ANSI C++ Grundlagen der Programmierung. Ricardo Hernández García. 4. Ausgabe, 1. Aktualisierung, März 2018 ISBN CANSIPP

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1 ANSI C++ Ricardo Hernández García Grundlagen der Programmierung 4. Ausgabe, 1. Aktualisierung, März 2018 CANSIPP ISBN

2 I ANSI C++ Grundlagen der Programmierung Bevor Sie beginnen 4 1. Einführung in C Die Entstehung von C Bezeichnung der Dateinamen Auswahl von Internetadressen zu C Ein- und Ausgabe Grundlagen der Ein- und Ausgabe in C Standardausgabestream cout Standardeingabestream cin Übungen Vererbung Grundlagen der Vererbung Art der Ableitung Konstruktoren und Destruktoren abgeleiteter Klassen Zuweisungskompatibilität in Klassenhierarchien Klassenhierarchien this-zeiger Virtuelle Methoden Virtuelle Destruktoren Workshop Übungen Einfache Erweiterungen in C Kommentare in C Das Blockkonzept von C Der Auflösungsoperator q Der Komma-Operator Präfix- und Postfix-Operatoren Strukturen in C Union in C Der Datentyp bool Der Datentyp string Dynamische Speicherverwaltung Übungen Erweiterte Funktionen inline-funktionen Prototyping Defaultwerte Variable Parameterlisten Referenzen und Referenzvariablen Referenzparameter Referenzen als Funktionsergebnisse Überladen von Funktionen Übungen Klassen Klassenkonzept Instanzen einer Klasse Zugriffsspezifizierer Konstruktoren und Destruktoren Friends Statische Klassenelemente Geschachtelte Klassen Die Attribute mutable und explicit Workshop Übungen Mehrfachvererbung Grundlagen der Mehrfachvererbung Virtuelle Basisklassen Zugriffsrechte bei Vererbung und Überladung Workshop Übungen Polymorphismus Grundlagen des Polymorphismus Rein virtuelle Methoden Abstrakte Basisklassen Übungen Datei-, I/O- und String-Streams Grundlagen der I/O-Streams Datei-Streams String-Streams Übungen Überladen von Operatoren Grundlagen der Überladung von Operatoren Operator-Overloading durch friend-funktionen Operator-Overloading mit Methoden Überladen der Post- und Präfix-Operatoren Typumwandlungsoperatoren Konstruktoren als Typumwandlungsoperatoren Typumwandlungsoperator-Funktionen Kopieren von Objekten Überladen des Funktionsoperators t Überladen des Operators r Überladen von new und delete Übungen HERDT-Verlag

3 Inhalt I 11. Mit Namensbereichen arbeiten Das Modulkonzept in C Namensbereiche Standard-Namensbereich std Übungen Exception Handling Grundlagen des Exception Handlings Verschachtelte Exception-Blöcke einsetzen Eigene Exception-Klassen definieren Übungen Templates Grundlagen zu Templates Funktions-Templates Klassen-Templates Übungen Standard Template Library Die Inhalte der STL STL-Begriffserklärung Iteratoren vector deque (Double Ended Queue) Doppelt verkettete Liste list set und multiset map und multimap Zeichenketten string Algorithmen der STL Beispielanwendung zur STL Übungen Objektorientierter Entwurf Grundlagen der objektorientierten Softwareentwicklung Das Objektmodell Identifizieren von Klassen Verifizieren der Klassen durch Szenarios Gemeinsamkeiten und Beziehungen zwischen Klassen Verfeinerung durch Identifizieren der Daten Grafische Darstellung von Klassen und Beziehungen Design-Fehler Übung 234 A Anhang 235 A.1 Schlüsselwörter und Operatoren 235 A.2 Übersicht C++-Bibliotheken und STL 237 Stichwortverzeichnis 241 HERDT-Verlag 3

4 Bevor Sie beginnen Bevor Sie beginnen BuchPlus unser Konzept: Problemlos einsteigen Effizient lernen Zielgerichtet nachschlagen (weitere Infos unter Nutzen Sie dabei unsere maßgeschneiderten, im Internet frei verfügbaren Medien: So können Sie schnell auf die BuchPlus-Medien zugreifen: Rufen Sie im Browser die Internetadresse auf. 2 Geben Sie den folgenden Matchcode ein: CANSIPP. 1 Wählen Sie Codes. Die Beispiel-, Übungs- und Ergebnisdateien können Sie in C++-Entwicklungsumgebungen wie beispielsweise Microsoft Visual Studio 2017, C++-Builder von Embarcadero, Eclipse CDT (Open Source) oder in CodeLite (Open Source) laden, kompilieren und ausführen. Hinweise zu Soft- und Hardware In den Funktionsbeschreibungen des Buches wird von einer Erstinstallation der Entwicklungsumgebung Microsoft Visual Studio 2017 unter dem Betriebssystem Windows 10 und den Standardeinstellungen für diese Programme ausgegangen. Allerdings sollten sich weder bei der Verwendung eines anderen Betriebssystems noch beim Verwenden einer anderen Entwicklungsumgebung größere Abweichungen ergeben. 4 HERDT-Verlag

5 Bevor Sie beginnen Empfohlene Vorkenntnisse Für das Programmieren mit C++ sollten Sie über folgende Grundkenntnisse verfügen: C-Grundlagenkenntnisse (Programmaufbau, Verwendung von Steuerstrukturen) Grundkenntnisse der Programmentwicklung (Codierung, Übersetzung, Ausführung) Typografische Konventionen Im Text erkennen Sie bestimmte Programmelemente an der Formatierung. So werden z. B. Bezeichnungen für Programmelemente wie Register immer kursiv geschrieben und wichtige Begriffe fett hervorgehoben. Kursivschrift kennzeichnet alle von Programmen vorgegebenen Bezeichnungen für Schaltflächen, Schaltflächen, Register, Gruppen, Menüs bzw. Menüpunkte (z. B. Datei - Schließen) sowie alle vom Anwender zugewiesenen Namen wie Dateinamen, Ordnernamen, Hyperlinks und Pfadnamen. Courier New kennzeichnet Programmcode. Courier New kursiv kennzeichnet Zeichenfolgen, die vom Anwendungsprogramm ausgegeben oder in das Programm eingegeben werden. [ ] Bei Darstellungen der Syntax einer Programmiersprache kennzeichnen eckige Klammern optionale Angaben. Bei Darstellungen der Syntax einer Programmiersprache werden alternative Elemente durch einen senkrechten Strich voneinander getrennt. HERDT-Verlag 5

6 1 Einführung in C Einführung in C Die Entstehung von C++ Die Programmiersprache C wurde in den 70er-Jahren von Dennis Ritchie auf Basis der Sprache BCPL entwickelt. Programme, die mit C geschrieben werden, zeichnen sich durch eine hohe Ausführungsgeschwindigkeit und die Möglichkeit, systemnah zu programmieren, aus. C++ ist eine Erweiterung von C und wurde Mitte der 80er-Jahre von Bjarne Stroustrup entwickelt. Als Neuerung wurden Elemente der objektorientierten Programmierung (Klassen, Vererbung, Templates) in die Sprache aufgenommen. Elemente der Sprache C++ Elemente der Sprache C (1989-Normierung) C++ unterstützt wie C die Modulbildung, d. h. das Aufsplitten eines Programms in kleinere Einheiten (Unterprogramme, Bibliotheken). Der Schwerpunkt liegt jedoch in der Entwicklung von Klassen und Objekten (vgl. Kapitel 5). Somit unterstützt die Programmiersprache C++ die objektorientierte Softwareentwicklung. Das Accredited Standards Committee, das dem American National Standards Institute (amerikanisches Normungsinstitut) unterstellt ist, hat einen internationalen Standard für C++ verfasst. Der C++-Standard wurde auch zum ISO-Standard (International Standards Organization) und in Kombination zum ANSI/ ISO-Standard erhoben. Aufgrund dieser Normung kann der gleiche C++-Quelltext auf mehreren Rechnerplattformen ohne Anpassung des Quelltextes kompiliert werden. In den Jahren 1998 und 2003 erfolgten entsprechende C++-ANSI-Standard-Normierungen. Der aktuelle C++-ANSI-Standard wurde 2017 der ISO zur Verabschiedung vorgelegt. Auch die Programmiersprache C wurde seit ihrer Entstehung weiterentwickelt und mehrfach entsprechend normiert (1989, 1990, 1995, 1999, 2011). C++ basiert auf dem ursprünglichen C-Sprachumfang, der 1989 als ANSI-Standard verabschiedet wurde. Aufgrund der unterschiedlichen Weiterentwicklungen und obwohl der C Standard weitgehend die Neuerungen des C-2011-Standards integrierte, bestehen zwischen den aktuellen C- und C++-Versionen in Teilbereichen Unterschiede bzw. Inkompatibilitäten. 6 HERDT-Verlag

7 Einführung in C++ 1 Die meisten neueren Compiler unterstützen den ANSI-Standard, besitzen aber häufig eigene Erweiterungen. Wenn Sie unabhängig von einem konkreten Compiler programmieren wollen, stellen Sie in den Optionen des jeweiligen Compilers die Verwendung des ANSI-Standards ein. Die Programmierung mit dem Sprachumfang des ANSI-Standards für C++ schließt häufig nicht die grafischen Oberflächen der Betriebssysteme ein. Dort haben viele Plattformen ihre eigenen Konzepte und Funktionen. Trennen Sie aus diesem Grund in Ihren Programmen die Benutzerschnittstelle und die Programmlogik voneinander. Um C++ zu erlernen, können Sie zunächst wie bisher in der Sprache C programmieren und nach und nach einige der Erweiterungen von C++ in Ihre Programme einbauen. Möchten Sie eine rein objektorientierte Programmerstellung realisieren, müssen Sie ausschließlich die objektorientierten Sprachelemente von C++ verwenden. Verwenden Sie in der Übergangsphase C- und C++-Sprachelemente gemischt, können auch in Programmen Fehlermeldungen beim Kompilieren auftreten, die unter C fehlerfrei übersetzt wurden. Gründe dafür sind Inkompatibilitäten wie z. B. die erweiterte Typprüfung des C++-Compilers oder die Nutzung von C-Sprachelementen, die nach 1989 eingeführt wurden und nicht Bestandteil von C++ sind. 1.2 Bezeichnung der Dateinamen Quelltext-Dateien erhalten in C++ standardmäßig die Endung.cpp. Sie können andere Endungen verwenden, wenn dies sinnvoll erscheint. Die Header-Dateien erhalten, wie schon in C, die Endung.h (einige Compiler verwenden.hpp als Standard für C++-Header-Dateien). Um die Leistungsfähigkeit von C++ zu nutzen, können Sie in Ihrem Compiler oder in Ihrer Entwicklungsumgebung die Verwendung des C++-Compilers einstellen. Standardmäßig wird bei Dateien mit der Endung.c der C-Compiler und bei der Endung.cpp der C++-Compiler eingesetzt. Sie erhalten eventuell bei der Kompilierung von Quelltext mit C++-Sprachelementen Fehlermeldungen, wenn der C-Compiler den Quelltext übersetzt. Dieser kennt die C++-Spracherweiterungen nicht. 1.3 Auswahl von Internetadressen zu C++ Die folgende Tabelle enthält eine Auswahl von Internetadressen, unter denen Sie Quelltextbeispiele, Informationen über Entwicklungsumgebungen, Foren und Online-Seminare für die Programmiersprache C++ finden können. Rubrik C++-Compiler / Entwicklungsumgebung Foren / C++-Quellcode / Online-Seminare Adressen downloads (Visual Studio C++) (C++-Builder) (CodeLite) (C++-Eclipse) (GCC) HERDT-Verlag 7

8 2 Ein- und Ausgabe 2 2. Ein- und Ausgabe 2.1 Grundlagen der Ein- und Ausgabe in C++ Streams stellen den gesamten Umfang der C-Bibliothek cstdio (gets, puts, printf...) zur Verfügung. Durch Streams können Eingabedaten über die Tastatur, Ausgabedaten auf dem Bildschirm sowie die Ein- und Ausgabedaten von Dateien bearbeitet werden. Ein Stream ist ein Datenstrom von einer Quelle zu einem Ziel. Die Datentypen der zu übertragenden Daten müssen nicht angegeben werden, da durch die in C++ bereitgestellte Typinformation die Typen bekannt sind. Zur Steuerung der Ein- und Ausgabe stehen in C++ folgende Objekte zur Verfügung: cout cin cerr clog Standardausgabestream (Bildschirm) Standardeingabestream (Tastatur) Standardfehlerausgabestream Gepufferter Standardfehlerausgabestream Zur Ein- und Ausgabe stehen die folgenden vordefinierten Streams zur Verfügung. Die Implementierung von Streams erfolgt dabei in verschiedenen Klassen. Aktion Ziel Standard- Ein- und Ausgabe Datei Speicher Ausgabe ostream ofstream ostrstream Eingabe istream ifstream istrstream Ein- und Ausgabe iostream iofstream strstream Einbinden der Header-Datei iostream fstream strstream Die Methoden der Ein- und Ausgabe eines Streams werden jeweils immer in einer Klasse zusammengefasst. Sie müssen in Ihrem Programm dann jeweils die betreffende Header-Datei einbinden. Damit Sie Streams für die Ein- und Ausgabe verwenden können, müssen Sie die Datei iostream über die Anweisung #include einbinden und die zu nutzenden Objekte einzeln mittels der using std::-anweisung aus dem Standard-Namensbereich std (vgl. Abschnitt 11.3) benennen. 8 HERDT-Verlag

9 Ein- und Ausgabe 2 #include <iostream> using std::cout; using std::cin; Die funktionsübergreifende Einbindung aller Objekte des Standards-Namensbereichs std erfolgt mit der Anweisung using namespace std. #include <iostream> using namespace std; Um den Stream-Mechanismus zu verstehen, ist die Kenntnis von Klassen und Objekten notwendig. Die folgenden Betrachtungen sind darauf beschränkt, mit den Streams zu arbeiten, ohne näher auf den Zusammenhang mit Klassen und Objekten einzugehen. 2.2 Standardausgabestream cout Über diesen Stream wird eine Ausgabe auf dem Standardausgabegerät durchgeführt, in den meisten Fällen auf dem Bildschirm. Die auszugebenden Daten werden durch den Ausgabeoperator «an den Ausgabestream gesendet. Innerhalb einer Ausgabeanweisung können mehrere Daten durch den Operator» verkettet werden. cout << "Hallo " << "C++ " << "Welt!"; Zur Ausgabe können Sie beliebige Ausdrücke angeben. Es wird zuerst das Ergebnis des Ausdrucks berechnet und dann das Ergebnis ausgegeben. Um auf dem Bildschirm den Text Das Ergebnis von 7 mal 9 ist 63 auszugeben, verwenden Sie die folgende Anweisung: cout << "Das Ergebnis von " << 7 << " mal " << 9 << " ist " << (7 * 9); Sie müssen keine Angaben zu den Typen der Daten übergeben, da jeder Datentyp über eine vordefinierte Ausgabeform für seinen Typ verfügt. Formatierung der Ausgabe Für die Formatierung der ausgegebenen Daten stehen sogenannte Manipulatoren zur Verfügung. Diese werden genau wie die Daten über den Operator «an den Ausgabestream cout gesendet. Um z. B. einen Zeilenvorschub nach der Ausgabe der Daten zu erreichen, wird der Manipulator endl eingesetzt (entspricht in der Wirkung der C-Anweisung printf("\n");). cout << "Erste Zeile." << endl << "Dieser Text steht in einer neuen Zeile"; HERDT-Verlag 9

10 2 Ein- und Ausgabe Die folgende Tabelle stellt wichtige Manipulatoren und deren Einfluss auf die Formatierung der Ausgabe zusammen. Bevor Sie die Manipulatoren setw, setfill, setprecision und setiosflags verwenden können, müssen Sie die Datei iomanip nach der Datei iostream einbinden. Manipulator dec, hex, oct setw(int x) Setfill (int x) Setprecision (int x) Beschreibung Die auf den Manipulator folgenden Ganzzahlen werden dec dezimal oct oktal hex hexadezimal ausgegeben. // Ausgabe einer Zahl in drei Zahlensystemen: cout << "oktal: " << oct << 255 << endl; cout << "hexadezimal: " << hex << 255 << endl; cout << "dezimal: " << dec << 255 << endl; Für die nächste Ausgabe über cout (und nur für diese) wird die durch den Parameter x angegebene Ausgabebreite (in Zeichen) definiert. Da die Ausgabe grundsätzlich rechtsbündig erfolgt, wird somit vor der nächsten Ausgabe mit Füllzeichen aufgefüllt. // Drei Zahlen werden untereinander ausgegeben. cout << setw(8) << 565 << endl; cout << setw(8) << << endl; cout << setw(8) << 8 << endl; Nimmt die Ausgabe weniger Zeichen ein, als Sie z. B. über setw eingestellt haben, können Sie mit setfill angeben, welches Füllzeichen verwendet wird. Standardmäßig wird mit Leerzeichen aufgefüllt. // legt als Füllzeichen den Punkt. fest cout << setfill('.'); cout << setw(8) << 8 << endl; Über den Manipulator setprecision wird die Anzahl der Nachkommastellen bei der Ausgabe von Fließkommazahlen festgelegt. Die letzte Stelle wird gerundet (128,458 => 128,56 bei 5 Stellen). Der vom Compiler vorgegebene Wert von 6 Stellen wird mit dem Manipulator überschrieben. Hat die Zahl mehr Ziffern vor dem Dezimalpunkt als vorgegeben, wird die exponentielle Schreibweise verwendet. // Die Anzahl wird auf drei Ziffern eingestellt. cout << setprecision(3); 10 HERDT-Verlag

11 Ein- und Ausgabe 2 Manipulator Setiosflags (ios::flag) Resetiosflags (ios::flag) flush endl Beschreibung setiosflags ermöglicht das Setzen von Ausgabeformatierungsflags. Sie können eine rechtsbündige Ausgabe mit der Übergabe von ios::right und eine linksbündige mit der Übergabe ios::left für den Parameter durchführen. // Setzt die Ausrichtung auf rechtsbündig. cout << setiosflags(ios::right); ios::left ios::right ios::internal ios::dec ios::oct ios::hex ios::showbase Richtet die Ausgabe linksbündig aus. Richtet die Ausgabe rechtsbündig aus. Vorzeichen links, Wert rechtsbündig ausgegeben. Die Ausgabe erfolgt im dezimalen Zahlensystem. Die Ausgabe erfolgt im oktalen Zahlensystem. Die Ausgabe erfolgt im hexadezimalen Zahlensystem. Fügt '0x' an hexadezimale und '0' an oktale Zahlen an. ios::showpoint Dezimalpunkt wird immer angezeigt. ios::uppercase Die Ausgabe erfolgt mit Großbuchstaben. ios::showpos Positiven Zahlen wird ein '+' vorangestellt. ios::scientific Zahlen in wissenschaftlicher Schreibweise ausgeben. ios::fixed Zeigt Nachkommastellen gemäß eingestellter Genauigkeit an. int z = 15; cout << setiosflags(ios::showbase) << oct << z << endl; Setzt die angegebenen Flags wieder zurück Der Ausgabepuffer wird geleert und sein Inhalt an das entsprechende Ziel, z. B. die Standardausgabe, geschrieben. Beachten Sie dies z. B. beim Debuggen eines Programms, um sicherzustellen, dass die Daten an das vorgesehene Ziel gesendet wurden und sich nicht mehr im Puffer befinden. Der Manipulator endl erzeugt einen Zeilenumbruch. Sie können mit der Ausgabe von "\n" auch weiterhin einen Zeilenumbruch bewirken. Bei den folgenden beiden Anweisungen gibt es jedoch einen wesentlichen Unterschied: cout << endl; // Daten im Ausgabepuffer werden angezeigt. cout << "\n"; Die Ausgabe wird im Speicher zwischengespeichert (gepuffert). Es ist nicht garantiert, dass die bisher mit cout ausgegebenen Zeichen zu diesem Zeitpunkt wirklich bereits auf dem Bildschirm sichtbar sind und die beabsichtigten Ausgaben sofort auf dem Bildschirm erscheinen. Die Anzeige erfolgt garantiert, wenn endl eingesetzt oder die Ausgaberichtung mit dem Aufruf von cin gewechselt wird. HERDT-Verlag 11

12 2 Ein- und Ausgabe Beispiel: Manip.cpp Das folgende Beispiel verwendet einige der Manipulatoren für die formatierte Ausgabe eines Inhaltsverzeichnisses mit folgendem Erscheinungsbild: Einfuehrung...5 Referenz.28 Uebungen...45 #include <iostream> #include <iomanip> using namespace std; int main() { cout << setfill('.'); cout << setiosflags(ios::left) << setw(30) << "Einfuehrung" << resetiosflags(ios::left); } cout << setw(5) << setiosflags(ios::right) << 5 << endl; cout << resetiosflags(ios::right) << setiosflags(ios::left) << setw(30) <<"Referenz" << resetiosflags(ios::left); cout << setiosflags(ios::right) << setw(5) << 28 << endl; cout << resetiosflags(ios::right) << setiosflags(ios::left) << setw(30) << "Uebungen" << resetiosflags(ios::left); cout << setiosflags(ios::right) << setw(5) << 45 << endl; cin.peek(); return 0; Für die Bildschirmausgabe über den Stream cout muss die Header-Datei iostream eingebunden werden. Die Manipulatoren setfill, setiosflags und setw benötigen die Header-Datei iomanip. Als Füllzeichen wird der Punkt festgelegt. Die Ausrichtung wird linksbündig eingestellt. Die Ausgabebreite wird auf 30 Zeichen (maximaler Verzeichniseintrag) festgelegt und ein Eintrag wird ausgegeben. Da die Ausrichtung für die Seitenzahlen auf rechtsbündig gestellt werden soll, wird das gesetzte Flag für die linksbündige Ausrichtung zurückgesetzt. Für die Ausgabe der Seitenzahlen wird eine Ausgabebreite von 5 Zeichen festgelegt und die Ausrichtung auf rechtsbündig eingestellt. Als Füllzeichen dient immer noch der in festgelegte Punkt. Die Methode peek liest das nächste Zeichen aus dem Eingabepuffer, ohne es von dort zu löschen. Dadurch wird die Ausführung des Programms bis zum Betätigen der Taste Ü angehalten. Einige der Manipulatoren besitzen eine äquivalente Methode innerhalb der Stream-Klassen, die die gleiche Funktionalität besitzt. Diese Methoden werden über den Namen des Streams cout aufgerufen. 12 HERDT-Verlag

13 Ein- und Ausgabe 2 cout.fill('x'); cout.width(10); cout << "Test"; // setzt das Füllzeichen auf x // legt die Ausgabebreite auf 10 Zeichen fest Eigene Manipulatoren Manipulatoren sind Funktionen. Sie können Ihre eigenen Manipulatoren unter Verwendung der entsprechenden Ein- oder Ausgabestream-Klasse implementieren. Übergeben Sie dazu der Funktion einen Stream per Referenz (vgl. Abschnitt 4.5). Verändern Sie den Inhalt des Streams innerhalb der Funktion und geben Sie anschließend den veränderten Stream als Rückgabewert der Funktion zurück. Beispiel: Mymanip.cpp Im folgenden Beispiel wird ein neuer Manipulator implementiert. Er bewirkt die Ausgabe eines Tabulators (8 Zeichen pro Spalte), wenn er an die Standardausgabe gesendet wird. Dazu wird innerhalb der Funktion MyManip dem Stream ein Tabulatorzeichen '\t' hinzugefügt. #include <iostream> using namespace std; ostream& MyManip(ostream& os) { os << '\t'; return os; } int main() { cout << "Test: " << MyManip << "Test"; cin.get(); return 0; } Die Funktion MyManip wird definiert. Ihr wird ein Stream als Referenz übergeben, der aufgrund der Übergabe per Referenz über den Parameter os innerhalb der Funktion verändert werden kann. Dem Stream os wird ein Tabulator hinzugefügt. Der mit dem Tabulatorzeichen erweiterte Stream os wird von der Funktion zurückgegeben. Über den Manipulator MyManip wird zwischen den Zeichenketten ein Tabulator ausgegeben, der die Bildschirmausgabe der beiden Zeichenketten in zwei nebeneinander liegende Spalten realisiert. HERDT-Verlag 13

14 2 Ein- und Ausgabe 2.3 Standardeingabestream cin Dieser Stream dient zum Einlesen von Daten über die Standardeingabe, meist die Tastatur. Die Daten, die Sie im Programm weiterverwenden möchten, müssen Sie in Variablen speichern. Der Typ dieser Variablen muss dem Typ der eingelesenen Daten entsprechen. Die Übergabe der über die Tastatur eingegebenen Daten in die Programmvariablen erfolgt über den Eingabeoperator». int i; // eine Integer-Variable deklarieren cin >> i; // Einlesen eines Wertes in die Variable i Beim Einlesen von Daten über den Eingabeoperator werden Sonderzeichen, wie Leerzeichen, Tabulatorzeichen und Zeilenwechselzeichen, überlesen. Die Konvertierung der Zeichen der Eingabe in den gewünschten Typ wird ausgeführt, bis ein Zeichen auftritt, das nicht konvertiert werden kann. Erfolgt z. B. die Eingabe der Zeichenkette " 25Test", wird der Variablen i nur der Wert 25 zugewiesen, da die führenden Leerzeichen überlesen werden und das Zeichen 'T' der Zeichenkette Test zum Abbruch der Zeichenübernahme führt, weil dieses Zeichen nicht in eine Zahl konvertiert werden kann. Fließkommazahlen können auf die gleiche Weise eingelesen werden, zusätzlich ist jedoch die Angabe eines Dezimalpunkts und/oder eines Exponenten zulässig. Möchten Sie mit der Funktion cin Zeichen einlesen, müssen Sie lediglich eine Variable des Typs char angeben. Hierbei werden jedoch Leerzeichen überlesen. Wenn Sie auch diese Zeichen einlesen möchten, können Sie die Funktion get verwenden. Die Funktion get ist eine Memberfunktion (Methode) der Klasse istream und wird über den Namen des Streams aufgerufen. char c; cin.get(c); // liest ein einzelnes Zeichen ein Über den Manipulator ws können Sie Leerzeichen überlesen. char c1, c2; cin >> c1 >> ws >> c2; // Einlesen von 2 durch white spaces getrennte Buchstaben Über die Funktion ignore kann eine festgelegte Anzahl von Zeichen aus dem Standardeingabestream ignoriert werden. Dazu werden in Klammern die zu überlesenden Zeichen angegeben. char c1, c2; cin >> c1; cin.ignore(10); cin >> c2; // ein Zeichen wird eingelesen // die nächsten 10 Zeichen werden ignoriert // das 11. Zeichen wird gelesen Es kann in der Funktion ignore ein zweiter Parameter angegeben werden, der den Begrenzer (delimiter) bezeichnet. Tritt dieses Zeichen innerhalb der angegebenen Zeichenanzahl auf, wird das Überlesen von Zeichen abgebrochen. Voreingestellt ist der Begrenzer EOF. Dieses Zeichen steht für das Ende einer Datei. 14 HERDT-Verlag

15 Ein- und Ausgabe 2 cin.ignore(10, '\n'); Über die oben stehende Anweisung können maximal 10 Zeichen überlesen werden, es sei denn, dass das Zeichen '\n' (Zeilenumbruch) darin enthalten ist. Diese Zeichen beendet die Wirkung des Aufrufs. Beispiel: Ignore.cpp Nach der Ausgabe des Ergebnisses einer Berechnung soll die Programmabarbeitung erst nach der Betätigung einer beliebigen Taste fortgesetzt werden. Der dargestellte Quelltextausschnitt führt noch nicht zum gewünschten Ergebnis. Das Programm wird nach den Ausgaben beendet und wartet keine weitere Eingabe ab. Der Grund liegt darin, dass sich noch ein Zeichen '\n' im Eingabepuffer befindet und dieses gelesen wurde. int i; char Taste; cout << "Geben Sie bitte eine Zahl ein: "; cin >> i; // i einlesen cout << "Das Quadrat von " << i << " ist " << i * i << endl; // Ergebnis ausgeben cout << "Betaetigen Sie eine beliebige Taste, um fortzusetzen!"; cin.get(taste); // auf Eingabe warten Um mit der Abfrage dennoch eine Unterbrechung der Programmausführung zu erreichen, wird zunächst der Zustand des Eingabepuffers betrachtet und das Verhalten des Programms untersucht. Zu Beginn des Programms ist der Eingabepuffer leer. Bei der ersten Eingabe gibt der Benutzer eine Zahl (z. B. 13) ein und schließt diese Eingabe mit Ü ab. Diese Zeichen werden in den Eingabepuffer gestellt. Auch die Ü-Taste hinterlässt ein Zeichen im Eingabepuffer, nämlich das Zeilenendezeichen '\n'. Beim Einlesen der Variablen i werden die Ziffern aus dem Eingabepuffer gelesen und der Wert 13 wird in der Variablen gespeichert. '1' '\n' '3' '\n' Das Zeilenendezeichen '\n' bleibt jedoch im Eingabepuffer, da es von der Funktion cin nicht in einen Ganzzahlwert konvertiert werden konnte. Beim folgenden Aufruf der Funktion cin.get(taste) wird nicht gewartet, bis neue Zeichen über die Tastatur eingegeben werden, sondern das noch im Eingabestream enthaltene Zeichen '\n' wird ohne Tastaturabfrage der Variablen Taste zugewiesen. Um die gewünschte Funktionsweise dennoch zu erhalten, müssen Sie den Eingabestream vor dem Aufruf der Funktion cin.get(taste) aus dem Eingabepuffer entfernen. Dazu kann z. B. die oben erwähnte Funktion ignore verwendet werden. Die Funktion ignore überliest den Übergabeparameter und entfernt die Zeichen aus dem Eingabepuffer. Der nachfolgende Befehl wartet auf die gewünschte erneute Tastatureingabe. HERDT-Verlag 15