C++ Kurs Teil 3. Standard Template Library (STL) Exceptions Kommunikation mit der shell. Übersicht vector<> algorithm: sort, for_each map<>

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1 C++ Kurs Teil 3 Standard Template Library (STL) Übersicht vector<> algorithm: sort, for_each map<> Exceptions Kommunikation mit der shell O. Ronneberger: C++ Kurs Teil 3 Seite 1

2 Standard Template Library (STL) Containers (vector, list, map,...) General Utilities (date, time,...) Algorithms (sort, for_each,...) Strings (string, wide-character stuff,...) Input/Output (streams, manipulators...) Language Support (numeric limits, dynamic memory,...) Numerics (sqrt, sin, cos, complex,...) O. Ronneberger: C++ Kurs Teil 3 Seite 2

3 Übersicht über die Standard Container vector<t> eindimensionales Array list<t> doppelt verketteteliste O. Ronneberger: C++ Kurs Teil 3 Seite 3

4 Übersicht über die Standard Container map<key,t> assoziatives Array (Binärbaum) string: Zeichenkette O. Ronneberger: C++ Kurs Teil 3 Seite 4

5 c-style-strings und std::string /* ein c-style string ist nur ein Pointer! das Ende des strings ist durch '\0' gekennzeichnet */ const char* name = "Olaf"; name: 0xdbca0 0xdbca0: 'O' 'l' 'a' 'f' '\0' /* std::string ist eine Klasse. Umwandlung von c-style in std::string z.b. durch Zuweisung */ std::string name2 = name; // std::strings können verkettet werden name2 += ".txt"; /* Umwandlung zurück mit c_str(), z.b. als File Name für einen ifstream */ std::ifstream file( name.c_str()); O. Ronneberger: C++ Kurs Teil 3 Seite 5

6 Übersicht über die Standard Container stack<t> "last in first out" Container queue<t> "first in first out" Container (fifo) priority_queue<t> teilsortierte Queue (top() liefert immer das größte Element) komplette Übersicht in Stroustrup Kapitel 17 O. Ronneberger: C++ Kurs Teil 3 Seite 6

7 STL vector (eindimensionales Array) #include <string> #include <vector> int main( int argc, char** argv) std::vector<std::string> people; people.push_back( "Chris"); people.push_back( "Bert"); people.push_back( "Detlef"); people.push_back( "Alfons"); people.push_back( "Gerhard"); std::cout << "Der 5. heißt: " << people[4] <<std::endl; people.resize( 7); people[5] = "Fred"; people[6] = "Ernie"; return 0; Leeres Array aus strings Einige strings anfügen (Array wächst automatisch) Zugriff auf das 5. Element Vergrößern O. Ronneberger: C++ Kurs Teil 3 Seite 7

8 Elemente ausgeben und sortieren #include <vector> #include <string> #include <algorithm>... // Alle Elemente ausgeben std::vector<std::string>::const_iterator p; for( p = people.begin(); p!= people.end(); ++p) std::cout << *p << std::endl; // Sortieren std::sort( people.begin(), people.end()); Quicksort aus 'algorithm' Iterator (verhält sich wie ein Pointer) Element, auf das der Iterator zeigt O. Ronneberger: C++ Kurs Teil 3 Seite 8

9 Sortieren mit eigener Vergleichs- Funktion // rückwärts sortieren std::sort( people.begin(), people.end(), mygreaterthan); Die Vergleichsfunktion muß extra definiert werden: bool mygreaterthan( const string &a, const string &b) return (a > b); O. Ronneberger: C++ Kurs Teil 3 Seite 9

10 Andere Methode zur Ausgabe aller Elemente (for_each) // Alle Elemente ausgeben std::for_each( people.begin(), people.end(), print_entry); Für jedes Element zwischen begin() und end() die Funktion print_entry() aufrufen print_entry() muß extra definiert werden und bekommt eine Referenz auf das jeweilige Element übergeben void print_entry( const std::string& name) std::cout << name << std::endl; O. Ronneberger: C++ Kurs Teil 3 Seite 10

11 std::map<std::string, int> histogram; std::ifstream documentfile( "GPL_V2"); std::string word; while( documentfile >> word) histogram[word] += 1; STL map (assoziatives Array) Array vom Typ int mit string als index (wird intern als balancierter Baum gespeichert) for( std::map<std::string, int>::const_iterator p = histogram.begin(); p!= histogram.end(); ++p) std::cout << p->first << ": " << p->second << std::endl; Datei GPL_V2 zum Lesen öfnen Element- Zugriff: Wenn noch kein Eintrag existiert, wird automatisch ein neuer erzeugt Ausgabe aller Histogramm-Einträge (automatisch alphabetisch sortiert) O. Ronneberger: C++ Kurs Teil 3 Seite 11

12 Übersicht über die Standard Container Beispiele: insert() push_front() push_back() O. Ronneberger: C++ Kurs Teil 3 Seite 12

13 Exceptions Im traditionellen C (und vielen anderen Sprachen) ist es nicht möglich, die Fehlerbehandlung sauber vom eigentlichen Code zu trennen. Fehlerbehandlung wird dort typischerweise über verschiedene Rückgabewerte realisiert. O. Ronneberger: C++ Kurs Teil 3 Seite 13

14 Traditionelle Fehlerbehandlung handle = dc1394_create_handle(0); if (handle==null) exit( 1); status = dc1394_setup_capture(handle,..., &camera); if( status!= DC1394_SUCCESS) raw1394_destroy_handle(handle); exit(1); status = dc1394_start_iso_transmission(handle,camera.node); if( status!= DC1394_SUCCESS) dc1394_release_camera(handle,&camera); raw1394_destroy_handle(handle); exit(1); status = dc1394_single_capture(handle,&camera); if( status!= DC1394_SUCCESS)... Das eigentliche Programm besteht nur aus 4 Zeilen Durch die Fehlerbehandlung ist die Struktur des Programmes kaum noch zu erkennen Schließen der Firewire- Verbindung erfolgt an etlichen verschiedenen Stellen O. Ronneberger: C++ Kurs Teil 3 Seite 14

15 Traditionelle Fehlerbehandlung meistgenutze Alternative: Fehler ignorieren... handle = dc1394_create_handle(0); dc1394_setup_capture(handle,..., &camera); dc1394_start_iso_transmission(handle,camera.node); dc1394_single_capture(handle,&camera); Da die trad. Fehlerbehandlung zu umständlich ist, wird vielfach der Rückgabewert gar nicht abgefragt. Daraus resultieren dann unerklärliche Abstürze des Programms durch Nutzung von kaputten Datenstrukturen. O. Ronneberger: C++ Kurs Teil 3 Seite 15

16 Exceptions Exceptions erlauben es, das eigentliche Programm und die Fehlerbehandlung sauber zu trennen. Wenn in einer Funktion eine exception "geworfen" wird, wird nicht von der Funktion zurückgesprungen, sondern stattdessen ein passendes catch() gesucht. try handle = dc1394_create_handle(0); dc1394_setup_capture(handle,..., &camera); dc1394_start_iso_transmission(handle,camera.node); dc1394_single_capture(handle,&camera); catch( int errornumber)... O. Ronneberger: C++ Kurs Teil 3 Seite 16

17 throw, try und catch void irgendeinefunktion()... if (a!= b) throw 42; if (x == y) throw 137; Um eine Exception zu werfen wird der 'throw' Befehl genutzt. Hier wird einfach ein 'int' geworfen Die geworfene Exception hangelt sich solange nach oben, bis es ein passendes 'catch' findet. Wenn es keines gibt, wird das Programm abgebrochen. O. Ronneberger: C++ Kurs Teil 3 Seite 17

18 Fehlerklassen throw( xyz) kann als Aufruf der Methode catch() mit dem Parameter xyz aufgefaßt werden, wobei nach Beendigung des catch-block natürlich nicht zum Punkt des throws zurückgekehrt wird. Einen 'int' als Exception zu werfen, ist nur bedingt brauchbar. Besser ist es, die Standard-Fehlerklassen zu benutzen, oder eine eine eigene FehlerKlasse dafür zu erzeugen, die dann auch noch weitere Information vom throw zum catch transportieren kann O. Ronneberger: C++ Kurs Teil 3 Seite 18

19 Fehlerklassen Einem try-block dürfen mehrere catch-blöcke folgen void myfunction()... if( file == 0) FileOpenError err( filename); throw err;... if( format == -1) throw WrongFormatError();... try... myfunction();... catch( FileOpenError& err) std::cerr << "Can't open file " << err.filename() << std::endl; catch( WrongFormatError& err) std::cerr << "File has wrong format\n"; catch(...) // hier stehen wirklich drei Punkte! std::cerr << "Unknown error occured\n"; O. Ronneberger: C++ Kurs Teil 3 Seite 19

20 Klassenhierarchien für exceptions // normal errors class SppError... ; class SppErrorDeviceBusy : public SppError...;... // internal errors class SppInternalError : public SppError...; class SppErrorSaneNotInitialized : public SppInternalError...;... catch( SppError& err) fängt alle Fehlerklassen (also auch die abgeleiteten) catch( SppInternalError& err) fängt alle "internen" Fehler. catch( SppErrorDeviceBusy& err) fängt nur den "device busy error" Bei Fehlerklassen-Hierarchien Immer "catch by reference", nie "catch bei value"! (siehe Thinking in C++ Vol 2: Programming with exceptions) O. Ronneberger: C++ Kurs Teil 3 Seite 20

21 "Resource allocation is initialization" try handle = dc1394_create_handle(0); dc1394_setup_capture(handle,..., &camera); dc1394_start_iso_transmission(handle,camera.node); dc1394_single_capture(handle,&camera); catch( int errornumber) /* Wir wissen nicht, ob raw1394_destroy_handle(handle); aufgerufen werden muß */ Damit geöffnete Resourcen automatisch wieder geschlossen werden, wenn eine exception auftritt, kann man die Methode "Resource allocation is initialization" anwenden: O. Ronneberger: C++ Kurs Teil 3 Seite 21

22 "Resource allocation is initialization" try... std::ifstream hurz( "abcdeg.txt");... // hier wird das File hurz durch den Destructor automatisch geschlossen catch( int errornumber) /* An dieser Stelle befinden sich die Resourcen wieder in einem "sauberen" Zustand */ O. Ronneberger: C++ Kurs Teil 3 Seite 22

23 Kommunikation mit der shell #include <iostream> int main( int argc, char** argv) std::cout << "Der Programmname ist: " << argv[0] << std::endl; std::cout << "Es wurden " << argc-1 << " Argumente übergeben\n"; std::cout << "Das 1. Argument ist: " << argv[1] << std::endl; std::cout << "Das 2. Argument ist: " << argv[2] << std::endl; std::cout << "Das 3. Argument ist: " << argv[3] << std::endl; return 0; > sample_code hallo du da Der Programmname ist: sample_code Es wurden 3 Argumente übergeben Das 1. Argument ist: hallo Das 2. Argument ist: du Das 3. Argument ist: da O. Ronneberger: C++ Kurs Teil 3 Seite 23

24 Neue Aufgabe: Erweiterung der GrayImage-Klasse, Region-Properties Ziel: Koordinaten der Lampen im Bild finden, und Kreuze dort einzeichnen O. Ronneberger: C++ Kurs Teil 3 Seite 24

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