C++ - Einführung in die Programmiersprache Variablen und Konstanten. Leibniz Universität IT Services Anja Aue

Transkript

1 C++ - Einführung in die Programmiersprache Variablen und Konstanten Leibniz Universität IT Services Anja Aue

2 Kommentare Hilfe für den Entwickler. Wer hat wann welche Änderung vorgenommen? Warum werden diese Anweisungen hier ausgeführt? Bei Codeänderungen müssen Kommentare angepasst werden. Der Computer überliest Kommentare bei der Ausführung. C++ - Einführung Seite 2

3 Einzeiliger Kommentar... // Einzeiliger Kommentar Beginn: Zwei Schrägstriche ohne Leerzeichen. Positionierung rechts von einer Zeile: Der Kommentar bezieht sich auf den Code in der Zeile. Positionierung am Anfang einer Methode oder oberhalb einer Zeile: Der Kommentar erläutert den nachfolgenden Abschnitt. C++ - Einführung Seite 3

4 Mehrzeiliger Kommentar... /* Mehrzeiliger Kommentar */ Beginn: Schrägstrich und Sternchen. Ende: Sternchen und Schrägstrich. Positionierung am Beginn eines Programms, vor einer Methode oder oberhalb einer Zeile: Der Kommentar erläutert den nachfolgenden Abschnitt. C++ - Einführung Seite 4

5 Anweisungen int main () { const int MINZAHL = 4; int summe; int lzahl; int rzahl; Beispiele/_0201_Anweisung... } lzahl = 4; rzahl = MINZAHL; summe = lzahl + rzahl; std::cout << "Summe: " << summe; C++ - Einführung Seite 5

6 Anweisungen in C++... sind Befehle für den Computer in einer Programmiersprache. enden mit einem Semikolon. werden entsprechend der Syntax von C++ geschrieben. sind die kleinste Einheit in einem Programm. C++ - Einführung Seite 6

7 Beispiele int radius; const float pi = 3.14; Deklaration von Variablen oder Konstanten radius = 5; Zuweisungen an Variablen flaeche = pi * radius; isgreater = (5 > 4); Auswertung von Ausdrücken C++ - Einführung Seite 7

8 Anweisungsblöcke... fassen Aktionen zu einem Thema zusammen. beginnen und enden mit den geschweiften Klammern. Stellen den Rumpf einer Methode oder Klasse dar. können in Abhängigkeit einer Bedingung ausgeführt werden. C++ - Einführung Seite 8

9 Speicherung von konstanten Werten Zeichen, Zahlen in Berechnungen etc. werden als konstante Werte gespeichert. Eine Konstante kann einen Wert von einem bestimmten Typ speichern. Der, in einer Konstanten gespeicherte Werte, kann nicht durch einen anderen Wert vom gleichen Typ überschrieben werden a true C++ - Einführung Seite 9

10 Beispiele aus der realen Welt Die Zahl PI (3,14159). Eine Stunde hat 60 Minuten. Ein Mindestbestellwert von 25 Euro. C++ - Einführung Seite 10

11 Beispiele in C++ int main () { Beispiele/_0202_Anweisung_Konstanten... } const float DEZIMALZAHL = 0.5; const int GANZZAHL = 1; const bool AN = true; const char ZEICHEN = 'a'; return 0; C++ - Einführung Seite 11

12 Konstanten in C++... const int GANZZAHL = 1 ; sind Platzhalter für einen bestimmten Wert. werden gleichzeitig deklariert und initialisiert. symbolisieren einen festen Wert, der nicht verändert werden kann. C++ - Einführung Seite 12

13 Deklaration const int GANZZAHL = 1 ; const Datentyp Name = Wert ; Eine Deklaration von Konstanten steht immer am Anfang eines Anweisungsblockes. Die Deklaration von Konstanten beginnt mit dem Schlüsselwort const. Der Datentyp legt die Art des zu speicherenden Wertes und den benötigten Speicherplatz fest. Der Name der Konstanten ist frei wählbar. C++ - Einführung Seite 13

14 Initialisierung const int GANZZAHL = 1 ; const Datentyp Name = Wert ; Mit Hilfe des Gleichheitszeichen wird der Konstanten eine Wert zugewiesen. Konstanten müssen gleichzeitig deklariert und initialisiert werden. C++ - Einführung Seite 14

15 Bezeichner Namen für Funktionen, Konstanten, Variablen etc. Die Namen sind in ihrem Gültigkeitsbereich eindeutig. Schlüsselwörter der Programmiersprache sind als benutzerdefinierte Namen nicht erlaubt. Unterscheidung zwischen Groß- und Kleinschreibung. Die Namen MINZAHL und MINzAHL sind für den Compiler Bezeichnung für zwei verschiedene Variablen. C++ - Einführung Seite 15

16 Beispiele radius nbreite MinTemperatur nctemperaturen anzahl_messwerte setbreite C++ - Einführung Seite 16

17 Erlaubte Zeichen Buchstaben A...Z und a...z. Zahlen Der Unterstrich. C++ - Einführung Seite 17

18 Konventionen Benutzerdefinierte Namen beginnen mit einem Buchstaben. Namen, die mit einem Unterstrich beginnen, werden für Bezeichnungen aus dem Standard von C++, den zugelassenen Bibliothekten und Makronamen genutzt. Leerzeichen werden durch Unterstriche ersetzt. Zum Beispiel anzahl_messwerte. Namen, die nur aus Großbuchstaben und Unterstrichen bestehen, sind Makros oder Konstanten vorbehalten. C++ - Einführung Seite 18

19 Datentypen Baupläne für Platzhalter. Regeln für die Interpretation und Verwendung eines Wertes. Speicherbedarf / Größe eines Wertes. C++ - Einführung Seite 19

20 Beispiele int float bool char Ganzzahl. Dezimal- oder Fließkommazahl. Dezimaltrennzeichen: Punkt. Boolsche Werte. True / Wahr oder False / Falsch. Ein einzelnes Zeichen. Kennzeichnung Beginn / Ende: Apostroph. C++ - Einführung Seite 20

21 Speicherung von variablen Werten Zeichen werden von der Konsole eingelesen. Zahlen werden mit Hilfe von Formeln berechnet. Eine Variable kann einen Wert von einem bestimmten Typ speichern. Der, in einer Variablen gespeicherte Werte, kann durch einen anderen Wert vom gleichen Typ überschrieben werden a true C++ - Einführung Seite 21

22 Beispiele aus der realen Welt Zutaten in einem Kochrezept. Die Menge der Zutaten ändert sich in Abhängigkeit der Anzahl der Personen. Temperaturwerte in einem Monat. Die Temperaturwerte schwanken je nach Jahreszeit etc. Waren in einem Lager. Je nach Verkauf schwankt die Anzahl der Waren. C++ - Einführung Seite 22

23 Beispiel in C++ int main () { float dezimalzahl; int ncanzahlmesswerte; Beispiele/_0203_Anweisung_Variablen... } ncanzahlmesswerte = 5; cout << "Anzahl: " << ncanzahlmesswerte << "\n"; dezimalzahl = 5 / 2.0; cout << "5 / 2 = " << dezimalzahl << "\n"; return 0; C++ - Einführung Seite 23

24 Variablen in C++ Synonyme für variable Werte. Speicherung von berechneten Werten. Platzhalter für einen bestimmten Typ von Wert. C++ - Einführung Seite 24

25 Variablen bestehen aus... Datentyp int messwert Variablenname = 1 Wert C++ - Einführung Seite 25

26 Deklaration, Initialsierung und Zuweisung float dezimalzahl ; Deklaration dezimalzahl = 0.0 ; Initialisierung dezimalzahl = 5 / 2.0 ; Zuweisung C++ - Einführung Seite 26

27 Hinweise Variablen müssen vor ihrer Verwendung deklariert werden. Variablen können initialisiert werden. Deklaration und Initialsierung kann zusammengefasst werden. Deklarierten Variablen kann ein Wert mit Hilfe des Gleichheitszeichens zugewiesen werden. Der Wert kann durch einen Ausdruck berechnet werden. C++ - Einführung Seite 27

28 Deklaration float dezimalzahl ; Datentyp name ; Der Datentyp legt die Art des zu speicherenden Wertes fest. Der Name der Variablen ist frei wählbar. Die Deklarationsanweisung kann überall im Anweisungsblock erfolgen. Variablen sollten aber am Anfang eines Anweisungsblockes oder kurz vor der ersten Nutzung deklariert werden. C++ - Einführung Seite 28

29 Beispiel Beispiele/_0204_Anweisung_Variablen_Deklaration... int main () { float dezimalzahl = 0.5; int ncanzahlmesswerte = 1; bool lichtan = true; const char chende = 'q'; } return 0; C++ - Einführung Seite 29

30 Variablennamen n c AnzahlMesswerte Basistyp Präfix Name Der Variablennamen beginnen immer mit einem Kleinbuchstaben. Der Name kann sich aus einer Buchstabenkombination, die den Datentyp symbolisiert, einem Präfix und den Namen zusamensetzen. Die Bezeichnung spiegelt die Nutzung der Variablen wieder. C++ - Einführung Seite 30

31 Beispiele für den Basistyp n Numerischer ganzzahliger Wert. u Numerischer ganzzahliger Wert ohne Vorzeichen. b f Boolsche Werte. Float. Dezinalzahl. ch Char. Ein einzelnes Zeichen. C++ - Einführung Seite 31

32 Beispiele für ein Präfix a Array. Feld. c Zähler. p g_ Pointer. Zeiger. Globale Variable. C++ - Einführung Seite 32

33 Geeignete Variablennamen Beschreibung der Art und Nutzung des Wertes. Beispiel: Der Radius eines Kreises wird in einer Variablen vom Namen radius abgelegt. Bezeichnungen sind keine geheimnisvollen Abkürzungen. Beispiel: Der Radius eines Kreises wird nicht in einer Variablen vom Namen ra abgelegt. Variablennamen sollten den Namen der Gegenstände aus der realen Welt entsprechen, die sie symbolisieren. Für die Speicherung von Temperaturwerten wird ein Name aftemperaturen genutzt. Zähler können mit einem Buchstaben benannt werden. C++ - Einführung Seite 33

34 Datentypen Ganz- oder Dezimalzahlen, die direkt in den Code stehen oder berechnet werden. Einzelne Buchstaben oder Zahlen, die als Text interpretiert werden. True (Wahr) oder False (Falsch) als Ergebnis eines Vergleichs von zwei Werten. Jeder Datentyp benötigt eine bestimmte Größe im Speicher a true C++ - Einführung Seite 34

35 Größe der Variablen im Speicher Speicheradressen (hexadezimal) 1 Byte C blau orange rot gr long, 32 Bit float, 32 Bit int, 16 Bit char, 8 Bit Ein 32-Bit Wort C++ - Einführung Seite 35

36 Bit Kleinste Informationseinheit. Darstellung eines Zustandes: Strom eingeschaltet oder ausgeschaltet. Binärziffer 1 oder 0. C++ - Einführung Seite 36

37 Bytes 8 Bits ergeben ein Byte. Darstellung von bis 256 (28) verschiedene Zustände. Codierung von Buchstaben und Zahlen. Angabe von Speichergrößen in C++ für variable oder konstante Werte. C++ - Einführung Seite 37

38 Datentypen für boolsche Werte bool lichtan ; Wahrheitswerte. Ist der Ausdruck wahr? true. Wahr. Strom / Licht ist eingeschaltet. Nicht null. false. Falsch. Strom / Licht ist ausgeschaltet. Null. C++ - Einführung Seite 38

39 Datentypen für Ganzzahlen short ganzzahl ; int ganzzahl ; long ganzzahl ; long long ganzzahl ; C++ - Einführung Seite 39

40 Regeln für die Größe Der Datentyp short ist mindestens 16 Bits groß. Der Datentyp int ist mindestens genauso groß wie short. Der Datentyp long ist mindestens genauso groß wie int. long hat mindestens 32 Bits. Der Datentyp long long (seit C++11) ist mindestens genauso groß wie long. long long hat mindestens 64 Bits. C++ - Einführung Seite 40

41 Größe in Bytes Beispiele_0205_Anweisung_Variablen_GroesseInt... int main () { cout << "Speicherbedarf der Datentypen:\n"; cout << "\n... int: " << sizeof (int) << " Bytes"; cout << "\n... short: " << sizeof (short) << " Bytes"; cout << "\n... long: " << sizeof (long) << " Bytes"; cout << "\n... long long: " << sizeof (long) << " Bytes"; cout << "\n"; } return 0; C++ - Einführung Seite 41

42 sizeof() sizeof sizeof ( int ) ( Parameter ) Mit Hilfe der Funktion sizeof() wird die Größe einer Variablen oder Datentyps in Bytes ermittelt. Die Größe ist abhängig von dem implementierten System. Zum Beispiel kann ein Integer in Abhängigkeit des System 16 Bit oder 32 Bit groß sein. C++ - Einführung Seite 42

43 Zahlenraum / Wertebereich #include <limits> int main () { cout << "\n... int: " << numeric_limits<int>::min() << "..." << numeric_limits<int>::max(); cout << "\n... short: " << numeric_limits<short>::min() << "..." << numeric_limits<short>::max(); cout << "\n... long: " << numeric_limits<long>::min() << "..." << numeric_limits<long>::max(); cout << "\n... longlong: " << numeric_limits<long long>::min() << "..." << numeric_limits<long long>::max(); Beispiele/_0205_Anweisung_Variablen_GroesseInt... C++ - Einführung Seite 43

44 Template numeric_limits numeric_limits template < int > :: min ( ) < datentyp > :: methode ( ) Die Klasse numeric_limits ist in der Bibliothek <limits> definiert. Die Klasse nummeric_limits stellt ein Template / Schablone für beliebige Datentypen bereit. Der gewünschte Datentyp wird in den eckigen Klammern angegeben. C++ - Einführung Seite 44

45 Methode min und max() numeric_limits template < int > :: min ( ) < datentyp > :: methode ( ) In der Klasse sind Methoden wie min() oder max() definiert. Den Methoden werden keine Werte übergeben. Die runden Klammern sind leer. Methode und Klasse werden mit den zwei hintereinanderfolgenden Doppelpunkten verbunden. C++ - Einführung Seite 45

46 Zahlenraum / Wertebereich #include <limits> int main () { cout << "\n... int: " << numeric_limits<int>::min() << "..." << numeric_limits<int>::max(); cout << "\n... short: " << numeric_limits<short>::min() << "..." << numeric_limits<short>::max(); cout << "\n... long: " << numeric_limits<long>::min() << "..." << numeric_limits<long>::max(); cout << "\n... longlong: " << numeric_limits<long long>::min() << "..." << numeric_limits<long long>::max(); Beispiele/_0205_Anweisung_Variablen_GroesseInt... C++ - Einführung Seite 46

47 Vorzeichen int main () { unsigned short nzahlohnevorzeichen; signed short nzahlmitvorzeichen; short nwertmitvorzeichen; Beispiele/_0205_Anweisung_Variablen_Vorzeichen... Alle vier Datentypen können mit dem Schlüsselwort unsigned gekennzeichnet werden. Vorzeichenlose Variablen können nur positive Werte speichern. Standardmäßig sind alle Ganzzahlen vorzeichenbehaftet. C++ - Einführung Seite 47

48 Überschreitung der maximalen Grenze #include <climits> // Min / Max für Datentypen Beispiele/_0205_Anweisung_Variablen_Vorzeichen... int main(){ unsigned short nzahlohnevorzeichen; short nwertmitvorzeichen; nwertmitvorzeichen = SHRT_MAX; nzahlohnevorzeichen = nwertmitvorzeichen; nwertmitvorzeichen = nwertmitvorzeichen + 1; nzahlohnevorzeichen = nzahlohnevorzeichen + 1; C++ - Einführung Seite 48

49 Wertebereich: Ohne Vorzeichen signed short C++ - Einführung Seite 49

50 Wertebereich: Mit Vorzeichen unsigned short C++ - Einführung Seite 50

51 Schreibweise von Literale ganzzahl = 42 ; dezimal ganzzahl = 052 ; oktal ganzzahl = 0x2a ; hexadezimal C++ - Einführung Seite 51

52 Literale und deren Datentypen ganzzahl = 42 ; ganzzahl = 42L ; long ganzzahl = 42LL ; Long long ganzzahl = 42U ; unsigned C++ - Einführung Seite 52

53 Gleitkommazahlen Dezimalzahlen. Nährungswerte in Abhängigkeit der Genauigkeit. Keine exakte Berechnung möglich. C++ - Einführung Seite 53

54 Datentypen für Gleitkommazahlen float wert ; double wert ; long double wert ; C++ - Einführung Seite 54

55 Dezimalschreibweise Als Dezimaltrennzeichen wird ein Punkt genutzt. C++ - Einführung Seite 55

56 Exponentialschreibweise e E e E- 16 C++ - Einführung Seite 56

57 Hinweise 5.8e * Das Dezimaltrennzeichen wird um n Stellen nach rechts verschoben. 5.8e / Das Dezimaltrennzeichen wird um n Stellen nach links verschoben. Exponential-Zahlen werden immer als Fließkommazahlen genutzt, egal ob sie ein Dezimaltrennzeichen haben oder nicht. C++ - Einführung Seite 57

58 Angaben des Datentyps F float L long double C++ - Einführung Seite 58

59 Größe der Datentypen #include <limits> int main () { cout << "Speicherbedarf der Datentypen:\n"; cout << "\n... fuer float-zahlen: " << sizeof (float) << " Bytes"; cout << "\n... fuer double-zahlen: " << sizeof (double) << " Bytes"; cout << "\n... fuer long double-zahlen: " << sizeof (long double) << " Bytes"; cout << "\n"; Beispiele/_0206_Anweisung_Variablen_GroesseFloat... C++ - Einführung Seite 59

60 Regeln für die Größe float ist mindestens 32 Bit groß. double ist mindestens genauso groß wie float, aber mindestens 48 Bits. long double ist mindestens genauso groß wie double. C++ - Einführung Seite 60

61 Genauigkeit #include <limits> int main () { cout << "Genauigkeit der Datentypen:\n"; cout << "\n... fuer float-zahlen: " << numeric_limits<float>::digits10; cout << "\n... fuer double-zahlen: " << numeric_limits<double>::digits10; cout << "\n"; Beispiele/_0206_Anweisung_Variablen_GenauigkeitFloat... C++ - Einführung Seite 61

62 Genauigkeit von Gleitkommazahlen. Jede Gleitkommazahl ist auf x Stellen genau. Die Stellen werden von links nach rechts gezählt. float hat häufig eine Genauigkeit von 6 Stellen. double hat häufig eine Genauigkeit von 15 Stellen. Beispiel: Die Zahl hat fünf Stellen. Bei einer Speicherung in einer float-variablen werden alle Stellen ausgegeben. Beispiel: Die Zahl hat sieben Stellen. Bei einer Speicherung in einer float-variablen werden nur sechs Stellen ausgegeben. C++ - Einführung Seite 62

63 Zeichen Darstellungen von einzelnen Zeichen der Tastatur. Ausgabe von einzelnen Buchstaben, Zahlen etc. C++ - Einführung Seite 63

64 ASCII-Zeichen char zeichen ; zeichen = 'A' ; Character zeichen = 65 ; Dezimal zeichen = '\u0041' ; Unicode C++ - Einführung Seite 64

65 ASCII-Zeichentabelle C++ - Einführung Seite 65

66 Hinweise Ein Character beschreibt ein Zeichen. Das Zeichen wird durch ein Aphostrop am Anfang und Ende begrenzt. Jedes Zeichen in einer ASCII-Zeichentabelle ist mit einer Ganzzahl kodiert. Intern wird ein Character als Ganzzahl gespeichert. C++ - Einführung Seite 66

67 Wide character type wchar_t zeichen ; zeichen = L'A' ; zeichen = L'\u0041' ; Zeichen mit einer UTF-8-Codierung. Zeichensätze aus einem landestypischen Zeichensätzen. C++ - Einführung Seite 67

68 Ausgabe int main () { wchar_t zeichenlocal; zeichenlocal = L'A'; cout << "\n wchar_t (Ausgabe cout): " << zeichenlocal; cout << "\n wchar_t -> char (Ausgabe cout): " << (char)zeichenlocal; wcout << "\n wchar_t: (Ausgabe wcout)" << zeichenlocal; Beispiele/_0207_Anweisung_Variablen_Char... C++ - Einführung Seite 68

69 Neu in C++11 char16_t u16 ; u16 = u'a' ; char32_t u32 ; u32 = U 'A' ; C++ - Einführung Seite 69

70 Hinweise 16- oder 32 Bits unsigned char. Unicode-Zeichen. Es kann nicht jedes Unicode-Zeichen auf der Konsole dargestellt werden. C++ - Einführung Seite 70

71 Initialisierung int main () { double flaeche = 0; double breite; flaeche = breite * 5; cout << "\n" << breite << " * 5 = " << flaeche; breite = 2; flaeche = breite * 5; cout << "\n " << breite << " * 5 = " << flaeche; Beispiele/_0204_Anweisung_Variablen_Initilaisierung... C++ - Einführung Seite 71

72 Hinweise Mit Hilfe der Intialisierung wird der Variablen ein Startwert zugewiesen. Eine Variable, die nicht initialisiert ist, kann jeden beliebigen Wert enthalten. Eine Variable kann gleichzeitig deklariert und initialisiert werden. C++ - Einführung Seite 72

73 Initialisierung im Standard C++11 int main () { int intrwert = {2}; int intlwert{}; double dbllwert = {1.4}; double dblrwert{}; Beispiele/_0204_Anweisung_Variablen_InitilaisierungC++... In den geschweiften Klammern wird ein Startwert angegeben. Das Gleichheitszeichen vor den geschweiften Klammern kann, muss aber nicht gesetzt werden. Leere geschweifte Klammern stehen für einen Startwert von 0. C++ - Einführung Seite 73