C/C++ für Studium und Beruf

Transkript

1 C/C++ für Studium und Beruf

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3 Gerd Küveler Dietrich Schwoch C/C++ für Studium und Beruf Eine Einführung mit vielen Beispielen, Aufgaben und Lösungen

4 Gerd Küveler Hochschule RheinMain Rüsselsheim, Deutschland Dietrich Schwoch Hochschule RheinMain Rüsselsheim, Deutschland ISBN DOI / ISBN (ebook) Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. Springer Vieweg Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2017 Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichenund Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Der Verlag, die Autoren und die Herausgeber gehen davon aus, dass die Angaben und Informationen in diesem Werk zum Zeitpunkt der Veröffentlichung vollständig und korrekt sind. Weder der Verlag noch die Autoren oder die Herausgeber übernehmen, ausdrücklich oder implizit, Gewähr für den Inhalt des Werkes, etwaige Fehler oder Äußerungen. Der Verlag bleibt im Hinblick auf geografische Zuordnungen und Gebietsbezeichnungen in veröffentlichten Karten und Institutionsadressen neutral. Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier Springer Vieweg ist Teil von Springer Nature Die eingetragene Gesellschaft ist Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH Die Anschrift der Gesellschaft ist: Abraham-Lincoln-Str. 46, Wiesbaden, Germany

5 Vorwort C/C++ für Studium und Beruf führt in die Hochsprachen-Programmierung ein. Nicht zufällig wurde als Sprache C/C++ gewählt, weil sie sich im Laufe der Jahre zur bedeutendsten Universalsprache mit breitestem Anwendungsspektrum entwickelt hat. Das gilt nicht nur für die Systemprogrammierung, sondern gerade auch für technische und wissenschaftliche Anwendungen, wo sich FORTRAN lange und hartnäckig gehalten hat. Das hier vorliegende Buch entspricht inhaltlich einer zweisemestrigen Einführung in die Programmierung. Der Stundenumfang wird dabei mit insgesamt vier Semesterwochenstunden Vorlesung und ebenso vielen Übungen angenommen. Es ist auch als Begleitbuch zu einem entsprechenden Kompaktkurs oder zum Selbststudium geeignet. Eigentlich kann es von jedem benutzt werden, der Wert auf eine systematische Vorgehensweise legt. Voraussetzung zum Erfolg ist außer Motivation der Zugang zu einem PC mit C++-Compiler. Den kann man sich kostenlos aus dem Internet herunterladen. Im Anhang C gehen wir auf dieses Thema ein. Den sollten Sie unbedingt lesen, falls Sie noch keine Erfahrung mit einem Compiler haben. Wir haben als Entwicklungsumgebung für die Beispiele in diesem Buch das Visual Studio Express von Microsoft mit der Variante Leeres CLR- Projekt benutzt. Diese Programmier-Einführung ist zwar systematisch, aber dennoch praxisnah angelegt, d. h. Sie erhalten stets die Gelegenheit, das Gelernte nachzuvollziehen. Aus diesem Grund ergänzen diverse Übungsaufgaben die einzelnen Kapitel. Die Sprache C/C++ ist nicht nur Selbstzweck, sondern eröffnet einen fundierten Zugang zu anderen Spezialsprachen, besonders im technisch-wissenschaftlichen Bereich, wie etwa die grafische Spezialsprache LabVIEW. Auch Java, nicht nur für Web-Anwendungen interessant, basiert auf C++. Aber selbst zu Tools wie Excel, MATLAB und Simulink oder Mathematica findet man als geübter Programmierer leichteren Zugang. Die Hauptschwierigkeit beim Programmieren bereitet nämlich nicht etwa die Sprache, sondern die Lösungsidee für das betreffende Projekt. Bei der Entwicklung der benötigten Algorithmen ist man auf die eigene Klugheit und Kreativität angewiesen, und natürlich auf Erfahrung. Die sammelt man zunächst, indem man möglichst viele Übungsaufgaben löst. Die Quelltexte der im Buch abgedruckten Programme sowie die Lösungen zu den Übungsaufgaben finden Sie im Internet unter Sie haben dort auch die Möglichkeit, uns eine zu schicken. Über Hinweise auf Fehler, Anregungen und Kritiken würden wir uns freuen. Unser Dank gilt allen, die einen Beitrag zu diesem Buches geleistet haben. Viele Anregungen und Hinweise stammen von Studenten und Kollegen, denen wir hiermit ebenfalls danken. Glashütten, im Juli 2017 Dieburg, im Juli 2017 Gerd Küveler Dietrich Schwoch

6 Inhaltsverzeichnis Vorwort... V Programmieren in C/C Über C und C Grundlagen Einführende Beispiele Anweisungen, Wertzuweisungen und Datentypen Der Aufbau eines C++-Programms Die Bausteine der Sprache Der Blockaufbau eines Programms Separationszeichen Kommentare Die Freiheit der äußeren Form Fehler Syntaxfehler Laufzeitfehler Logische Fehler Die Entwicklung von C/C++-Programmen Aufgaben Vordefinierte Standard-Datentypen Der Umgang mit Zahlen Ein wesentlicher Unterschied: int oder float Ganzzahlige Datentypen Reelle Datentypen Standardfunktionen mit Zahlen Verarbeitung von Einzelzeichen: Der Datentyp char Der Umgang mit der ASCII-Tabelle Standardfunktionen mit char Logische Ausdrücke Operatoren und Ausdrücke Benutzerdefinierte Konstanten Aufgaben... 51

7 VIII Inhaltsverzeichnis 4 Interaktive Ein-/Ausgabe Standard Ein-/Ausgabe mit C Formatierte Bildschirm-Ausgabe Standard-Eingabe Standard Ein-/Ausgabe mit C Aufgaben Programm-Ablaufstrukturen Die Selektion Die einseitige Verzweigung: if Die bilaterale Alternative: if... else Die Mehrfach-Fallunterscheidung: switch Die Iteration Die Zählschleife: for Bedingungsschleifen Die Schachtelung von Kontrollstrukturen Aufgaben Modularisierung von Programmen: Functions Vereinbarungen von Functions Der Aufbau von Funktionen Die Parameterübergabe Die return-anweisung Der Geltungsbereich von Vereinbarungen Rekursionen Aufgaben Höhere Datenstrukturen Felder Eindimensionale Felder Mehrdimensionale Felder Zeichenketten: Strings Initialisierung von Feldern Pointer Pointer und Felder Dynamische Speicherverwaltung Datenverbunde: Strukturen Übergabe von Strukturen an Funktionen Struktur-Pointer Der typedef-operator Aufgaben

8 Inhaltsverzeichnis IX 8 Arbeiten mit Dateien ASCII-Dateien: Der Dateityp Text Binärdateien Aufgaben Einführung in die OOP mit C Klassen Der ObjektOrientierte Ansatz Konstruktoren und Destruktoren Dateiorganisation Friend Funktionen und -Klassen Überladen von Funktionen Überladen von Operatoren Der this-zeiger Übergabe von Objekten an Funktionen Dynamischer Speicher und Klassen Vererbung Schrittweise Entwicklung eines einfachen OOP-Projektes Definition einer Klasse TIME" Definition der Methoden außerhalb der Klassendefinition Konstruktoren und die Überladung des +-Operators Zusätzliche Überladung für Ein- und Ausgaben Abschlussbemerkungen Aufgaben Anhang A: ASCII-Tabelle B: Häufige Fehler C: Compiler Sachwortverzeichnis