Programmierkurs C++ Kapitel 6 Module Seite 1
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- Heini Lorentz
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1 Programmierkurs C++ Kapitel 6 Module Seite 1 (Quell-)Module Unter einem Modul versteht man einen Teil des Programms, der eigenständig übersetzt werden kann. In der Syntax der Programmiersprachen werden die Konventionen für ein Modul festgelegt. Ein Modul wird in einer eigenen Datei abgelegt. In C++ sind sie vom Typ *.cpp. Der Übersetzer (Compiler) erzeugt aus den Quellmodulen Objektmodule. Objektmodule sind Dateien vom Typ *.obj. xxx.cpp Compiler cl xxx.obj Header-Dateien *.h Das Link-Programm (link) montiert die "Stücke" in Form der OBJ-Dateien zu einer ausführbaren Programmdatei zusammen. xxx.obj yyy.obj Linker link proj1.exe Projektname: proj1 Bibliotheken *.lib Bisher behandelter Sonderfall: Das gesamte Programm besteht aus einem Modul.
2 Programmierkurs C++ Kapitel 6 Module Seite 2 Wie sieht ein Modul in C++ aus? Include-Anweisungen Define-Anweisungen Definitionen und Deklarationen auf gobaler Ebene, incl. der Definition von Funktionen Warum Module? Die Textdateien für den Programmtext behalten eine überschaubare Größe. Der Übersetzvorgang ist kürzer, da immer nur die Module übersetzt werden müssen, für die kein gültiger OBJ-Modul vorliegt. Deklarationen und Definitionen keine einheitliche Begriffsverwendung bei den Programmiersprachen Deklaration mit Definition: (manchmal in C++ nur Definition genannt) Einführung eines Namens, seine Charakterisierung und die Bereitstellung von Speicherplatz für das Objekt int x; //ist eine Deklaration mit Definition Deklaration ohne Definition: (manchmal in C++ nur Deklaration genannt) Einführung eines Namens und seine Charakterisierung void funktion2 ( int a1 ); //ein Funktionsprototyp ist eine Deklaration ohne Definition Gültigkeitsbereich eines Namens Ein Name ist immer ab seiner Deklaration gültig. Man unterscheidet: globale Namen lokale Namen Namen von Argumenten Globale Namen sind außerhalb der Funktionen deklariert. Sie sind bis zum Ende der Moduldatei gültig. Funktionsnamen sind global. Lokale Namen sind innerhalb der Funktionen deklariert. Sie sind bis zur Endeklammer der Funktion gültig. Argumentnamen sind bis zur Endeklammer der Funktion gültig. Sie können den lokalen Variablen zugeordnet werden. Im Prototyp sind sie nur in der Argumentliste gültig. Wahl des Geltungsbereichs: So lokal wie möglich!
3 Programmierkurs C++ Kapitel 6 Module Seite 3 Grund: Globale Größen können Seiteneffekte erzeugen. Verwenden Sie nie globale Größen, um die Argumentübergabe bei Funktionen zu umgehen. Funktionen sind so zu konzipieren, daß sie möglichst wenig Kontakt zur Umgebung haben. Der Datenaustausch sollte über die Argumente und den Funktionswert realisiert werden. Begriff: sauber definierte Schnittstelle Namensraum bei Modulen Gemeinsame Objekte der Module eines Programms Diese Objekte müssen in einem Modul global definiert werden. In den anderen Modulen, in denen auf sie Bezug genommen wird, müssen sie als extern deklariert werden. Modul1: int meine_zahl; //globale Definition außerhalb der Funktionsklammern Modul2: void meine_funktion(...) { extern int meine_zahl; //Deklaration... } Die extern-deklaration kann auch global im Modul erfolgen. Sonderfall: Funktionsdeklarationen (Funktionsprototypen) benötigen kein "extern"-attribut. "Static" Objekte Das "Static"-Attribut bei einer Definition bewirkt, dass das Objekt nur in dem Modul bekannt ist. Andere Module können auf dieses Objekt nicht mit "extern" Bezug nehmen. Sinn? Wenn man in Modul A den Namen xx global definiert hat und im Modul B ebenfalls, so gibt es einen Konflikt. Wenn man die Definition in B "static" macht, so blendet man diese Definition für andere Module aus. static int eine_zahl; Lebensdauer von Objekten Die globalen Objekte sind während der gesamten Programmlaufzeit vorhanden. Die lokalen Objekte (innerhalb der Funktionen) sind nur während der Aktivierung der Funktion existent (zwischen Aufruf und return). Möchte man ein lokales Objekt dauerhaft machen, so kann man dies ebenfalls mit dem Attribut static machen. Beim Aufruf der Funktion hat z.b. eine Variable den beim vorangegangenen Aufruf zurückgelassenen Wert. ("static" mit zwei Bedeutungen!)
4 Programmierkurs C++ Kapitel 6 Module Seite 4 namespace In C++ können Namesräume spezifiziert werden. Über den :: Operator kann man sich auf diese beziehen (Beispiel: ios::nocreate bedeutet, dass man sich auf den Namen nocreate im Namensraum ios bezieht. Dieser ist in einer Headerdatei definiert.) Über using namespace <name>; kann man für den folgenden Programmtext festlegen, dass nur der angegebene Namensraum verwendet wird. Mit using namespace std; wird der normale Namensraum festgelegt. Projekt Die modulare Programmierung eines Programms geschieht innerhalb eines Projektes. Innerhalb des Projektes werden die Moduldateien programmiert, liegt ein Modul bereits fertig in OBJ- Form vor, so kann die OBJ-Datei in das Projekt eingefügt werden. Genau ein Modul muss die Funktion main() enthalten. Die Includes und Deklarationen, die in allen Modulen vorkommen, zieht man in eine gemeinsame Header-Datei. Diese Datei wird mit #include in jede Moduldatei eingefügt. In die Header-Datei müssen die eigenen Datentypen (struct, class, enum ) aufgenommen werden. Weiterhin die Prototypen für alle Funktionen des Programms (außer main() ). Die Header-Datei wird ebenfalls dem Projekt hinzugefügt. Beispiel: Ein Programm, das verschiedene Operationen auf Brüchen durchführt. Am Aufbau der Header-Datei kann man die Struktur erkennen. bruch.h #include <iostream.h> #include <stdlib.h> /* für die Funktion abs */ typedef struct { int zaehler; int nenner; } bruch_t; /* Funktionsprototypen */ bruch_t lese_bruch(void); char lese_op(void); bruch_t addiere_bruch(bruch_t bruch1, bruch_t bruch2); bruch_t multipliziere_bruch(bruch_t bruch1, bruch_t bruch2); int finde_gmt (bruch_t bruch); void kuerze_bruch(bruch_t *pbruch); void drucke_bruch(bruch_t bruch);
5 Programmierkurs C++ Kapitel 6 Module Seite 5 Bibliotheken Man kann in einem Projekt über die Module eine exe-datei erstellen. Dabei muss genau eine Funktion main() enthalten sein bei Windows-Programmen WinMain(). Man kann jedoch auch in einem Projekt eine Bibliothek erstellen. Dann erstellt man über die Module des Projektes eine *.lib Datei. Über Datei -> Neu -> Projekte -> Win32 Static Library. Zu jeder lib-datei ist eine Headerdatei zu erstellen, die die Funktionsprototypen enthält. Fügt man eine lib-datei und deren Headerdatei in ein Projekt ein, so kann man die dort definierten Funktionen verwenden.
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