C/C++ KOMPENDIUM Einführung Arbeitsbuch Nachschlagewerk

Transkript

1 C/C++ KOMPENDIUM Einführung Arbeitsbuch Nachschlagewerk

2 Vorwort 23 Teil i Zur Einstimmung 29 Kapitel i A, B, C - die Geschichte von C und C++ 31 Kapitel 2 Allgemeine Konzeption einer Programmiersprache Die Hardware Die Hardware-Umgebung Die CPU Assembler Der Compiler Ablauf der Programmerstellung Größere Programme erstellen Compiler versus Interpreter k Die Kommunikation mit dem Compiler Entwicklungsumgebungen 56 Kapitel 3 Das Programmgerüst - Einführung für Programmieranfänger Was ist ein Programm? Ein einführendes Beispiel Hello, world in C und C Einbindung der Header-Dateien Ein umfangreicheres Beispiel Ein einführender Programmierkurs Kommentare Datenelemente Operationen auf Daten Programmablauf Funktionen 74

3 3.3-6 Präprozessor-Direktiven Die Funktion printfo scanf() und wie man es vermeiden kann Stil Allgemeine Hinweise Goldene Regeln für Anfänger Von A wie Anweisung bis W wie Whitespace Hinweise für Umsteiger von Pascal/Delphi Hinweise für Umsteiger von Java oder C Abschlussquiz: Wie ein Zeichen ein Programm verändert 91 Teil 2 Die Daten 95 Kapitel 4 Variablen Deklaration und Definition Die Bedeutung der Deklaration Namensgebung für Bezeichner Unterschied zwischen Deklaration und Definition Initialisierung Variablen in Anweisungen Gültigkeitsbereiche, Speicherklasse und Lebensdauer Gültigkeitsbereiche Sichtbarkeit Speicherklasse und Lebensdauer Linkage Namensbereiche (nur C++) Namensbereiche und globaler Gültigkeitsbereich Namensbereiche definieren Auf Elemente aus Namensbereichen zugreifen Erweiterung von Namensbereichen Aliase Unbenannte (anonyme) Namespaces statt statischer Variablen Spezifizierer für die Variablendeklaration Speicherklassenspezifizierer Die Typqualifizierer const und volatile Abschlussquiz: Deklarationen und Typen 148 8

4 5 Konstanten Literale - konstante Werte ttdefine - symbolische Konstanten const - konstante Variablen » Abschlussprogramm: Umrechnung zwischen Zahlensystemen 159 Kapitel 6 Elementare Datentypen Klassifizierung der elementaren Datentypen Was sind elementare Datentypen? Wie werden die elementaren Datentypen klassifiziert? Wofür werden Datentypen benötigt? Short, int und long float, double und long double i» bool (nur C++) char und wchar_t void Selbst definierte Datentypen Typspezifizierer Typumwandlung Wann sind zwei Typen kompatibel? Automatische Konvertierung Explizite Typumwandlung Abschlussprogramm: Texte kodieren 203 Kapitel 7 Operatoren und Ausdrücke Ausdrücke Aufbau Seiteneffekte Aufeinander folgende Operatoren Vorzeichen Arithmetische Operatoren Allgemeines Division und Modulo Konvertierung arithmetischer Operanden Polynomberechnung nach Homer-Schema 216

5 7.if Zuweisungsoperatoren M Allgemeines Zuweisung an Zeiger Zuweisung an Klasseninstanzen (nur C++) Inkrement-Operatoren Allgemeines Präfix und Postfix Vergleichsoperatoren Allgemeines Logische Operatoren Allgemeines Die Operatoren im Einzelnen Bit-Operatoren Allgemeines Die Bit-Operatoren im Einzelnen Flags (Schaltervariablen) Datenzugriff Allgemeines Die Operatoren im Einzelnen new und delete (nur C++) new-operator (nur C++) delete-operator (nur C++) Operatoren für den Präprozessor Spezielle Operatoren & Adress-Operator & Referenz-Operator (nur C++) ?: Bedingungsoperator , Komma-Operator Der sizeof-operator Typumwandlung Explizite Typumwandlung mit () Die neuen C++-0peratoren zur Typumwandlung Typidentifizierung (nur C++) » Synonyme und Trigraphsequenzen Reihenfolge der Operator-Abarbeitung 272

6 7.16 Überladung von Operatoren (nur C++) Syntax Global oder in Klasse? Rückgabewerte von Operatoren Überladung der Operatoren Überladung des Zuweisungsoperators =() Überladung der op=-operatoren Überladung des ++-0perators Überladung des cast-operators Überladung des []-0perators Überladung des ()-0perators Überladung des new-operators Überladung der Dereferenzierungsoperatoren -> und * Überladung der stream-operatoren «,» Abschlussprogramm: ein Taschenrechner 305 Kapitel 8 Eigene Datentypen Aufzählungen (enum) Aufzählungen deklarieren Initialisierung Programmieren mit Aufzählungen Aufzählungen als Mengentypen Arrays Arrays deklarieren Initialisierung und Zugriff Programmieren mit Arrays Wie funktionieren Arrays? Besondere Array-Typen Mehrdimensionale Arrays Stringtabellen Matrizen Strukturen (struct) Strukturen deklarieren Initialisierung und Zugriff Programmieren mit Strukturen Speicherbelegung für Strukturen Bitfelder Unions (union)

7 8.5 Klassen (nur C++) Klassendeklaration Typdefinitionen mit typedef Deklaration Programmierung mit typedef Unvollständige Datentypen Abschlussprogramm: Adressenverwaltung 379 Kapitel 9 Zeiger Zeiger deklarieren Mit Zeigern programmieren Warum sind Zeiger so gefährlich? Grundregeln für Anfänger Wofür braucht man Zeiger? Zeiger und Arrays Zeigerarithmetik Spezielle Zeiger Dynamische Speicherreservierung Speicherkonzepte Ein Ausflug in die Historie:DOS und die segmentierte Adressierung Bit-Systeme Speicherallokation mit malloc() und new Dynamische Datenstrukturen Typische Fehlerquellen Abschlussprogramm: Eene, meene, muh 445 Kapitel 10 Referenzvariablen (nur C++) Referenzvariablen deklarieren Mit Referenzen programmieren Referenzen und Zeiger Referenzen und temporäre Variablen 455

8 Teil 3 Steuerung des Programmablaufs 45g Kapitel 11 Kontrollstrukturen Verzweigungen - die if-bedingung Praktischer Einsatz der if-verzweigung Bedingungen und boolesche Ausdrücke Fallstricke und Besonderheiten Die switch-verzweigung Praktischer Einsatz der switch-verzweigung Fallstricke und Besonderheiten Die for-schleife Praktischer Einsatz der for-schleife Performance-Tips Spezielle for-schleifen 486 n.i» Die while-schleife Praktischer Einsatz der while-schleife Performance-Tipps Spezielle while-schleifen Schleifen abbrechen continue break Sprünge mit goto 500 Kapitel 12 Funktionen Was sind Funktionen? Aufbau einer Funktion Was der Compiler von einer Funktionsdeklaration erwartet Die Funktionen der Laufzeitbibliothek Wozu braucht man Funktionen? Funktionen definieren Funktionen, Programmablauf und Stack Datenaustausch zwischen Funktionen Parameter Globale Variablen Lokale Variablen und static Rückgabewert 531

9 12.5 Besondere Funktionen Die Hauptfunktion main() Rekursive Funktionen Funktionen mit beliebig vielen Parametern *+ Inline-Funktionen (nur C++) Vorgabeargumente (nur C++) Überladung (nur C++) Bibliotheken anlegen Von der Funktionensammlung zur Bibliothek Vergleich von Bibliotheken 551 Kapitel 13 Fehlerbehandlung (mit und ohne Exceptions) Möglichkeiten der Fehlerbehandlung Aufbau einer Exception-Behandlung Programmfluss und Exception-Behandlung Wo wird der Programmfluss nach einer Exception fortgesetzt? Die Problematik des gestörten Programmflusses » Komponenten der Exception-Behandlung Exceptions abfangen Exceptions auslösen Vorteile der Exception-Behandlung Die Exceptions von C++ und der ANSI-Bibliothek Funktionen zur Unterstützung der Exception-Behandlung 570 Kapitel ii» Präprozessor-Direktiven Einfügen von Dateien mittels ttinclude Konstanten und Makros 577 U+.2.1 Symbolische Konstanten Makros 578 Uj.3 Bedingte Kompilierung 580 1/f.it Sonstige Direktiven und Symbole 584 T+

10 Teil k Objektorientiert programmieren 587 Kapitel 15 Einführung in die objektorientierte Denkweise 589 Kapitel 16 Klassen Klassen deklarieren Syntax Logischer Aufbau einer Klasse Instanzbildung und Zugriff auf Elemente Instanzbildung Sinn und Zweck der Konstruktoren Aufruf der Konstruktoren Initialisierung Instanzvariablen (Eigenschaften) Allgemeines Statische Elementvariablen (Klassenvariablen) Konstante und veränderbare Elemente * Eingebettete Klassenobjekte I1 Methoden (Verhaltensweisen) Allgemeines Definition innerhalb der Klassendefinition Definition außerhalb der Klassendefinition Der this-zeiger Statische Methoden Konstante Methoden Virtuelle Methoden Überladung Die Zugriffsspezifizierer public, protected, private Die Konstruktoren - Objekte einrichten Der Standardkonstruktor Eigene Konstruktoren Konstruktoren überladen Arrays von Objekten private- und protected-konstruktoren Der Destruktor - Objekte auflösen Der Kopierkonstruktor und Zuweisungsoperator Konvertierungskonstruktor und -methoden

11 16.10 Fünf Variablentypen und fünf Standardelemente Typdefinitionen in Klassen Aufzählungen in Klassen Verschachtelte Klassen Friends Abschlussprogramm: Magische Quadrate 707 Kapitel 17 Vererbung Syntax der Vererbung Grundlagen der Vererbung Was bringt uns die Vererbung? Was wird vererbt? Wie greift man auf geerbte Elemente zu? Welche Zugriffsspezifizierer haben geerbte Elemente in der abgeleiteten Klasse? Ein Beispiel Zugriffsbeschränkung bei der Vererbung 731 i7.it Abgeleitete Klassen anpassen Vererbung und Konstruktor Einrichtung der geerbten Elemente Vom Wert des Standardkonstruktors Aufruf spezieller Basisklassenkonstruktoren er Destruktor Beziehung zwischen abgeleiteter Klasse und Basisklasse Elementobjekte versus Vererbung Mehrfachvererbung Basisklassen mit gleich lautenden Elementen Kreisschlüsse in der Vererbung Virtuelle Basisklassen Mehrfachvererbung und Speicherauslegung Abschlussübung: Anpassung einer Klassenhierarchie an die Mehrfachvererbung 769 Kapitel 18 Polymorphismus Idee und Umsetzung Die grundlegende Klassenhierarchie Abgeleitete Objekte als Basisklassenobjekte Virtuelle Methoden Abstrakte Klassen

12 18.2 Virtuelle Methoden und Überschreibung Die Überschreibung Virtuelle Methoden Frühe und späte Bindung Realisierung der späten Bindung Regeln für die Überschreibung Abstrakte Methoden und Klassen Rein virtuelle Funktionen Abstrakte Klassen Generische Zeiger Überladung versus Überschreibung 807 Kapitel 19 Zugriff auf Klassenelemente Public, protected, private Zugriff innerhalb der Klasse Zugriff aus abgeleiteter Klasse Zugriff von außerhalb der Klasse Zugriff über Friends 819 Kapitel 20 Templates Templates und Typenunabhängigkeit Templates versus Standardkonvertierungen Templates versus Makros Templates und überladene Funktionen Funktionstemplates Klassentemplates Instanzbildung und Spezialisierung Implizite Instanziierung Explizite Instanziierung Explizite Spezialisierung Genauer hingeschaut: die Template-Parameter 841 Kapitel 21 Laufzeitidentifizierung (RTTI) Wofür braucht man RTTI? Wie funktioniert die RTTI? Virtuelle Methoden 852

13 2i.it Umwandlung mit dynamic_cast Der typeid()-operator 858 Kapitel 22 Objektorientiertes Programmieren Kapselung und Information Hiding Datensicherheit Vererbung und Wiederverwertung Polymorphismus Abstrakte Klassen als Schnittstellenvorgaben Eingeschlossene Objekte versus Vererbung Die Bedeutung der Standardelemente Erweiterung der Standardkonvertierungen Typenunabhängigkeit mit Templates Exception Handling 867 Teil 5 Spezielle Themen 869 Kapitel 23 Zeichenketten und Strings Strings als Zeichenketten (C) Repräsentation von C-Strings C-Strings und Speicherverwaltung C-Strings bearbeiten Strings als Klasseninstanzen (C++) Die Klasse string Methoden und Operatoren der Klasse string 888 Kapitel 24 Ein- und Ausgabe Formatierte und unformatierte E/A Formatierte Ein- und Ausgabe Unformatierte Ein- und Ausgabe Was sind Streams? Streams in C und C Die C++-Streamklassen Formatierung Fehlerbehandlung

14 Pufferung Internationalisierung Bildschirm und Tastatur Die C-Funktionen printf(), scanf() 915 2^-3-2 Ein- und Ausgabe-Streams in C Dateien Dateien in C Die Datei-Streams von C Kapitel 25 Modulare Programmierung Sinn, Zweck und Problematik der Modularisierung Programme aus mehreren Quelldateien erstellen Elemente über Dateigrenzen hinweg verwenden Elemente auf einzelne Dateien begrenzen Header-Dateien sinnvoll einsetzen Von der Quelltextdatei zur Bibliothek 950 Kapitel 26 System-Programmierung Zeit abfragen Interrupt-Programmierung und Hook-Funktionen Umgebungsvariablen Kommandozeilenargumente Ports (serielle Schnittstellen) 961 Kapitel 27 Internationalisierung und Lokalisierung Der Zeichensatz Nationale Formatierungen und Lokale Text und Stringtabellen 981 Kapitel 28 Windows-GUI-Programmierung Windows-Grundlagen API-Programmierung Windows-Programme mit Visual C++ und der MFC

15 Kapitel 29 Assembler-Programmierung Grundlagen der Assembler-Programmierung Die wichtigsten Register Die wichtigsten Befehle Assembler-Anweisungen in C++-Programmen 1012 Kapitel 30 Genetische Algorithmen Was sind genetische Algorithmen? Wie implementiert man genetische Algorithmen? Wie steuert man genetische Algorithmen? 1036 Kapitel 31 Objektorientiertes Design A, 00D und UML Projektplanung Die Analyse-Phase » Die Design-Phase 1052 Teil 6 Anhang 1057 Anhang A Die C-Laufzeitbibliothek 1059 Anhang B Die C++-Laufzeitbibliothek 1075 B.i Die Container-Klassen 1075 B.2 Der Gebrauch von Iteratoren 1087 B.3 Die Algorithmen 1092 B./j Funktionsobjekte 1097 B.5 Die Stream-Klassen 1101 B.6 Die String-Klassen 1105 B.7 Sonstige Klassen 1105 Anhang C Zeichensatz 1113 C.i Der ASCII-Zeichensatz 1113 C.2 Der ANSI-Zeichensatz

16 Anhang D Literaturverzeichnis 1117 Anhang E Internet-Adressen 1121 Anhang F Glossar 1123 Anhang 6 Zur CD-ROM 1127 G.i Erstellung und Ausführung der Beispielprogramme 1127 Index