Definition: Die Sprache C++ ist die Menge aller korrekter C++-Programme. Theoretischer Aspekt. // mile2km.cpp: Umwandlung von Meilen in Kilometer

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1 Programmierkurs C++ 1. Überblick über C++ Seite 1 1 Überblick über C++ Definition: Die Sprache C++ ist die Menge aller korrekter C++-Programme. Theoretischer Aspekt 1.1 Elemente der Sprache C++ // mile2km.cpp: Umwandlung von Meilen in Kilometer Kommentare // /* Das Programm wandelt eine Entfernungsangabe von Meile nach * Kilometer um. */ Anweisungen an den Präprozessor (preprocessor directive) #include <iostream.h> // cout, cin Definitionen #define KM_PRO_MEILE // Umwandlungskonstante Konstante // auch möglich: const float KM_PRO_MEILE = int main(void) { double meilen, km; reservierte Wörter // input - Entfernung in Meilen // output - Entfernung in Kilometern Variable Kommentare // Hole die Entfernung in Meilen. cout << "Geben Sie die Entfernung in Meilen an> " ; cin >> meilen; Standard-Bezeichner (-Identifier) // Konvertiere die Entfernung von Meile nach Kilometer. km = KM_PRO_MEILE * meilen; spezielle Symbole

2 Programmierkurs C++ 1. Überblick über C++ Seite 2 // Ausgabe der Entfernung in Kilometern. cout << "Dies sind " << km << ".\n"; reserviertes Wort return (0); } spezielles Symbol Punktuation Preprozessor-Direktiven Preprozessor: ein Systemprogramm, das ein C++-Programm modifiziert, bevor es übersetzt wird. Preprozessor-Direktive: Eine C++-Programmzeile, die mit einem # beginnt und eine Anweisung für den Preprozessor enthält. Warum Preprozessordirektive include? Die Sprache C++ selbst enthält nur wenige Operationen, d.h. sie hat nur eine geringe Funktionalität. Daher enthält jedes C++-System eine zusätzliche Sammlung von weiteren Funktionen und Symbolen bzw. Klassen, die in Bibliotheken zur Verfügung gestellt werden (libraries, Dateityp *.lib). Direktive include: Hiermit wird wird eine Header-Datei in den Programmtext kopiert. Die Header-Datei ermöglicht die Nutzung von Klassen bzw. einer Menge von Funktionen aus einer Bibliothek durch Angabe der Klassendefinition oder der Funktionsprototypen und von zusätzlich benötigten Symbolen. Direktive define: Hier wird für den rechts stehenden konstanten Wert ein Name festgelegt. Bei jedem Vorkommen des Namen im folgenden Programmtext wird dieser durch den Wert ersetzt.

3 Programmierkurs C++ 1. Überblick über C++ Seite 3 Kommentare Kommentare sind erläuternde Texte innerhalb des Programmtextes. Sie dienen zu dessen Erläuterung und zu Dokumentationszwecken. Zwei Möglichkeiten: nach // ist der Rest der Zeile ein Kommentar oder Kommentare werden mit /* und */ (auch zeilenübergreifend) geklammert. Sie werden von Preprozessor und Compiler überlesen. - Programmtext sollte möglichst selbstdokumentierend sein. - Kommentare sollten aussagekräftig sein. - Korrekte Klammerung ist zu beachten. Funktion main int main (void) gibt den Beginn der Funktion main an. Main enthält den Programmtext, der zuerst ausgeführt wird. Jedes C++-Programm enthält eine Main-Funktion. Hinweis: Bei Win32-Programmen ist es die Funktion WinMain(). Eine Funktionsdefinition enthält eine Kopfzeile mit dem Namen und einen Funktionsrumpf, der mit { } geklammert wird. Der Funktionsrumpf besteht aus den Deklarationen, Definitionen und dem ausführbaren Anweisungen. Also int main (void) { } Deklarationen: Anweisungen, die dem Compiler die im Programm verwendeten Namen bekannt machen. Definitionen spezifizieren Speicherfelder. Oft sind Deklarationen auch gleichzeitig Definitionen. Ausführbare Anweisungen: Programmzeilen, die in Maschineninstruktionen umgewandelt werden und vom Rechner ausgeführt werden. Die Ausführung einer Funktion endet beim Erreichen der Anweisung return oder der Endeklammer }. Mit return kann man einen Funktionswert zurückgeben.

4 Programmierkurs C++ 1. Überblick über C++ Seite 4 Also int main (void) { Deklarationen, Definitionen und ausfürbare Anweisungen } return Funktionswert; Reservierte Wörter Wörter, die in C++ eine spezielle Bedeutung haben. Sie dürfen als Namen mit anderer Bedeutung nicht verwendet werden. Z.B. reserviertes Wort int void double return Bedeutung integer, Bezeichnung eines Datentyps ganze Zahl leer, Bezeichnung des leeren Datentyps Bezeichnung des Datentyps reelle Zahl beendet die Ausführung der Funktion Standard-Identifier Ein Wort mit einer speziellen Bedeutung. Es kann jedoch umdefiniert werden. Eine Umdefinition sollte jedoch vermieden werden.

5 Programmierkurs C++ 1. Überblick über C++ Seite 5 Selbstdefinierte Identifier Namen, mit denen vom Programmierer u.a. Konstante, Variable und Funktionen bezeichnet werden. Über diese Namen wird auf diese Objekte später Bezug genommen. 1. Ein Identifier besteht nur aus Buchstaben, Ziffern und Unterstrichen. 2. Ein Identifier darf nicht mit einer Ziffer beginnen. 3. Ein reserviertes Wort kann nicht als Identifier benutzt werden. 4. Ein in einer C++-Standardbibliothek definierter Identifier sollte nicht umdefiniert werden. 5. In der Regel werden nur die ersten 31 Zeichen eines Identifiers berücksichtigt. Groß-/Kleinschreibung Im Gegensatz zu anderen Programmiersprachen wird in C++ Groß- und Kleinschreibung berücksichtigt (case sensitive). DATUM, Datum und datum sind drei verschiedene Identifier. Die als Identifier gewählten Namen sollten aussagekräftig sein! -> selbstdokumentierend 1.2 Deklaration von Variablen und Datentypen Variable: ein Name, der ein Speicherfeld bezeichnet Der Wert des Speicherfeldes kann sich ändern. Deklaration von Variablen: Anweisungen, die dem Compiler die Namen der Variablen des Programms mitteilen und die Art der Information, die dort jeweils gespeichert wird. Datentyp: Ein Datentyp legt einen Wertevorrat fest und eine Menge von Operationen, die auf diesen Werten definiert sind. Syntax für eine Deklaration: Datentyp name ;

6 Programmierkurs C++ 1. Überblick über C++ Seite 6 Datentypen Bezeichn ung int double char Bedeutung Teilmenge der ganzen Zahlen Teilmenge der reellen Zahlen Zeichen, Werte Konstante e-3 1e12 12 'a' '0' '#' '\n' Die Operationen auf den Typen int und double orientieren sich an der mathematischen Operationen. Der Datentyp float bezeichnet ebenfalls eine Teilmenge der reellen Zahlen. Mit double sind i.a. größere und kleinere Werte als mit float darstellbar: float double 1.3 Ausführbare Anweisungen Wertzuweisung Eine Wertzuweisung ist die Operation, die einem Speicherfeld einen Wert zuweist. Der Operator ist =. Der rechts vom Operator stehende Ausdruck berechnet einen Wert, dieser Wert wird dem Speicherfeld zugewiesen, das links vom Operator angegeben ist. Eine einfache Form der Wertzuweisung schreibt sich so: variable = ausdruck; z.b. x = a + b - 3.5; Hinweis: In C++ hat eine einfache Anweisung die Form ausdruck; Auf diesen Sachverhalt, der eine für C++ charakteristische Darstellungsart bedingt, wird später noch eingegangen werden. Die Wertzuweisung wird dabei als eine normale Operation betrachtet.

7 Programmierkurs C++ 1. Überblick über C++ Seite 7 Ein-/Ausgabe-Operationen und Funktionen Die Ein-/Ausgabe wird über Klassenbibliotheken ( #include <iostream.h> ) oder Bibliotheksfunktionen ( #include <stdio.h> )abgewickelt. Eingabe: Wertzuweisung, der zugewiesene Wert wird über die Tastatur eingegeben. Ausgabe: Bezug auf einen Wert, der Wert wird am Bildschirm angezeigt. Die Klasse istream stellt für die Eingabe den Operator >> mit dem Objekt cin zur Verfügung. Siehe Beispiel. Die Klasse ostream stellt für die Ausgabe den Operator << mit dem Objekt cout zur Verfügung. Siehe Beispiel. Weitere klassische Funktionen zur Ein- und Ausgabe: Funktionsaufruf (function call): Aktivierung einer Funktion, d.h. an der Aufrufstelle wird die Ausführung des Funktionsprogramms eingeschoben. Ein Funktionsaufruf kann mit Argumenten erfolgen. Mit diesen Argumenten kann die Ausführung der Funktion gesteuert werden. Syntax des Funktionsaufrufs: funktionsname ( Argumentliste ) Die printf-funktion Funktionsname Argumente printf("dies sind %f Kilometer.\n", km); Formatstring Liste der Werte %f ist ein Platzhalter für einen Wert vom Typ double oder float bei printf. Bei scanf ist %f für den Typ float, %lf für den Typ double. \n ist ein Steuerzeichen.

8 Programmierkurs C++ 1. Überblick über C++ Seite 8 Platzhalter in Formatstrings Platzhal ter Datent yp bei der Funktion %c char printf/scanf %d int printf/scanf %lf double printf %lf double scanf Die scanf-funktion Die scanf-funktion führt Wertzuweisungen aus, die Werte werden an der Tastatur eingegeben. scanf ( "%c%c", &x, &y ); Formatstring Liste von Speicherfeldadressen (siehe vorangehende Tabelle) Im einfachen Fall wird die Speicherfeldadresse durch eine Variable mit vorangestelltem & dargestellt. & ist der Adreßoperator, er bestimmt, daß der nachfolgende Name die Adresse der Variablen meint. Mit dem Namen einer Variablen bezieht man sich sonst auf den Wert der Variablen. cin und cout enthalten Teile der Funktionalität von printf und scanf. 1.4 Allgemeine Form eines C-Programms Preprozessor-Direktiven Funktionskopf der main-funktion { Deklarationen ausführbare Anweisungen }

9 Programmierkurs C++ 1. Überblick über C++ Seite 9 Programmierstil: Zwischenräume im Programmtext, Leerzeilen, Einrücken Kommentare: Programmdokumentation Fallen: unkorrekte Klammerung, geschachtelte Kommentare Kommentar zu Beginn des Programms: Name der Quelldatei.cpp Name des Programmieres Versionsnummer Ausfertigungsdatum Darstellung der Funktionalität weitere wichtige Bemerkungen 1.5 Arithmetische Ausdrücke Unärer Operator: Binärer Operator: Operator Operand Operand Operator Operand Operator Operand arithm. Bedeutung Beispiel Operator + unär Vorzeichen unär Vorzeichen binär Addition 23 + x - binär Subtraktion 23 -x -y * Multiplikation a * b * 4 / Division a / b % Rest, Modulo a % 5 Bemerkung zu / : Die Division gilt sowohl für den Datentyp integer als auch für double. Welche der beiden Divisionsarten genommen wird hängt vom Typ der Operanden ab. Ergebnisse ganzzahliger Division

10 Programmierkurs C++ 1. Überblick über C++ Seite 10 3 / 15 = 0 18 / 3 = 6 15 / 3 = 5 16 / -3 unterschiedlich 16 / 3 = 5 0 / 4 = 0 17 / 3 = 5 4 / 0 ist undefiniert Datentyp eines Ausdrucks: Ist der Datentyp aller Operanden gleich, so ist das Ergebnis auch von diesem Typ. Ausdruck mit gemischten Datentypen: Hier gelten besondere Regeln für den Typ eines Ausdrucks. Z.B. Mischung von double und int ergibt double. Bei der Wertzuweisung ergibt sich der Typ des zugewiesenen Wertes aus dem Typ der links stehenden Variablen. Besser: Es wird eine explizite Typumwandlung angegeben. int i; float f; i = (int) f; Ausdrücke mit mehreren Operatoren a) Klammerung : zuerst Berechnung der inneren Klammer b) Operatorvorrang unär +, - höchste Priorität *, /, % binär +, - = niedrigste Priorität "Punktrechnung vor Strichrechnung" c) Assoziativregel: innerhalb unär +, - : von rechts nach links innerhalb der anderen Gruppen: von links nach rechts Mathematische Formel b 2-4ac a + b - c C-Ausdruck b * b - 4 * a * c a + b - c

11 Programmierkurs C++ 1. Überblick über C++ Seite 11 a + b (a + b) / (c + d) c+d 1. 1 / (1 + x * x) 1 + x 2 a x -(b + c) a * -(b + c) 1.6 Formatierung der Programmausgabe Typ int Feldweite: Anzahl der Stellen bei der Ausgabe numerischer Werte (incl. evtl. Vorzeichen). printf( "Ergebnis: %3d Meter = %4d Feet und %2d Inch. \n", meter, feet, inch); Feldweite Typ double %n.mf n Gesamtweite (incl. Dezimalpunkt und evtl. Vorzeichen) m Nachkommastellen führende Zwischenräume Führende Zwischenräume kann man eliminieren, wenn man beim Typ int nur %d angibt und beim Typ double %.mf. 1.7 Interaktive Betriebsart, Batch-Betriebsart, Datendateien Interaktiv: Bei der Ausführung wird der Anwender (User) zur Eingabe aufgefordert (Prompt).

12 Programmierkurs C++ 1. Überblick über C++ Seite 12 Batch: Das Programm wird ohne Benutzereingaben ausgeführt. Die Daten werden aus vorher erstellten Dateien gelesen. Batch-Version des Umwandlungsprogramms Meilen nach Kilometer // mile2km.c: Umwandlung von Meilen in Kilometer // // Das Programm wandelt eine Entfernungsangabe von Meile nach // Kilometer um. #include <stdio.h> #define KM_PRO_MEILE // printf, scanf Definitionen // Umwandlungskonstante int main(void) { double meilen, km; // input - Entfernung in Meilen // output - Entfernung in Kilometern // Hole die Entfernung in Meilen und zeige den Wert an. scanf("%lf", &meilen); printf("die Entfernung in Meilen ist %.2f.\n ", meilen); // Konvertiere die Entfernung von Meile nach Kilometer. km = KM_PRO_MEILE * meilen; // Ausgabe der Entfernung in Kilometern. printf("dies sind %f km.\n", km); return (0); }

13 Programmierkurs C++ 1. Überblick über C++ Seite 13 Die Ausführung geschieht hier über die Umlenkung der Eingabe und Ausgabe: mile2km < mydata.dat >mydata.out Die Datei mydata.dat kann einfach erstellt werden durch echo und Umlenkung der Ausgabe: echo > mydata.dat Sie kann ebenso durch einen Texteditor erstellt werden. Programmgesteuerte Eingabedateien und Ausgabedateien Wir nehmen wieder unser Programm mile2km.c. Diese Programmversion soll aus der Textdatei distanz.dat den Eingangswert lesen und den Ausgabewert in die Datei distanz.out schreiben. // mile2km.c: Umwandlung von Meilen in Kilometer // // Das Programm wandelt eine Entfernungsangabe von Meile nach // Kilometer um. #include <stdio.h> #define KM_PRO_MEILE // printf, scanf Definitionen // Umwandlungskonstante int main(void) { double meilen, km; FILE *inp, *outp; // input - Entfernung in Meilen // output - Entfernung in Kilometern // Zeiger auf Eingabedatei // Zeiger auf Ausgabedatei // Öffnen der Dateien inp = fopen("distanz.dat", "r"); outp = fopen("distanz.out", "w"); // Hole die Entfernung in Meilen und gebe den Wert aus. fscanf( inp, "%lf", &meilen); fprintf( outp, "Die Entfernung in Meilen ist %.2f.\n", meilen );

14 Programmierkurs C++ 1. Überblick über C++ Seite 14 // Konvertiere die Entfernung von Meile nach Kilometer. km = KM_PRO_MEILE * meilen; // Ausgabe der Entfernung in Kilometern. fprintf( outp, "Dies sind %f km.\n", km); return (0); }