Jürgen Wolf. c++ Das umfassende Handbuch. Galileo Press

Transkript

1 Jürgen Wolf c++ Das umfassende Handbuch. Galileo Press

2 Geleitwort 19 Vorwort 21 1 Wir richten uns ein und bringen es ans Laufen Von der Quelldatei zum ausführbaren Programm Übersicht über die Entwicklungsumgebungen Auf allen Systemen vorhandene Entwicklungsumgebungen Entwicklungsumgebungen für Microsoft Windows Entwicklungsumgebungen für Linux und Unix-like Entwicklungsumgebungen für Mac OS Reine Compiler ohne Entwicklungsumgebung Quellcode übersetzen Übersetzen mit Entwicklungsumgebung Übersetzen mit der Kommandozeile C++-Referenzen zum Nachschlagen (bzw. Laden) Das Hauptprogramm - die main()-funktion Das Programm bei der Ausführung Kommandozeilenargumente an main() übergeben Quellcode kommentieren Programmierstil Die einfachen Streams für die Ein-/Ausgabe Ausgabe auf dem Bildschirm Einlesen von der Tastatur Die Ein- und Ausgabeoperatoren >> und << Zusammenfassung 49 2 Die Basisdatentypen in C Grundlegendes zu Datentypen Erlaubte Bezeichner für den Zugriff auf Variablen Deklaration und Definition 53 5

3 2.1.3 Initialisierung von Variablen Vereinheitlichte Initialisierung mit C Ganzzahldatentypen (Integer-Datentypen) Regeln für gültige Ganzzahlen Ganzzahlen mit Werten initialisieren Positive oder negative Ganzzahlen Boolescher Datentyp für die Wahrheit Typen für Gleitkommazahlen Typ(en) für Zeichen Der Datentyp char Unicode-Unterstützung Typ auto (C++11) Übersicht und Größe der Basisdatentypen Ganzzahltypen Gleitkommazahlen Byte-Größe ermitteln - sizeof-operator Sicherheit beim Kompilieren mit static_assert (C++11) <limits> und std::numeric_limits <climits> und <cfloat> Übersicht zu den fundamentalen Datentypen Rechnen mit C Arithmetische Operatoren Unäre Gegenstücke Wenn Wertebereiche überschritten werden Rundungsfehler bei Gleitkommazahlen Komplexe Zahlen-<complex> Nützliche mathematische Funktionen -<cmath> Zufallszahlen (neu in C++11) Konvertieren von Typen Automatische (implizite) Typumwandlung Automatische Typumwandlung beschränken (C++11) Explizite Typumwandlung 96 3 Kontrollstrukturen Bedingte Anweisung Vergleichsoperatoren Logische Operatoren 105 6

4 3.1.3 Verzweigung (if-else-anweisung) Bedingter Ausdruck (?:) Fallunterscheidung (mehrfache Verzweigung) Fallunterscheidung mit switch Mehrfache Verzweigung mit else-if-anweisung(en) Schleifen (Wiederholungen) Zähloperatoren (Inkrement und Dekrement) Kopfgesteuerte Schleife-while() Fußgesteuerte Schleife-dowhile() Zählschleife-for() Mengenschleife Range-based for (C++11) Endlosschleife Kontrollierte Sprunganweisungen Jenseits der Basisdatentypen Arrays Standardcontainer std::vector Rohe Arrays (C-Style-Array) Standardcontainer std::array(c++11) Assoziatives Array Strings (Zeichenketten) Standardcontainer std::string Rohe Strings (C-Style-Strings) Unterstützung von Unicode (C++11) Rohstringliterale(Raw-String)(C++11) Zeiger Referenzen Strukturen Unions Aufzählungstypen (C++11-Version) Zugriff auf die Bezeichner Typ für enum festlegen Synonym-Technik typedef Alias-Templates (C++11) Fazit 185 7

5 5 Funktionen Funktionen definieren Funktionen aufrufen Funktionen deklarieren (Vorausdeklaration) Exkurs: Gültigkeitsbereiche Globaler Gültigkeitsbereich Lokaler Gültigkeitsbereich Funktionsparameter Funktionsparameter als Kopie (Call by Value) Funktionsparameter als Referenz (Call by Reference) Funktionsparameter als rohe Zeiger Strukturen und Klassen als Funktionsparameter Schreibschutz für die Referenzparameter mit const Default-Parameter (Standardparameter) Rückgabewert aus einer Funktion Referenz als Rückgabewert Rohe Zeigerais Rückgabewert Dinge, die man besser nicht zurückgibt Mehrere Werte zurückgeben-std::pair<> Funktionen überladen Spezielle Funktionen Inline-Funktionen Lambda-Funktionen (C++11) main()-funktion Funktions-und Programmende Die neue Funktionssyntax (C++11) Die neue Rückgabesyntax decltype Ausblick Modularisierung Namensräume Einen neuen Namensraum erstellen Namensraum verwenden 232 8

6 6.1.3 Aliases für Namensräume Der Namensraum std Speicherklassenattribute Das Schlüsselwort extern Das Schlüsselwort static Aus Alt mach Neu und»deprecated« Typqualifikatoren Das Schlüsselwort const Das Schüsselwort volatile Spezielle Schlüsselwörter Das Schlüsselwort inline für Funktionen Schlüsselwörter für Klassen (teilweise C++11) Neue Schlüsselwörter mit C Präprozessor-Direktiven ttinclude #define und #undef Bedingte Kompilierung Weitere Direktiven Modulare Programmierung-Code organisieren Module Sinnvolle Quellcodeaufteilung Die öffentliche Schnittstelle (Headerdatei) Die privaten Dateien Die Client-Datei Grundlagen zu den Klassen Prinzip von Klassen Klassen erstellen Objekte einer Klasse erzeugen Klassen(-Eigenschaften) initialisieren Klassenelemente direkt initialisieren (C++11) Konstruktoren Initialisieren mit Methoden Objekte zerstören - Destruktoren Destruktor deklarieren 295 9

7 die Destruktor definieren Aufruf des Destruktors Exkurs: Zugriffskontrolle auf die Klassenmitglieder Methoden - Funktionen der Klasse Methoden deklarieren und definieren Zugriffsmethoden-Setter und Getter Zugriff auf die öffentlichen Mitglieder einer Klasse const-methoden (read-only) Objekte als Methodenparameter This-Zeiger Objekte als Rückgabewert Globale Hilfsfunktionen Globale friend-funktion Methoden überladen Die neue Funktionssyntax - decltype und auto (C++11) Spezielle Eigenschaften einer Klasse Konstante Elemente in einer Klasse Roher Zeiger als Element in einer Klasse Statische Eigenschaften in einer Klasse Statische Methoden Andere Klassen als Eigenschaft in einer Klasse constexpr bei Klassen (Objekte zur Kompilierzeit) (C++11) Erzeugen von Methoden steuern (C++11) default delete Klassen für das Verschieben schreiben (C++11) Friend-Klassen Operatoren überladen Grundlegendes zum Überladen von Operatoren Binäre Operatoren Binäre Operatoren als (friend-)funktion überladen Unäre Operatoren Unäre Operatoren als (friend-)funktion überladen Unterschied zwischen Operatorüberladung und Methoden Regeln für die Operatorüberladung Überladbare Operatoren

8 8.2 Zuweisungsoperator-operator= Zuweisungsoperator mehrfach überladen Zuweisung verbieten (C++11) Die Operatoren im Schnelldurchlauf Der Zuweisungsoperator operator= Binäre Operatoren -operator+, -,*,/, % Erweiterte Schreibweise binärer Operatoren (+=, -=, *=, /=, %=) Unäre Operatoren (+, -) Bitweise Operatoren (& (binär),, A) Erweiterte Schreibweise bitweiser Operatoren (&=, =, A=) Logische Operatoren (==,!=) Die logischen Verknüpfungen (&&, und!) Vergleichsoperatoren (<, <=, >=, >) Inkrement- und Dekrement-Operator (++, --) Die Operatoren Operator*, operator-> und Operator ->* Der Adressoperator & Der Komplementoperator ~ Ein- und Ausgabeoperatoren-operator>> und Operator« Der Konvertierungsoperator () Funktionsoperator ()-Funktionsobjekte Der Indexoperator [] Die Operatoren new, new[], delete und delete [] Übersicht der Operatoren in einer Tabelle Vererbung Grundlagen zur Vererbung Abgeleitete Klassen implementieren Basisklasse erstellen Von der Basisklasse ableiten Erweiterte Klasse verwenden Direkte und indirekte Basisklasse Abgeleitete Klassen verbieten (C++11) Zugriffsschutz anpassen Abgeleitete Klassen verwenden und erweitern Zugriff auf die erweiterten Mitglieder der abgeleiteten Klasse Zugriff auf die Mitglieder der Basisklasse Suche nach dem passendem Namen Redefinition von Methoden

9 9.5 Auf- und Abbau von abgeleiteten Klassen Aufbau von Objekten Basisklasse initialisieren Abbauen von Objekten Konstruktoren erben (C++11) Implizite und explizite Typumwandlung in der Klassenhierarchie Abgeleitete Objekte an Basisklassenobjekte Basisklassenobjekt an abgeleitete Objekte Polymorphie mithilfe von virtuellen Methoden Virtueller Destruktor Pure virtuelle Methoden und abstrakte Klassen Pure virtuelle Methoden Abstrakte Klassen Reine Interface-Klassen Typinformationen zur Laufzeit Überschreiben erzwingen mit override (C++11) Nicht mehr überschreiben mit final (C++11) Mehrfachvererbung Mehrdeutigkeiten Virtuelle Basisklassen (virtuelle Vererbung) Ausnahmebehandlung (Exceptions) Prinzip der Ausnahmebehandlung Ausnahmebehandlung implementieren Ausnahme einleiten-try Ausnahme werfen-throw Ausnahme abfangen-catch Mehrere Ausnahmen abfangen Unbekannte oder alternative Ausnahmen abfangen Aufräumarbeiten bei der Ausnahmebehandlung Ausnahmen weiterleiten try-catch verschachteln Sinnvoller Einsatz von Ausnahmebehandlungen Ausnahmeklasse implementieren Ausnahmeklasse auslösen und abfangen Ausnahmeklasse ableiten

10 10.4 Standardausnahmen von C Logische Fehler (logic_error) Laufzeitfehler (runtime_error) Weitere Standardfehlerklassen Fehlermeldung mit what() Spezielle Fehlerbehandlungsfunktionen terminateo behandeln std::uncaught_exception() Ausnahme-Objekte Zwischenspeichern (C++11) noexcept (C++11) Ausnahme-Spezifikation unexpected() behandeln (veraltet/deprecated) Gefahren bei der Ausnahmebehandlung Ausnahmen im Konstruktor Ausnahmen im Destruktor Aufräumprozess Reservierter Speicher vom Heap Template-Programmierung Funktions-Templates Funktions-Templates implementieren Aufruf des Funktions-Templates Funktions-Template spezialisieren Mehrere Template-Parameter verwenden Explizite Template-Argumente Methoden-Templates Klassen-Templates Klassen-Templates implementieren Methoden von Klassen-Templates implementieren Objekte aus Klassen-Templates erzeugen Klassen-Templates mit mehreren formalen Datentypen Klassen-Templates mit Non-Type-Parameter Klassen-Templates mit Default-Wert Klassen-Templates spezialisieren Klassen-Template als Parameter an Funktion/Methode Templates mit variabler Argumentanzahl (C++11)

11 12 Container, Iteratoren, Algorithmen und Hilfsmittel Grundlagen Standardcontainer-Klassen Sequenzielle Containerklassen Assoziative Containerklassen Container für Bit-Manipulationen-bitset Neue Möglichkeiten mit C Kleine Methodenübersicht aller Containerklassen Methodenübersicht von sequenzielle Containern Methodenübersicht von assoziativen Containern Iteratoren Kategorien von Iteratoren Iterator-Funktionen Iterator-Adapter Algorithmen Bereich Mehrere Bereiche Algorithmen mit Prädikat Algorithmen mit einfachen unären Funktionen Funktionsobjekte Lambda-Funktionen (C++11) Übersicht zu den Algorithmen Hilfsmittel Template pair Tupel, das bessere pair (C++11) Vergleichsoperatoren für eigene Typen std::bind (C++11) Verschieben mit move() (C++T1) Smart Pointer (C++11) Zeitbibliothek- <chrono> (C++11) Die Stream-Ein-/Ausgabeklassen von C Das Ein-/Ausgabe-Stream-Konzept von C Globale, vordefinierte Standard-Streams

12 13.3 Methoden für die Aus-und Eingabe von Streams Methoden für die unformatierte Ausgabe Methoden für die (unformatierte) Eingabe Fehlerbehandlung bzw. Zustand von Streams Streams manipulieren und formatieren Manipulatoren Eigene Manipulatoren ohne Argumente erstellen Eigene Manipulatoren mit Argumenten erstellen Format-Flags direkt ändern Streams für die Datei-Ein-/Ausgabe Streams für die Datei-Ein-/Ausgabe Verbindung zu einer Datei herstellen Lesen und Schreiben Wahlfreier Zugriff Streams für Strings Stream-Puffer Reguläre Ausdrücke (C++11) Grammatik-Grundlagen zu den regulären Ausdrücken Ein Objekt für reguläre Ausrücke erzeugen Suchergebnis analysieren Algorithmen für reguläre Ausdrücke Genaue Treffer mit regexjmatch Erweiterte Suche mit regex_search Ersetzen mit regex_replace Suchen mit regexjterator und regex_token_iterator Multithreading (C++11) Die Grundlagen Threads erzeugen Argumente für den Thread Methoden für Threads Funktionen fürthreads Wie viele Threads sollen es sein?

13 15.3 Gemeinsame Daten synchronisieren Schutz der Daten über einen Mutex Schutz der Daten über Locks Daten sicher initialisieren Statische Variablen Threadlokale Daten Threads synchronisieren Asynchrones Arbeiten (Future und Promise) Futures Promise Methoden für future und promise packaged_task Weitere Neuerungen in C Move-Semantik und Perfect Forwarding Exkurs: LValue und RValue RValue-Referenz und Move-Semantik Perfect Forwarding Benutzerdefinierte Literale (C++11) Smart Pointer (C++11) Shared Pointer Weak Pointer Unique Pointer Weiteres zu den Smart Pointern Zeitbibliothek Zeitgeber (Clock) Zeitpunkt (time_point) und Systemzeit (system_clock) Zeitdauer (duration) Type-Traits POD (Piain Old Data) (C++11) std::initializer list

14 17 GUI-Programmierung mit Qt Ein erstes Programmbeispiel schreiben Kurze Übersicht zur Oberfläche von Qt Creator Ein einfaches Projekt erstellen Signale und Slots Verbindung zwischen Signal und Slot herstellen Signal und Slot mithilfe der Qt-Referenz ermitteln Klassenhierarchie von Qt Basisklasse QObject Klassenhierarchie Speicherverwaltung Eigene Widgets erstellen Eigene Widgets mit dem Qt Designer erstellen Widgets anordnen Grundlegende Widgets für das Layout Dialoge erstellen mit QDialog Vorgefertigte Dialoge von Qt QMessageBox-der klassische Nachrichtendialog QFileDialog- Dialog zur Dateiauswahl QlnputDialog- Dialog zur Eingabe von Daten Weitere Dialoge Eigenen Dialog mit dem Qt Designer erstellen Grafische Bedienelemente von Qt (Qt-Widgets) Schaltflächen (Basisklasse QAbstractButton) Container-Widgets (Behälter-Widgets) Widgets zur Zustandsanzeige Widgets zur Eingabe Online-Hilfen Anwendungen in einem Hauptfenster Die Klasse für das Hauptfenster QMainWindow Eine Menüleiste für das Hauptfenster (QMenu und QMenuBar) Eine Statusleiste mit QStatusBar Eine Werkzeugleiste mit der Klasse QToolBar An-und abdockbare Widgets im Hauptfenster mit QDockWidget Einstellungen sichern mit QSettings Kompletter Quellcode des Texteditors

15 17.12 Anwendung lokalisieren mit Qt Linguistic Anwendungen in einem Hauptfenster mit dem Qt Designer Qt Designer vs. handgeschrieben Dinge, die man wissen sollte QApplication und QCoreApplication Konsolenanwendungen mit Qt Wenn keine kons angezeigt werden Das Ressourcen-System Klassen und Typen zum Speichern von Daten Qt-eigene Typdefinitionen QString QStringList QVariant Typen für Datum und Uhrzeit Fazit 1032 Anhang A.1 Operatoren in C++und deren Bedeutung (Übersicht) 1033 A.2 Vorrangtabelle der Operatoren 1035 A.3 Schlüsselwörter von C A.4 Informationsspeicherung 1037 A.5 Zeichensätze 1044 Index