C++ - Kurs.pdf - Język C++ - matte1

Dedykacja

Książka ta jest dedykowana pamięci Davida Levine.

CzĘŚĆ 1.

Rozdział 1.

Zaczynamy

Wprowadzenie

Witamy w „C++ dla każdego.” Ten rozdział pomoże ci efektywnie programować w C++.

Dowiesz się z niego:

dlaczego C++ jest standardowym językiem tworzenia oprogramowania

Jakie kroki należy wykonać przy opracowaniu programu w C++

w jaki sposób wpisać, skompilować i zbudować swój pierwszy, działający

program w C++.

Krótka historia jĘzyka C++

Od czasu pierwszych komputerów elektronicznych, zbudowanych do wspomagania artyleryjskich

obliczeń trajektorii podczas drugiej wojny światowej, języki programowania przebyły długą drogę.

Na początku programiści używali najbardziej prymitywnych instrukcjami komputera: języka

maszynowego. Te instrukcje były zapisywane jako długie ciągi zer i jedynek. Dlatego wymyślono

tzw. asemblery, zamieniające instrukcje maszynowe na czytelne dla człowieka i łatwiejsze do

zapamiętania mnemoniki, takie jak ADD czy MOV.

Z czasem pojawiły się języki wyższego poziomu, takie jak BASIC czy COBOL. Te języki

umożliwiały stosowanie zapisu przypominającego słowa i zdania, np. LET I = 100. Te instrukcje

były tłumaczone przez interpretery i kompilatory na język maszynowy.

Interpreter tłumaczy odczytywany program, bezpośrednio zamieniając jego instrukcje (czyli kod)

na działania. Kompilator natomiast tłumaczy kod na pewną formę pośrednią. Ten proces jest

nazywany kompilacją; w jej wyniku otrzymujemy plik obiektowy. Następnie kompilator

wywołuje program łączący (tzw. linker), który zamienia plik obiektowy na program

wykonywalny.

Ponieważ interpretery odczytują kod programu bezpośrednio i wykonują go na bieżąco, są

łatwiejsze w użyciu dla programistów. Obecnie większość programów interpretowanych jest

nazywanych skryptami, zaś sam interpreter nosi nazwę Script Engine (w wolnym tłumaczeniu:

motor skryptu).

Niektóre języki, takie jak Visual Basic, nazywają interpreter biblioteką czasu działania. Java

nazywa swój interpreter maszynĄ wirtualnĄ (VM, Virtual Machine), jednak w pewnych

przypadkach taka maszyna wirtualna jest dostarczana przez przeglądarkę WWW (taką jak Internet

Explorer lub Netscape).

Kompilatory wymagają wprowadzenia dodatkowego kroku związanego z kompilowaniem kodu

źródłowego (czytelnego dla człowieka) na kod obiektowy (czytelny dla maszyny). Ten dodatkowy

krok jest dość niewygodny, ale dzięki niemu kompilowane programy działają bardzo szybko, gdyż

czasochłonne zadanie przetłumaczenia kodu źródłowego na język maszynowy jest wykonywane

tylko raz (podczas kompilacji) i nie jest już konieczne podczas działania programu.

Kolejną zaletą wielu języków kompilowanych (takich jak C++) jest posiadanie tylko programu

wykonywalnego (bez konieczności posiadania interpretera). W przypadku języka

interpretowanego, do uruchomienia programu konieczne jest posiadanie interpretera.

Przez wiele lat głównym celem programistów było uzyskanie niewielkich fragmentów szybko

działającego kodu. Programy musiały być niewielkie, gdyż pamięć była droga; musiały być także

szybkie, gdyż droga była również moc obliczeniowa. Gdy komputery stały się mniejsze, tańsze i

szybsze, a także gdy spadła cena pamięci, te priorytety uległy zmianie. Obecnie czas pracy

programisty jest dużo droższy niż koszty eksploatacji większości komputerów wykorzystywanych

w codziennej pracy. Teraz najważniejszy jest dobrze napisany, łatwy w konserwacji kod. Łatwość

konserwacji oznacza, że gdy zmienią się wymagania wobec działania programu, program można

zmienić i rozbudować, bez ponoszenia większych wydatków.

UWAGA Słowo „program” jest uŻywane w dwóch kontekstach: w odniesieniu do zestawu

poszczególnych instrukcji (kodu Źródłowego), tworzonego przez programistĘ oraz w odniesieniu

siĘ do całego programu przyjmujacego postaĆ pliku wykonywalnego. MoŻe to powodowaĆ

znaczne nieporozumienia, w zwiĄzku z czym bĘdziemy staraĆ siĘ dokonaĆ rozróŻnienia

pomiĘdzy kodem Źródłowym a plikiem wykonywalnym.

RozwiĄzywanie problemów

Problemy, które obecnie rozwiązują programiści, są zupełnie inne niż problemy rozwiązywane

dwadzieścia lat temu. W latach osiemdziesiątych programy były tworzone w celu zarządzania

dużymi ilościami nie poddanych obróbce danych danych. Zarówno osoby piszące kod, jak i osoby

korzystające z programów, zajmowały się komputerami profesjonalnie. Obecnie z komputerów

korzysta dużo osób, większość z nich ma niewielkie pojęcie o tym, jak działa program i komputer.

Komputery są narzędziem używanym przez ludzi do konkretnej pracy, a nie w celu dodatkowego

zmagania się z samym komputerem.

Można uważać za ironię, że wraz z pojawieniem się coraz łatwiejszych do opanowania przez ogół

użytkowników programów, tworzymy programy, które same w sobie stają się coraz bardziej

wymyślne i skomplikowane. Minęły już czasy wpisywania przez użytkownika tajemniczych

poleceń po znaku zachęty, które powodowały wyświetlenie strumienia nie przetworzonych

danych. Obecne programy korzystają z wymyślnych „przyjaznych interfejsów użytkownika”,

posiadających wiele okien, menu, okien dialogowych oraz innych elementów, które wszyscy

dobrze znamy.

Wraz z rozwojem sieci WWW, komputery wkroczyły w nową erę penetracji rynku; korzysta z nicj

więcej osób niż kiedykolwiek, a ich oczekiwania są bardzo duże. Przez kilka lat, jakie upłynęły od

czasu pierwszego wydania tej książki, programy stały się bardziej złożone, w związku z czym

powstało zapotrzebowanie na pomocne w ich opanowaniu techniki programistyczne.

Wraz ze zmianą wymagań dotyczących oprogramowania, zmieniły się także same języki i

technika pisania programów. Choć historia tych przemian jest fascynująca, w tej książce skupimy

się na transformacjach jakie nastąpiły w trakcie przejścia od programowania proceduralnego do

programowania obiektowego.

Programowanie proceduralne, strukturalne i

obiektowe

Do niedawna program był traktowany jako seria procedur, działających na danych. Procedura

(funkcja) jest zestawem specyficznych, wykonywanych jedna po drugiej instrukcji. Dane były

całkowicie odseparowane od procedur, zaś zadaniem programisty było zapamiętanie, która funkcja

wywołuje inne funkcje, oraz jakie dane były w wyniku tego zmieniane. W celu uniknięcia wielu

potencjalnych błędów opracowane zostało programowanie strukturalne.

Główną ideą programowania strukturalnego jest: „dziel i rządź.” Program komputerowy może być

uważany za zestaw zadań. Każde zadanie, które jest zbyt skomplikowane aby można było je łatwo

opisać, jest rozbijane na zestaw mniejszych zadań składowych, aż do momentu gdy, wszystkie

zadania są wystarczająco łatwe do zrozumienia.

Na przykład, obliczenie przeciętnej pensji przeciętnego pracownika przedsiębiorstwa jest dość

złożonym zadaniem. Można je jednak podzielić na następujące podzadania:

1. Obliczenie, ile zarabiają poszczególne osoby.

2. Policzenie ilości pracowników.

3. Zsumowanie wszystkich pensji.

4. Podzielenie tej sumy przez ilość pracowników.

Sumowanie pensji można podzielić na następujące kroki:

1. Odczytanie danych dotyczących każdego pracownika.

2. Odwołanie się do danych dotyczących pensji.

3. Dodanie pensji do naliczanej sumy.

4. Przejście do danych dotyczących następnego pracownika.

Z kolei, uzyskanie danych na temat pracownika można rozbić na:

1. Otwarcie pliku pracowników.

2. Przejście do właściwych danych.

3. Odczyt danych z dysku.

Programowanie strukturalne stanowi niezwykle efektywny sposób rozwiązywania złożonych

problemów. Jednak pod koniec lat osiemdziesiątych ograniczenia takiej metody programowania

objawiły się aż nazbyt jasno.

Po pierwsze, w trakcie tworzenia oprogramowania naturalnym dążeniem jest traktowanie danych

(na przykład danych pracownika) oraz tego, co można z nimi zrobić (sortować, modyfikować,

itd.), jako pojedynczej całości. Niestety, w programowaniu strukturalnym struktury danych są

oddzielone od manipulujących nimi funkcji, a w programie strukturalnym nie istnieje naturalny

sposób ich połączenia. Programowanie strukturalne jest często nazywane programowaniem

proceduralnym, gdyż skupia się na procedurach (a nie na „obiektach”).

Po drugie, programiści zmuszeni są wciąż wymyślać nowe rozwiązania starych problemów.

Czasem nazywa się to „wymyślaniem koła”; stanowi to przeciwieństwo „ponownego

wykorzystania.” Idea ponownego wykorzystania oznacza tworzenie komponentów, posiadających

znane wcześniej właściwości, które mogą być w miarę potrzeb dołączane do programu. Pomysł

został zapożyczony z rozwiązań sprzętowych — gdy inżynier potrzebuje nowego tranzystora,

zwykle nie musi go wymyślać — przegląda duże pudło z tranzystorami i wybiera ten, który

spełnia dane wymagania, ewentualnie tylko nieco go modyfikując. Inżynier oprogramowania nie

miał podobnej możliwości.

Na to zapotrzebowanie próbuje odpowiedzieć programowanie zorientowane obiektowo, dostarcza

ono technik zarządzania złożonymi elementami, umożliwia ponowne wykorzystanie

komponentów i łączy w logiczną całość dane oraz manipulujące nimi funkcje.

Zadaniem programowania zorientowanego obiektowo jest modelowanie „obiektów” (tzn. rzeczy),

a nie „danych.” Modelowanymi obiektami mogą być zarówno elementy na ekranie, takie jak

C++ - Kurs.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: