hello C++\n", cout — это стандартный поток вывода, оператором << мы помещаем в него строку Hello C++, константа \п переводит каретку на новую строку.

Основные типы данных

Основные типы данных разделяются на три категории: целочисленные, с плавающей точкой и неопределенные(void). Целочисленные типы данных работают с целыми числами. Типы данных с плавающей точкой работают с данными имеющими дробную часть. Неопределенный тип данных соответствует пустому множеству значений.

Основными типами данных являются:

• char — целочисленный тип, содержит символы.

• int — является целочисленным типом, содержит целые цифры.

• short — тип данных short int (или сокращенно short) является целочисленным типом, содержащим целые числа, по размеру меньше или равен типу int.

• long — тип данных long int (или сокращенно long) является целочисленным типом, содержащим целые числа, по размеру больше или равен типу int.

• double — тип данных с плавающей точкой.

• float — наименьший тип данных с плавающей точкой.

• long double — тип данных с плавающей точкой больше чем double.

Нашу программу можно модифицировать:

#include

int main ()

{

char name[20];

cout << "What is your name: ";

cin >> name;

cout << "Hello: "<< name << end1;

return 0;

}

После запуска она должна выдать на экране вопрос "What is your name: ", мы соответственно должны ввести имя, например "Pupkin", на это программа должна выдать:

What is your name: Pupkin

Hello: Pupkin

В строке char name[20]; мы объявляем массив name типа char из 20 элементов, это значит что в массиве name может хранится не более 20 символов (подробнее о массивах мы поговорим в следующих уроках). В строке cin>>name; мы из стандартного потока ввода cin помещаем данные в наш массив name, в данном случае данные поступают с клавиатуры.

Пример 2

В языке C++ может быть использован модификатор const, для объявления констант (переменные содержание которых нельзя менять). Например: const char QUESTION[] = "What is your name: "; — Здесь мы объявили константу QUESTION типа char для хранения текста, далее нигде в программе ее содержание нельзя менять.

В программах отдельные Задачи лучше разделять по функциям. Обычная функция имеет вид:

Return_type name(param_type param)

{

//тело функции;

}

Где Return_type — тип возвращаемого функцией результата, name — имя функции, param_type — тип параметра передаваемого функции, param — имя параметра, которое будет использоваться внутри функции. Например, из программы предыдущего урока, печать приветствия можно выделить в отдельную функцию.

#include

const char QUESTION[] = "What is your name: "; //объявляем константу const

char HELLO[] = "Hello: "; //объявляем константу

void print_name(char* name) //объявляем функцию

{

cout «HELLO << name << end1; //печать приветствия

}

int main()

{

char name[20]; //объявления массива

cout << QUESTION; //печатаем вопрос

cin >> name; //считываем данные в массив name

print_name(name); //вызываем функцию print_name для печати приветствия

return 0;

}

В нашем случае функция print_name ничего не возвращает и поэтому имеет тип возвращаемого результата void. В качестве параметра ей передается строка name типа char.

Пример 3

Операторы сравнения, равенства и логические. В C++ имеется логический тип данных bool который может принимать только два значения true (истина) или false (ложь). Этот тип данных используется для контроля выполнения инструкций различных типов. В следующей таблице представлены инструкции C++, наиболее часто используемые для управления логикой выполнения.

Операторы сравнения, равенства и логические

— Операторы сравнения

меньше <

больше >

меньше или равно <=

больше или равно >=

— Операторы равенства

равно ==

не равно !=

— Логические операторы

отрицание!

логическое и &&

логическое или ||

Очень важно не путать операторы равенства и присваивания, например а==Ь — это проверка на равенство т. е. если а и Ь равны то выражение вернет true(истина) в противном случае false(ложь), а в выражении а=Ь переменная а станет равна Ь. Приведем пример с инструкцией if, она имеет вид:

if(условие)

{

инструкции

}

Здесь если условие истинно то выполняются инструкции. Мы можем составить следующую программу:

int main ()

{

int а = 0;

int Ь = 4;

if(а!= Ь) //если а не равно Ь, то

{

а = Ь; //а становится равной Ь

}

if(а == Ь) //если а равно Ь, то

{

а = b + 1; //а принимает значение b + 1

}

return 0;

}

Пример 4

Инструкция if-else схожа и тесно связана с инструкцией if, она имеет вид:

if(условие)

{

инструкции 1

}

else

{

инструкции 2

}

Если условие истинно то выполняются инструкции 1, а инструкции 2 пропускаются, если условие ложно, то выполняются инструкции 2, а инструкции 1 пропускаются. Например:

int main ()

{

int а = 0;

int Ь = 4;

if (а == Ь)

{

а = 4;

}

else

{

а = 3;

}

return 0;

}

Здесь а присвоится 3, т. к. условие а == Ь ложно.

Инструкция while имеет вид:

while(условие)

{

инструкции

}

Здесь сначала проверяется условие и если оно истинно то выполняются инструкции, после управление переходит опять в начало цикла к условию и так до тех пор, пока условие не станет ложным. Например:

int main ()

{

int а = 0;

while(а < 20)

{

++а;

}

return 0;

}

Оператор ++ увеличивает переменную на 1 т. е. выражение ++а идентично а + 1. В нашем цикле а будет увеличиваться на 1 пока не станет равно 20.

Пример 5

Вид инструкции for:

for(начальная_инструкция; условие; выражение)

{

инструкции;

}

Сначала выполняется начальная_инструкция, потом проверяется условие и если оно истинно, то выполняются инструкции, затем вычисляется выражение и управление передается в начало цикла с разницей что начальная_инструкция уже не выполняется. Например:

#include

int main ()

{

for(int i = 0; i!= 10; ++i)

{

cout << i << endl;

}

return 0;

}

При выполнении эта программа выведет на экран числа от 0 до 9.

Пример 6

Массивы

Массив состоит из нескольких элементов одного и того же типа. Число элементов массива задается при его объявлении и в дальнейшем не меняется. Массивы объявляются так же как и переменные. Например:

int а[100];

char b[4 0];

В первой строке объявлен массив из 100 элементов типа int, а во второй из 40 элементов типа char. Ко всему массиву целиком можно обращаться по имени. Можно обращаться и к отдельным элементам по индексу, который указывает относительную позицию элемента. Индексация массива начинается с нуля т. е. в массиве а первый элемент будет а[0], а последний а[99].

Бывают многомерные массивы. Например двумерный массив int v[3][7] можно представить как три массива типа int по 7 элементов в каждом. Представим это графически:

v[0] 0 1 2 3 4 5 6

v[1] 0 1 2 3 4 5 6

v[2] 0 1 2 3 4 5 6

Напишем программку с применением двумерного массива, которая спросит у вас сначала фамилию потом имя и отчество и в конце выведет это все на экран.

#include

int main()

{

char fio[3][25];

cout << "Your surname: ";

cin >> fio[0];

cout << "\nYour name: ";

cin >> fio[1];

cout << "\nYour patronymic name: "; cin» fio [2];

cout << "\n" << fio[0] << " " << fio[1] << " " << fio[2] << end1;

return 0;

}

Пример 7

В этом уроке разговор пойдет о указателях, эта сложная тема для начинающих поэтому если вы ее не поймете то советую обратится к какой либо литературе (например, книге Бьерна Страуструпа "Введение в язык C++").

Указатели в C++ используются для связи переменных с машинными адресами. Если V — переменная, то &V — ее адрес, или место в памяти, где хранится ее значение. & — это оператор определения памяти. В программе можно объявить переменные — указатели и затем использовать их для получения адресов. Приведем пример:

int а = 2;

int Ь = 4;

int *р;

Р = &а;

*р = 8;

Р = &Ь;

*Р = 6;

Здесь в первых двух строках объявляются переменные а и Ь типа int, в третей строке объявляется указатель на int. В четвертой строке указатель р берет адрес переменной а, в пятой строке переменной на которую указывает указатель (в данном случае а) присваивается значение 8. В шестой и седьмой строках указатель берет адрес переменной Ь и меняет ее значение на 6.

Пример 8

Всякую задачу можно разбить на несколько подзадач. Также и в программе мы можем использовать функции для разбиения ее на несколько подпрограмм. Выполнение программы начинается всегда с функции main(). Когда в программе встречается имя функции происходит обращение к ней и управление передается ей. После выполнения функции управление передается в то место откуда она была вызвана. Формально функция выглядит так:

тип имя(список_параметров)

{

инструкции

}

Здесь: тип — это возвращаемый тип(тип того что возвращает функция), имя — это название функции и список_параметров — это параметры которые передаются функции. В функциях для возврата результата используется инструкция return, она возвращает какое либо значение в то место откуда была вызвана функция. Приведем пример программы с использованием функции, которая будет высчитывать сумму двух введенных пользователем значений:

#include

int sum(int a, int b)

{

int с = a + b; return c;

}

main()

{

int a, b, res;

cout << "a = ";

cin >> a;

cout << "b = ";

cin >> b;

res = sum(a, b);

cout << "summa: " << es << end1;

}

Объявление функции можно отделить от определения, например в данной программе функцию sum можно объявить до функции main, а определить после:

#include

int sum(int a, int b);

main()

{

int a, b, res;

cout << "a = ";

cin >> a;

cout << "b = ";

cin >> b;

res = sum(a, b);

cout << "summa: " << res << end1;

}

int sum(int a, int b)

{

int с = a + b;

return c;

}

Пример 9

Операторы new и delete служат для управления свободной памятью. Время жизни объектов, которые создаются с помощью этих операторов, полностью управляется программистом. Программист создает объект с помощью оператора new и уничтожает его с помощью оператора delete. Оператор new принимает следующие формы:

new имя_типа

new имя_типа[выражение];

Вот фрагмент использования оператора new:

char *р;

р = new char[10];

Здесь сначала объявляется указатель на char, потом с помощью оператора new выделяется память под 10 элементов типа char (т. е. мы получаем массив из 10 элементов типа char). Для удаления объекта созданного с помощью оператора new используется оператор delete. В приведенном выше примере, чтобы удалить созданные объекты можно использовать следующий код:

delete [] р;

Пример 10

Тип struct позволяет программисту объединить несколько компонент в переменную с одним именем. Члены структуры могут быть различных типов. В качестве примера определим структуру описывающую квартиру. Эта структура будет хранить такие признаки квартиры как площадь, число комнат, номер, фамилия главного квартиросъемщика.

struct apartment

{

int count_rooms;

int area;

int number;

char fio [20];

};

Здесь struct — это ключевое слово, apartment — имя структуры, а count_rooms, area, number и fio члены структуры. Теперь мы можем создавать объекты типа apartment, они объявляются так же как и обычные переменные:

apartment ар;

Для доступа к членам структуры ар используется оператор выбора члена структуры".". Допустим мы хотим описать какую либо квартиру, то можно написать:

ар.count_rooms = 4;

ар. area = 90;

ар. number = 112;

ар. fio = "Ivanov I.I";

Пример 11

Стек — одна из полезных структур данных. Для стека характерны такие операции как вставлять и удалять данные, но выполняются они только над самым верхним элементом(вершиной стека). Такой порядок называется "первым вошел, последним вышел".

Реализуем стек для хранения символьных значений(букв), с помощью структуры и нескольких функций. Для хранения данных мы создадим структуру stak состоящую из массива s, хранящего наши данные, и переменной top которая будет хранить номер верхнего элемента.

struct stack

{

char s [1000];

int top;

};

Теперь создадим функцию reset, задача которой инициализация. В ней нам достаточно переменной top присвоить значение -1. В качестве параметра ей будет передаваться указатель на структуру (при использовании указателя для доступа к членам структуры используется не"." а оператор "->").

void reset(stack* st)

{

st->top = -1;

}

Так же нам нужны функции push (вставить) и pop (извлечь).

void push(stack* st, char s)

{

++st->top;

st->s[st->top] = s;

}

char pop(stack* st)

{

--st->top;

return st->s[st->top];

}

Теперь напишем функцию main, чтобы проверить нашу версию стека, функция будет печатать строку в обратном порядке.

main()

{

char str[] = "Му name is Gena";

int count = sizeof(str);

stack My_stack;

reset(&My_stack);

for(int i = 0; i < count; i++)

{

push(&My_stack, str[i]);

}

while(My_stack.top!= -1)

{

cout << pop(&My_stack);

}

cout << end1;

}

Полностью текст программы должен выглядеть так:

#include

struct stack

{

char s [1000];

int top;

};

void reset(stack* st)

{

st->top = -1;

}

void push(stack* st, char s)

{

++st->top;

st->s[st->top] = s;

}

char pop(stack* st)

{

--st->top;

return st->s[st->top];

}

main()

{

char str[] = "My name is Gena";

int count = sizeof(str);

stack My_stack;

reset(&My_stack);

for(int i = 0; i < count; i++)

{

push(&My_stack, str[i]);

}

while(My_stack.top!= -1)

{

cout << pop(&My_stack);

}

cout << end1;

}

Пример 12

Структуры в C++ могут иметь в качестве своих членов(в предыдущем примере это s и top) не только переменные но и функции. Для этого объявление функций вставляется в объявление структуры, например предыдущий пример стека можно объявить так:

struct stack

{

char s [1000];

int top;

void reset()

{

top = -1;

}

void push(char c)

{

++top;

s[top] = c;

}

char pop()

{

--top;

return s[top];

}

};

Функции-члены записаны так же как обычные функции. Отличие лишь в том что теперь они могут использовать переменные и функции "как есть", им не нужно передавать в качестве параметров такие переменные как s и top. Обращаются к функциям-членам так же как и к обычным членам: с помощью оператора".", а указатели с помощью оператора "->". Приведем несколько фрагментов кода:

stack My_stack;

My_stack.reset();

stаск * pMy_stack = &My_stack;

pMy_stack->push('A');

Переменные структур и классов (позже мы узнаем что это) принято называть — "объектами", с этой минуты и мы их будем так называть.

Пример 13

Функции-члены, которые определены внутри структуры, являются встраиваемыми. Обычно, только маленькие, часто используемые функции определяются внутри структуры (как в предыдущем уроке). Что бы определить функцию-член вне структуры используется оператор Давайте это наглядно покажем, переделав структуру из предыдущего урока.

struct stack

{

char s [1000];

int top;

void reset();

void push(char c);

char pop();

};

void stack::reset()

{

top = -1;

}

void stack::push(char c)

{

++top;

s[top] = c;

}

char s tack::pop()

{

--top;

return s[top];

}

Запись void stack::reset() говорит, что функция reset() принадлежит структуре stack. Благодаря оператору"::" мы можем иметь одинаковые имена функций для разных типов структур.

Пример 14

В объектно-ориентированном программировании существует такое понятие как механизм сокрытия данных. Давайте возьмем случай когда вы покупаете магнитофон, то вам доступны только те его части которые необходимы для работы с ним (кнопочки, экранчики и т. д.), такие части как провода, магнитные головки и т. д. вам не доступны. В структурах и классах (позже мы узнаем что это такое) сокрытие данных осуществляется с помощью ключевых слов public (открытый), private (закрытый) и protected (защищенный). Закрытые члены в программе недоступны, а открытые наоборот доступны. Внутри структуры после ключевого слова private, все члены ограничены доступом. Закрытыми членами могут пользоваться только функции-члены этой структуры. Открытые члены могут использоваться и вне структуры.

Напишем структуру, характеризующую квартиру. В ней будут такие члены как number (номер квартиры), count_room (количество комнат), floor (этаж), area (площадь), price (цена), status (приватизирована или нет), эти члены мы сделаем закрытыми, а для доступа к ним напишем функции.

struct kwart

{

public:

int GetNumber();

int GetCountRoom ();

int GetFloor();

int GetArea();

int GetPrice();

bool GetStatus();

void SetNumber(int);

void SetCountRoom(int);

void SetFloor(int);

void SetArea(int);

void SetPrice(int);

void SetStatus(bool);

private:

int number;

int count_room;

int floor;

int area;

int price;

bool status;

};

int kwart::GetNumber()

{

return number;

}

int kwart::GetCountRoom()

{

return count_room;

}

int kwart::GetFloor()

{

return floor; int kwart::GetArea()

{

return area; int kwart::GetPrice()

{

return price;

}

bool kwart::GetStatus()

{

return status;

}

void kwart::SetNumber(int num)

{

number = num;

void kwart::SetCountRoom(int count)

}

count_room = count;

}

void kwart::SetFloor(int num)

{

floor = num;

}

void kwart::SetArea(int num)

{

area = num;

void kwart::SetPrice(int num)

{

price = num;

}

void kwart::SetStatus(bool stat)

{

status = stat;

}

Теперь если мы напишем:

kwart kw;

int i = kw.area;

это будет ошибкой, так как переменная area — закрытая, если мы хотим присвоить переменной i ее значение, то нужно воспользоваться функцией GetArea():

kwart kw;

kw.SetArea(20);

int i = kw.GetArea();

А вот в этом фрагменте уже все правильно. Сначала мы переменной area с по мощью функции SetArea() присваиваем значение 20, а потом переменной i присваиваем значение area.

ПОКА ВСЕ.