Шилдт c++_базовый_курс издание 3. Герберт Шилдт С базовый курс
 Скачать 9.37 Mb.
|
|
Глава 2: Обзор элементов языка C++ Самым трудным в изучении языка программирования, безусловно, является то, что ни один его элемент не существует изолированно от других. Компоненты языка работают вместе, можно сказать, в дружном "коллективе". Такая тесная взаимосвязь усложняет рассмотрение одного аспекта C++ без рассмотрения других. Зачастую обсуждение одного средства предусматривает предварительное знакомство с другим. Для преодоления подобных трудностей в этой главе приводится краткое описание таких элементов C++, как общий формат С++-программы, основные инструкции управления и операторы. При этом мы не будем углубляться в детали, а сосредоточимся на общих концепциях создания С++- программы. Большинство затронутых здесь тем более подробно рассматриваются в остальных главах книги. Поскольку изучать язык программирования лучше всего путем реального программирования, мы рекомендуем читателю собственноручно выполнять приведенные в этой книге примеры на своем компьютере. Первая С++-программа Прежде чем зарываться в теорию, рассмотрим простую С++-программу. Начнем с вывода текста, а затем перейдем к ее компиляции и выполнению. /* Программа №1 - Первая С++-программа. Введите эту программу, затем скомпилируйте ее и выполните. */ #include using namespace std; // main() - начало выполнения программы. int main() { cout << "Это моя первая С++-программа."; return 0; } Итак, вы должны выполнить следующие действия. 1. Ввести текст программы. 2. Скомпилировать ее. 3. Выполнить. Исходный код — это текстовая форма программы. Объектный код — это форма программы, которую может выполнить компьютер. Прежде чем приступать к выполнению этих действии, необходимо определить два термина: исходный код и объектный код. Исходный код — это версия программы, которую может читать человек. Приведенный выше листинг — это пример исходного кода Выполняемая версия программы называется объектным, или выполняемым, кодом. Ввод текста программы Программы, представленные в этой книге, можно загрузить с Web-сайта компании Osborne с адресом: www.osborne.com. При желании вы можете ввести текст программ вручную. В этом случае необходимо использовать какой-нибудь текстовый редактор (например WordPad), а не текстовой процессор (word processor). Дело в том, что при вводе текста программ должны быть созданы исключительно текстовые файлы, а не файлы, в которых вместе с текстом сохраняется информация о его форматировании. Помните, что информация о форматировании помешает работе С++-компилятора. Имя файла, который будет содержать исходный код программы, формально может быть любым. Но С++-программы обычно хранятся в файлах с расширением .срр . Поэтому называйте свои С++-программы любыми именами, но в качестве расширения используйте .срр . Например, назовите нашу первую программу MyProg.cpp (это имя будет употребляться в дальнейших инструкциях), а для других программ (если не будет специальных указаний) выбирайте имена по своему усмотрению. Компилирование программы Способ компиляции программы MyProg.срр зависит от используемого компилятора и выбранных опций. Более того, многие компиляторы, например Visual C++ (Microsoft) и C++ Builder (Borland), предоставляют два различных способа компиляции программ: с помощью компилятора командной строки и интегрированной среды разработки (Integrated Development Environment — IDE). Поэтому для компилирования С++-программ невозможно дать универсальные инструкции, которые подойдут для всех компиляторов. Это значит, что вы должны следовать инструкциям, приведенным в сопроводительной документации, прилагаемой к вашему компилятору. Но, как упоминалось выше, самыми популярными компиляторами являются Visual C++ и C++ Builder, поэтому для удобства читателей, которые их используют, мы приведем здесь инструкции по компиляции программ, соответствующие этим компиляторам. Проще всего в обоих случаях компилировать и выполнять программы, приведенные в этой книге, с использованием компиляторов командной строки. Так мы и поступим. Чтобы скомпилировать программу МуРrog.срр, используя Visual C++, введите следующую командную строку: C:\...>cl -GX MyProg.cpp Опция -GX предназначена для повышения качества компиляции. Чтобы использовать компилятор командной строки Visual C++, необходимо выполнить пакетный файл VCVARS32.bat, который входит в состав Visual C++. Чтобы скомпилировать программу MyProg.срр, используя C++ Builder, введите такую командную строку: С: \...>bcc32 MyProg.срр В результате работы С++-компилятора получается выполняемый объектный код. Для Windows-среды выполняемый файл будет иметь то же имя, что и исходный, но другое расширение, а именно расширение .ехе. Итак, выполняемая версия программы MyProg.срр будет храниться в файле MyProg.ехе. На заметку. Если при попытке скомпилировать первую программу вы получили сообщение об ошибке, но уверены, что ввели ее текст корректно, то, возможно, вы используете старую версию С++-компилятора, который был создан до принятия С++- стандарта ANSI/ISO. В этом случае обратитесь к приложению Б за инструкциями по использованию старых компиляторов. Выполнение программы Скомпилированная программа готова к выполнению. Поскольку результатом работы - С ++-компилятора является выполняемый объектный код, то для запуска программы в качестве команды достаточно ввести ее имя. Например, чтобы выполнить программу MyProg.ехе, используйте эту командную строку: С:\...>MyProg.срр Результаты выполнения этой программы таковы: Это моя первая С++-программа. Если вы используете интегрированную среду разработки, то выполнить программу можно путем выбора из меню команды Run (Выполнить). Безусловно, более точные инструкции приведены в сопроводительной документации, прилагаемой к вашему компилятору. Но, как упоминалось выше, проще всего компилировать и выполнять приведенные в этой книге программы с помощью командной строки. Необходимо отметить, что все эти программы представляют собой консольные приложения, а не приложения, основанные на применении окон, т.е. они выполняются в сеансе приглашения на ввод команды. При этом вам, должно быть, известно, что язык С++ не просто подходит для Windows-программирования, C++ — основной язык, применяемый в разработке Windows-приложений. Однако ни одна из программ, представленных в этой книге, не использует графического интерфейса пользователя (GUI — graphics use interface). Дело в том, что Windows — довольно сложная среда для написания программ включающая множество второстепенных тем, не связанных напрямую с языком C++ В то же время консольные приложения гораздо короче графических и лучше подходят для обучения программированию. Освоив C++, вы сможете без проблем применить свои знания в сфере создания Windows-приложений. Построчный "разбор полетов" После успешной компиляции и выполнения первого примера программы настало время разобраться в том, как она работает. Поэтому мы подробно рассмотрим каждую её строку. Итак, наша программа начинается с таких строк. /* Программа №1 - Первая С++-программа. Введите эту программу, затем скомпилируйте ее и выполните. */ Это — комментарий. Подобно большинству других языков программирования, C++ позволяет вводить в исходный код программы комментарии, содержание которых компилятор игнорирует. С помощью комментариев описываются или разъясняются действия, выполняемые в программе, и эти разъяснения предназначаются для тех, кто будет читать исходный код. В данном случае комментарий просто идентифицирует программу и напоминает, что с ней нужно сделать. Конечно, в реальных приложениях комментарии используются для разъяснения особенностей работы отдельных частей программы или конкретных действий программных средств. Другими словами, вы можете использовать комментарии для детального описания всех (или некоторых) ее строк. Комментарий — это текст пояснительного содержания, встраиваемый в программу. В C++ поддерживается два типа комментариев. Первый, показанный в начале рассматриваемой программы, называется многострочным. Комментарий этого типа должен начинаться символами /* и заканчиваться ими же, но переставленными в обратном порядке (*/). Все, что находится между этими парами символов, компилятор игнорирует. Комментарий этого типа, как следует из его названия, может занимать несколько строк. Второй тип комментариев мы рассмотрим чуть ниже. Приведем здесь следующую строку программы. #include В языке C++ определен ряд заголовков (header), которые обычно содержат информацию, необходимую для программы. В нашу программу включен заголовок почему они так важны. Рассмотрим следующую строку программы: using namespace std; Эта строка означает, что компилятор должен использовать пространство имен std. Пространства имен — относительно недавнее дополнение к языку C++. Подробнее о них мы поговорим позже, а пока ограничимся их кратким определением. Пространство имен (namespace) создает декларативную область, в которой могут размещаться различные элементы программы. Пространство имен позволяет хранить одно множество имен отдельно от другого. Другими словами, имена, объявленные в одном пространстве имен, не будут конфликтовать с такими же именами, объявленными в другом. Пространства имен позволяют упростить организацию больших программ. Ключевое слово using информирует компилятор об использовании заявленного пространства имен (в данном случае std). Именно в пространстве имен std объявлена вся библиотека стандарта C++. Таким образом, используя пространство имен std, вы упрощаете доступ к стандартной библиотеке языка. Очередная строка в нашей программе представляет собой однострочный комментарий. // main() - начало выполнения программы. Так выглядит комментарий второго типа, поддерживаемый в C++. Однострочный комментарий начинается с пары символов // и заканчивается в конце строки. Как правило, программисты используют многострочные комментарии для подробных и потому более пространных разъяснений, а однострочные — для кратких (построчных) описаний инструкций или назначения переменных. Вообще-то, характер использования комментариев — личное дело программиста. Перейдем к следующей строке: int main() Как сообщается в только что рассмотренном комментарии, именно с этой строки и начинается выполнение программы. С функции main() начинается выполнение любой С++-программы. Все С++-программы состоят из одной или нескольких функций. (Под функцией main понимаем подпрограмму.) Каждая С++-функция имеет имя, и только одна из них (её должна включать каждая С++-программа) называется main(). Выполнение C++ программы начинается и заканчивается (в большинстве случаев) выполнением функции main(). (Точнее, С++-программа начинается с вызова функции main() и обычно заканчивается возвратом из функции main().) Открытая фигурная скобка на следующей (после int main()) строке указывает на начало кода функции main(). Ключевое слово int (сокращение от слова integer), стоящее перед именем main(), означает тип данных для значения, возвращаемого функцией main(). Как вы скоро узнаете, C++ поддерживает несколько встроенных типов данных, и int — один из них. Рассмотрим очередную строку программы: cout << "Это моя первая С++-программа."; Это инструкция вывода данных на консоль. При ее выполнении на экране компьютера отобразится сообщение Это моя первая С++-программа.. В этой инструкции используется оператор вывода "<<". Он обеспечивает вывод выражения, стоящего с правой стороны, на устройство, указанное с левой. Слово cout представляет собой встроенный идентификатор (составленный из частей слов console output), который в большинстве случаев означает экран компьютера. Итак, рассматриваемая инструкции обеспечивает вывод заданного сообщения на экран. Обратите внимание на то, что эта инструкция завершается точкой с запятой. В действительности все выполняемые С++-инструкции завершаются точкой с запятой. Сообщение "Это моя первая С++-программа." представляет собой строку В C++ под строкой понимается последовательность символов, заключенная в двойные кавычки. Как вы увидите, строка в C++ — это один из часто используемых элементов языка. А этой строкой завершается функция main(): return 0; При ее выполнении функция main() возвращает вызывающему процессу (в роли которого обычно выступает операционная система) значение 0. Для большинства операционных систем нулевое значение, которое возвращает эта функция, свидетельствует о нормальном завершении программы. Другие значения могут означать завершение программы в связи с какой-нибудь ошибкой. Слово return относится к числу ключевых используется для возврата значения из функции. При нормальном завершении (т.е. без ошибок) все ваши программы должны возвращать значение 0. Закрывающая фигурная скобка в конце программы формально завершает ее. Хотя фигурная скобка в действительности не является частью объектного кода программы, её "выполнение" (т.е. обработку закрывающей фигурной скобки функции main()) мысленно можно считать концом С++-программы. И в самом деле, если в этом примере программы инструкция return отсутствовала бы, программа автоматически завершилась бы по достижении этой закрывающей фигурной скобки. Обработка синтаксических ошибок Каждому программисту известно, насколько легко при вводе текста программы в компьютер вносятся случайные ошибки (опечатки). К счастью, при попытке скомпилировать такую программу компилятор "просигналит" сообщением о наличии синтаксических ошибок. Большинство С++-компиляторов попытаются "увидеть" смысл в исходном коде программы, независимо от того, что вы ввели. Поэтому сообщение об ошибке не всегда отражает истинную причину проблемы. Например, если в предыдущей программе случайно опустить открывающую фигурную скобку после имени функции main(), компилятор укажет в качестве источника ошибки инструкцию cout. Поэтому при получении сообщения об ошибке просмотрите две-три строки кода, непосредственно предшествующих строке с "обнаруженной" ошибкой. Ведь иногда компилятор начинает "чуять недоброе" только через несколько строк после реального местоположения ошибки. Многие С++-компиляторы выдают в качестве результатов своей работы не только сообщения об ошибках, но и предупреждения (warning). В язык C++ "от рождения" заложено великодушное отношение к программисту, т.е. он позволяет программисту практически все, что корректно с точки зрения синтаксиса. Однако даже "всепрощающим" С++- компиляторам некоторые синтаксически правильные вещи могут показаться подозрительными. В таких ситуациях и выдается предупреждение. Тогда программист сам должен оценить, насколько справедливы подозрения компилятора. Откровенно говоря, некоторые компиляторы слишком уж бдительны и предупреждают по поводу совершенно корректных инструкций. Кроме того, компиляторы позволяют использовать различные опции, которые могут информировать об интересующих вас вещах. Иногда такая информация имеет форму предупреждающего сообщения даже несмотря на отсутствие "состава" предупреждения. Программы, приведенные в этой книге, написаны в соответствии со стандартом C++ и при корректном вводе не должны генерировать никаких предупреждающих сообщений. Важно! Большинство С++-компиляторов предлагают несколько уровней сообщений (и предупреждений) об ошибках. В общем случае можно выбрать тип ошибок, о наличии которых вы хотели бы получать сообщения. Например, большинство компиляторов по желанию программиста могут информировать об использовании неэффективных конструкций или устаревших средств. Для примеров этой книги достаточно использовать обычную настройку компилятора. Но вам все же имеет смысл заглянуть в прилагаемую к компилятору документацию и поинтересоваться, какие возможности по управлению процессом компиляции есть в вашем распоряжении. Многие компиляторы довольно "интеллектуальны" и могут помочь в обнаружении неочевидных ошибок еще до того, как они перерастут в большие проблемы. Знание принципов, используемых компилятором при составлении отчета об ошибках, стоит затрат времени и усилий, которые потребуются от программиста на их освоение. Вторая С++-программа Возможно, самой важной конструкцией в любом языке программирования является присвоение переменной некоторого значения. Переменная — это именованная область памяти, в которой могут храниться различные значения. При этом значение переменной во время выполнения программы можно изменить один или несколько раз. Другими словами, содержимое переменной изменяемо, а не фиксированно. В следующей программе создается переменная с именем х, которой присваивается значение 1023, а затем на экране отображается сообщение Эта программа выводит значение переменной х: 1023. // Программа №2 - Использование переменной. #include using namespace std; int main() { int x; // Здесь объявляется переменная. x = 1023; // Здесь переменной х присваивается число 1023. cout << "Эта программа выводит значение переменной х: "; cout << х; // Отображение числа 1023. return 0; } Что же нового в этой программе? Во-первых, инструкция: int х; // Здесь объявляется переменная. объявляет переменную с именем х целочисленного типа. В C++ все переменные должны быть объявлены до их использования. В объявлении переменной помимо ее имени необходимо указать, значения какого типа она может хранить. Тем самым объявляется тип переменной. В данном случае переменная х может хранить целочисленные значения, т.е. целые числа, лежащие в диапазоне -32 768--32 767. В C++ для объявления переменной целочисленного типа достаточно поставить перед ее именем ключевое слово int. Таким образом, инструкция int х; объявляет переменную х типа int. Ниже вы узнаете, что C++ поддерживает широкий диапазон встроенных типов переменных. (Более того, C++ позволяет программисту определять собственные типы данных.) Во-вторых, при выполнении следующей инструкции переменной присваивается конкретное значение: х = 1023; // Здесь переменной х присваивается число 1023. В C++ оператор присваивания представляется одиночным знаком равенства (=). Его действие заключается в копировании значения, расположенного справа от оператора, в переменную, указанную слева от него. После выполнения этой инструкции присваивания переменная x будет содержать число 1023. Результаты, сгенерированные этой программой, отображаются на экране с помощью двух инструкций cout. Обратите внимание на использование следующей инструкции для вывода значения переменной x: cout << х; // Отображение числа 1023. В общем случае для отображения значения переменной достаточно в инструкции cout поместить ее имя справа от оператора "<<". Поскольку в данном конкретном случае переменная x содержит число 1023, то оно и будет отображено на экране. Прежде чем переходить к следующему разделу, попробуйте присвоить переменной х другие значения (в исходном коде) и посмотрите на результаты выполнения этой программы после внесения изменений. Более реальный пример Первые две программы, кроме демонстрации ряда важных средств языка C++, не делали ничего полезного. В следующей программе решается практическая задача преобразования галлонов в литры. Здесь также показан один из способов ввода данных в программу. // Эта программа преобразует галлоны в литры. #include using namespace std; int main() { int gallons, liters; cout << "Введите количество галлонов:"; cin >> gallons; // Ввод данных от пользователя. liters = gallons * 4; // Преобразование в литры. cout << "Литров: " << liters; return 0; } Эта программа сначала отображает на экране сообщение, предлагающее пользователю ввести число для преобразования галлонов в литры, а затем ожидает до тех пор, пока оно не будет введено. (Помните, вы должны ввести целое число галлонов, т.е. число, не содержащее дробной части.) Затем программа отобразит значение, приблизительно равное эквивалентному объему, выраженному в литрах. В действительности для получения точного результата необходимо использовать коэффициент 3,7854 (т.е. в одном галлоне помещается 3,7854 литра), но поскольку в этом примере мы работаем с целочисленными переменными, то коэффициент преобразования округлен до 4. Обратите внимание на то, что две переменные gallons и liters объявляются после ключевого слова int в форме списка, элементы которого разделяются запятыми. В общем случае можно объявить любое количество переменных одного типа, разделив их запятыми. (В качестве альтернативного варианта можно использовать несколько декларативных int- инструкций — результат будет тот же.) Для приема значения, вводимого пользователем, используется следующая инструкция: cin >> gallons; // Ввод данных от пользователя. Здесь применяется еще один встроенный идентификатор — cin — предоставляемый С ++-компилятором. Он составлен из частей слов console input и в большинстве случаев означает ввод данных с клавиатуры. В качестве оператора ввода используется символ ">>". При выполнении этой инструкции значение, введенное пользователем (которое в данном случае должно быть целочисленным), помещается в переменную, указанную с правой стороны от оператора ">>" (в данном случае это переменная gallons). В этой программе заслуживает внимания и эта инструкция: cout << "Литров: " << liters; Здесь интересно то, что в одной инструкции использовано сразу два оператора вывода " <<". При ее выполнении сначала будет выведена строка "Литров: ", а за ней — значение переменной liters. В общем случае в одной инструкции Можно соединять любое количество операторов вывода, предварив каждый элемент вывода "своим" оператором Новый тип данных Несмотря на то что для приблизительных подсчетов вполне сгодится рассмотренная выше программа преобразования галлонов в литры, для получения более точных результатов ее необходимо переделать. Как отмечено выше, с помощью целочисленных типов данных невозможно представить значения с дробной частью. Для них нужно использовать один из типов данных с плавающей точкой, например double (двойной точности). Данные этого типа обычно находятся в диапазоне 1,7Е-308--1,7Е+308. Операции, вы-полняемые над числами с плавающей точкой, сохраняют любую дробную часть результата и, следовательно, обеспечивают более точное преобразование. В следующей версии программы преобразования используются значения с плавающей точкой. /* Эта программа преобразует галлоны в литры с помощью чисел с плавающей точкой. */ #include using namespace std; int main() { double gallons, liters; cout << "Введите количество галлонов: "; cin >> gallons; // Ввод данных от пользователя. liters = gallons * 3.7854; // Преобразование в литры. cout << "Литров: " << liters; return 0; } Для получения этого варианта в предыдущую программу было внесено два изменения. Во-первых, переменные gallons и liters объявлены на этот раз с использованием типа double. Во-вторых, коэффициент преобразования задан в виде числа 3.7854, что позволяет получить более точные результаты. Если С++-компилятор встречает число, содержащее десятичную точку, он автоматически воспринимает его как константу с плавающей точкой. Обратите также внимание на то, что инструкции cout и cin остались такими же, как в предыдущем варианте программы, в которой использовались переменные типа int. Это очень важный момент: С++-система ввода-вывода автоматически настраивается на тип данных, указанный в программе. Скомпилируйте и выполните эту программу. На приглашение указать количество галлонов введите число 1. В качестве результата программа должна отобразить 3,7854 литра. Повторим пройденное Итак, подытожим самое важное из уже прочитанного материала. 1. Каждая С++-программа должна иметь функцию main(), которая означает начало выполнения программы. 2. Все переменные должны быть объявлены до их использования. 3. C++ поддерживает различные типы данных, включая целочисленные и с плавающей точкой. 4. Оператор вывода данных обозначается символом "<<", а при использовании в инструкции cout он обеспечивает отображение информации на экране компьютера. 5. Оператор ввода данных обозначается символом ">>", а при использовании в инструкции cin он считывает информацию с клавиатуры. 6. Выполнение программы завершается с окончанием функции main(). Функции Любая С++-программа составляется из "строительных блоков", именуемых функциями. Функция — это подпрограмма, которая содержит одну или несколько С++-инструкий и выполняет одну или несколько задач. Хороший стиль программирования на C++ предполагает, что каждая функция выполняет только одну задачу. Каждая функция имеет имя, которое используется для ее вызова. Своим функциям программист может давать любые имена за исключением имени main(), зарезервированного для функции, с которой начинается выполнение программы. Функции — это "строительные блоки" С++-программы. В C++ ни одна функция не может быть встроена в другую. В отличие от таких языков программирования, как Pascal, Modula-2 и некоторых других, которые позволяют использование вложенных функций, в C++ все функции рассматриваются как отдельные компоненты. (Безусловно, одна функция может вызывать другую.) При обозначении функций в тексте этой книги используется соглашение (обычно соблюдаемое в литературе, посвященной языку программирования C++), согласно которому имя функции завершается парой круглых скобок. Например, если функция имеет имя getval, то ее упоминание в тексте обозначится как getval(). Соблюдение этого соглашения позволит легко отличать имена переменных от имен функций. В уже рассмотренных примерах программ функция main() была единственной. Как упоминалось выше, функция main() — первая функция, выполняемая при запуске программы. Ее должна содержать каждая С++-программа. Вообще, функции, которые вам предстоит использовать, бывают двух типов. К первому типу относятся функции, написанные программистом (main() — пример функции такого типа). Функции другого типа находятся в стандартной библиотеке С++-компилятора. (Стандартная библиотека будет рассмотрена ниже, а пока заметим, что она представляет собой коллекцию встроенных функций.) Как правило, С++-программы содержат как функции, написанные программистом, так и функции, предоставляемые компилятором. Поскольку функции образуют фундамент C++, займемся ими вплотную. Программа с двумя функциями Следующая программа содержит две функции: main() и myfunc(). Еще до выполнения этой программы (или чтения последующего описания) внимательно изучите ее текст и попытайтесь предугадать, что она должна отобразить на экране. /* Эта программа содержит две функции: main() и myfunc(). */ #include using namespace std; void myfunc(); // прототип функции myfunc() int main() { cout << "В функции main()."; myfunc(); // Вызываем функцию myfunc(). cout << "Снова в функции main()."; return 0; } void myfunc() { cout << " В функции myfunc(). "; } Программа работает следующим образом. Вызывается функция main() и выполняется ее первая cout-инструкция. Затем из функции main() вызывается функция myfunc(). Обратите внимание на то, как этот вызов реализуется в программе: указывается имя функции myfunc, за которым следуют пара круглых скобок и точка с запятой. Вызов любой функции представляет собой С++-инструкцию и поэтому должен завершаться точкой с запятой. Затем функция myfunc() выполняет свою единственную cout-инструкцию и передает управление назад функции main(), причем той строке кода, которая расположена непосредственно за вызовом функции. Наконец, функция main() выполняет свою вторую cout-инструкцию, которая завершает всю программу. Итак, на экране мы должны увидеть такие результаты. В функции main(). В функции myfunc(). Снова в функции main(). В этой программе необходимо рассмотреть следующую инструкцию. void myfunc(); // прототип функции myfunc() Прототип объявляет функцию до ее первого использования. Как отмечено в комментарии, это — прототип функции myfunc(). Хотя подробнее прототипы будут рассмотрена ниже, все же без кратких пояснений здесь не обойтись. Прототип функции объявляет функцию до ее определения. Прототип позволяет компилятору узнать тип значения, возвращаемого этой функцией, а также количество и тип парамeтров, которые она может иметь. Компилятору нужно знать эту информацию до первого вызова функции. Поэтому прототип располагается до функции main(). Единственной функцией, которая не требует прототипа, является main(), поскольку она встроена в язык C++. Как видите, функция myfunc() не содержит инструкцию return. Ключевое слово void, которое предваряет как прототип, так и определение функции myfunc(), формально заявляет о том, что функция myfunc() не возвращает никакого значения. В C++ функции, не возвращающие значений, объявляются с использованием ключевого слова void. Аргументы функций Функции можно передать одно или несколько значений. Значение, передаваемое функции, называется аргументом. Несмотря на то что в программах, которые мы рассматривали до сих пор, ни одна из функций (ни main(), ни myfunc()) не принимала никаких значений, функции в C++ могут принимать один или несколько аргументов. Верхний предел числа принимаемых аргументов определяется конкретным компилятором. Согласно стандарту C++ он равен 256. Аргумент — это значение, передаваемое функции при вызове. Рассмотрим короткую программу, которая для отображения абсолютного значения числа использует стандартную библиотечную (т.е. встроенную) функцию abs(). Эта функция принимает один аргумент, преобразует его в абсолютное значение и возвращает результат. // Использование функции abs(). #include #include using namespace std; int main() { cout << abs(-10); return 0; } Здесь функции abs() в качестве аргумента передается число -10. Функция abs() принимает этот аргумент при вызове и возвращает его абсолютное значение, которое в свою очередь передаётся инструкции cout для отображения на экране абсолютного значения числа -10. Дело в том, что если функция является частью выражения, она автоматически вызывается для получения возвращаемого ею значения. В данном случае значение, возвращаемое функцией abs(), оказывается справа от оператора "<<" и поэтому законно отображается на экране. Обратите также внимание на то, что рассматриваемая программа включает заголовок Каждый раз, когда вы используете библиотечную функцию, в программу необходимо включать соответствующий заголовок. Заголовок, помимо прочей информации, содержит прототип библиотечной функции. Параметр — это определяемая функцией переменная, которая принимает передаваемый функции аргумент. При создании функции, которая принимает один или несколько аргументов, иногда необходимо объявить переменные, которые будут хранить значения аргументов. Эти переменные называются параметрами функции. Например, следующая функция выводит произведение двух целочисленных аргументов, передаваемых функции при ее вызове. void mul (int х, int у) { cout << х * у << " "; } При каждом вызове функции mul() выполняется умножение значения, переданного параметру х, на значение, переданное параметру у. Однако помните, что х и у — это просто переменные, которые принимают значения, передаваемые при вызове функции. Рассмотрим следующую короткую программу, которая демонстрирует использование функции mul(). // Простая программа, которая демонстрирует использование функции mul(). #include using namespace std; void mul(int x, int у); // Прототип функции mul(). int main() { mul (10, 20); mul (5, 6); mul (8, 9); return 0; } void mul(int x, int y) { cout << x * у << " "; } Эта программа выведет на экран числа 200, 30 и 72. При вызове функции mul() С++- компилятор копирует значение каждого аргумента в соответствующий параметр. В данном случае при первом вызове функции mul() число 10 копируется в переменную х, а число 20 — в переменную у. При втором вызове 5 копируется в х, а 6 — в у. При третьем вызове 8 копируется в х, а 9 — в у. Если вы никогда не работали с языком программирования, в котором разрешены параметризованные функции, описанный процесс может показаться несколько странным. Однако волноваться не стонт: по мере рассмотрения других С++-программ принцип использования функций, их аргументов и параметров станет более понятным. Узелок на память. Термин аргумент относится к значению, которое используется при вызове функции. Переменная, которая принимает этот аргумент, называется параметром. Функции, которые принимают аргументы, называются параметризованными функциями. Если С++-функции имеют два или больше аргументов, то они разделяются запятыми. В этой книге под термином список аргументов следует понимать аргументы, разделенные запятыми. Для рассмотренной выше функции mul() список аргументов выражен в виде x, у. Функции, возвращающие значения В C++ многие библиотечные функции возвращают значения. Например, уже знакомая вам функция abs() возвращает абсолютное значение своего аргумента. Функции, написанные программистом, также могут возвращать значения. В C++ для возврата значения используется инструкция return. Общий формат этой инструкции таков: return значение; Нетрудно догадаться, что здесь элемент значение представляет собой значение, возвращаемое функцией. Чтобы продемонстрировать процесс возврата функциями значений, переделаем предыдущую программу так, как показано ниже. В этой версии функция mul() возвращает произведение своих аргументов. Обратите внимание на то, что расположение функции справа от оператора присваивания означает присваивание переменной (расположенной слева) значения, возвращаемого этой функцией. // Демонстрация возврата функциями значений. #include using namespace std; int mul (int x, int у); // Прототип функции mul(). int main() { int answer; answer = mul (10, 11); // Присваивание значения, возвращаемого функцией. cout << "Ответ равен" << answer; return 0; } // Эта функция возвращает значение. int mul (int х, int у) { return х * у; // Функция возвращает произведение х и у. } В этом примере функция mul() возвращает результат вычисления выражения х*у с помощью инструкции return. Затем значение этого результата присваивается переменной answer. Таким образом, значение, возвращаемое инструкцией return, становится значением функции mul() в вызывающей программе. Поскольку в этой версии программы функция mul() возвращает значение, ее имя в определении не предваряется словом void. (Вспомните, слово void используется только в том случае, когда функция не возвращает никакого значения.) Поскольку существуют различные типы переменных, существуют и различные типы значений, возвращаемых функциями. Здесь функция mul() возвращает значение целочисленного типа. Тип значения, возвращаемого функцией, предшествует ее имени как в прототипе, так и в определении. В более ранних версиях C++ для типов значений, возвращаемых функциями, существовало соглашение, действующее по умолчанию. Если тип возвращаемого функцией значения не указан, предполагалось, что эта функция возвращает целочисленное значение. Например, функция mul() согласно тому соглашению могла быть записана так. // Устаревший способ записи функции mul(). mul (int X, int у) /* По умолчанию в качестве типа значения, возвращаемого функцией, используется тип int.*/ { return х * у; // Функция возвращает произведение х и у. } Здесь по умолчанию предполагается целочисленный тип значения, возвращаемого функцией, поскольку не задан никакой другой тип. Однако правило установки целочисленного типа по умолчанию было отвергнуто стандартом C++. Несмотря на то что большинство компиляторов поддерживают это правило ради обратной совместимости, вы должны явно задавать тип значения, возвращаемого каждой функцией, которую пишете. Но если вам придется разбираться в старых версиях С++-программ, это соглашение следует иметь в виду. При достижении инструкции return функция немедленно завершается, а весь остальной код игнорируется. Функция может содержать несколько инструкций return. Возврат из функции можно обеспечить с помощью инструкции return без указания возвращаемого значения, но такую ее форму допустимо применять только для функций, которые не возвращают никаких значений и объявлены с использованием ключевого слова void. Функция main() Как вы уже знаете, функция main() — специальная, поскольку это первая функция которая вызывается при выполнении программы. В отличие от некоторых других языков программирования, в которых выполнение всегда начинается "сверху", т.е. с первой строки кода, каждая С++-программа всегда начинается с вызова функции main() независимо от ее расположения в программе. (Все же обычно функцию main() размещают первой, чтобы ее было легко найти.) В программе может быть только одна функция main(). Если попытаться включить в программу несколько функций main(), она "не будет знать", с какой из них начать работу. В действительности большинство компиляторов легко обнаружат ошибку этого типа и сообщат о ней. Как упоминалось выше, поскольку функция main() встроена в язык C++, она не требует прототипа. Общий формат С++-функций В предыдущих примерах были показаны конкретные типы функций. Однако все С++- функции имеют такой общий формат. тип_возвращаемого_значения имя (список_параметров) { .// тело метода } Рассмотрим подробно все элементы, составляющие функцию. С помощью элемента тип_возвращаемого_значения указывается тип значения, возвращаемого функцией. Как будет показано ниже в этой книге, это может быть практически любой тип, включая типы, создаваемые программистом. Если функция не возвращает никакого значения, необходимо указать тип void. Если функция действительно возвращает значение, оно должно иметь тип, совместимый с указанным в определении функции. Каждая функция имеет имя. Оно, как нетрудно догадаться, задается элементом имя. После имени функции между круглых скобок указывается список параметров, который представляет собой последовательность пар (состоящих из типа данных и имени), разделенных запятыми. Если функция не имеет параметров, элемент список_параметров отсутствует, т.е. круглые скобки остаются пустыми. В фигурные скобки заключено тело функции. Тело функции составляют С++- инструкции, которые определяют действия функции. Функция завершается (и управление передается вызывающей процедуре) при достижении закрывающей фигурной скобки или инструкции return. Некоторые возможности вывода данных До сих пор у нас не было потребности при выводе данных обеспечивать переход на следующую строку. Однако такая необходимость может потребоваться очень скоро. В C++ последовательность символов "возврат каретки/перевод строки" генерируется с помощью символа новой строки. Для вывода этого символа используется такой код: \n (символ обратной косой черты и строчная буква n). Продемонстрируем использование последовательности символов "возврат каретки/перевод строки" на примере следующей программы. /* Эта программа демонстрирует \n-последовательность, которая обеспечивает переход на новую строку. */ #include using namespace std; int main() { cout << "один\n"; cout << "два\n"; cout << "три"; cout << "четыре"; return 0; } При выполнении программа генерирует такие результаты: один два тричетыре Символ новой строки можно поместить в любом месте строки, а не только в конце. "Поиграйте" с символом новой строки, чтобы убедиться в том, что вы правильно понимаете его назначение. Две простые инструкции Для рассмотрения более реальных примеров программ нам необходимо познакомиться с двумя С++-инструкциями: if и for. (Более подробное их описание приведено ниже в этой книге.) Инструкция if Инструкция if позволяет сделать выбор между двумя выполняемыми ветвями программы. Инструкция if в C++ действует подобно инструкции IF, определенной в любом другом языке программирования. Её простейший формат таков: if(условие) инструкция; Здесь элемент условие — это выражение, которое при вычислении может оказаться равным значению ИСТИНА или ЛОЖЬ. В C++ ИСТИНА представляется ненулевым значением, а ЛОЖЬ — нулем. Если условие, или условное выражение, истинно, элемент инструкция выполнится, в противном случае — нет. При выполнении следующего фрагмента кода на экране отобразится фраза 10 меньше 11. if(10 < 11) cout << "10 меньше 11"; Такие операторы сравнения, как "<" (меньше) и ">=" (больше или равно), используются во многих других языках программирования. Но следует помнить, что в C++ в качестве оператора равенства применяется двойной символ "равно" (==). В следующем примере cout-инструкция не выполнится, поскольку условное выражение дает значение ЛОЖЬ. Другими словами, поскольку 10 не равно 11, cout-инструкция не отобразит на экране приветствие. if(10==11) cout << "Привет"; Безусловно, операнды условного выражения необязательно должны быть константами. Они могут быть переменными и даже содержать обращения к функциям. В следующей программе показан пример использования if-инструкции. При выполнении этой программы пользователю предлагается ввести два числа, а затем сообщается результат их сравнения. // Эта программа демонстрирует использование if-инструкции. #include using namespace std; int main() { int a,b; cout << "Введите первое число: "; cin >> a; cout << "Введите второе число: "; cin >> b; if(a < b) cout << "Первое число меньше второго."; return 0; } Цикл for for — одна из циклических инструкций, определенных в C++. Цикл for повторяет указанную инструкцию заданное число раз. Инструкция for в C++ действует практически так же, как инструкция FOR, определенная в таких языках программирования, как Java, С#, Pascal и BASIC. Ее простейший формат таков: for(инициализация; условие; инкремент) инструкция; Здесь элемент инициализация представляет собой инструкцию присваивания, которая устанавливает управляющую переменную цикла равной начальному значению. Эта переменная действует в качестве счетчика, который управляет работой цикла. Элемент условие представляет собой выражение, в котором тестируется значение управляющей переменной цикла. Результат этого тестирования определяет, выполнится цикл for еще раз или нет. Элемент инкремент — это выражение, которое определяет, как изменяется значение управляющей переменной цикла после каждой итерации. Цикл for будет выполняться до тех пор, пока вычисление элемента условие дает истинный результат. Как только условие станет ложным, выполнение программы продолжится с инструкции, следующей за циклом for. Например, следующая программа с помощью цикла for выводит на экран числа от 1 до 100. // Программа демонстрирует использование for-цикла. #include using namespace std; int main() { int count; for(count=1; count<=100; count=count+1) cout << count << " "; return 0; } На рис. 2.1 схематично показано выполнение цикла for в этом примере. Как видите, сначала переменная count инициализируется числом 1. При каждом повторении цикла проверяется условие count<=100. Если результат проверки оказывается истинным, cout- инструкция выводит значение переменной count, после чего ее содержимое увеличивается на единицу. Когда значение переменной count превысит 100, проверяемое условие даст в результате ЛОЖЬ, и выполнение цикла прекратится. В профессионально написанном С++-коде редко можно встретить инструкцию count=count+1, поскольку для инструкций такого рода в C++ предусмотрена специальная сокращенная форма: count++. Оператор "++" называется оператором инкремента. Он увеличивает операнд на единицу. Оператор "++" дополняется оператором "--" (оператором декремента), который уменьшает операнд на единицу. С помощью оператора инкремента используемую в предыдущей программе инструкцию for можно переписать следующим образом. for(count=1; count<=100; count++) cout << count << " "; Блоки кода Поскольку C++ — структурированный (а также объектно-ориентированный) язык, он поддерживает создание блоков кода. Блок — это логически связанная группа программных инструкций, которые обрабатываются как единое целое. В C++ программный блок создается путем размещения последовательности инструкций между фигурными (открывающей и закрывающей) скобками. В следующем примере if(х<10) { cout << "Слишком мало, попытайтесь еще раз."; cin >> х; } обе инструкции, расположенные после if-инструкции (между фигурными скобками) выполнятся только в том случае, если значение переменной х меньше 10. Эти две инструкции (вместе с фигурными скобками) представляют блок кода. Они составляют логически неделимую группу: ни одна из этих инструкций не может выполниться без другой. С использованием блоков кода многие алгоритмы реализуются более четко и эффективно. Они также позволяют лучше понять истинную природу алгоритмов. Блок — это набор логически связанных инструкций. В следующей программе используется блок кода. Введите эту программу и выполните ее, и тогда вы поймете, как работает блок кода. // Программа демонстрирует использование блока кода. #include using namespace std; int main() { int a, b; cout << "Введите первое число: "; cin >> a; cout << "Введите второе число: "; cin >> b; if(a < b) { cout << "Первое число меньше второго.\n"; cout << "Их разность равна: " << b-a; } return 0; } Эта программа предлагает пользователю ввести два числа с клавиатуры. Если первое число меньше второго, будут выполнены обе cout-инструкцин. В противном случае обе они будут опущены. Ни при каких условиях не выполнится только одна из них. Точки с запятой и расположение инструкции В C++ точка с запятой означает конец инструкции. Другими словами, каждая отдельная инструкция должна завершаться точкой с запятой. Как вы знаете, блок — это набор логически связанных инструкций, которые заключены между открывающей и закрывающей фигурными скобками. Блок нe завершается точкой с запятой. Поскольку блок состоит из инструкций, каждая из которых завершается точкой с запятой, то в дополнительной точке с запятой нет никакого смысла. Признаком же конца блока служит закрывающая фигурная скобка (зачем еще один признак?). Язык C++ не воспринимает конец строки в качестве признака конца инструкции. По- этому для компилятора не имеет значения, в каком месте строки располагается инструкция. Например, с точки зрения С++-компилятора, следующий фрагмент кода х = у; у = у+1; mul(x, у); аналогичен такой строке: x = у; у = у+1; mul(x, у); Практика отступов Рассматривая предыдущие примеры, вы, вероятно, заметили, что некоторые инструкции сдвинуты относительно левого края. C++ — язык свободной формы, т.е. его синтаксис не связан позиционными или форматными ограничениями. Это означает, что для С++- компилятора не важно, как будут расположены инструкции по отношению друг к другу. Но у программистов с годами выработался стиль применения отступов, который значительно повышает читабельность программ. В этой книге мы придерживаемся этого стиля и вам советуем поступать так же. Согласно этому стилю после каждой открывающей скобки делается очередной отступ вправо, а после каждой закрывающей скобки на-чало отступа возвращается к прежнему уровню. Существуют также некоторые определенные инструкции, для которых предусматриваются дополнительные отступы (о них речь впереди). Ключевые слова C++ В стандарте C++ определено 63 ключевых слова. Они показаны в табл. 2.1. Эти ключевые слова (в сочетании с синтаксисом операторов и разделителей) образуют определение языка C++. В ранних версиях C++ определено ключевое слово overload, но теперь оно устарело. Следует иметь в виду, что в C++ различается строчное и прописное написание букв. Ключевые слова не являются исключением, т.е. все они должны быть написаны строчными буквами. Например, слово RETURN не будет распознано в качестве ключевого слова return. Идентификаторы в C++ В C++ идентификатор представляет собой имя, которое присваивается функции переменной или иному элементу, определенному пользователем. Идентификаторы могут состоять из одного или нескольких символов (значимыми должны быть первые символа). Имена переменных должны начинаться с буквы или символа подчеркивания Последующим символом может быть буква, цифра и символ подчеркивания. Символы подчеркивания можно использовать для улучшения читабельности имени переменной например first_name. В C++ прописные и строчные буквы воспринимаются как личные символы, т.е. myvar и MyVar — это разные имена. Вот несколько примеров допустимых идентификаторов. В C++ нельзя использовать в качестве идентификаторов ключевые слова. Нельзя же использовать в качестве идентификаторов имена стандартных функций (например abs). Помните, что идентификатор не должен начинаться с цифры. Так, 12х— недопустимый идентификатор. Конечно, вы вольны называть переменные и другие программные элементы по своему усмотрению, но обычно идентификатор отражает н чение или смысловую характеристику элемента, которому он принадлежит. Стандартная библиотека C++ В примерах программ, представленных в этой главе, использовалась функция abs(). По существу функция abs() не является частью языка C++, но ее "знает" каждый С++- компилятор. Эта функция, как и множество других, входит в состав стандартной библиотеки. В примерах этой книги мы подробно рассмотрим использование многих библиотечных функций C++. Стандартная библиотека C++ содержит множество встроенных функций, которые программисты могут использовать в своих программах. В C++ определен довольно большой набор функций, которые содержатся в стандартной библиотеке. Эти функции предназначены для выполнения часто встречающихся задач, включая операции ввода-вывода, математические вычисления и обработку строк. При использовании программистом библиотечной функции компилятор автоматически связывает объектный код этой функции с объектным кодом программы. Поскольку стандартная библиотека C++ довольно велика, в ней можно найти много полезных функций, которыми действительно часто пользуются программисты. Библиотечные функции можно применять подобно строительным блокам, из которых возводится здание. Чтобы не "изобретать велосипед", ознакомьтесь с документацией на библиотеку используемого вами компилятора. Если вы сами напишете функцию, которая будет "переходить" с вами от программы в программу, ее также можно поместить в библиотеку. Помимо библиотеки функций, каждый С++-компилятор также содержит библиотеку классов, которая является объектно-ориентированной библиотекой. Наконец, в C++ определена стандартная библиотека шаблонов (Standard Template Library— STL). Она предоставляет процедуры "многократного использования", которые можно настраивать в соответствии с конкретными требованиями. Но прежде чем применять библиотеку классов или STL, нам необходимо познакомиться с классами, объектами и понять, в чем состоит суть шаблона. |