1 UNIX und die Kommandozeile. 2 C++ Tipps. 1.1 wichtige Befehle und Programme. 1.2 Umleiten der Standardein- und Ausgabe. 2.

Transkript

1 1 UNIX und die Kommandozeile 1.1 wichtige Befehle und Programme cd verz wechselt in ein Verzeichnis cd.. verlässt das aktuelle Verzeichnis mkdir verz erstellt ein Verzeichnis rmdir verz löscht ein Verzeichnis rm datei löscht eine Datei less datei zeigt eine Datei an (Beenden mit q) cp datei ziel Kopiert die Datei datei nach ziel cp -r verz ziel Kopiert das Verz. verz nach ziel mv xx ziel Kopiert xx nach ziel 1.2 Umleiten der Standardein- und Ausgabe./program <input.dat >output.dat liest Daten aus der Datei input.dat und schreibt in die Datei output.dat 2 C++ Tipps 2.1 Programmstruktur Als Grundgerüst jeder Datei bietet sich folgender Code an: 1 # include < iostream > // Basisfunktionen für Ein - und Ausgabe 2 # include < cmath > // mathematische Funktionen 3 4 # include <cstdlib > // u.a. Typkonvertierungen ( Kommandozeile ) 5 6 # include " eigenes. h" // eigene Headerdatei ( Funktionen ) 7 8 using namespace std ; 9 10 int main ( int argc, char * argv []) 11 { 12 return 0; 13 } die #include-anweisungen geben an, welche zusätzlichen Programmpakete hinzugefügt werden sollen. In spitzen Klammern stehen Standardpakete von C, eigene sogenannte Headerdateien werden mit Anführungszeichen angegeben. 1

2 Das Programm beginnt bei der Funktion main. Sie liefert einen Ganzzahlwert int zurück, den das Betriebssystem auswertet. Am Ende der main sollte ein return 0; stehen, das dem Betriebssystem sagt, dass das Programm ordnungsgemäß beendet wurde. Jeder Befehl in C++ endet mit einem Semikolon! Die Anweisung using namespace std; dient dazu, im Hauptprogramm häufig verwendete Funktionen direkt zu schreiben ohne eine Angabe der Umgebung, in der die Funktionen definiert sind, also nur Komfort. Die Parameter der main sind Kommandozeilenparameter (siehe unten). 2.2 Datentypen Die wichtigsten Datentypen für uns sind: int Ganzzahl float Dezimalzahl mit einfacher Genauigkeit double Dezimalzahl mit doppelter Genauigkeit bool Wahrheitswerte char ein einzelnes Zeichen string Wörter Die Verwendung im Programm erfolgt folgendermaßen: 1 // Deklaration 2 int i; 3 double a; 4 bool wahl ; 5 6 // Deklaration mit Wertzuweisung 7 int i =0; 8 double x =2. 0; 9 float y =1.2 E17 ; 10 char c= x ; 11 string wort =" Hallo "; Typische Variablen für Schleifen (nur Konvention): i, j, k, l 2.3 Operatoren mathematische Operatoren 1 // Operatoren für alle Zahlen 2 double m, i, j; 3 4 m = i + j; 5 m = i - j; 6 m = i * j; 7 m = i / j; 8 m ++; // erhöht m um 1 (m = m + 1) 9 m - -; // erniedrigt m um 1 2

3 Bei Integerwerten ist bei der Division Vorsicht geboten: 1 int i, j, k; 2 3 k = i / j; // liefert die abgerundete ganzzahlige Division 4 k = i % j; // liefert i modulo j logische Operatoren < kleiner als <= kleiner gleich > größer als >= größer gleich == gleich!= ungleich = Zuweisung! Negation && logisches UND logisches ODER 2.4 Typkonvertierung Die Konvertierung von Zahlen erfolgt in der Regel automatisch, allerdings sollte man vorsichtig sein bei der Verwendung von Ganzzahlen und Fließkommzahlen in einem Ausdruck. Am besten is eine explizite Typkonvertierung. 1 int i =5; 2 double x =2. 8; 3 double q; 4 5 q = x/( double )i; 6 // Hier wird i in eine double Zahl konvertiert 7 8 i = ( int )x; 9 // umgekehrter Fall, liefert i =2 2.5 Felder In vielen Fällen ist es notwendig, Felder von Variablen zu definieren: 1 double a [ 100]; // deklariert 100 double Zahlen 2 3 // Zugriff auf die Elemente 4 a [0] = 1. 0; // erstes Element 5 a [ 99] = 12. 3; // letztes Element 3

4 2.6 Vektoren Für Vektoren habe ich eine Klasse in der Datei vektor.h bereitgestellt. Sie wird folgendermaßen verwendet: 1 # include " vektor. h" // im selben Verzeichnis wie die. cc - Datei 2 3 // einen Vektor anlegen 4 vektor a ( 23); // legt einen Vektor der Länge 23 an 5 // und initialisiert ihn mit vektor b ( 23, 1. 2); // legt einen Vektor der Länge 23 an 7 // und initialisiert ihn mit // folgende Funktionen stehen zur Verfügung 10 a. print (); // gibt den Vektor aus 11 a. mult ( -2.9); // multipliziert den Vektor mit a. add (12.2); // addiert double x = scalarproduct ( a, b); // berechnet Skalarprodukt // Man kann auf die einzelnen Elemente mit eckigen Klammern zugreifen 16 x = a [0]; // erstes Element 17 x = a [22]; // letztes Element Bemerkung für Wissensdurstige: Die Klasse ist eine abgeleitete Klasse von std::vector<double>, also stehen auch alle STL::vector Methoden zur Verfügung! 2.7 Matrizen Hier lasse ich mir was einfallen, damit die Handhabung einfacher wird Funktionen Funktionen sind nach folgendem Schema aufgebaut: 1 # include < iostream > 2 # include < cmath > 3 using namespace std ; 4 // typ name ( parameter ) 5 //{ 6 //... Befehle 7 // return ergebnis ; 8 //} 9 10 // Beispiel für die Funktion f(b,e) = b^e 11 double potenz ( double b, double e) 12 { 13 return pow (b,e); 14 } 4

5 15 16 // Beispiel für eine Funktion die nichts zuückliefert 17 void nur_ausgabe ( double x) 18 { 19 cout << " Der Wert ist : " << x << endl ; 20 // hier keine return Anweisung! 21 } // Ausruf im Programm 24 int main () 25 { 26 double a =2. 0; 27 double r =3. 9; 28 double x; x = potenz (a,r); nur_ausgabe (x); return 0; 35 } 2.9 Ein- und Ausgabe 1 // Einlesen 2 double x; 3 cin >> x; 4 5 // Ausgabe 6 cout << " Die eingegebene Zahl war :" << x << endl ; 7 // endl bewirkt einen Zeilenumbruch Wenn mehrere Zahlen hintereinander ausgegben werden, müssen Leerzeichen separat eingefügt werden. 1 int i =2; 2 int j =5; 3 4 cout << i << j << endl ; // liefert 25 5 cout << i << " " << j << endl ; // liefert Verzweigungen Verzweigungen in einem Programm können mit einer if Anweisung erfolgen 1 if(x < 0.0) 2 { 3 // das wird getan, wenn x kleiner 0 ist 5

6 4 } 5 else 6 { 7 // ansonsten alles, was hier kommt 8 } Der else-zweig ist optional! 2.11 Schleifen Um Befehle häufiger auszuführen werden Schleifen verwendet 1 for ( int i =0; i <5; i ++) 2 { 3 cout << i << ", "; 4 } liefert die Ausgabe 0, 1, 2, 3, 4, 1 int i =6; 2 while ( i > -3) 3 { 4 cout << i << ", "; 5 i - -; 6 } liefert die Ausgabe 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0, -1, -2, 3 Kommandozeilenargumente Um ein Programm komfortabel zu starten bietet es sich an, Parameter direkt über die Kommandozeile anzugeben, also:./programm E12 text Diese sind auf der Kommandozeile reiner Text und können im Programm wie folgt verwendet werden: 1 # include < iostream > 2 # include < cstdlib > 3 4 using namespace std ; 6

7 5 6 int main ( int argc, char * argv []) 7 { 8 // atoi (" 12") wandelt text in eine integer Zahl 9 // atof ("12.5") wandelt text in eine Fließkommazahl 10 float x = atof ( argv [1]); 11 int i = atoi ( argv [2]); 12 double j= atof ( argv [3]); cout << " Der Name des Programms lautet : " << argv [0] << endl ; 15 cout << " x: " << x << endl ; 16 cout << " i: " << i << endl ; 17 cout << " j: " << j << endl ; 18 cout << " Text : " << argv [4] << endl ; return 0; 21 } 4 Compilieren und Linken 4.1 Allgemeines Beim Erstellen von Programmen werden zwei Schritte nacheinander ausgeführt: das Compilieren der Quelldateien zu Objektdateien und anschließend das Linken der Objektdateien zu einem lauffähigen Programm. Im Falle einer einzigen Datei erfolgt beides banalerweise in einem. Bei mehreren Dateien (z.b. Dateien mit externen Funktionen) muss jede Datei einzeln durch den Compiler übersetzt werden. Ausgenommen sind hier die Headerfiles, die als Standard zu C++ gehören und mit spitzen Klammern hinzugefügt werden (#include <bla>). 4.2 Compilieren und Linken einer Datei Bei einer Datei ist der Aufruf denkbar einfach: g++ programm.cc was bei korrektem Übersetzen zur ausführbaren Datei a.out führt. Der Name der ausführbaren Datei kann mit dem Parameter -o gewählt werden: g++ programm.cc -o programm 7

8 4.3 Compilieren und Linken vieler Dateien Angenommen man hat 2.cc-Dateien: g++ -c datei1.cc g++ -c datei2.cc erzeugt die beiden Objektdateien datei1.o und datei2.o. Gelinkt wird dann folgendermaßen: g++ -o programm datei1.o datei2.o Das erstellte Programm programm wird auf der Kommandozeile ausgeführt mit./programm 4.4 make macht s einfacher Um nicht immer alles nacheinander auf der Kommandozeile runterzutippen, kann man sich die Arbeit vom Programm make abnehmen lassen. Das Programm benötigt eine Konfigurationsdatei, in der man die Teile angibt, die übersetzt werden sollen. Diese Datei heißt standardmäßig Makefile (beachte Groß- und Kleinschreibung). Um mehrere Übersertzungsöglichkeiten zu haben, werden die Anweisungen mit verschiedenen Kürzeln angesteuert: default: g++ programm.cc -o programm int: viel: g++ integral.cc -o integral g++ -c datei1.cc g++ -c datei2.cc g++ -c datei3.cc g++ -c datei4.cc g++ -c datei5.cc g++ -o programm datei1.o datei2.o datei3.o datei4.o datei5.o Hierbei steht das Kürzel (z.b. int) am Anfang der Zeile, gefolgt von einem Doppelpunkt! Danach darf kein Leerzeichen mehr stehen! In den folgenden Zeilen MUSS am Anfang ein Tabulator stehen (keine n Leerzeichen), danach der Befehl und danach wieder NICHTS! Auf der Kommandozeile wird make so aufgerufen: 8

9 make int was dann die Zeile g++ integral.cc -o integral ausführt. Mit Makefiles kann man noch 1000 tollere Sachen machen aber für unsere Zwecke ist diese primitive Nutzung erstmal ausreichend. 5 gnuplot Hier ein paar Hinweise zu gnuplot. Gnuplot kann einfach durch ein kleines Skript gesteuert werden. Einige wichtige Befehle sind: # Kommentare set title "Titel" set xlabel "x-achsenbeschriftung" set ylabel "y-achsenbeschriftung" # Festsetzen des Zahlenbereichs set xrange [1:5] set yrange [:2] # setzt für y nur die obere Grenze # für logarithmische Skala #set logscale x #set logscale y # mögliche Formate für Ausgabedatei (kleine Auswahl) set terminal postscript eps color set output "plot.eps" #set terminal postscript color #set output "plot.ps" #set terminal png #set output "plot.png" #set terminal gif #set output "plot.gif" #set terminal jpeg #set output "plot.jpeg" 9

10 # Plot-Anweisung plot sin(x)*cos(x*x) title "sinnfrei",\ "daten.dat" using 1:3 with lines title "Daten halt",\ 1 title "richtig konstant" 10