goto low-level memory management: malloc, free (Java hat sehr wohl new) structs and unions (Java verwendet hierfür nur classes) header files (*.

Transkript

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4 goto low-level memory management: malloc, free (Java hat sehr wohl new) structs and unions (Java verwendet hierfür nur classes) header files (*.h / *.cpp) global variables, functions (only methods) preprocessor, typedef and defines (static final) implicit type conversions operator overloading multiple inheritance (Java verwendet stattdessen interfaces) templates (Java 5 unterstützt mittlerweile generics)

5 Standards built-in types, sequence of evaluation,... Standard support für GUI programming kein AWT, Swing, Threads Networking Generators for documentation (javadoc) Reflection Garbage Collection Packages Machine (operating system) - independent object code Advantage: optimized machine code Disadvantage: need compiler per platform and compilation for target Bibliotheken für oben genannte Funktionen existieren, sind aber nicht Teil der C++-Sprache oder der STL (Standard template Library), z.b. QT LEDA

6 Hauptunterschiede C++ - Java Aus Programmierersicht Memory management Pointer Aus Anwendersicht Keine VM auf dem Zielsystem notwendig (eingebettete Systeme) Mehr Kontrolle, z.b. beim Löschen von Objekten (bessere Laufzeitabschätzung für Echtzeitsysteme) Bessere Performance (immer?) Einführung in C++ 6

7 Performance C++ vs. Java Integerarithmetik: unentschieden Floating Point: C++ ca. 30% schneller File-IO: C++ ist bis zu 35 mal schneller Objekthandling: Java ist etwa doppelt so schnell Java C Einführung in C++ 7

8 bool, char, short, (unsigned) int, long, float, double static _ int i = 3; float x = 10.0; i = i + 1; int j = i; int i = 3; float x=10.0, y=1.23;

9 Operatoren Arithmetische Operatoren: + - * / % pow(x,y) Vergleich < <= > >= ==!= Logik! && 0 entspricht false, ungleich 0 ist true Bit Operatoren ~ & ^ << >> Shift-Operatoren lassen Vorzeichen unbeeinflusst Einführung in C++ 9

10 Zuweisungsoperatoren Zuweisungsoperatoren wie in C x = y x += y, x -= y x *= y, x/= y x %= y x >>= n, x <<= n x &= y, x = y x ^= y ermöglicht kompakten Code Einführung in C++ 10

11 if else Ausdruck if (Bedingung) // Anweisung oder Block von Anweisungen else // Anweisung oder Block von Anweisungen else-teil optional Bedingung kann ein beliebiger Ausdruck sein der einen numerischen Wert ergibt Klammern sinnvoll um Fehlerquellen zu vermeiden Vorsicht vor Seiteneffekten in Bedingung Einführung in C++ 11

12 Schleifen while Schleife while (Bedingung) // Anweisung oder Block von Anweisungen do-while Schleife do // Anweisung oder Block von Anweisungen while (Bedingung) auf jeden Fall 1 Durchlauf for Schleife for (init-statement; test-expr; increment-expr) // Anweisung oder Block von Anweisungen break springt aus der aktuellen (innersten) Schleife continue springt in die nächste Iteration Einführung in C++ 12

13 Arrays Sammlung von Elementen des gleichen Typs Deklaration float x[100]; Abrufen der Elemente x[0]; x[99]; // erstes Element // letzes Element Initialisierung float x[3] = {1.1, 2.2, 3.3}; float Y[] = {1.1, 1.2, 1.3}; Mehrdimensionale Arrays float x[4][4]; // Matrix int m[2][3] = { {1, 2, 3} {4, 5, 6} }; Einführung in C++ 13

14 Einbindung von Programmbibliotheken Einbinden von Programmbibliotheken über #include <headerfile> Beispiel: // Einlesen eines Wertes in Grad und Ausgabe der Sinusfunktion #include <iostream> #include <cmath> int main() { } float angle; std::cin >> angle; // Winkel einlesen std::cout << sin(angle * M_PI / 180.0) << std::endl; return 0; // M_PI ist in <cmath> definiert Innerhalb von std::cout << können Funktionen benutzt werden Liste der verfügbaren Funktionen in cmath Einführung in C++ 14

15 Klassen und Objekte Grundstruktur einer Klassendefinition class Klassenname { einemethode(...); public: Klassenname(...); ~Klassenname(); }; // Konstruktor // Destruktor Schlüsselwörter public, private, protected steuern Zugriff von außerhalb Konstruktoren (bzw. Destruktoren) gibt es immer, aber man kodiert sie oft nicht explizit Konstruktoren werden beim Erstellen eines Objektes dieser Klasse aufgerufen Klassenname k1(1,2); Einführung in C++ 15

16 Hauptprogramm Nötig für alle Programme (wie in C) Einfachstes Bespiel: int main() Dateierweiterung:.C,.cc oder.cpp Beispiel mit Ein/Ausgabe #include <iostream> int main() { } // Einstiegspunkt vom OS { // Anfang des Funktionsbody return 0; // Rückmeldung an OS (success) } // Ende des Funktionsbody // Variablendefinitionen: float a, b, c; // Eingabe: std::cin >> a >> b >> c; // Ausgabe: std::cout << a << ", " << b << ", " << c << std::endl; return 0; Einführung in C++ 16

17 I/O in C++ generic output stream wird mit << operator angesprochen cout ist in <iostream> im Namespace std deklariert #include <iostream> using namespace std;... int main( ) { cout << "Hello!"; } // main( ) std::cout <<... Deklarationen der Standardlibrary haben immer den namespace std! Einführung in C++ 17

18 I/O Klassenhierarchie istream und ostream von ios abgeleitet iostream mittels Mehrfachvererbung von istream und ostream abgeleitet ios istream ostream cin iostream cerr cout clog Einführung in C++ 18

19 I/O Formatierung - Zahlenbasis #include <iostream> int main( ) { int c; cout << "Please enter an integer value for variable c:\n c = "; cin >> c; cout << "\toctal\tdecimal\thexadecimal\n" << "\t0_" << oct << c << "\t" << dec << c << "\t0x" << hex << c << endl; return 0; // "normal" end of execution } // main( ) Einführung in C++ 19

20 I/O Formatierung - Fließkommazahlen cout << << endl; cout.precision( 4 ); cout << "precision: " << cout.precision( ) << endl; cout << << endl; cout.setf(ios::fixed); cout << "fixed: " << << endl; precision: Einführung in C++ 20

21 I/O Formatierung iomanip #include <iomanip> Definiert wird Breite des Ausgabefeldes für das folgende Argument Ausrichtung Füllzeichen cout << ' ' << setw( 10 ) <<"xxx" <<' ' << endl; xxx cout << ' ' << setw( 10 ) << setfill('*')<<"xxx" <<' ' << endl; *******xxx cout << ' ' << setw( 10 ) << left <<"xxx" <<' ' << endl; cout << ' ' << setw( 10 ) << internal <<"xxx" <<' ' << endl; cout << ' ' << setw( 10 ) << right <<"xxx" <<' ' << endl; xxx******* ****xxx*** *******xxx Einführung in C++ 21

22 Formatierte Eingabe Operatoren analog zu jenen bei der formatierten Ausgabe: /* formatted input */ int i; double x; cout << "Enter a hex value: "; cin >> hex >> i; cout << "i = " << i << " = 0x" << hex << i << endl; ab i = 171 = 0xab cout << "Enter a floating point value: "; cin >> x; cout << "x = " << x << endl; e-3 x= Einführung in C++ 22

23 Fehlerbehandlung Fehlerbehandlung in C++ ähnlich wie in Java: basierend auf Ausnahmen mit den Schlüsselwörtern try, catch und throw throw kann beliebigen Datentyp oder Klasse mit Kopier-Konstruktor und Destruktor als Ausnahme werfen throw bricht Kontrollfluss im try-block ab; Programm wird im passenden catch-block weitergeführt try { // try-block throw exception; } catch (type1 arg) { // catch-block } catch (type2 arg) { // catch-block }... Einführung in C++ 23

24 Fehlerbehandlung - Beispiel Aufruf foo(0): Handler: catch (char e1) Aufruf foo(17): Handler: catch (...) Aufruf foo(1): Handler: catch(int e2) class MyException{};... void foo(char c) { try { if (c == 0) throw c; else if (c == 1) throw 1; else throw MyException(); } catch (char e1) {... } catch (int e2) {... } catch (...) {... } } 24

25 Java Entwicklungsschritte Editor $ javac javacclassname.java Java-Program Compiler $ java javaclassname Bytecode Java Virtual Machine (JVM) Library classes Bytecode Bytecode Bytecode ClassName.java e.g. Win ClassName.class e.g. Mac, Unix, Handy OS,... via Internet Einführung in C++ 25

26 C++ Entwicklungsschritte Editor C++ source Compiler Analyze, Analyze, check check consistency, consistency, generate generate code code Link Link further further classes classes $ gcc o main.exe *.o $ gcc c Wall *.cpp in DevC++ main.exe ClassName.cpp ClassName.h Object code Linker executable ClassName.o libraries Object code Object code Object code Object code Non-standard! Platform-dependent! Processor execute, execute, test, test, debug debug $./main.exe arg1 Einführung in C++ 26

27 C++ Programmierzyklus iterative edit compile link run (test,debug) cycle *.h Editor *.cpp Compiler *.o Linker make *.h *.cpp *.o *.exe *.h *.cpp *.o *.h *.cpp *.o test cases declarations definitions *.h Object files in libraries Can also include global data and functions! Einführung in C++ 27

28 Trennung Deklaration & Definition Deklaration (Struktur) in.h-datei (Headerfile) Definition (Implementierung) in.cpp-datei Bsp.: point.cpp #include point.h returns new point point point::add( point v ) { Object return point( x + v.x, y + v.y ); } // point::add( ) Class based visibility (like Java) #ifndef POINT_H #define POINT_H class point { private: double x, y; public: point( double a=0, double b=0): x( a ), y( b ) { }; point add( point v ); }; // class point #endif POINT_H default values for arguments Association to class Prevent multiple declarations StdConstructor point( ) == point( 0 ) == point( 0, 0 ) initialize Einführung in C++ attributes 28

29 Beispielprojekt mit Modul point Inkludieren des Headerfiles point.cpp #include "point.h" instead of Java tostring( ) method point point::add( point v ) { return point( x + v.x, y + v.y ); } could have also been void point::print( ) { cout << "(" << x << " " << y << ")"; } defined in point.cpp int main ( ) { main.cpp point u( 1.0 ), v( -0.5, 4.2 ), w; w = u.add( v ); cout << "u = "; u.print( ); cout << endl; cout << "v = "; v.print( ); cout << endl; cout << "w = "; w.print( ); cout << endl; return 0; } // main( ) object creation without new using three different constructors u = (1 0) v = ( ) Einführung in C++ 29 w = ( )

30 Kompilieren und Linken Jedes Modul separat kompilieren $ g++ c Wall pedantic-error -ansi point.cpp point.o $ g++ c Wall pedantic-error -ansi main.cpp main.o Objektdateien linken $ gcc o main main.o point.o main[.exe] Ausführen des Programms endlich! $./main Einführung in C++ 30

31 Tools und Entwicklungsumgebungen Gnu Compiler unter Linux/Unix oder cygwin: Dev C++ grafische Oberfläche für Windows: oder Code::Blocks: oder Eclipse: aber Beispielabgabe muss korrekt auf dem System der Übung laufen! Einführung in C++ 31

32 Danke für die Aufmerksamkeit! Fragen, Kommentare, Wünsche? Einführung in C++ 32