Освой самостоятельно С++ за 21 день.

Подготовка к программированию

Язык C++, возможно, больше любого другого требует от программиста до написания программы провести подготовительный этап, заключающийся в ее проектировании. При решении тривиальных проблем, рассматриваемых в первых нескольких главах этой книги, можно обойтись и без затрат на проектирование. Однако сложные проблемы, с которыми профессиональные программисты сталкиваются в реальной жизни чуть ли не каждый день, действительно требуют предварительного проектирования, и чем тщательнее оно будет проведено, тем более вероятно, что программа сможет их решить, причем с минимальными затратами времени и денежных средств. При добросовестно проведенном проектировании создается программа, которую легко отладить и изменять в будущем. Было подсчитано, что около 90% стоимости программного продукта составляет стоимость отладки и настройки. Удачно выполненное проектирование может значительно уменьшить эти расходы, а значит, и стоимость проекта в целом.

Первый вопрос, который нужно задать при подготовке к проектированию любой программы, звучит примерно так: "Какую проблему я хочу решить?" Каждая программа должна иметь четкую, ясно сформулированную цель, и вы увидите, что это относится даже к простейшим программам, приведенным в этой книге.

Второй вопрос каждый уважающий себя программист поставит следующим образом: "Можно ли решить эту проблему с использованием уже имеющихся программных продуктов, т.е. не изобретая собственного колеса?" Может быть, для решения этой проблемы достаточно воспользоваться своей старой программой, ручкой и бумагой или купить у кого-то уже готовую программу? Часто такое решение может оказаться лучше, чем создание абсолютно новой программы. Программист, предлагающий такую альтернативу, никогда не пострадает от отсутствия работы: умение находить экономные решения проблем обеспечит ему популярность в будущем.

Уяснив проблему и придя к выводу, что она требует написания абсолютно новой программы, вы будете готовы к этапу проектирования.

Создание любого коммерческого приложения требует тщательного анализа проблемы и проектирования ее эффективного решения. Хотя эти этапы логически предваряют этап написания программы, все же лучше начать с изучения базового синтаксиса и семантики языка C++ еще до изучения методов формального анализа и проектирования.

Среда разработки

В этой книге предполагается, что в вашем компиляторе предусмотрен режим работы с командной для непосредственного ввода данных, минуя графический интерфейс таких систем, как Windows или Macintosh. Найдите опцию console или easy window либо обратитесь к документации, прилагаемой к компилятору.

Возможно, ваш компилятор имеет собственный встроенный текстовый редактор либо вы можете использовать любой коммерческий текстовый редактор, сохраняющий файлы в текстовом формате без атрибутов форматирования. Примерами таких редакторов могут служить Windows Notepad, команда DOS Edit, Brief, Epsilon, EMACS и vi. Такие коммерческие текстовые процессоры, как WordPerfect, Word и многие другие, также позволяют сохранять файлы в текстовом формате.

Файлы, создаваемые с помощью текстовых редакторов, называются файлами источников. Они обычно имеют расширение .cpp, .cp или .с. В этой книге файлы, содержащие листинги программ, имеют расширение . cpp, но всегда лучше просмотреть документацию компилятора, с которым вы собираетесь работать, и выяснить его предпочтения.

Примечание: Для большинства компиляторов C++ неважно, какое расширение имеет файл, содержащий исходный текст программы, хотя многие из них по умолчанию используют расширение .cpp. Однако будьте вни­мательны: некоторые компиляторы рассматривают файлы с расши­рением . с как программы на языке С, а файлы с расширением . cpp как программы на языке C++. Так что работу с компилятором всегда лучше начать с чтения документации.

Компиляция исходного кода программы

Хотя исходный текст программы, содержащийся в вашем файле, не будет понятен каждому, кто в него заглянет (особенно тем, кто незнаком с языком C++), все же он представлен в таком виде, который может быть воспринят человеком. Файл с исходным текстом программы — это еще не программа, и его нельзя выполнить или запустить.

Рекомендуется: Используйте для написания исходного текста программы простой текстовый редактор или редактор, встроенный в компилятор.

Сохраняйте свои файлы с расширением .сpp, .cp или .c.

Обращайтесь к документации компиля­тора и компоновщика, чтобы быть уве­ренным в правильном компилировании и компоновке программы.

Не рекомендуется: Не используйте текстовый процессор, который сохраняет форматированный текст. Если вам все-таки приходится обращаться к нему, сохраняйте файлы как текст ASCII.

Чтобы превратить исходный текст в программу, используется компилятор. Каким образом вызвать компилятор и как сообщить ему о местонахождении исходного текста программы, зависит от конкретного компилятора, поэтому вновь нужно заглянуть в документацию.

После завершения компиляции исходного кода создается объектный файл. Этот файл обычно имеет расширение ,obj. Но это еще не выполняемая программа. Для превращения объектного файла в исполняемый нужно запустить программу компоновки.

Создание исполняемого файла с помощью компоновщика

Программы на языке C++ обычно создаются путем компоновки одного или нескольких объектных файлов (файлов .obj) с одной или несколькими библиотеками. Библиотекой называется коллекция компонуемых файлов, которые либо поставляются вместе с компилятором, либо приобретаются отдельно, либо создаются и компилируются самим программистом. Все компиляторы C++ поставляются с библиотекой функций (или процедур) и классов, которые можно включить в программу. Функция — это программный блок, который выполняет некоторые служебные действия, например складывает два числа или выводит информацию на экран. Класс можно рассматривать как коллекцию данных и связанных с ними функций. О функциях и классах речь впереди (см. занятия 5 и 6).

Итак, чтобы создать исполняемый файл, нужно выполнить перечисленные ниже действия.

1. Создать файл с исходным текстом программы, который будет иметь расширение cpp.

2. Скомпилировать исходный код и получить объектный файл с расширением .obj.

3. Скомпоновать файл .obj с необходимыми библиотеками с целью создания исполняемого файла программы.

Цикл разработки

Если бы каждая программа заработала должным образом с первой попытки, можно было бы говорить о завершении цикла разработки: написание программы, компиляция исходного кода, компоновка программы и ее выполнение. К сожалению, почти все программы (тривиальные и не очень) содержат ошибки. Одни ошибки обнаружит компилятор, другие — компоновщик, а третьи проявятся только при запуске программы в работу.

Любая ошибка должна быть исправлена, и для этого нужно отредактировать исходный текст программы, перекомпилировать его и перекомпоновать, а затем снова выполнить. Этот цикл разработки представлен на рис. 1.1.

Первая программа на языке C++ — HELLO.cpp

Традиционно в книгах по программированию первые примеры программ начинаются с вывода на зкран слов Hello World или какой-нибудь вариации на тему. В этой книге мы следовали устоявшимся традициям.

Введите первую программу с помошью текстового редактора, в точности повторяя все нюансы, Завершив ввод, сохраните файл, скомпилируйте его, скомпонуйте и выполните. Программа должна вывести на экран слова Hello World. Пока не стоит задумываться о том, как работает эта программа. Вы должны получить удовлетворение просто от того, что прошли полный цикл разработки. Все аспекты этой программы будут подробно рассмотрены на следующих занятиях.

Примечание: В приведенном ниже листинге слева содержатся номера строк. Эти номера установлены лишь для ссылки в тексте книги на соответствующие строки программы. Их не нужно вводить в окно редактора, Например, в первой строке листинга 1.1 вы должны ввести: #include <iostream.h>

Листинг 1.1. Файл HELLO.cpp — программа приветствия.

1: #include <iostream.h>

2:

3: int main()

4: {

5: cout << "Hello World!\n"

6: return 0;

7: }

Убедитесь в том, что введенный вами текст программы совпадает с содержимым приведенного здесь листинга. Обратите внимание на знаки препинания. Символ << в строке 5 является оператором перенаправления потока данных. Эти символы на большинстве клавиатур вводятся путем нажатия клавиши <Shift> и двойного нажатия клавиши с запятой. Строка 5 завершается точкой с запятой (;). Не пропустите этот символ завершения строки программного кода!

Рис. 1.1. Этапы разработки программы на языке C++

Кроме того, убедитесь, что вы корректно работаете со своим компилятором. Большинство компиляторов переходит к компоновке автоматически, но все-таки стоит свериться с документацией. Если вы получите какие-нибудь сообщения об ошибках, просмотрите внимательно текст своей программы и найдите отличия от варианта, приведенного в книге. Если вы увидите сообщение об ошибке со ссылкой на строку 1, уведомляющее о невозможности найти файл iostream.h (cannot find file iostream.h), обратитесь к документации за указаниями об установке пути для включаемых файлов или переменных окружения. Если вы получите сообщение об ошибке, уведомляющее об отсутствии прототипа для функции main, добавьте строку int main(); сразу перед строкой 3. В этом случае вам придется добавлять эту строку до начала функции main в каждой программе, приведенной в этой книге. Большинство компиляторов не требует наличия прототипа для функции main, но вполне возможно, что именно вам достался компилятор из другой компании.

Один из возможных вариантов программы будет выглядеть следующим образом:

1: #include <iostream.h>

2: int main();  // большинство компиляторов не требует этой строки

3: int main()

4: {

5: cout << "Hello World!\n"

6: return 0;

7: }

Попробуйте выполнить программу HELLO.exe. Если все правильно, вы должны увидеть на экране приветствие:

Hello world!

Использование стандартных библиотек

Чтобы гарантировать, что все наши читатели, работающие со старыми компиляторами, не будут иметь проблем с программами из этой книги, мы используем старый стиль включения файлов:

#include <iostream.h>

а не заголовки новых стандартных библиотек:

#include <iostream>

Такой вариант включения должен работать на всех компиляторах, тем не менее, он имеет ряд недостатков. Если вы предпочитаете использовать новые стандартные библиотеки, просто замените в своей программе строку 1 строкой

#include <iostream>

и добавьте строку

using namespace std;

сразу после списка включаемых файлов Нюансы использования пространства имен подробно рассматриваются на занятии 17.

Будете вы использовать стандартные заголовочные файлы или нет, программы, приведенные в этой книге, должны работать без каких бы то ни было модификаций. Принципиальное отличие старых библиотек от новых стандартов заключается в использовании библиотеки iostream (см. занятие 16). Но даже эти изменения не должны оказать влияние на программы из этой книги ввиду их незначительности. Кроме того, они выходят за рамки обсуждения круга тем, предусмотренных для начинающих.

Примечание: Трудно читать текст программы даже про себя, если не знаешь, как произносить специальные символы и ключевые слова. Советую читать первую строку так: "паунд инклуд (# — символ фунта) ай-оу-стрим-дот (или точка) - эйч". А строку 5 читайте как "си-аут-'Hello world!'".

Если увидели, то примите наши поздравления! Вы только что ввели, скомпилировали и запустили свою первую программу на языке C++. Конечно, она не поражает своей грандиозностью, но почти каждый профессиональный программист начинал именно с такой программы.

Осваиваем компилятор Visual C++ 6

Все программы в этой книге проверены на компиляторе Visual C++ 6.0 и должны прекрасно компилироваться, компоноваться и выполняться при использовании любого компилятора Microsoft Visual C++, по крайней мере, начиная с версии 4.0 и выше, Теоретически, поскольку мы имеем дело с ANSI-совместимым текстом программ, все программы в этой книге должны компилироваться любым ANSI-совместимым компилятором любого производителя,

В идеале результаты выполнения программ должны совпадать с приведенными в этой книге, но на практике не всегда так бывает.

Чтобы наконец приступить к делу, ознакомьтесь в этом разделе с тем, как редактировать, компилировать, компоновать и выполнять программу, используя компилятор компании Microsoft. Если у вас другой компилятор, на каких-то этапах возможны некоторые отличия. Даже если вы используете компилятор Microsoft Visual C++ 6.0, все равно стоит свериться с документацией и уточнить все детали.

Построение проекта приветствия

Чтобы создать и протестировать программу приветствия, выполните ряд действий.

1. Запустите компилятор.

2. Выберите из меню File команду New.

3. Выберите опцию Win32 Console Application (Консольное приложение для Win32), введите имя проекта, например Example 1, и щелкните на кнопке ОК.

4. Выберите из меню вариант An Empty Project (Пустой проект) и щелкните на кнопке ОК.

5. Выберите в меню File команду New.

6. Выберите опцию C++ Source File (файл источника C++) и введите имя проекта ex1.

7. Введите текст программы, приведенный выше.

8. Выберите в меню Build команду Build Example1.exe.

9. Убедитесь в отсутствии ошибок компиляции.

10. Нажмите клавиши <Ctrl+F5> для выполнения программы.

11. Нажмите клавишу пробела для завершения программы.

Ошибки компиляции

Ошибки в процессе компиляции могут возникать по различным причинам. Обычно они являются результатом небрежного ввода и другого рода случайностей. Приличные компиляторы сообщат не только о том, что именно у вас не в порядке, они также укажут точное местоположение обнаруженной ошибки. Самые "продвинутые" компиляторы даже предложат вариант исправления ошибки!

В этом можно убедиться, специально сделав ошибку в нашей программе. Давайте удалим в программе HELLO.cpp закрывающую фигурную скобку в строке 7. Ваша программа теперь будет выглядеть так, как показано в листинге 1.2.