C++ - Einführung in die Programmiersprache Header-Dateien und Funktionen. Leibniz Universität IT Services Anja Aue

Transkript

1 C++ - Einführung in die Programmiersprache Header-Dateien und Funktionen Leibniz Universität IT Services Anja Aue

2 Modularisierung Logische Gliederung von Programmteilen mit Hilfe von Namensräumen. Aufteilung von einem sehr großen Programm in mehrere Quelltext-Dateien. C Seite 2

3 Module #präprozessor #präprozessor function(typ p1, typ p2) function(typ p1, typ p2) { } Header-Datei.h Code.cpp Modul C Seite 3

4 Modul Einheit aus Deklaration und Implementierung eines Projekts Module können wieder verwendet werden. Strukturierung von großen Software-Projekten. C Seite 4

5 Quelldateien (*.cpp) Quellcode eines Programms in der Programmiersprache C++. Implementierung der Funktionalität in einem Projekt.Schreiben von Funktionen zu einem Thema. Bereitstellung einer Steuerzentrale für das Projekt (main.cpp). Quelldateien werden vom Compiler in Objektdateien (*.o) übersetzt. C Seite 5

6 main.cpp #include "temperatur.h" #include <iostream> using namespace std; Beispiele/_0801_Modul_main... int main() { double ergebnis; double temperatur = 1.0; char einheit; } einheit = 'F'; ergebnis = umrechnung_temperatur(einheit, temperatur); cout << "\numrechnung von Celsius nach " << einheit << ": " << ergebnis; return 0; C Seite 6

7 Quelldatei Definition von Funktionen #include "temperatur.h" Beispiele/_0801_Modul_quelle... void celsius_to_fahrenheit(double *temperatur) { double fahrenheit = 0; fahrenheit = *temperatur * ; *temperatur = fahrenheit; } void celsius_to_kelvin(double &temperatur) { temperatur = temperatur + 273; } C Seite 7

8 Header-Dateien (*.h) Inhaltsverzeichnis zu einer Quelltextdatei. Alle notwendigen Deklarationen für die Implementierung. Definition von Prototypen von Funktionen. Instruktionen für den Compiler. Quellcode, der in mehreren Dateien eingebunden werden kann. Schnittstelle nach außen. C Seite 8

9 Header-Datei #ifndef TEMPERATUR_H #define TEMPERATUR_H #include <iostream> Beispiele/_0801_Modul_quelleheader... using namespace std; void celsius_to_fahrenheit(double *); void celsius_to_kelvin(double &); double umrechnung_temperatur(char, double); #endif /* TEMPERATUR_H */ C Seite 9

10 Standard-Headerdateien einbinden #include < iostream > #include < name > Die Standardverzeichnisse des C++-Compilers werden nach der Header-Datei durchsucht. Falls die Header-Datei nicht gefunden wird, wird ein Fehler ausgegeben. C Seite 10

11 Beispiele für Standard-Headerdateien <iostream>. Ein- und Ausgabe. <string>. Arbeiten mit Zeichenfolgen. <cmath> oder <math>. Mathematische Funktionen. <ctime> oder <time>. Zeit- und Datumsfunktionen. C Seite 11

12 Hinweise Standard-Header-Dateien, die als Präfix ein c besitzen, verweisen auf Header-Dateien aus der Programmiersprache C. Header-Dateien der Standardbibliothek werden in den Verzeichnis include des C++-Compilers gespeichert. Auflistung von Header-Dateien: C Seite 12

13 Include-Ordner in NetBeans Tools Options. Aktivierung der Kategorie C/C++. Registerkarte Code Assistance. Registerkarte C++ Compiler. Die Ordner include werden in der angegebenen Reihenfolge nach einer passenden Header-Datei durchsucht. C Seite 13

14 Eigene Headerdateien einbinden #include " temperatur.h " #include " name.h " Die Header-Datei (das Inhaltsverzeichnis) hat den gleichen Namen wie die dazugehörige Quelldatei (die einzelnen Kapitel in Form von Funktionen). Standardmäßig wird zuerst im aktuellen Verzeichnis des Projekts nach der angegebenen Header-Datei gesucht. C Seite 14

15 NetBeans: Eigene Header-Dateien einbinden Rechter Mausklick auf den Projektnamen. Im Kontextmenü wird der Eintrag Properties ausgewählt. Die Kategorie Build C++Compiler wird aktiviert. Im Abschnitt General kann mit Hilfe der drei Punkte zu dem Element Include Directories die benötigten Pfade eingebunden werden. C Seite 15

16 Präprozessor-Anweisungen Beginn mit einem Hash (#). Ein Semikolon am Ende einer Präprozessor-Anweisung erzeugt eine Warnung. Pro Zeile ist eine Präprozessor-Anweisung erlaubt. Anweisungen für den Präprozessor stehen immer am Anfang einer Datei. C Seite 16

17 Symbolische Konstanten #define #define TEMPERATUR_H name Definition einer symbolischen Konstanten. In diesem Beispiel ist die Konstante leer. Für den Namen der Konstanten werden Großbuchstaben und der Unterstrich genutzt. C Seite 17

18 Ist die symbolische Konstante definiert? #ifndef TEMPERATUR_H #define TEMPERATUR_H #endif /* TEMPERATUR_H */ Die bedingte Präprozessor-Anweisung beginnt mit #ifndef und endet mit #endif. If not definied then... Falls die symbolische Konstante nicht definiert ist... Mit Hilfe dieser Bedingung wird eine Mehrfacheinbindung von Definitionen in eine Header-Datei verhindert. C Seite 18

19 Funktionsprototypen Der Funktionskopf wird als Prototyp für eine Funktion genutzt. Die Deklaration und Definition von Funktionen werden getrennt. Definition einer Schnittstelle nach außen. Irgendwo in diesem Programm existiert eine Funktion... C Seite 19

20 für den Compiler Korrekter Umgang mit dem Rückgabewert einer Funktion. Überprüfung, ob die korrekte Anzahl von Parametern übergeben werden. Überprüfung, ob die Parameter mit den richtigen Datentypen übergeben werden. C Seite 20

21 Beispiele void celsius_to_fahrenheit(double *); void celsius_to_kelvin(double &); double umrechnung_temperatur(char, double); C Seite 21

22 Prototypen datentyp fktname ( p01 ) ; void fktname ( p01 ) ; datentyp fktname ( typ, typ ) ; void fktname ( typ, typ ) ; C Seite 22

23 Hinweise Funktionsprototypen werden in einer Header-Datei oder am Anfang einer Quelldatei geschrieben. Funktionsprototypen enden mit einem Semikolon. Die Parameterliste enthält beliebig viele Parameter. Für jeden Parameter wird der Datentyp im Prototypen angegeben, aber nicht der Name. C Seite 23

24 Default-Parameter double umrechnung_temperatur(double, char einheit = 'c'); double umrechnung_temperatur( double temperatur, char einheit) { } ergebnis = umrechnung_temperatur(temperatur, einheit); ergebnis = umrechnung_temperatur(temperatur); Beispiele/_0802_Modul_... C Seite 24

25 Aufbau datentyp fktname ( typ, char einheit = 'c' ) ; typ name = wert Dem Default-Parameter folgen nur weitere Default-Parameter. Default-Parameter stehen am Ende der Parameter-Liste. Wenn der Nutzer keine Angaben für den Default-Parameter macht, wird der angegebene Standardwert genutzt. C Seite 25

26 Überladung von Funktionen Prototypen haben den gleichen Namen. Verschiedene Funktionen werden mit dem gleichen Namen aufgerufen. Die Funktionen, die den gleichen Namen besitzen, unterscheiden sich aber in der Parameterliste. Die Anzahl der Parameter und / oder die Datentypen der Parameter sind unterschiedlich. Der Rückgabewert kann bei Funktionen desselben Namens gleich sein, muss aber nicht. Der Compiler ruft entsprechend der Parameterliste die Funktionen auf. C Seite 26

27 Prototypen Beispiele/_0803_Modul_quelleheader_Ueberladung... #ifndef SUMME_H #define SUMME_H #include <iostream> using namespace std; int addition(int, int); float addition(int, int, int); float addition(float, float); #endif /* SUMME_H */; C Seite 27

28 Aufruf Beispiele/_0803_Modul_main... int intzahl01 = 1; int intzahl02 = 2; int intzahl03 = 3; float fltzahl01 = 0.5; float fltzahl02 = 1.0; cout << "\n = " << addition(intzahl01, intzahl02); cout << "\n = " << addition(intzahl01, intzahl02, intzahl03); cout << "\n = " << addition(fltzahl01, fltzahl02); C Seite 28

29 Inline-Funktionen Der Funktionskörper wird direkt an der Stelle eingefügt, an der die Funktion aufgerufen wird. Nutzung für sehr kleine Funktion. Inline-Funktionen müssen in jeder Datei definiert werden, in der sie verwendet werden. C Seite 29

30 Definition inline bool islessthen(int lwert, int rwert) { return(lwert < rwert); } Beispiele/_0804_Modul_quelleheader_Inline... Der Funktionskopf beginnt mit dem Schlüsselwort inline. C Seite 30

31 Aufruf void ausgabe(int lwert, int rwert){ Beispiele/_0804_Modul_quelle... } if(islessthen(lwert, rwert)){ cout << lwert << " ist kleiner als " << rwert; } else if(isgreaterthen(lwert, rwert)){ cout << lwert << " ist größer als " << rwert; } else if(isequalthen(lwert, rwert)){ cout << lwert << " ist gleich dem Wert " << rwert; } C Seite 31

32 Namensraum In welchen Bereich sind die Funktionen sichtbar? Um Namenskonflikte zu vermeiden, werden Quelldateien in Pakete verpackt. Alle Standardkomponenten der Programmiersprache C++ liegen in dem Namensraum std. std ist der Standard- Namensraum für Objekte, die in der Standardbibliotheken definiert sind. C Seite 32

33 Angabe des Namensraumes std::cout << "\n int + int = " << addition(intzahl01, intzahl02); Mit Hilfe des Präfixes std::cout wird der Zugriff auf das Element freigegeben. Das Element wird nur an dieser Position im Code benötigt. C Seite 33

34 using-anweisung using namespace std; Durch die Anweisung werden alle Namen in dem angegebenen Raum sichtbar. Der Zugriff auf den angegebenen Namensraum wird für alle Funktionen erlaubt. using-anweisungen sollten nicht in Header-Dateien verwendet werden C Seite 34

35 using-deklaration using std::cout; Aus dem Namensraum std wird nur der Name cout sichtbar. Alle Funktionen können nur auf das angegebene Objekt in dem Namensraum zugreifen. Die using-deklaration kann am Anfang eines Moduls oder direkt in einem Funktionsrumpf stehen. C Seite 35