Język C++ jest wieloparadygmatowym językiem programowania. Stworzony w latach osiemdziesiątych XX wieku przez Bjarne Stroustrupa

Transkrypt

1 Język C++ historia, współczesność, przyszłość Język C++ jest wieloparadygmatowym językiem programowania. Stworzony w latach osiemdziesiątych XX wieku przez Bjarne Stroustrupa C++98 ISO/IEC 14882:1998 C++03 ISO/IEC 14882:2003 C++11 ISO/IEC 14882:2011

2 C++11 dlaczego standard jest ważny? Standard to brak zależności od rodzaju kompilatora systemu operacyjnego CPU Standard odwołuje się / opisuje działanie abstrakcyjnej maszyny. Kompilator ma za zadanie zrealizować ten opis na konkretnym sprzęcie. C++98/C++03 abstrakcyjna maszyna była jednowątkowa C++11 abstrakcyjna maszyna zaprojektowana jako wielowątkowa model pamięci (organizacja pamięci i sposoby dostępu do pamięci) na niskim poziomie gwarantowane operacje atomowe w określonej kolejności

3 Główne cechy języka: C++ podstawowe cechy język kompilowalny, ogólnego przeznaczenia, określany jako język średniego poziomu dokument opisujący standard C++11 ma 1338 stron silna (statyczna) kontrola typów podczas kompilacji: pewna forma weryfikacji poprawności kodu, pozwalająca na wczesne wykrycie błędów lub niezamierzonego działania język swobodnego formatu, rozmieszczenie znaków na stronie nie ma znaczenia, ale każda instrukcja musi być zakończona średnikiem ; C++ nie wspiera własności specyficznych dla danej platformy lub niebędących własnościami ogólnego przeznaczenia

4 C++ style programowania C++ nie narzuca żadnego stylu, daje programiście możliwość wyboru. programowanie proceduralne: organizowanie kodu w postaci procedur, wykonujących ściśle określone operacje, dane nie powiązane z procedurami, jako parametry wywołania procedur programowanie obiektowe: zbiór obiektów komunikujących się pomiędzy sobą w celu wykonywania zadań, obiekt to element łączący stan (dane) i zachowanie (metody) programowanie funkcjami wirtualnymi programowanie uogólnione: kod programu bez wcześniejszej znajomości typów danych, szukanie i systematyka abstrakcyjnych reprezentacji efektywnych algorytmów, struktur danych i innych elementów programowych programowanie szablonami

5 C++ literatura (1) kanon literatury International Standard (można kupić cena zaporowa) ISO/IEC 14882:2011(E) Bjarne Stroustrup Język C++ Programowanie. Teoria i praktyka z wykorzystaniem C++ (Wyd. II popr.) C++11 Final Document N3290 ( )

6 C++ literatura (2) stare ale jare (niestety, nie C++11) Bruce Eckel Thinking in C++, vol. I i II (po angielsku on-line) Jerzy Grębosz Symfonia C++ Standard (C++03) Pasja C++ (niestety stare)

7 C++ literatura (3) Siddhartha Rao C++. Dla każdego. Wydanie VII Nicholas A. Solter, Scott J. Kleper C++ Zaawansowane programowanie Stephen Prata Język C++. Szkoła programowania. Wydanie VI Wydanie III po angielsku

8 C++ literatura (4) Anthony Williams Język C++ i przetwarzanie współbieżne w akcji D. Ryan Stephens C++ Receptury (O Reilly) Nicolai M. Josuttis C++. Biblioteka standardowa. Podręcznik programisty David Vandevoorde, Nicolai M. Josuttis C++ szablony. Vademecum profesjonalisty Wydanie II po angielsku Aktualizacja w roku 2015

9 C++ literatura (5) Scott Meyers Herb Sutter C++ 50 efektywnych sposobów na udoskonalenie Twoich programów Język C++ bardziej efektywny STL w praktyce: 50 sposobów efektywnego wykorzystania KURSY DOSTĘPNE ON-LINE Karol Xion Kuczmarski Kurs C++ (Megatutorial) Sektor van Skijlen C++ bez cholesterolu Piotr Białas, Wojciech Palacz Zaawansowane C++ pl.wikibooks.org/wiki/c++ niekompletny jeszcze Frank B. Brokken C++ Annotations Ver. 9.8.x Wyjątkowy język C++ 47 łamigłówek Wyjątkowy język C++ 40 nowych łamigłówek Niezwykły styl języka C++ 40 nowych łamigłówek Język C++ Standardy kodowania 101 zasad (współautor: Andrei Alexandrescu)

10 Używanie gcc zamiast g++ Twój edytor i kompilator GCC (GNU Compiler Collection) kompiluje różne języki (C, C++, Objective-C, Objective-C++, Java, Fortran, Ada). gcc rozpoznaje kod źródłowy C++ po rozszerzeniach:.c,.cc,.cpp,.cpp,.c++,.cp,.cxx gcc nie konsoliduje skompilowanego kodu z biblioteką standardową c++ jeśli użyjesz gcc to będziesz musiał podać ręcznie ścieżkę do plików nagłówkowych oraz do biblioteki standardowej! Nie utrudniajmy sobie życia i używajmy g++ W przypadku Dev-C++ chodzi o zapisanie pliku źródłowego z rozszerzeniem.cpp

11 Kompilator i konsolidator: gcc.gnu.org (g++) Kompilator g++ tłumaczy kod źródłowy na język assembler lub rozkazy komputera Konsolidator g++ (linker) dopasowuje odwołania symboli do ich definicji Najnowsze wersje wspierają standard C++11 (wersja 4.9.1), a także C++14 Program zarządzający bibliotekami ar, ranlib (archiver, librarian) biblioteki statyczne.a (oraz pliki obiektowe.o) wymagane do skonsolidowania pliku wykonywalnego podczas linkowania biblioteki dynamiczne.so zawierają kod maszynowy ładowany do pamięci po uruchomieniu wykorzystującego je programu, muszą więc być dostępne podczas uruchamiania programu Warto zapoznać się z narzędziem make

12 Kompilator wsparcie nowego standardu Kompilowanie kodu według nowego standardu Wsparcie kompilatora dla standardu C++11 (C++14) wymaga dodatkowej opcji (flagi): g++ -std=c++11 g++ -std=c++1y Przykładowo (linux): Program jest w katalogu /usr/bin Pliki nagłówkowe w katalogu /usr/include/c++/4.8 Biblioteki w katalogu /usr/lib/gcc/i486-linux-gnu/4.8 Na pracowni komputerowej kompilator g jest dostępny tylko w nowych instalacjach (Dev-C )

13 Kompilowanie i linkowanie (konsolidacja) Prosty program o nazwie myprog z pliku prog1.cc g++ -std=c++11 -o myprog prog1.cc // to samo: g++ -std=c++11 prog1.cc -o myprog Plik obiektowy (bez konsolidacji do programu) g++ -std=c++11 -c -o prog1.o prog1.cc Konsolidacja do programu wykonalnego g++ -std=c++11 -o myprog prog1.o Uruchomienie programu (linux)./myprog gdzie. (kropka) oznacza pełną nazwę ścieżki, chyba że ścieżka do katalogu z programem jest w zmiennej PATH

14 Kompilatory kilka uwag Można mieć zainstalowane kilka wersji g++ oraz biblioteki standardowej. Napisz: g++ i postukaj tab (pokażą się wszystkie programy zaczynające się na g++) Zwykle g++ to link symboliczny do jednej z wersji. Sprawdzenie wersji: g++ -v // lub: g++ --version Inne kompilatory warte uwagi: clang ver. 3.5, Intel C++ ver. 14, Microsoft Visual Studio C Kompilowanie plików nagłówkowych niektóre kompilatory pozwalają na prekompilowanie plików nagłówkowych, w dużych projektach znacznie może to przyspieszyć proces kompilacji g++ kompilując plik.h tworzy plik z rozszerzeniem.h.gch prekompilowany plik jeśli znaleziony, może być brany jako pierwszy przed plikiem.h student robi to zwykle przez pomyłkę, niepotrzebnie umieszczając na liście plików źródłowych do kompilowania również pliki.h (może to prowadzić do zaskakujących problemów w stylu edytuję plik.h i nic się nie dzieje )

15 Pierwszy program Program wymaga napisania funkcji: auto main() -> int { } lub int main() { } W kodzie tylko jedna funkcja main. Uwaga: dawniej (przed rokiem 1998) dopuszczano postać funkcji zwracającej void (tzn. nic ), teraz musi zwracać int. Paradoksalnie, jest to jedyna funkcja, w której (skoro coś zwraca) nie trzeba pisać instrukcji return. Można (ale nie trzeba) jawnie napisać: int main() { return 0; }

16 Pierwszy program: średnik Uważaj na średnik są miejsca, w których średnik jest konieczny, a są, w których jest zbędny lub nieprawidłowy. int fun3() { return 2; } ; Nie stawiaj średnika za nawiasem kończącym definicję funkcji jest niepotrzebny! #include mojplik.h ; #define FLAGA ; Nie stawiaj średnika na końcu dyrektywy preprocesora to jest błąd! class Klasa { } ; Średnik konieczny jest na końcu definicji klasy! for (int i=0; i<10; ++i); // tutaj instrukcja, którą może ktoś // zamierzał wykonać 10 razy Przykład kompilującego się kodu, w którym przez pomyłkę mamy niezamierzone działanie

17 Pierwszy program który coś robi #include <iostream> using namespace std; int main() { cout << "I am Jan B. " << "za zycia napisalem ponad " << 100 << " ksiazek!\n"; cout << "A Ty ile napisales: "; int liczba; cin >> liczba; if (liczba < 100) cout << "\n Tak malo!"; return 0; // return EXIT_SUCCESS } #include <iostream.h> // NIE UŻYWAĆ czasem implementowane tak: #include <iostream> using namespace std; w nowych kompilatorach ostrzeżenia, a nawet może się nie skompilować Można też wybrać konkretne using std::cout; using std::cin; Albo podczas wywołania pisać std::cout oraz std::cin itd. Biblioteki z C: #include <cstdlib> #include <cstdio> #include <cassert>

18 Zajrzyjmy w głąb <iostream> #include <ostream> #include <istream> extern istream cin; extern ostream cout; extern ostream cerr; extern ostream clog; Deklaracje obiektów odpowiadających za pracę na strumieniu wejście / wyjście. Obiekty konstruowane przed main() Hierarchia klas odpowiedzialnych za pracę na strumieniach cin obiekt odpowiedzialny za obsługę standardowego strumienia wejściowego (zwykle powiązanego z klawiaturą), wywołanie powoduje opróżnienie buforu cout cout obiekt odpowiedzialny za strumień wyjściowy (zwykle powiązany z monitorem) cerr obiekt standardowego strumienia komunikatów o błędach, powiązany przez system z monitorem, strumień niebuforowany clog obiekt wyprowadzany standardowo tak jak cerr, strumień buforowany

19 Operatory, manipulatory, znaki specjalne operator<< oraz operator>> są to operatory przesunięcia bitowego, jednak dla obiektów strumienia są przeciążone i stają się operatorami wejścia/wyjścia Co lepiej na końcu: std::endl czy \n? MANIPULATORY ( tak naprawdę funkcje) endl dodaje do buforu znak \n oraz wykonuje flush opróżnienie buforu ends wkłada znak kończący łańcuch znakowy, czyli symbol zerowy \0 flush opróżnia bufor ws czyta i ignoruje białe znaki Kod dla guru (przykład): ostream& ostream::operator<< ( ostream& (*op) (ostream&) ) { return (*op) (*this); } std::ostream& std::endl (std::ostream& s) { s.put('\n'); } s.flush(); return s; Można tak: std::cout << std::endl; lub tak: std::endl ( std::cout ); ZNAKI SPECJALNE (stałe znakowe) \n nowa linia \r powrót do początku linii \t pozioma tabulacja \a alarm dźwiękowy \0 symbol zerowy (koniec łańcucha) MNIEJ UŻYWANE \v pionowa tabulacja \b powrót o jedną pozycję \f nowa strona (drukarka) \? znak zapytania KONIECZNE W ŁAŃCUCHU ZNAKOWYM \\ lewy ukośnik \ apostrof \ cudzysłów

20 Deklaracja co to jest? Deklaracja to wprowadzenie w danej jednostce translacji (pliku) nazwy (lub nazw), albo redeklaracja nazw wprowadzonych poprzednimi deklaracjami. Deklaracje generalnie określają jak mają być rozumiane dane nazwy. Deklaracja może być też definicją, chyba że (i wtedy są to tylko deklaracje): deklarujemy funkcję bez definiowania jej ciała void fun( double d, short n, int ); nie ma definicji (ciała) funkcji, czyli części ujętej w nawiasy { } to jest to tylko deklaracja deklaracja poprzedzona jest specyfikatorem extern, w znaczeniu obiektu zdefiniowanego w innym pliku extern double d; deklarujemy, że w innym pliku będzie zdefiniowana zmienna typu double o nazwie d. UWAGA: jeśli użyjemy specyfikatora extern oraz inicjalizujemy zmienną, np. extern double d = 3.14; to oznacza to już definicję a nie deklarację! deklaracja z użyciem extern jako sposób konsolidacji (linkowania) kodu extern C int fun ( float ); extern C { /* tutaj lista deklaracj */ } gdy chcemy zlinkować z kodem z innego języka, musimy zadeklarować nazwy obiektów tam zdefiniowanych

21 Deklaracje (2) deklarujemy statyczną składową w definicji klasy class Foo { static int n; }; deklarujemy nazwę klasy (bez jej definiowania): deklarujemy (silny) typ wyliczeniowy (C++11) enum class EColor; enum struct EShape : char; Deklaracjami nazywamy również: deklarację z użyciem typedef zmienna statyczna w definicji klasy to dopiero jej deklaracja jak się później dowiemy, taką zmienną definiuje się dopiero poza ciałem klasy typedef int Calkowity, *PtrCalkowity; Calkowity n1; PtrCalkowity ptr1; deklarację użycia using lub dyrektywę using using std::cout; using namespace std; class Foo; klasa wyliczeniowa (albo silny typ wyliczeniowy ) pozwala na uprzednią deklarację wraz ze specyfikacją typy danych wyliczeniowych (typ musi być całkowity) n1 jest typu int, zaś ptr1 jest typu wskaźnik do int deklaracja użycia czegoś dyrektywa użycia którejś przestrzeni nazw

22 Definicje reguła jednej definicji (One Definition Rule) Jedna definicja żadna jednostka translacji (plik) nie może zawierać więcej niż jednej definicji jakiejkolwiek zmiennej, funkcji, klasy, typu wyliczeniowego lub szablonu. Definicja może się znajdować w programie, zewnętrznej bibliotece (standardowej, użytkownika). Definicja klasy konieczna jest w danym pliku, gdy typ klasy używany jest w sposób wymagający znajomości kompletnej definicji. One ring to rule them all, one ring to find them, One ring to bring them all and in the darkness bind them. class Foo; struct Foo* ptr1; Foo *ptr2; w tych przypadkach nie ma konieczności znajomości definicji klasy, wystarczy deklaracja jej nazwy Czasami definicja może się powtórzyć w różnych plikach. Dotyczy to klasy, typu wyliczeniowego, funkcji inline (extern inline), szablonu klasy, statycznej zmiennej oraz metody składowej w szablonie klasy, niestatycznego szablonu funkcji, specjalizacji szablonu (C ) wszystko to pod pewnymi warunkami! (zasadniczo jest to powtórzenie tego samego kodu z ew. dopisanymi wartościami domyślnymi funkcji)

23 Organizacja kodu (header guard) DEKLARACJE zmienny, funkcji nie-inline lub DEFINICJE funkcji inline DEFINICJE klas, DEFINICJE szablonów plik nagłówkowy (.h ) Cytat z Megatutorial-u Karola Kuczmarskiego (Państwa niewiele starszego kolegi ) Dyrektywa #include jest głupia jak cały preprocesor. Wielokrotne włączenie tego samego nagłówka (#include) wielokrotna definicja pogwałcenie reguły ODR błąd! Aby temu zapobiec, w plikach nagłówkowych zawsze korzystamy z dyrektyw preprocesora (blokada, tzw. header guard) #ifndef FIGURA_H #define FIGURA_H // tutaj cała zawartość pliku #endif // FIGURA_H DEFINICJE zmiennych, funkcji, metod klas plik źródłowy (.cc ) Nie korzystamy z dyrektywy #pragma once pierwotnie działała tylko w niektórych kompilatorach, np. Visual C++ pragma nie jest polecana przez twórców gcc jako dyrektywa z definicji zależna od implementacji, choć działa w g++ od ver. 3.4

24 Pułapki myślenia o blokadach header guard (czyli zestaw #ifndef #define #endif) nie chroni przed problemem podczas konsolidacji plików, jeśli w pliku nagłówkowym, włączonym do tych różnych plików, zdefiniowaliśmy coś, co pogwałci ODR. Skompiluje się, ale linker zgłosi multiple definition header guard chroni jeden dany plik źródłowy przed wielokrotnym włączeniem (i kompilacją) tego samego pliku nagłówkowego, wielokrotne włączenie może nastąpić również nie wprost, przez inne włączane pliki plik h1.h plik h2.h plik test.cc plik main.cc #ifndef H1_H #define H1_H void fun() { } #endif #ifndef H2_H #define H2_H #include h1.h // coś jeszcze #endif #include h2.h void fun2() { fun(); } #include h1.h #include h2.h int main() { fun(); } g++ main.cc test.cc o prog /tmp/cccopu18.o: In function `fun()': test.cc:(.text+0x0): multiple definition of `fun()' /tmp/ccgypjjh.o:main.cc:(.text+0x0): first defined here collect2: ld returned 1 exit status

25 Namespace przestrzeń nazw Namespace przestrzeń nazw obszar posiadający swoją nazwę lub bez nazwy, służący do deklaracji. Nazwy zdeklarowane wewnątrz namespace są zamknięte odwołanie do nich możliwe jest poprzez nazwę przestrzeni nazw lub odpowiednią deklarację / dyrektywę użycia. Namespaces służą unikaniu kolizji nazewniczych. Definicja namespace może być rozbita na wiele części i może się znajdować nawet w różnych plikach zatem sami możemy nawet coś dodać do danej przestrzeni nazw nawet tej zdefiniowanej w jakiejś zewnętrznej bibliotece. inline opcjonalnie namespace nazwa opcjonalnie { /* zawartość */ } inline nowość w C++11 w celu wspierania różnych wersji danej biblioteki, czyli ewolucji kodu, ze wskazaniem na bieżącą (np. najnowszą) wersję Cała biblioteka standardowa jest zamknięta w przestrzeni o nazwie std Konieczna zatem jest dyrektywa użycia: using namespace std; ale nigdy w pliku nagłówkowym! W plikach nagłówkowych raczej piszemy std::obiekt, ewentualnie stosujemy deklarację użycia, np. using std::cout

26 Namespace reguły istnienia, tworzenia, użycia Namespace tym samym tylko w przestrzeni globalnej albo (zagnieżdżone) wewnątrz innej przestrzeni namespace nie można zagnieździć (definiować) wewnątrz definicji funkcji (również main) ani nie można zdefiniować wewnątrz klasy using deklaracja/dyrektywa użycia czegoś z przestrzeni nazw void f(); namespace A { void g(); namespace X { } using ::f; // globalne f using A::g; // g z A } void h() { X::f(); // woła ::f X::g(); // woła A::g } namespace A { int i; } namespace A1 { using A::i; using A::i; // tu ok, można powtórzyć } void f() { using A::i; using A::i; // a tu błąd! }

27 Namespace użycie, zagnieżdżenia namespace A { void f(int); } using A::f; // f jest synonimem A::f; // czyli A::f(int) namespace A { void f(char); } void foo() { f( a ); // woła f(int) } // pomimo że f(char) istnieje void bar() { using A::f; // f jest synonimem A::f; // zarówno A::f(int) i A::f(char) f( a ); // woła f(char) } Można dodawać kolejną zawartość przestrzeni nazw (nawet w kolejnych plikach) ale musi być to zrobione w tym samym zasięgu znaczeniowym. Bezpośrednią nadrzędną przestrzenią nazw dla danej deklaracji jest ta przestrzeń, w której deklaracja po raz pierwszy się pojawia. Później definicja (danej deklaracji) może być w innym zakresie, ale z precyzyjną specyfikacją co do pierwotnego wystąpienia deklaracji. namespace A { namespace B { void f(); class C { void m(); }; } void B::f() { extern void h(); // to jest deklaracja A::B::h } void B::C::m() { // definicja metody m() } } Jeśli w dwóch różnych przestrzeniach te same nazwy konflikt w momencie użycia

28 Typy danych oraz specyfikatory Podstawowe typy wbudowane: char, int, float, double wchar_t rozszerzony typ znakowy (wielkość zależna od implementacji) char16_t i char32_t do reprezentacji znaków standardu Unicode Specyfikatory (rozszerzają lub zawężają, ze znakiem lub bez znaku) short long, signed unsigned short int (inaczej: short), int, long int (inaczej: long), long long int (inaczej: long long) oficjalnie w C++11 ze wzg. na zgodność z C99 float, double, long double Typ bool true odpowiednik wartości całkowitej 1 (dwa stany logiczne: true, false to są stałe) false - odpowiednik wartości całkowitej 0 nie nadawać stanu logicznego za pomocą operacji arytmetycznej (+ lub -) niejawna konwersja typów operatory: &&! < > <= >= ==!= komendy sterujące: if, for, while, do,? : kompilator przekształca int w bool

29 typedef, using typedef synonim typu istniejącego (nie żadna nowa definicja), najczęściej używany do uproszczenia zapisu (wiele razy w bibliotece standardowej) np. typedef basic_fstream<char> fstream; // w nagłówku fstream typedef basic_string<char> string; // w nagłówku string using może być użyte zamiennie jako typedef typedef std::vector<int>::iterator It; using It = std::vector<int>::iterator; // te dwie linie robią to samo typedef const char* (*Fptr)( double ); using Fptr = const char* (*) (double); // wskaźnik do funkcji, też to samo co wyżej

30 Zasięg zmiennych, przesłanianie przykład int a = 1; // zmienna globalna zakomentowanie globalnej zmiennej i próba namespace mojeklocki { int a = 7; int b = 8; } odwołania się do niej spowoduje błąd kompilacji namespace { int c = 99; // int a = 3; spowodowałoby kolizję ze zmienną globalną } int main() { int a = 2; { int a = 3, c = 100; for (int i=0; i<10; ++i); // nic nie robi, bo uwaga - gdzie kończy się instrukcja cout << "a lokalne = "<< a <<endl; // 3 using namespace mojeklocki; cout << "a lokalne = "<< a <<endl; // 3 cout << "a z mojeklocki = "<< mojeklocki::a <<endl; // 7 cout << "b z mojeklocki = "<< b <<endl; // 8 int b = 12; cout << "b lokalne = "<< b <<endl; // 12 cout << "a nielokalne = "<< ::a <<endl; // 1 cout << "c z nienazwanej przestrzeni " << ::c << endl; // 99, to też jest zmienna globalna } cout << "a lokalne = "<< a <<endl; // 2 }

31 Rodzaje obiektów i ich cechy (static global) Obiekt globalny istnieje przez cały czas wykonania programu domyślnie łączony zewnętrznie deklaracja extern można użyć w innych plikach źródłowych deklaracją static zasięg można ograniczyć do pliku wystąpienia definicji (bez kolizji nazw) lepszy sposób na łączenie wewnętrzne użycie nienazwanej przestrzeni nazw (namespace) jeśli const, to zachowuje się jak static (chyba że extern const) domyślnie inicjowany wartością zera Statyczny obiekt lokalny istnieje przez cały czas wykonania programu deklaracja z modyfikatorem static wartość takiego obiektu przetrwa między kolejnymi wywołaniami funkcji zasięg ograniczony jest do bieżącego kontekstu w klasie jeden egzemplarz dla wszystkich obiektów klasy domyślnie inicjowany wartością zera pamięć statyczna

32 Obiekty globalne i statyczne (globalne) przykłady // w przestrzeni nazw lub przestrzeni globalnej int i; // domyślnie łączenie zewnętrzne const int ci = 0; // domyślnie globalny const jest static (łączony wewnętrznie) extern const int eci; // jawna deklaracja łączenia zewnętrznego static int si; // jawnie static // podobnie funkcje uwaga nie ma globalnych funkcji stałych (const) int foo(); // domyślnie łączenie zewnętrzne static int bar(); // jawna deklaracja static // nienazwana przestrzeń nazw jako polecany sposób na ograniczenie zakresu // widzialności nazw do danej jednostki translacji namespace { int i; // mimo łączenia zewnętrznego niedostępne // w innych jednostkach translacji class niewidoczna_dla_innych { }; }

33 Rodzaje obiektów i ich cechy (stack, heap) Obiekt automatyczny obiekt lokalny przydział pamięci następuje automatycznie w chwili wywołania funkcji czas trwania obiektu kończy się wraz z zakończeniem bloku, w którym został zaalokowany zasięg ograniczony jest do bieżącego kontekstu należy uważać na wskaźniki i referencje do obiektów lokalnych obiekt domyślnie nie jest inicjowany Obiekt z czasem trwania określanym przez programistę obiekt z pamięcią przydzielaną dynamicznie (operator new) czas życia do usunięcia operatorem delete obiekt bez nazwy identyfikowany pośrednio przez wskaźnik zawieszony wskaźnik - wskazujący na nieobsługiwany obszar pamięci (wskaźnik zwisający) wyciek pamięci - obszar pamięci przydzielany dynamicznie na który nie wskazuje żaden wskaźnik stos sterta

34 Stałe (const) a preprocesor za pomocą preprocesora #define PI od miejsca zdefiniowana do końca pliku modyfikator const const float pi = ; zasięg taki jak zasięg zmiennej, typ musi być określony, stała musi być zainicjalizowana stałej zdefiniowanej za pomocą preprocesora nie można śledzić bo polega na zamianie jednego symbolu na np. podaną wartość, zdecydowanie definiujmy stałe jako zmienne danego typu preprocesor można czasem użyć jako sprytnej makrodefinicji, np. wypisywania kontrolnego zmiennych (za Bruce Eckelem): #define PRINT (STR, VAR) cout << STR = << VAR << endl #define PR (x) cout << #x = << x << \n wtedy gdzieś w kodzie: PRINT( wartosc, a );

35 auto dedukcja typu (C++11) auto dawniej oznaczało tylko zmienną lokalną (automatyczną) dedukcji typu w oparciu o typ inicjalizatora lub typu zwracanego przez funkcję auto i = 7; // typ int auto x = wyrażenie // x będzie typu zwracanego przez wyrażenie dedukcja odbywa się tak jak w szablonach, z wyjątkiem rozpoznawania listy { a, b, c }, którą auto widzi jako std::initializer_list<t> (gdzie T to typ a, b, c) template<class T> int whatever(t t) { T x; // równoważne do auto x poza szablonem };

36 auto zastosowania ( C++11 ) przykłady auto a = 7; // a jest typu int const auto *ptr = &a, b = 5; // ptr typu const int*, b typu const int static auto d = 3.14; // d typu double auto x = { 1, 2, 3 }; // x typu std::initializer_list<int> działa również z operatorem new new auto(1); // alokowanym typem jest int auto z = new auto( a ); // alokowanym typem jest char, z jest typu char* szczególnie wygodne do dedukcji typów iteratorów for( auto i = m.begin(); i!= m.end(); ++i ) // niech m jest typu map<int,string> const auto& y = m; // y jest typu const std::map<int, std::string>& niestety, wewnątrz wyrażeń lambda auto nie działa

37 auto zastosowania ( C++11 ) zmienne zadeklarowane za pomocą auto są nadal wielkościami statycznymi, stąd niemożliwe jest: void fun( auto arg ) { } // źle: autodedukcja typu argumentu niemożliwa class Foo { auto m = 1; // źle: autodedukcja typu zwykłej składowej klasy niemożliwa // bo np. auto m = f(); wprowadzałoby spory problem w szukaniu // właściwej interpretacji tego czym jest f() }; auto tablica[5]; // źle: autodedukcja typu z którego zbudowana jest tablica możliwe jest class Foo { static const auto n = 0; // static tak }; uwaga auto s = hello world ; // jest typu const char* auto& s = hello world ; // jest typu referencja do const char[12] czyli tablicy

38 auto nowe metody w kontenerach, nowa pętla for ( C++11 ) W kontekście auto przydatne są nowe metody kontenerów: zwracają jawnie stałe iteratory: cbegin(), cend(), crbegin(), crend() auto ci = m.cbegin(); // ci typu std::map<int, std::string>::const_iterator Nowa składnia dla pętli for (tzw. range-based loop) vector<int> v { 1,2,3,4,5 }; for ( int i : v ) cout << i << endl; // i bezpośrednio każdym elementem wektora for ( auto i : v ) cout << i << endl; // to samo co powyżej for ( int& i : v ) cout << ++i; // może być też referencją i zmieniać zawartość! for ( auto& i : v ) cout << ++i; // to samo co powyżej for (const int i : v ) jakasmetoda( i ); // const/volatile też możliwe Można przebiegać po tablicach, kontenerach oraz dowolnych typach wyposażonych w iteratory, zwracane przez begin() i end() short tablica[5]; for ( auto& t : tablica ) { t = -t; } std::unordered_multiset<std::shared_ptr< T >> obj; for ( const auto& r : obj ) cout << r; // wypisuje wskaźnik // pytanie: czemu powyższe przez referencję? w C++11 nie ma problemu zagnieżdżonych nawiasów szablonów, nie trzeba rozdzielać spacją

39 auto referencje, modyfikatory ( C++11 ) Dla zmiennych nie zadeklarowanych wprost jako referencje, modyfikatory const/volatile na najwyższym poziomie są ignorowane: const vector<int> w; auto v1 = w; // v1 typu vector<int>, const zignorowane auto& v2 = w; // v2 typu const vector<int>& - ale jeśli przez referencję, to ok Tablice i nazwy funkcji redukują się do wskaźników: double tablica[5]; auto t1 = tablica; // t1 typu double* - to się nazywa array decay to pointer auto& t2 = tablica; // t2 typu double(&)[5] właściwy typ tylko jeśli przez referencję Jeżeli const/volatile nie na najwyższym poziomie, to zostają: auto i = 10; map<int, string> m; const auto *pi = &i; // pi jest typu const int* const auto& pm = m; // pm typu const map<int, string>& Za pomocą auto można deklarować więcej zmiennych w linii: auto zmienna = s, *ptr_zmienna = &s; // dedukcja typu inicjalizatora ten sam typ auto i = 3, d = 3.14; // błąd rożne typy inicjalizatorów

40 Operatory zwracają wartości na podstawie argumentów (argumentu) 18 poziomów ważności nie uczyć się wszystkiego! raczej używać nawiasów ( ) do czytelnego oddzielenia; niektóre zapamiętać operatory =, ++, -- dodatkowo zmieniają wartość argumentu (skutek uboczny, ang. side effect) operator przypisania = kopiuje p-wartość do l-wartości operatory matematyczne +, -, *, /, % można połączyć z operatorem przypisania +=, -=, *=, /=, %= zatem np. b %= 4; równoważne jest b = b % 4; operator % (modulo) tylko z liczbami typu całkowitego operatory relacji <, >, <=, >=, ==,!= zwracają wartość logiczną operatory logiczne && (iloczyn), (suma) operatory bitowe & (koniunkcja), (alternatywa), ^ (różnica symetryczna), ~ (bitowy operator negacji)

41 Operatory ciąg dalszy operatory przesunięć <<, >> jeśli po lewej liczba ze znakiem, to przesunięcie >> nie musi być operacja logiczną można łączyć z operatorem przypisania <<=, >>= bity przesunięte poza granicę są tracone operatory jednoargumentowe! (negacji logicznej), -, + operatory adresu &, wyłuskania *, -> i rzutowania rzutowanie: float a = 3.14; int b = (int)a; albo int b = int(a); operatory alokacji i usuwania: new, delete operator trójargumentowy? : co się stanie: int a = --b? b : (b = -10); // jeśli b=1, to a=-10 operator, zwraca wartość ostatniego z wyrażeń operator sizeof

42 Operatory tabela ważności Level Operator Description Grouping 1 :: scope Left-to-right 2 () []. -> dynamic_cast static_cast reinterpret_cast const_cast typeid postfix Left-to-right ~! sizeof new delete unary (prefix) 3 * & indirection and reference (pointers) Right-to-left + - unary sign operator 4 (type) type casting Right-to-left 5.* ->* pointer-to-member Left-to-right 6 * / % multiplicative Left-to-right additive Left-to-right 8 << >> shift Left-to-right 9 < > <= >= relational Left-to-right 10 ==!= equality Left-to-right 11 & bitwise AND Left-to-right 12 ^ bitwise XOR Left-to-right 13 bitwise OR Left-to-right 14 && logical AND Left-to-right 15 logical OR Left-to-right 16?: conditional Right-to-left 17 = *= /= %= += -= >>= <<= &= ^= = assignment Right-to-left 18, comma Left-to-right

43 Operatory rzutowanie static_cast (konwersje niejawne, zawężające, zmieniające typ podczas kompilowania) int b = static_cast<int>(a); void *vp; int *num = static_cast<int*>(vp); const_cast (od typów z modyfikatowem const lub volatile do takich samych typów bez modyfikatora lub w drugą stronę) reinterpret_cast (pełna odpowiedzialność użytkownika, bez kontroli) dynamic_cast (rzutowanie "w dół" od abstrakcyjnego typu ogólnego do typu pochodnego zajdzie gdy operacja taka ma sens podczas wykonywania programu)

44 Typy złożone w c++ (litania) Poprzez złożone typy w języku c++ rozumie się: tablice obiektów danego typu funkcje, mające parametry danego typu, a zwracające void lub referencje lub obiekty danego typu wskaźniki do void lub obiektów, lub funkcji danego typu (włączając w to statyczne składniki klasy) referencje do obiektów lub funkcji (tzw. referencje lewej wartości i referencje prawej wartości) klasy, zawierające obiekty różnych typów oraz metody składowe, wraz z odpowiednimi ograniczeniami dostępu unie, które są rodzajem klasy, mogącej zawierać obiekt różnych typów, w różnych chwilach czasu typy wyliczeniowe, zawierające listę nazwanych stałych wartości wskaźniki do niestatycznych składowych klasy