Ю. А. Медведев основы программирования на языке c++

Скачать 496.92 Kb.

Название	Ю. А. Медведев основы программирования на языке c++
страница	1/5
Тип	Документы

1 2 3 4 5

Н.Н. МАНУЙЛОВ

Ю.А. МЕДВЕДЕВ

ОСНОВЫ

ПРОГРАММИРОВАНИЯ НА ЯЗЫКЕ C++

ВЛАДИМИР

2011

Министерство образования и науки РФ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Владимирский государственный

гуманитарный университет

Н.Н. МАНУЙЛОВ

Ю.А. МЕДВЕДЕВ

ОСНОВЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ НА ЯЗЫКЕ C++

(Структурное программирование)

Владимир

2011
УДК 681.3.06:51(076)

ББК[32.81+22.18]я7

М34
Мануйлов Н.Н., Медведев Ю.А.

Основы программирования на языке C++ (Структурное программирование). Учебно-методическая разработка по дисциплине «Программирование». – Владимир: ВГГУ, 2011. – 48 с.
Работа предназначена для проведения лекционных и семинарских занятий со студентами специализированных факультетов по дисциплине «Программирование», а также может быть использована преподавателями непрофильных специальностей при самостоятельном освоении языка С++. В работу включен теоретический материал по 5 темам и 7 семинарских занятий. Табл. 1. Библиогр. 16 наим.
Рецензент: профессор, доктор физико-математических наук Алхутов Ю.А.

Ответственный за выпуск: доцент Наумова С.Б.
Печатается по решению редакционно-издательского совета ВГГУ
УДК 681.3.06:51(076)

ББК[32.81+22.18]я7
© Владимирский государственный

гуманитарный университет, 2011

© Мануйлов Н.Н., Медведев Ю.А., 2011

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЯЗЫКА

В любом алгоритмическом языке можно выделить четыре основных элемента: алфавит языка, лексемы, выражения, операторы.

Алфавит языка, или его символы — это основные неделимые знаки, с помощью которых пишутся все тексты на языке.

Лексема, или элементарная конструкция, - минимальная единица языка, имеющая самостоятельный смысл.

Выражение задает правило вычисления некоторого значения.

Оператор задает законченное описание некоторого действия.

Лексемы образуются из символов, выражения - из лексем и символов, а операторы — из символов, выражений и лексем.

Алфавит С++ включает:

прописные и строчные латинские буквы и знак подчеркивания;
арабские цифры от 0 до 9;
специальные знаки: + - * / < > = | & ! \ ~ ' @ # $ % ? _ : ; , . () [] {}".
пробельные символы: пробел, символы табуляции, символы перехода на новую строку.

Из символов алфавита формируются лексемы языка: идентификаторы, ключевые (зарезервированные) слова, знаки операций, константы, разделители (скобки, точка, запятая, пробельные символы).

Границы лексем определяются другими лексемами, такими, как разделители или знаки операций.

Идентификатор — это имя программного объекта.

В идентификаторе могут использоваться латинские буквы, цифры и знак подчеркивания.
Имена идентификаторов чувствительны к регистру (MyIdentificator, myidentificator и MYIDENTIFICATOR — три различных имени).
Первым символом идентификатора может быть буква или знак подчеркивания, но не цифра.
Пробелы внутри имен не допускаются.
Идентификатор не должен совпадать с ключевыми словами и именами используемых стандартных объектов языка.

Ключевые слова — это зарезервированные идентификаторы, которые имеют специальное значение для компилятора. Их можно использовать только в том смысле, в котором они определены.

Константами называют неизменяемые величины. Различают: целые, вещественные, символьные, строковые константы. Компилятор относит константу к одному из типов по ее внешнему виду.

Целые константы:

Десятичный формат записи числа: последовательность десятичных цифр, начинающаяся не с нуля (если не 0). Например, 8, 0, 12345.
Восьмеричный формат: 0, за которым следуют восьмеричные цифры. Например, 01,029, 07453.
Шестнадцатеричный формат: 0x или 0X, за которым следуют шестнадцатеричные цифры. Например, 0xA, 0xBc14F, 0X00FF.

Вещественные константы:

Десятичный формат: [цифры].[цифры]. Например, 5.6, -1.32, 13., .002. Квадратными скобками здесь и далее обозначена необязательная часть в записи.
Экспоненциальный формат: [цифры][.][цифры]{E|e}{[+]|-}[цифры]. Например, 0.5Е7, 300е-5. Здесь и далее фигурными скобками будем обозначать выбор одного из вариантов, разделенных знаком |, в записи.

Символьные константы: Один или два символа в апострофах. Например, ‘B’, ’b’, ’+’, ’\0’, ’\n’, ’\07’, ’\0xFF’. Отметим, что используется байтовая кодировка символов. Пустая символьная константа недопустима.

Строковые константы: Последовательность символов в кавычках. Например, “hello world”, “X=100\tY=200\n”

Последовательности символов, начинающиеся с обратной косой черты, называют экранированными или escape-последовательностями. Эти последовательности используются для представления неотображаемых символов, зарезервированных символов (апостроф, кавычки, слеш и т.п.), символов через их коды (используется ASCII таблица), например \86, \0xFF.

Таблица 1. Escape-последовательности для непечатаемых символов.

\a	Звуковой сигнал	\t	Табуляция
\b	Возврат	\v	Вертикальная табуляция
\n	Перевод строки	\\	Обратный слеш
\r	Возврат каретки	\”	Кавычки
\’	Апостроф	\?	Знак вопроса

В C++ используются «нуль-терминированные» строки – в конце строки стоит нулевой символ '\0'.

Комментарий начинается либо с символов // до конца строки (однострочный), либо заключается между символами-скобками /* и */ (многострочный).

Операторы, операции и выражения:

Выражение - это вычисляемая и возвращающая свое результирующее значение комбинация операндов и операций над ними, выполняемых в порядке их приоритета.

Операция - это знак, группа знаков или функция, то есть некая определенная конструкция, объединяющая свои операнды в выражение и обозначающая какое-либо действие над ними.

Операнд представляет собой элемент-участник операции. Операндами могут быть константы, именованные константы, переменные, вызовы функций и выражения.

По количеству принимаемых операндов в C++ различают унарные операции (один операнд), бинарные операции (два операнда), тернарные операции (три операнда).

Переменная — это область памяти, в которой находятся данные, которыми оперирует программа.

Именованная константа – константа, имеющая идентификатор.

Основные арифметические операции:

+, -,*,/ бинарные операции сложения, вычитания, умножения и деления.

Важно помнить, что при целых операндах результат деления получается целым. Например, 33/15 = 2, 33/15.0=2.2.

% остаток от деления одного целого числа на второе. Например, 33%15=3.

+,- унарные операции знака числа. Например, -x+y.

= бинарная операция простого присваивания. В результате ее работы операнд стоящий относительно присваивания справа получает значение левого операнда. Например, D=b*b-4*a*c. Кроме того различают множественное присваивание. Выполняется оно справа налево. Например, результатом присваивания x=y=z=0 будет нулевое значение переменных x,y,z.

Остальные операции C++, их приоритет и порядок выполнения приведены методическом пособии «Лабораторный практикум по изучению языка C++».

Операнды в выражениях, могут иметь как адрес и значение, так и только значение. Для того, чтобы отличать выражения, обозначающие объекты с адресом и значением, от выражений, обозначающих только значения, вводятся понятие lvalue и rvalue.

lvalue и и rvalue являются свойством не объектов и/или функций, а выражений.Например, i — lvalue, ++i — lvalue, *&i — lvalue, a[5] — lvalue, a[i] — lvalue, 10 — rvalue, i + 1 — rvalue, i++ — rvalue и т.д.
ТИПЫ ДАННЫХ C++

Тип данных определяет внутреннее представление данных в памяти компьютера; множество значений, которые могут принимать величины этого типа; операции и функции, которые можно применять к величинам этого типа.

В языке С++ выделяют следующие категории типов: базовые типы данных, производные (определяемые) типы.

Базовые типы:

имеют имена, которые являются ключевыми словами языка;
к базовым типам относятся: скалярные типы и пустой тип void;
скалярные типы делятся на целочисленные и вещественные типы. Логический и символьный тип являются целочисленным типом.

Целочисленные базовые типы:

int – Целый знаковый	char – Символьный
bool Логический	wchar_t Расширенный символьный

К типу int можно указывать спецификаторы: short (короткий), long (длинный), signed (знаковый), unsigned (беззнаковый). При описании типа допускается указывать только спецификатор. Например, long int эквивалентно long, unsigned int эквивалентно unsigned и эквивалентно int. Спецификатор unsigned может быть применен и к символьному типу.

Вещественные типы: float (вещественный), double (вещественный с двойной точностью). Для типа double может быть использован спецификатор long.

Логические переменные типа bool могут принимать одно из двух значений: false (ложь) или true (истина). По определению значение false равно 0, a true не равно 0.

В стандарте языка С++ явным образом не определены размеры типов, однако для любой реализации компилятора и любой платформы должны выполнятся соотношения:

8>=sizeof(char)<=sizeof(short)<=sizeof(int)<=sizeof(long)>=32

sizeof(float)<=sizeof(double)<=sizeof(long double)

sizeof(T)==sizeof(signed T)==sizeof(unsigned T),

где операция sizeof() – определяет размер памяти, которая соответствует идентификатору, типу или выражению..

При работе с адресной арифметикой целесообразно пользоваться псевдонимами беззнаковых целочисленных типов size_t и ptrdiff_t. Размер типа выбирается таким образом, чтобы в него можно было записать максимальный размер теоретически возможного массива. На 32-битной системе типы будут занимать 32-бита, на 64-битной - 64-бита. Тип size_t является результатом выполнения операции sizeof. Тип ptrdiff_t является результатом выражения, где один указатель вычитается из другого.

Производные типы строятся на основе базовых типов и делятся на. скалярные (перечисления (enum), указатели, ссылки) и структурные (массивы, структуры (struct), объединения (union), классы (class)).

Переменная — это именованная область памяти, в которой хранятся данные определенного типа. Переменная должна иметь идентификатор (имя переменной). Значение переменной можно изменять. Перед использованием переменная должна быть описана:

[класс памяти] [const] тип имя [инициализатор];

Модификатор const задает именованную константу, значение которой изменить нельзя. Константу необходимо инициализировать при объявлении.

Переменную можно инициализировать выражением с помощью присваивания либо с указанием выражения в скобках. В одном операторе можно описать несколько переменных одного типа, разделяя их запятыми. Например, int k, i =10; k=1; const int j(i+10-k); float с = 0.25, x(3.3), sum;

Область действия идентификатора (ОДИ) — это часть программы, в которой память, связанная с идентификатором существует. Различают:

локальная область, когда переменная определена внутри блока (область действия от точки описания до конца блока, включая вложенные блоки);
глобальная область, когда переменная определена вне любого блока (областью действия - файл, в котором она определена).

Областью видимости идентификатора (ОВИ) часть программы, из которой допустим доступ к значению переменной через идентификатор. ОДИ=ОВИ, кроме случая, когда во вложенном блоке описана переменная с именем, аналогичным имени переменной во внешнем блоке. Внешняя переменная во вложенном блоке не видна.

int main(){ int i=10;

{int i=20; }// вывод i даст число 20

// вывод i даст число 10

}

Класс памяти определяет время жизни переменной и ОВИ переменной. Используются следующие спецификаторы:

auto — автоматическая переменная.

По умолчанию ничем не инициализируется.
Время жизни – от описания до конца блока.
Для глобальных переменных не используется
Для локальных auto используется по умолчанию

register аналогичен auto, но память выделяется по возможности в регистрах процессора.
extern —переменная определяется в другом месте программы (в другом файле или дальше по тексту). Используется для создания переменных, доступных во всех модулях программы, в которых они объявлены.
static — статическая переменная.

Определяемый объект располагается по фиксированному адресу. Время жизни — постоянное.
Инициализируется один раз при первом выполнении оператора, содержащего определение переменной. По умолчанию базовые типы инициализируются нулем.
Локальные статические переменные видны только внутри своего блока.
Глобальные статические переменные видны только в том модуле, в котором они описаны.

Основной файл	Файл value.cpp (1 вариант)
#include #include "value.h" using namespace std; int a; //глобальная переменная а // в первом варианте pi видно, во втором нет extern double pi; void f(); // экспортируем функцию из другого модуля int main(){ // переменная x определена ниже extern int x; a = 1; // присваивание глобальной переменной //локальная переменная а, аналогично auto int a; int a; a = x; // присваивание локальной переменной ::a = 3;// присваивание глобальной переменной //для второго варианта получим ошибку cout< f(); f();//предыдущее значение i сохранено, выведет 6,28 return 0; } int x = 4; // определение и инициализация	#include double pi=3.14; void f(){ static int i; i++; std::cout << i*pi<< std::endl;}
	Файл value.cpp (2 вариант)
	#include static double pi=3.14; void f(){ static int i; i++; std::cout << i*pi<< std::endl;}

БАЗОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ СТРУКТУРНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ

В теории программирования доказано (Боймом и Якопини в 1966), что программу для решения задачи любой сложности можно составить только из трех структур, называемых следованием, ветвлением и циклом.

Следованием называется конструкция, представляющая собой последовательное выполнение двух или более операторов (простых или составных).

Ветвление задает выполнение либо одного, либо другого оператора в зависимости от выполнения какого-либо условия.

Цикл задает многократное выполнение оператора
Программирование ветвлений.

Условный оператор if используется для разветвления процесса вычислений на два направления:

if ( выражение ) оператор1; [else оператор2;]

Порядок выполнения: вычисляется выражение, если оно имеет значение true (не равно нулю), выполняется первый оператор, иначе второй. После этого управление передается на оператор, следующий за условным. В качестве операторов можно использовать составные операторы. В выражении можно использовать описание типов переменных и составные логические выражения.

Примеры:

If (а<0) b = 1;

if (ad || a==0)) b++; else {b= a; a = 0;}

If (a
if (a++) b++;

if (b>a) max = b; else max = a;

Без использования фигурных скобок во вложенных ветвлениях ключевое слово else относится к ближайшему еще не связанному if.

int a=1,b=2,c=3;

if (a==3)if (b==3) cout<< b; else cout<< c; else cout<<"yyy";

Эквивалентно: if (a==3){

if (b==3) cout<< b; else cout<< c;}

else cout<
Операция условия ?:

(условное выражение) ? выражение1 : выражение2;

Порядок выполнения: если условное выражение истинно, то вычисляется выражение1, если ложно — выражение2.

Пример. Максимум из двух чисел х и у.

mах=(х>у)?х:у; cout<<“max=“<

В большинстве случаев операцию условия ?: можно реализовать конструкцией if-else. Использование ?: оправдано, например, при вычислении параметров метода или функции

int a=10; cout<< (a==10?"OK" : "NOT OK");

либо при создании и инициализации объектов

string s1("OK"), s2("NOT OK"); bool f=true;

string str = f ? s1 : s2 ;

Оператор switch.

Оператор switch предназначен для разветвления процесса вычислений на несколько направлений.

Формат оператора:

switch ( выражение ){

case константное_выражение_1: [список_операторов_1]

case константное_выражение_2: [список_операторов_2]

…

case константное_выражение_n: [список_операторов_n]

[default: операторы ]

}

Порядок выполнения:

вычисляется выражение (оно должно быть целочисленным);

управление передается первому оператору из списка, помеченного константным выражением, значение которого совпало с вычисленным;

если выход из переключателя явно не указан, последовательно выполняются все остальные ветви;

выход из переключателя выполняется с помощью операторов break (выход из внутреннего блока) или return (выход из функции);

в теле switch не допускаются одинаковые константные выражения;

несколько меток могут следовать подряд;

если совпадения не произошло, выполняются операторы, расположенные после слова default (а при его отсутствии управление передается следующему за switch оператору).

int a=1;

switch (a){

case 1: cout<< 1;

case 2: cout << 2;

default: cout << 10;}

//результат 1210

int a=2;

switch (a){

case 1: cout<< 1;break;

case 2: cout << 2;break;

default: cout << 10; }

//результат 2

int a=2;

switch (a){

case 1: cout<< 1;break;

case 2:

case 3: cout << 2;break;

}//результат 2

int a=2; b;

switch (a){

case 1: b=a;break;

case 1: b=a;break;

case 3: b=a;break;}

//ошибка

Программирование циклов

Для организации циклов в С++ используются следующие три оператора: while, for , do … while.

Цикл for: Цикл for в я зыке C++ несмотря на синтаксическую схожесть с циклом со счетчиком является циклом с предусловием.

Синтаксис:

for ( раздел объявления и инициализации;

условие продолжения цикла;

раздел модификации) тело цикла

1 2 3 4 5

	Е. Н. Акимова основы программирования на языке фортран учебное пособие Применение многопроцессорных вычислительных систем (мвс) ставит две задачи построения параллельных алгоритмов: распараллеливание...		Топ-программа «Разработчик 1С» примерная программа дисциплины Основы программирования и конфигурирования в корпоративных информационных системах
	Вопросы к зачету по дисциплине Основы программирования Описать основные элементы структуры программы ( Раздел интерфейса, раздел реализации, раздел инициализации)		Основы программирования Цель контрольной работы – закрепление и проверка знаний, полученных студентами заочной формы обучения в процессе самостоятельного...
	Паскаль как язык структурно-ориентированного программирования Виртом в 1971 г., играет особую роль и в практическом программировании, и в его изучении. С непревзойденной четкостью в нем реализованы...		Методические указания содержат общие понятие объектно-ориентированного... Методические указания предназначены для выполнения курсовой работы по дисциплине «Объектно-ориентированное программирование» для...
	Методические указания по выполнению лабораторных работ на алгоритмическом... Хотя набор стандартных функций электронных таблиц достаточно широк, для некоторых задач он либо недостаточен, либо выполнение таких...		Лабораторная работа №1: Интерфейс среды matlab и основы программирования.... Интерфейс среды matlab (окно команд, окно рабочего пространства, окно истории команд, окно «текущая папка», окно Details, меню Start,...
	Введение в науку о языке Назовите основные разделы науки о языке и единицы языка, изучаемые в этих разделах		Руководство для заявителей Представительством Европейского Союза в России для облегчения понимания правил конкурса для потенциальных российских участников....

Ю. А. Медведев основы программирования на языке c++

Похожие: