Технологии программирования. Объектно-ориентированные языки программирования. Основные конструкции языка программирования С++

История и назначение языка С++
Имена. Переменные.
Константы. Выражения
Все операции языка С++
Программирование линейных структур
План:

Язык программирования C++
Введение
Первоначальное название «С with Classes».
Основное достоинство – наличие большого количества специальных средств и меха-низмов, упрощающих написа-ние сложных системных про-грамм.
Основной недостаток – незащищенный синтаксис, который часто не позволяет точно идентифицировать ошибку на этапе компиляции программы.
Си - 1972 Денис Ритчи
(1989 Стандарт ANSI,
1999 Новый стандарт)
С++
(начало работы:1979-й год
автор: Бьерн Страуструп)
Standard С++
(1998)
BCPL (1967)
Java
C#

Простейшие конструкции языка
Алфавит и основные лексемы языка программирования
Алфавит языка C++ включает:
1) строчные и прописные буквы латинского алфавита;
2) арабские цифры: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9;
3) шестнадцатеричные цифры: 0..9, а..f или A..F;
4) специальные символы: + - * / = < & ; и т. д.;

ИДЕНТИФИКАТОРЫ
Для символического обозначения величин, имен функций и т.п. используются имена или идентификаторы.
Идентификаторы в языке Си++ – это последовательность знаков, начинающаяся с буквы или знака подчеркивания. В идентификаторах можно использовать заглавные и строчные латинские буквы, цифры и знак подчеркивания.
Прописные и строчные буквы различаются.
Примеры: ABC abc Abc ABc AbC MY_Primer_1 Prim_123

Длина идентификаторов произвольная. Примеры правильных идентификаторов:
abc A12 NameOfPerson BYTES_PER_WORD Отметим, что abc и Abc – два разных идентификатора, т.е. заглавные и строчные буквы различаются.
Примеры неправильных идентификаторов:
12X a-b Ряд слов в языке Си++ имеет особое значение и не может использоваться в качестве идентификаторов. Такие зарезервированные слова называются ключевыми.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Ключевые (служебные) слова – это идентификаторы, зарезервированные в языке для специального применения. Их использование строго регламентировано.
Далее приведен cписок ключевых слов:

В СЛЕДУЮЩЕМ ПРИМЕРЕ
int max(int x, int y)
{
if (x > y)
return x;
else
return y;
}

max, x и y –имена или идентификаторы. Слова int, if, return и else – ключевые слова, они не могут быть именами переменных или функций и используются для других целей.

Описание функции
<Команды препроцессора>
[<Объявление типов, переменных и констант>]
[<Объявления (прототипы) функций>]
<Описание функции main()>
[<Описания других функций>]
<Тип результата или void> <Имя функции> ([<Список параметров>])
{[ < Объявление локальных переменных и констант >]
<Операторы>
}
Структура программы
С++ различает прописные и строчные буквы!

Пример программы на С++
Microsoft Visual C++ (Ex1_01)
#include "stdafx.h"
#include
int a=18,
b=24,
c;
int nod(int a,int b)
{
while (a!=b)
if (a>b) a=a-b;
else b=b-a;
return a;
}
int main()
{
c=nod(a,b);
printf("nod=%d\n", c);
return 0;
}
Команды
препроцессора
Объявление
переменных
Основная
функция
Описание
функции

Константы и переменные
Основными объектами любой программы являются данные
Данные
Константы
Переменные
Литералы
неинициализированные
инициализированные
поименованные

Константы
Константы – данные, не изменяемые в процессе выполнения программы.
Поименованные константы – константы, обращение к которым выполняется по имени. Они описываются в разделе описаний.
Литералы –это лексема, представляющая изображение фиксированного числового, строкового или символьного значения, записанная в тексте программы.
Константы делятся на пять групп:
целые,
вещественные,
перечислимые,
символьные,
строковые.
Компилятор, выделив константу, относит ее к той или другой группе по ее «внешнему виду» (по форме записи) в исходном тексте и по числовому значению.

ПЕРЕМЕННЫЕ
Переменная – это символическое обозначение величины в программе. Как ясно из названия, значение переменной (или величина, которую она обозначает) во время выполнения программы может изменяться.

ПЕРЕМЕННЫЕ
В языке Си++ прежде чем использовать переменную, ее необходимо объявить. Объявить переменную с именем x можно так:
int x;
В объявлении первым стоит название типа переменной int (целое число), а затем идентификатор x – имя переменной. У переменной x есть тип – в данном случае целое число.

ПЕРЕМЕННЫЕ
Тип переменной изменить нельзя, т.е. пока переменная x существует, она всегда будет целого типа.

Язык Си++ – это строго типизированный язык. Любая величина, используемая в программе, принадлежит к какому-либо типу. При любом использовании переменных в программе проверяется, применимо ли выражение или операция к типу переменной. Довольно часто смысл выражения зависит от типа участвующих в нем переменных.

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ДАННЫХ В C++
int — целочисленный тип данных.
float — тип данных с плавающей запятой.
double — тип данных с плавающей запятой двойной точности.
char — символьный тип данных.
bool — логический тип данных.

Технология «Блиц - игра». Заполните таблицу и получите свои балы.

Технология «Блиц - игра». Заполните таблицу и получите свои балы.

ОБЪЯВЛЕНИЕ ПЕРЕМЕННОЙ
Объявление переменной в C++ происходит таким образом: сначала указывается тип данных для этой переменной а затем название этой переменной.

int a; // объявление переменной a целого типа.
float b; // объявление переменной b типа данных с плавающей запятой.
double c = 14.2; // инициализация переменной типа double.
char d = 's'; // инициализация переменной типа char.
bool k = true; // инициализация логической переменной k.
Пример объявления переменных

1.4 Типы данных
Тип – описатель данных, который определяет:
а) диапазон изменения значения, задавая размер ее внутреннего представления;
б) множество операций, которые могут выполняться над этой переменной
в) требуемое для переменной количество памяти при ее начальном распределении
г) интерпретацию двоичного кода значений при последующих обращениях к переменным.
Кроме того, тип используется для контроля типов с целью обнаружения возможных случаев недопустимого присваивания.
В С++ стандартно определено большое количество типов, которые программист может использовать без предварительного описания.

Фундаментальные типы данных
1. Интегральные типы
Примечание – Для совместимости считается: 0 – false; не 0 – true.

Фундаментальные типы данных (2) 2. Вещественные типы
3. Неопределенный тип void
Нельзя объявлять значения типа void, он используется только при объявлении
нетипизированных указателей;
функций, не возвращающих значений (процедур).

1.5 Объявление переменных и поименованных констант
[<Изменчивость>] [<Тип>]<Список идентификаторов> [=<Значение>];
где <Изменчивость> – описатель возможности изменения значений: const – поименованная константа,
volatile – переменная, меняющаяся в промежутках между явными обращениями к ней
без указания изменчивости – обычная переменная
<Тип> – описатель типа: int, char, float, double и т.д.;
<Список идентификаторов> – список имен переменных или констант;
<Значение> – начальное значение переменной или значение
константы.

Примеры объявлений переменных и констант
Неинициализированные переменные:
int f,c,d; float r;
I,j;unsigned int max,min;
сhar c1,c2; unsigned char c5;
Инициализированные переменные
double k=89.34; char ch=‘G’;
Поименованные константы
const long a=6; const float pp=6.6e-34;
На практике все объявления могут быть перемешаны в описаниях программы:
const char simt=‘T’;float max=100,min=-100;
double f,s,eps=0.001;
Переменные и поименованные константы могут быть объявлены в любом месте программы:
вне всех функций, внутри функций, в любом месте функции.
Основное условие – объявление должно стоять до обращения к переменной или константе.

1.5.1. Перечисляемый тип
Используется для объявления набора поименованных целых констант.
Формат:
enum {<Ид>[=<Целое>] [,<Ид>[<>]…]}
<Список переменных>;
Пример:
enum {SUN, MON, TUES, FRI=5, SAT} day;
Константы присваиваются, начиная с нуля или с указанного значения.
Имя
переменной
SUN =0, MON = 1, TUES = 2, FRI=5, SAT=6

1.6 Объявление типа пользователя
typedef <Описание типа> <Имя объявляемого типа>;
Примеры:
1) typedef unsigned int word;
2) typedef enum {false, true} boolean;
Имя
нового типа
Имя
нового типа

1.7 Выражения
Выражение – это последовательность операндов, разделителей и знаков операций, задающая вычисление
Выражение есть правило для получения значения.
В качестве операндов могут выступать константы, переменные, стандартные функции, определенные в языке.
Порядок операций определяется рангами (приоритетами) и правилами их группирования (ассоциативностью).
Для изменения порядка выполнения операций используются круглые скобки.
Операции делятся на
- унарные;
бинарные.
Бинарные могут быть:
- аддитивные; - поразрядные;
- мультипликативные; - операции отношения
- сдвиговые; - логические
- операции присваивания

1.8 Операции
Унарные операции
Выполняются над одним операндом
- унарный минус - меняет знак арифметического операнда;
+ унарный плюс - введен для симметрии с унарным минусом;
! логическое отрицание;
& операция получения адреса операнда
* обращение по адресу (операция разыменования)
Порядковые:
++<идентификатор>, <идентификатор>++ (следующее);
- -<идентификатор>, <идентификатор> - - (предыдущее).
Местоположение знаков операций определяет в какой момент осуществляется изменение операнда.
Если знак стоит слева от операнда – то сначала значение изменяется, а потом принимает участие в вычислении.
Если знак стоит справа от операнда – то сначала операнд принимает участие в вычислении, а затем меняется его значение. (i++; a*++i; --i+c; c*i--)

Операции(2)
БИНАРНЫЕ
Аддитивные: +, -,
Мультипликативные:
* - умножение, если операнды целые, то результат целый;
/ - если делимое и делитель - целые, то результат - целое ,
% - остаток от деления целых чисел.
Пример:
int a=5;int b = 3; float c=9.3
…
a+b
a / b
a % b
a*b
c / b
(a+b)/(a-b*a)
8
1
2
15
3.1
2

Операции (3)
2. Операции отношения – применяют к числам, символам– в результате получают логическое значение:
<, >, ==, !=, <=, >= результат операций отношения – это истина или ложь
В С++ истина – это не 0 (true)
ложь - это 0 (false)
Пример:
int a = 5; int b = 3;
…
a > b
a == b
не 0
0

Операции(4)
Логические
&& - конъюнкция (и) арифметических операндов или операций отношений. Результат целочисленный 0 (ложь) или не 0 (истина).
|| - дизъюнкция (или) арифметических операндов или отношений. Результат целочисленный 0 (ложь) или не 0 (истина).
(к логическим операциям относится и унарная операция ! -отрицание).
Чаще всего операндами логических операций являются условные выражения.
Логические выражения:
выражение1&&выражение2 – истинно только тогда, когда оба выражения истинны;
выражение1||выражение2 – истинно, хотя бы одно из выражений истинно;
!выражение - истинно, если выражение ложно, и наоборот.
6>2&&3==3 - истина
!(6>2&&3==3) - ложь
x !=0 && 20/x<5 - второе выражение вычисляется, если х!=0.

Операции (5)
Логические поразрядные
& (и) - поразрядная конъюнкция (и) битовых представлений значений целочисленных выражений,
| (или) поразрядная дизъюнкция (или) битовых представлений значений целочисленных выражений,
^ (исключающее или) поразрядная исключающая или битовых представлений значений целочисленных выражений.
Примеры:
6&5 - 4
6|5 - 7
6^5 -3
00000110 & 00000101 ? 00000100
00000110 | 00000101 --> 00000111
00000110 ^ 00000101 ? 00000011

Операции (6)
Операции сдвига
>> сдвиг вправо битового представления значения левого целочисленного операнда на количество разрядов, равное значению правого целочисленного операнда,
<< сдвиг влево битового представления значения левого целочисленного операнда на количество разрядов, равное значению правого целочисленного операнда.
Примеры:
4<<2 16
5>>1 2
00000100 << 00010000
4
16
00000101 >> 00000010
5
2

Операции(7)
Операции присваивания
В С++ присваивание относится к операциям и используется для формирования бинарных выражений. Поэтому в С++ отсутствует отдельный оператор присваивания.
В качестве левого операнда в операциях присваивания может использоваться только переменная.
= += -= *= /= %= &= ^= |= <<= >>=
= - присваивает левому операнду значение выражения правой части;
Остальные операции присваивают левому операнду результат выполнения операции, указанной слева от операции равно, левого операнда и правого.
Примеры:
Int k;
k=35/4;
k*=5-2;
k+=21/3;
8
24
31

Операции(8)
Условная операция
Единственная операция, которая выполняется над тремя операндами
выражение_1 ? Выражение_2 : выражение_3
Первым вычисляется значение выражения_1.
Если оно истинно, т.е. не равно 0, то вычисляется выражение_2, которое становится результатом.
Если при вычислении выражения_1 получится 0, то вычисляется выражение_3, которое становится результатом.
Примеры:
x < 0 ? –x : x;
printf(“%3d%c%”,a,i==n?’ ‘:’\n’);

Операции (9)
Запятая, как разновидность операции
В С++ несколько выражений могут быть записаны через запятую.
Выражения, разделенные запятой выполняются последовательно слева направо.
<Выражение1>,<Выражение2>,...<Выражение n>
В качестве результата сохраняется тип и значение самого правого выражения.
Примеры:
int m=5,z;
z=(m=m*5,m*3);
int d,k;
k=(d=4,d*8);
В С++ круглые и квадратные скобки также играют роль бинарных операций (обращение к функциям, обращение к элементам массива и т.д.)
m=25, z=75
d=4, Результат к=32

Приоритет операций
1. ( ) [ ] -> :: .
2. ! (не) + - ++ -- &(адрес) *(указатель) sizeof new delete
3. .* ->*
4. * / %
5. + - (бинарные)
6. << >>
7. < <= > >=
8. = = ! =
9. &(поразрядное и)
10. ^(исключающее или)
11. | (поразрядное или)
12. &&
13. ||
14. ?:
15. = *= /= %= += -= &= ^= |= <<= >>=
16. ,

Примеры выражений
a) int a=10, b=3; float ret; ret=a/b;
б) c=1; b=c++;
в) c=1; sum=++c;
г) c=a<<4;
д) a+=b;
е) a=b=5;
ж) с=(a=5, b=a*a);
з) a=(b=s/k)+n;
и) c=(a>b)?a:b;
ret=3
b=1, c=2
c=2, sum=2
эквивалентно с=a*16;
эквивалентно a=a+b;
эквивалентно b=5; a=b;
эквивалентно a=5; b=a*a; c=b;
эквивалентно b=s/k; a=b+n;
если a>b, то с=a, иначе с=b

Математические функции
В выражениях можно использовать следующие математические функции из библиотеки
:
fabs(< вещественное выражение>) // абс. значение
abs(<Целое выражение>) // абс. значение
sqrt(<Вещественное выражение>) // √x
exp(<Вещественное выражение>) // ex
log(<Вещественное выражение>) // ln x
log10 (< Вещественное выражение >) // log10(x)
sin(<Вещественное выражение>)
cos(<Вещественное выражение>)
atan(<Вещественное выражение>) // arctg x
tan(< Вещественное выражение >) // tg x
acos (< Вещественное выражение >) // арккосинус
asin (< Вещественное выражение >) // арксинус
sinh(<Вещественное выражение>) // гиперболический синус
cosh(<Вещественное выражение>) //гиперболический косинус
Библиотека
rand () – генерация случайного числа 0 ≤ x < 215-1;
srand (<Ц. выр. >) – инициализация генератора случайных чисел;

Правила вычисления выражений
При вычислении выражений некоторые операции требуют , чтобы операнды были соответствующего типа. Если это требование не выполняется – осуществляется стандартное принудительное неявное преобразование типов.
Стандартное преобразование включает преобразование «низших» типов к «высшим».
Такое преобразование гарантирует сохранение значимости.
signed (unsigned) char
signed (unsigned) short
signed (unsigned) int
signed (unsigned) long
float
double
long double
Высшие
Низшие

Правила вычисления выражений (2)
Для выполнения операций над некоторыми типами данных требуется явное переопределение типов.
Различают:
Функциональное преобразование
<имя типа> (Список выражений)
Примеры:
int(3.14); float(2/3); int(‘A’);
Однако, функциональная запись не подходит для сложного типа.
В этом случае применяется каноническая форма преобразования:
(имя типа)<выражение>
Примеры:
(unsigned long)(x/3+2); (long)25;(char)123;
Если ввести новый тип – тогда можно использовать и функциональное преобразование
typedef unsigned long int uli;
uli(x/3-123);