LEC_cpp1 (1119516)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

2 лекция - C++ (1) .

Язык формирует способ нашего мышления

предопределяет, о чем мы можем думать.

Б.Л.Ворф

Любой язык программирования служит двум взаимосвязанным целям: он предоставляет программисту инструмент для описания подлежащих выполнению действий и набор концепций, которыми оперирует программист, обдумывая, что можно сделать.

Язык С (изобретенный Денисом Ритчи в 70-х гг. и описанный им вместе с Брайеном Керниганом в книге The C Programming Language - первое издание в 1978 , формально стандарт ANSI C принят в декабре 1989 г.) потряс компьютерный мир, он фундаментально изменил не только подход к программированию, но и способ мышления. Создание С было вызвано потребностью в структурированном, эффективном, высокоуровневом языке, который при создании системных программ мог заменить ассемблерный код.

Кроме того, С задумали и разработали программисты-практики, и поэтому в нем отразилось их отношение к профессиональной деятельности программиста. С - язык разработанный программистами для программистов.

Почему же возникла потребность еще в каком-то языке? Ответ - по причине сложности написанных на нем современных программ. Появилась потребность найти способы, которые помогли бы справиться с неизбежным усложнением программ.

Язык С++ явился откликом на подобные нужды.

С++ был изобретен Бьерном Строуструпом (Bjarne Stroustrup) в 1979 г. и первоначально назывался "С с классами", а в 1983 его название было заменено на С++. С++ расширяет С добавлением элементов объектно-ориентированного программирования (ООП), а также некоторых других средств и включает в себя все сильные стороны своего предшественника, что и послужило причиной успеха С++. В целом, С++ - язык более высокого уровня, чем С, это средство и проектирования и программирования.

С момента изобретения С++ подвергался многочисленным переделкам, но в настоящее время (с августа 1998 г.) комитетом по стандартизации ANSI был ратифицирован стандарт языка С++ (ISO/IEC 14882 "Standard for C++ Programming Language"), который мы и будем изучать.

Итак, язык С++ - это язык программирование общего назначения, который

- лучше Си;

- поддерживает абстракции данных;

- поддерживает объектно-ориентированное программирование (ООП).

Прежде, чем начать изучение С++, рассмотрим теоретические основы ООП в целом.

Постулаты ООП.

Как известно, все программы состоят из двух элементов: кода и данных, и программы каким-то образом концептуально организованы вокруг своего кода и/или вокруг своих данных. Существуют две основные парадигмы (технологии), определяющие способ построения программы:

• процедурно-ориентированная, при которой программа представляет собой ряд последовательно выполняемых операций, и при этом код воздействует на данные (такой подход используется, например, в С);

• объектно-ориентированная, при которой программа состоит из объектов (сущностей, состоящих их некоторых фрагментов кода и некоторого множества данных), взаимодействующих друг с другом через определенные интерфейсы, при этом доступ к коду и данным объекта осуществляется только через сам объект (т.е. данные определяют код).

При увеличении сложности программ, процессно-ориентированная парадигма программирования сталкивается с существенными проблемами, в то время как переход к объектным принципам принес значительное улучшение внутренней организации программ.

Рассмотрим основные свойства языка, поддерживающего ООП.

Центральным понятием ООП является абстракция, позволяющая справиться со сложностями программируемых сущностей.

Благодаря абстракции сущности произвольной сложности можно рассматривать, а также производить определенные действия над ними, как над единым целым, не вдаваясь в детали их внутреннего построения и функционирования.

В повседневной жизни именно абстракция позволяет не запутаться в сложностях окружающего мира. Например, автомобиль воспринимается людьми не как набор из нескольких тысяч отдельных деталей, а как единый объект с предопределенными характеристиками. Эта абстракция позволяет использовать автомобиль для поездок, не перегружая себя мыслями о сложности его устройства.

Существует мощный способ создания абстракции, который состоит в использовании иерархической классификации. Он позволяет проанализировать сложные системы, разбив их на более простые фрагменты.

Практически все сложные системы иерархичны, и уровни их иерархии отражают различные уровни абстракции. Для каждой конкретной задачи рассматривается соответствующий уровень. Выбор низшего уровня абстракции достаточно произволен. Низший уровень в одном случае может оказаться уровнем достаточно высокой абстракции в другом.

Различают типовую (разные виды автомашин) и структурную иерархию (автомобиль состоит из корпуса, мотора, рулевого и педалей управления, колес,... а каждая деталь имеет свою сложную структуру), которые далее мы будем называть соответственно структурой классов и структурой объектов.

Все языки ООП обеспечивают следующие основные механизмы: инкапсуляцию, наследование и полиморфизм.

Инкапсуляция - механизм, связывающий вместе код и данные, которыми он манипулирует, и одновременно защищающий их от произвольного доступа со стороны другого кода, внешнего по отношению к рассматриваемому. Доступ к коду и данным жестко контролируется интерфейсом.

Основой инкапсуляции является класс.

Класс - это механизм (описание типа) для создания объектов.

Любой объект (относящийся к некоторому классу, являющийся переменной типа класс или экземпляром класса) характеризуется состоянием (значения полей данных) и поведением (определенные для объекта функции).

Реализация механизма инкапсуляции позволяет некоторые детали класса оставлять недоступными для пользователя (т.е. инкапсулировать их в классе).

Можно пояснить на словах на примере реализации класса «стек».

Наследование - процесс, с помощью которого один объект (принадлежащий производному классу) приобретает свойства другого объекта (родительского, принадлежащего базовому классу). Т.е. новый объект не обязательно описывать, начиная с нуля. Наследование позволяет какому-либо объекту наследовать от своего родителя общие атрибуты, а для себя определять только те характеристики, которые делают его уникальным внутри класса. Это важное понятие, поддерживающее концепцию иерархической классификации.

Можно пояснить на примере базового класса «животные» и производного класса «кошки».

Полиморфизм - свойство, позволяющего использовать один и тот же интерфейс для общего класса действий. Например, пусть нам нужно три типа стека - для хранения целых чисел, чисел с плавающей точкой и символов. В ОО языке вместо трех подпрограмм управления стеком можно обойтись одной общей (общим интерфейсом). В общем случае концепция полиморфизма выражается с помощью фразы "один интерфейс - много методов". Выбор конкретного действия (метода) применительно к конкретной ситуации возлагается на компилятор. Программисту же достаточно запомнить и применить один интерфейс, вместо нескольких.

Различается статический (на этапе компиляции), динамический (реализуется с помощью виртуальных функций) и параметрический (с использованием шаблонов) полиморфизм.

Замечание: Не надо путать объектно-ориентрованные ЯП с объектными ЯП, в которых не реализованы к.-л. из перечисленных выше механизмов. Объектным является, например, язык Ada 83, первые версии Visual Basic, в которых нет наследования.

Одно из наиболее важных понятий С++ - класс.

Синтаксис объявления класса:

class имя_класса {

закрытые функции и переменные класса

public:

открытые функции и переменные класса

} список_объектов;

Определение объектов – экземпляров класса:

имя_класса список объектов; // служ. слово class не требуется

При программировании в объектно-ориентированном стиле, прежде всего, необходимо определить, какие классы и объекты будут использоваться в программе, т.е. произвести некоторую декомпозицию задачи (заняться проектированием).

В С++ объектами называются также переменные типа структуры и типа объединения, которые имеют аналогичный классам синтаксис и смысл (т.е. в описание типа помимо полей данных вводятся функции, а также различные области доступа – private (закрытые), public (открытые) и protected (защищенные – доступные только производным классам)).

Классы от структур отличаются только правилами определения прав доступа по умолчанию к полям-данным и функциям класса: для структур по умолчанию – открытые функции-члены и данные (public), для классов – закрытые (private).

На использование объектов типа объединения накладываются ограничения, но на этом мы пока останавливаться не будем.

Кроме действий, определенных в классе (в виде функций-членов или методов класса) над объектами класса по умолчанию можно производить следующие действия:

- присваивать объекты одного и того же класса (при этом производится почленное копирование членов данных),

- получать адрес объекта с помощью операции &,

- передавать объект в качестве формального параметра в функцию и

- возвращать объект в качестве результата работы функции.

- осуществлять доступ к элементам объекта с помощью операции ‘.’, а если используется указатель на объект, то с помощью операции ‘->’.

Пример:

class A {

int a;

public:

void set_a (int n);

int get_a () const {return a;} // Константные методы класса

// (const - после заголовка) не изменяют состояние своего объекта

};

void A::set_a (int n) {

a = n;

}

int main () {

A obj1, obj2;

obj1.set_a(5);

obj2.set_a(10);

cout << obj1.get_a () << ‘\n’;

cout << obj2.get_a () << ‘\n’;

return 0;

}

:: - операция разрешения области видимости;

>> - перегруженная операция ввода;

<< - перегруженная операция вывода;

cin - объект класса стандартного потока ввода;

cout – объект класса стандартного потока вывода.

В нашем случае get_a – inline функция, являющаяся аналогом макроса.

Класс А реализует абстрактный тип данных (АТД). Понятие АТД появилось в языках программирования довольно давно: АТД называют тип данных с полностью скрытой (инкапсулированной) структурой, а работа с переменными такого типа происходит только через специальные, предназначенные для этого функции. В С++ АТД реализуется с помощью классов (структур), в которых нет открытых членов-данных, т.е. вся структура класса скрыта от внешнего пользователя.

4

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лекций