C++ mit. Microsoft Visual C Richard Kaiser. Einführung in Standard-C++-, C++/CLI und die objektorientierte Windows.

Transkript

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2 Richard Kaiser C++ mit Microsoft Visual C Einführung in Standard-C++-, C++/CLI und die objektorientierte Windows.NET-Programmierung Mit CD-ROM

3 Inhalt Teil 1: Windows.NET Programme mit Visual Studio 1 Die Entwicklungsumgebung Visuelle Programmierung: Ein erstes kleines Programm Erste Schritte in C Der Quelltexteditor Kontextmenüs und Symbolleisten (Toolbars) Projekte, Projektdateien und Projektoptionen Einige Tipps zur Arbeit mit Projekten Die Online-Hilfe (MSDN Dokumentation) Projektmappen und der Projektmappen-Explorer Ө Hilfsmittel zur Gestaltung von Formularen Ө Win32-, MFC- und Konsolen-Anwendungen Ө Win32-Anwendungen Ө MFC-Anwendungen Ө Win32 Konsolen-Anwendungen Ө CLR Konsolen-Anwendungen Ө Der Start des Compilers von der Kommandozeile Ө Setup-Projekte für den Windows-Installer Ө NET-Laufzeitbibliotheken: Das Redistributable-Package Optionen für das Setup-Programm Ө...34

4 xii Inhalt 2 Steuerelemente für die Benutzeroberfläche Die Online-Hilfe zu den Steuerelementen Die Online-Hilfe über den Index Die Online-Hilfe mit F Namen Labels, Datentypen und Compiler-Fehlermeldungen Funktionen, Methoden und die Komponente TextBox Funktionen Mehrzeilige TextBoxen Klassen, ListBox und ComboBox Buttons und Ereignisse Parameter der Ereignisbehandlungsroutinen Der Fokus und die Tabulatorreihenfolge Einige weitere Eigenschaften von Buttons CheckBoxen, RadioButtons und einfache if-anweisungen Container-Komponenten: GroupBox, Panel, TabControl Hauptmenüs und Kontextmenüs Hauptmenüs und der Menüdesigner Kontextmenüs Standarddialoge Einfache Meldungen mit MessageBox::Show anzeigen Eine Vorlage für viele Projekte und Übungsaufgaben...83 Teil 2: Standard-C++ 3 Elementare Datentypen und Anweisungen Syntaxregeln Variablen und Bezeichner Ganzzahldatentypen Die interne Darstellung von Ganzzahlwerten Ganzzahlliterale und ihr Datentyp Zuweisungen und Standardkonversionen bei Ganzzahlausdrücken Operatoren und die üblichen arithmetischen Konversionen Der Datentyp bool Die char-datentypen und der ASCII- und ANSI-Zeichensatz C++/CLI-Ganzzahldatentypen: Int32, Int64 usw Kontrollstrukturen und Funktionen Die if- und die Verbundanweisung Wiederholungsanweisungen Funktionen und der Datentyp void...134

5 Inhalt xiii Eine kleine Anleitung zum Erarbeiten der Lösungen Werte- und Referenzparameter Die Verwendung von Bibliotheken und Namensbereichen Zufallszahlen Tests und der integrierte Debugger Systematisches Testen Unit-Tests: Testfunktionen für automatisierte Tests Unit-Tests in Visual Studio Der integrierte Debugger Gleitkommadatentypen Die interne Darstellung von Gleitkommawerten Der Datentyp von Gleitkommaliteralen Standardkonversionen Mathematische Funktionen in Standard-C++ und in.net C++/CLI-Gleitkommadatentypen: Single, Double und Decimal Datentypen für exakte und kaufmännische Rechnungen Ein Kriterium für annähernd gleiche Gleitkommazahlen Programmverifikation und Programmierlogik Ablaufprotokolle Schleifeninvarianten mit Ablaufprotokollen erkennen Symbolische Ablaufprotokolle Schleifeninvarianten und vollständige Induktion Ө Verifikationen, Tests und Bedingungen zur Laufzeit prüfen Funktionsaufrufe und Programmierstil für Funktionen Einfache logische Regeln und Wahrheitstabellen Ө Bedingungen in und nach if-anweisungen und Schleifen Ө Konstanten Syntaxregeln für Deklarationen und Initialisierungen Ө Arrays und Container Einfache typedef-deklarationen Eindimensionale Arrays Die Initialisierung von Arrays bei ihrer Definition Arrays als Container Mehrdimensionale Arrays Dynamische Programmierung Strukturen und Klassen Mit struct definierte Klassen C++/CLI-Erweiterungen: Mit struct definierte Werteklassen Mit union definierte Klassen Ө Bitfelder Ө Zeiger, Strings und dynamisch erzeugte Variablen Die Definition von Zeigervariablen Der Adressoperator, Zuweisungen und generische Zeiger Ablaufprotokolle für Zeigervariable Dynamisch erzeugte Variablen: new und delete Garbage Collection mit der Smart Pointer Klasse shared_ptr Dynamische erzeugte eindimensionale Arrays...292

6 xiv Inhalt Arrays, Zeiger und Zeigerarithmetik Arrays als Funktionsparameter Ө Konstante Zeiger Stringliterale, nullterminierte Strings und char*-zeiger Konversionen zwischen char* und String Verkettete Listen Binärbäume Zeiger als Parameter Ө C++/CLI-Erweiterungen: Garbage Collection und der GC-Heap C-Bibliotheksfunktionen in string.h für nullterminierte Strings Ө Die Secure Library Functions Ө Zeiger auf Zeiger auf Zeiger auf... Ө C++/CLI-Erweiterungen: Die Stringklasse String Die Definition von Variablen eines Klassentyps Elementfunktionen der Klasse String Deklarationen mit typedef und typeid-ausdrücke Aufzählungstypen enum Konstanten und Konversionen Ө C++/CLI-Aufzählungstypen Ө Kommentare und interne Programmdokumentation Kommentare zur internen Dokumentation Dokumentationskommentare Globale, lokale und dynamische Variablen Die Deklarationsanweisung Die Verbundanweisung und der lokale Gültigkeitsbereich Statische lokale Variablen Lebensdauer von Variablen und Speicherklassenspezifizierer Ө Referenztypen, Werte- und Referenzparameter Werteparameter Referenzparameter Konstante Referenzparameter Weitere Anweisungen Die Ausdrucksanweisung Exception-Handling: try und throw Die switch-anweisung Ө Die do-anweisung Ө Die for-anweisung Ө Die Sprunganweisungen goto, break und continue Ө Assembler-Anweisungen Ө Ausdrücke Primäre Ausdrücke Ө Postfix-Ausdrücke Ө Unäre Ausdrücke Ө Typkonversionen in Typecast-Schreibweise Ө Zeiger auf Klassenelemente Ө Multiplikative Operatoren Ө Additive Operatoren Ө...390

7 Inhalt xv Shift-Operatoren Ө Vergleichsoperatoren Ө Gleichheitsoperatoren Ө Bitweise Operatoren Ө Logische Operatoren Ө Der Bedingungsoperator Ө Konstante Ausdrücke Ө Zuweisungsoperatoren Der Komma-Operator Ө L-Werte und R-Werte Ө Die Priorität und Assoziativität der Operatoren Ө Alternative Zeichenfolgen Ө Explizite Typkonversionen Ө Namensbereiche Die Definition von benannten Namensbereichen Die Verwendung von Namen aus Namensbereichen Header-Dateien und Namensbereiche Aliasnamen für Namensbereiche Unbenannte Namensbereiche Präprozessoranweisungen Die #include-anweisung Makros Ө Bedingte Kompilation Ө Pragmas Ө Separate Kompilation und statische Bibliotheken C++-Dateien, Header-Dateien und Object-Dateien Bindung Ө Deklarationen und Definitionen Ө Die One Definition Rule Ө Die Elemente von Header-Dateien und C++-Dateien Ө Object-Dateien und Statische Bibliotheken linken Ө Der Aufruf von in C geschriebenen Funktionen Ө Die C++-Standardbibliothek Die Stringklassen string und wstring Gemeinsamkeiten und Unterschiede der Stringklassen Konversionen zwischen string und String Einige Elementfunktionen der Klasse string Stringstreams Sequenzielle Container der Standardbibliothek Die Container-Klasse vector Iteratoren Die STL/CLR Containerklassen in Visual C Algorithmen der Standardbibliothek Die Speicherverwaltung bei Vektoren Ө...480

8 xvi Inhalt Mehrdimensionale Vektoren Ө Die Container-Klassen list und deque Gemeinsamkeiten und Unterschiede der sequenziellen Container Die Container-Adapter stack, queue und priority_queue Ө Container mit Zeigern Geprüfte Iteratoren (Checked Iterators) Die Container-Klasse bitset Ө Dateibearbeitung mit den Stream-Klassen Stream-Variablen, ihre Verbindung mit Dateien und ihr Zustand Fehler und der Zustand von Stream-Variablen Lesen und Schreiben von Binärdaten mit read und write Lesen und Schreiben von Daten mit den Operatoren << und >> Manipulatoren und Funktionen zur Formatierung von Texten Ө Dateibearbeitung im Direktzugriff Ө C-Funktionen zur Dateibearbeitung Ө Assoziative Container Die Container set und multiset Die Container map und multimap Iteratoren der assoziativen Container Die numerischen Klassen der Standardbibliothek Komplexe Zahlen Ө Valarrays Ө TR1-Erweiterungen der Standardbibliothek Ө Ungeordnete Assoziative Container (Hash-Container) Reguläre Ausdrücke mit <regex> Ө Fixed Size Array Container mit <array> Ө Tupel mit <tuple> Ө Zufallszahlen mit <random> Ө Die Boost-Bibliotheken Ө Funktionen Die Verwaltung von Funktionsaufrufen über den Stack Aufrufkonventionen Ө Funktionszeiger und der Datentyp einer Funktion Der Datentyp einer Funktion Zeiger auf Funktionen Rekursion Grundlagen Quicksort Ein rekursiv absteigender Parser Rekursiv definierte Kurven Ө Indirekte Rekursion Ө Rekursive Datenstrukturen und binäre Suchbäume Verzeichnisse rekursiv nach Dateien durchsuchen Ө Die Funktionen main und _tmain und ihre Parameter...589

9 Inhalt xvii 5.5 Default-Argumente Inline-Funktionen Überladene Funktionen Funktionen, die nicht überladen werden können Regeln für die Auswahl einer passenden Funktion Überladene Operatoren mit globalen Operatorfunktionen Globale Operatorfunktionen Die Inkrement- und Dekrementoperatoren Referenzen als Funktionswerte Die Ein- und Ausgabe von selbst definierten Datentypen Objektorientierte Programmierung Klassen Datenelemente und Elementfunktionen Der Gültigkeitsbereich von Klassenelementen Datenkapselung: Die Zugriffsrechte private und public Der Aufruf von Elementfunktionen und der this-zeiger Konstruktoren und Destruktoren OO Analyse und Design: Der Entwurf von Klassen Programmierlogik: Klasseninvarianten und Korrektheit UML-Diagramme und Klassendiagramme in Visual Studio Klassen als Datentypen Der Standardkonstruktor Objekte als Klassenelemente und Elementinitialisierer friend-funktionen und -Klassen Überladene Operatoren als Elementfunktionen Der Kopierkonstruktor Der Zuweisungsoperator = für Klassen Benutzerdefinierte Konversionen Ө Explizite Konstruktoren Statische Klassenelemente Konstante Klassenelemente und Objekte Klassen und Header-Dateien Vererbung und Komposition Die Elemente von abgeleiteten Klassen Zugriffsrechte auf die Elemente von Basisklassen Die Bedeutung von Elementnamen in einer Klassenhierarchie using-deklarationen in abgeleiteten Klassen Ө Konstruktoren, Destruktoren und implizit erzeugte Funktionen Vererbung bei Formularen in Visual Studio OO Design: public Vererbung und ist ein -Beziehungen OO Design: Komposition und hat ein -Beziehungen Konversionen zwischen public abgeleiteten Klassen protected und private abgeleitete Klassen Ө Mehrfachvererbung und virtuelle Basisklassen...744

10 xviii Inhalt 6.4 Virtuelle Funktionen, späte Bindung und Polymorphie Der statische und der dynamische Datentyp Virtuelle Funktionen Die Implementierung von virtuellen Funktionen: vptr und vtbl Virtuelle Konstruktoren und Destruktoren Virtuelle Funktionen in Konstruktoren und Destruktoren OO-Design: Einsatzbereich und Test von virtuellen Funktionen OO-Design und Erweiterbarkeit Rein virtuelle Funktionen und abstrakte Basisklassen OO-Design: Virtuelle Funktionen und abstrakte Basisklassen OOAD: Zusammenfassung Interfaces und Mehrfachvererbung Zeiger auf Klassenelemente Ө UML-Diagramme für Vererbung und Komposition Laufzeit-Typinformationen Typinformationen mit dem Operator typeid Ө Typkonversionen mit dynamic_cast Ө Anwendungen von Laufzeit-Typinformationen Ө static_cast mit Klassen Ө Exception-Handling Die try-anweisung Exception-Handler und Exceptions der Standardbibliothek Einige vordefinierte C++/CLI und.net Exceptions throw-ausdrücke und selbst definierte Exceptions Fehler und Exceptions Die Freigabe von Ressourcen bei Exceptions Ressource Aquisition is Initialization (RAII) Die Smart Pointer Klasse shared_ptr Exceptions in Konstruktoren und Destruktoren Exception-Spezifikationen Ө Die Funktion terminate Ө Templates und die STL Generische Funktionen: Funktions-Templates Die Deklaration von Funktions-Templates mit Typ-Parametern Spezialisierungen von Funktions-Templates Funktions-Templates mit Nicht-Typ-Parametern Explizit instanziierte Funktions-Templates Ө Explizit spezialisierte und überladene Templates Rekursive Funktions-Templates Ө Generische Klassen: Klassen-Templates Die Deklaration von Klassen-Templates mit Typ-Parametern...860

11 Inhalt xix Spezialisierungen von Klassen-Templates Templates mit Nicht-Typ-Parametern Explizit instanziierte Klassen-Templates Ө Partielle und vollständige Spezialisierungen Ө TR1-Erweiterungen: Type Traits Ө Elemente und friend-funktionen von Klassen-Templates Ө Ableitungen von Templates Ө Funktionsobjekte in der STL Der Aufrufoperator () Prädikate und arithmetische Funktionsobjekte Binder, Funktionsadapter und TR1-Erweiterungen Iteratoren und die STL-Algorithmen Die verschiedenen Arten von Iteratoren Umkehriteratoren Einfügefunktionen und Einfügeiteratoren Stream-Iteratoren Container-Konstruktoren mit Iteratoren STL-Algorithmen für alle Elemente eines Containers Die Algorithmen der STL Lineares Suchen Zählen Der Vergleich von Bereichen Suche nach Teilfolgen Minimum und Maximum Elemente vertauschen Kopieren von Bereichen Elemente transformieren und ersetzen Elementen in einem Bereich Werte zuweisen Elemente entfernen Die Reihenfolge von Elementen vertauschen Permutationen Partitionen Bereiche sortieren Binäres Suchen in sortierten Bereichen Mischen von sortierten Bereichen Mengenoperationen auf sortierten Bereichen Heap-Operationen Verallgemeinerte numerische Operationen...934

12 xx Inhalt Teil 3: C++/CLI und die.net Bibliothek 9 C++/CLI Assemblies, CLR-Optionen und DLLs CLR-Projekte CLR-Optionen CLR-DLLs Assembly-bezogene Zugriffsrechte Win32-DLLs erzeugen Ө Win32-DLLs und Win32-API Funktionen in CLR-Projekten Ө Garbage Collection und der GC-Heap Die Basisklasse System::Object und ihre Methoden Die Stringklasse String Einige Konstruktoren der Klasse String Elementfunktionen der Klasse String Konvertierungs- und Formatierungsfunktionen Die Klasse StringBuilder Die Zeichen eines String: Die Klasse System::Char CLI-Arrays Verweisklassen Elemente von Verweisklassen Objekte, heap - und stack semantics Der Kopierkonstruktor und Zuweisungsoperator Statische Elemente Konstante Datenelemente mit static const, literal und initonly Statische Konstruktoren Statische Operatoren Gleichheit bei Verweisklassen: Equals und operator== Typkonversionen mit safe_cast, static_cast und dynamic_cast explicit bei Konstruktoren und Konversionsfunktionen Ө Destruktoren und Finalisierer Vererbung bei Verweisklassen Konstruktoraufrufe in einer Hierarchie von Verweisklassen Virtuelle Funktionen, new und override Abstrakte Klassen und Elementfunktionen Versiegelte (sealed) Klassen und Elementfunktionen Wertetypen und Werteklassen Fundamentale Typen C++/CLI-Aufzählungstypen Werteklassen Vererbung bei Werteklassen Interface-Klassen Die.NET Interface-Klasse IComparable

13 Inhalt xxi Collection-Typen, IEnumerable und die for each-anweisung IFormattable und die Darstellung selbstdefinierter Datentypen C++/CLI Exception-Handling Unterschiede zu Standard-C Die Basisklasse Exception Vordefinierte C++/CLI und.net Exceptions Die Freigabe von Ressourcen mit try-finally Nicht behandelte Exceptions in Windows Forms-Anwendungen Die Protokollierung von Exceptions in einem EventLog C++/CLI-Erweiterungen für native Klassen Parameter-Arrays Visuelle Programmierung und Properties (Eigenschaften) Lesen und Schreiben von Eigenschaften Indizierte Properties Properties und Vererbung Delegat-Typen und Events Ausgangspunkt: Funktionszeiger Delegat-Typen und -Instanzen Ereignisse (events) Selbst definierte Komponenten und ihre Ereignisse Nichttriviale und Statische Ereignisse Ein kleiner Überblick über die.net Klassenbibliothek Komponeoten und die Klasse Component Steuerelemente und die Klasse Control Verschachtelte Controls: Die Klasse ControlCollection Botschaften für ein Steuerelement Botschaften für eine Anwendung Steuerelementbibliotheken: Die Erweiterung der Toolbox Die Erweiterung der Toolbox um selbstdefinierte Komponenten Klassen für selbstdefinierte Komponenten Beispiel: Eine selbstdefinierte Tachometer-Komponente Attribute für selbstdefinierte Komponenten Laufzeit-Typinformationen und Reflektion Laufzeit-Typinformationen der Klasse Type Reflektion mit der Klasse Assembly Dynamisch erzeugte Datentypen und Plugins Attribute Vordefinierte Attribute Selbstdefinierte Laufzeitattribute Generische Programmierung generic und template: Gemeinsamkeiten und Unterschiede Typparameter-Einschränkungen (Constraints ) Generische Interface-Klassen Dokumentationskommentare und CHM-Hilfedateien Dokumentationskommentare und XML-Dateien Aus XML-Dateien Hilfedateien im CHM-Format erzeugen Managed C++ und C++/CLI Ө

14 xxii Inhalt 10 Einige Elemente der.net-klassenbibliothek Formatierte Texte mit RichTextBox Steuerelemente zur Eingabe und Prüfung von Daten Fehleranzeigen mit ErrorProvider Weitere Formulare und selbstdefinierte Dialoge anzeigen Das Validating-Ereignis Texteingaben mit einer MaskedTextBox filtern Tastatureingaben filtern mit dem KeyPress-Ereignis Hilfe-Informationen mit ToolTip und HelpProvider Auf/Ab-Steuerelemente Schieberegler: VScrollBar und HScrollBar Lokalisierung Symbolleisten, Status- und Fortschrittsanzeigen Symbolleisten mit Panels und Buttons Status- und Fortschrittsanzeigen Symbolleisten mit ToolStrip ToolStripContainer ToolStripLabel und LinkLabel NotifyIcon: Elemente im Infobereich der Taskleiste Größenänderung von Steuerelementen zur Laufzeit Die Eigenschaften Dock und Anchor SplitContainer: Zur Größenanpassung von zwei Panels TableLayoutPanel: Tabellen mit Steuerelementen Ө Automatisch angeordnete Steuerelemente: FlowLayoutPanel Ө ImageList, ListView und TreeView Die Verwaltung von Bildern mit einer ImageList Die Anzeige von Listen mit ListView ListView nach Spalten sortieren Die Anzeige von Baumstrukturen mit TreeView Die Erweiterung der Toolbox MDI-Programme Uhrzeiten, Kalenderdaten und Timer Die Klassen DateTime und TimeSpan Steuerelemente zur Eingabe von Kalenderdaten und Zeiten Timer und zeitgesteuerte Ereignisse Hochauflösende Zeitmessung mit der Klasse Stopwatch Kulturspezifische Datumsformate und Kalender Kalenderklassen Asynchrone Programmierung und Threads Die verschiedenen Thread-Zustände Multithreading mit der Klasse BackgroundWorker Ereignisbasierte asynchrone Programmierung Die Klasse Thread und der Zugriff auf Steuerelemente IAsyncResult-basierte asynchrone Programmierung Sleep und Threads Kritische Abschnitte und die Synchronisation von Threads

15 Inhalt xxiii ThreadPool Grafiken zeichnen mit PictureBox und Graphics Grafiken mit einer PictureBox anzeigen Grafiken auf einer PictureBox und anderen Controls zeichnen Welt- und Bildschirmkoordinaten Figuren Farben, Stifte und Pinsel Text zeichnen Drucken mit Graphics Die Steuerung von MS-Office 2003 Anwendungen Word Excel Collection-Klassen Generische und nicht generische Collection-Klassen Generische Interface-Klassen: ICollection<T> und IList<T> Die generische Collection-Klasse List<T> DataGridView: Die Anzeige von Daten in einer Tabelle Die generische Collection-Klasse Queue<T> Die generische Collection-Klasse HashSet<T> Die generische Collection-Klasse LinkedList<T> Die generische Collection-Klasse Stack<T> Dictionaries und die generische Interface-Klasse IDictionary Spezielle Collection-Klassen Systeminformationen und operationen Die Klasse Environment Die Klasse Process Die Klasse ClipBoard NET-Klassen zur Dateibearbeitung Textdateien bearbeiten: StreamReader und StreamWriter Die Klasse FileStream BinaryReader/Writer und StreamReader/Writer mit FileStreams Der gleichzeitige Zugriff auf eine Datei und Record-Locking XML-Dateien: Die Klassen XmlReader und XmlWriter Klassen für Laufwerke, Verzeichnisse, Pfade und Dateien Die Klasse FileSystemWatcher Komprimieren und Dekomprimieren von Dateien Serialisierung Serialisierung mit BinaryFormatter Serialisierung mit SoapFormatter Serialisierung mit XmlSerializer Datenbanken Eine Datenbank anlegen Die Verbindung zu einer Datenbank herstellen SQL-Anweisungen Die Klasse DataTable und die Anzeige in einem DataGridView Die Klasse DataSet Datenbanken als XML-Dateien lesen und schreiben

16 xxiv Inhalt Gekoppelte Datenquellen: Master/Detail DataGridViews Datenquellen in Visual C und in Visual C# 2008 Ө Datenbindung Komplexe Datenbindung BindingSource Einfache Datenbindung Reguläre Ausdrücke Internet-Komponenten Die WebBrowser-Komponente der Toolbox Up- und Downloads mit der Klasse WebClient s versenden mit SmtpClient Netzwerkinformationenen und die Klasse Ping TCP-Clients und Server mit TcpClient und TcpListener Literaturverzeichnis Inhalt Buch-CD Index Ө Angesichts des Umfangs dieses Buches habe ich einige Abschnitte mit dem Zeichen Ө in der Überschrift als weniger wichtig gekennzeichnet. Damit will ich dem Anfänger eine kleine Orientierung durch die Fülle des Stoffes geben. Diese Kennzeichnung bedeutet aber keineswegs, dass dieser Teil unwichtig ist vielleicht sind gerade diese Inhalte für Sie besonders relevant.