ISВN 966-0000-00-0 5 страница

Необхідно відзначити, що всі ці програми є консольними додатками, а не додатками, які базуються на застосуванні вікон, тобто вони виконуються в сеансі запрошення на введення команди. При цьому Вам, мабуть, відомо, що мова програмування C++ не просто підходить для Windows-програмування, вона – основна мова, що використовують для розроблення Windows-додатків. Проте жодна з програм, представлених у цьому навчальному посібнику, не використовує графічного інтерфейсу користувача (GUI – graphics user interface). Йдеться про те, що Windows – достатньо складне середовище для написання програм, що містить багато другорядних тем, не пов'язаних безпосередньо з мовою програмування C++. Водночас консольні додатки є набагато коротшими від графічних і краще надається для вивчення процесу програмування. Засвоївши мову програмування C++, Ви зможете без перешкод застосувати свої знання у сфері створення Windows-додатків.

2.1.4. Порядкóвий аналіз програми

Після успішного компілювання та виконання першого прикладу програми настав час з'ясувати, як вона працює. Тому ми детально проаналізуємо кожен її рядок. Отже, наша програма починається з таких рядків.

// Програма №1 – Перша С++-програма.

Це – коментар. Подібно до більшості інших мов програмування, C++ дає змогу вводити в початковий код програми коментарі, зміст яких компілятор ігнорує. За допомогою коментарів описуються або пояснюються дії, що виконуються у програмі, і ці пояснення призначаються для тих, хто читатиме початковий код. У цьому випадку коментар просто ідентифікує програму і нагадує, що з нею потрібно зробити. Зазвичай, в реальних програмних продуктах коментарі використовуються для пояснення особливостей роботи окремих частин програми або конкретних дій програмних засобів. Іншими словами, Ви можете використовувати коментарі для детального опису всіх (або деяких) її рядків.

Коментар – це текст змісту, пояснення, що вбудовується у програму.

У мові програмування C++ підтримується два типи коментарів. Перший, показаний на початку даної програми, називається багаторядковим. Коментар цього типу повинен починатися символами /* і закінчуватися ними ж, але переставленими в зворотному порядку (*/). Все, що знаходиться між цими парами символів, компілятор ігнорує. Коментар цього типу, як випливає з його назви, може займати декілька рядків. Другий тип коментарів ми розглянемо трохи нижче.

Наведемо тут наступний рядок програми:

#include <iostream> // Для потокового введення-виведення

У мові мови програмування C++ визначено ряд заголовків (header), які зазвичай містять інформацію, необхідну для програми. У нашу програму внесено заголовок < iostream > (він використовують для підтримки С++-системи введення-виведення), який є зовнішнім початковим файлом, що поміщається компілятором в початок програми за допомогою директиви #include. Нижче у цьому навчальному посібнику ми ближче познайомимося із заголовками і дізнаємося, чому вони такі важливі.

Для розуміння сказаного розглянемо такий рядок програми:

using namespace std; // Використання стандартного простору імен

Цей рядок означає, що компілятор повинен використовувати простір імен std. Простори імен – відносно недавнє доповнення до мови програмування C++. Детальніше розглянемо їх пізніше, а поки обмежимося їх коротким визначенням. Простір імен (namespace) створює декларативну область, у якій можуть розміщуватися різні елементи програми. Простір імен дає змогу зберігати одну множину імен окремо від іншої. Іншими словами, імена, оголошені в одному просторі, не конфліктуватимуть з іменами, оголошеними в іншому. Простори імен дають змогу спростити організацію великих програм. Ключове слово return інформує компілятор про використання заявленого простору імен (у цьому випадку std). Саме у просторі імен std оголошена вся бібліотека стандарту мови програмування C++. Таким чином, використовуючи простір імен std, Ви спрощуєте доступ до стандартної бібліотеки мови.

Черговий рядок в нашій програмі є однорядковим коментарем:

// main () – початок виконання програми.

Так виглядає коментар другого типу, підтримуваний мовою програмування C++. Однорядковий коментар починається з пари символів // і закінчується в кінці рядка. Як правило, програмісти використовують багаторядкові коментарі для детальних і більше розлогих пояснень, а однорядкові – для коротких (порядкóвих) описів настанов або призначення використовуваних змінних. Взагалі-то, характер використання коментарів – особиста справа програміста.

Перейдемо до такого рядка:

int main ()

Як повідомлено у щойно розглянутому коментарі, саме з цього рядка і починається виконання програми.

З функції main () починається виконання будь-якої С++-програми.

Всі С++-програми складаються з однієї або декількох функцій[3]. Кожна С++-функція має ім'я, і тільки одна з них (її повинна містити кожна С++-програма) називається main (). Виконання С++-програми починається та закінчується (здебільшого) виконанням функції main () [4]. Відкрита фігурна дужка в наступному (після int main ()) рядку вказує на початок коду функції main (). Ключове слово int (скорочення від слова int eger), що знаходиться перед іменем main (), означає тип даних для значення, що повертається функцією main (). Як Ви згодом дізнаєтеся, мова програмування C++ підтримує декілька вбудованих типів даних, і тип даних int – один з них.

Розглянемо черговий рядок програми:

cout << "Це моя перш С++-програма.";

Це настанова вказує на виведення даних на консоль. Під час її виконання на екрані монітора з'явиться повідомлення: Це моя перша C++-програма. У цій настанові використовують оператор виведення даних "<<". Він забезпечує виведення виразу, що знаходиться з правого боку, на пристрій, який було вказано зліва. Слово cout є вбудованим ідентифікатором (складений з частин слів c onsole out put), який здебільшого означає екран комп'ютера. Отже, ця настанова забезпечує виведення заданого повідомлення на екран. Звернемо Вашу увагу на те, що ця настанова завершується крапкою з комою. Насправді всі виконувані С++-настанови завершуються крапкою з комою.

Повідомлення "Це моя перша C++-програма." є рядком. У мові програмування C++ під рядком розуміють послідовність символів, поміщених у подвійні лапки. Як Ви побачите пізніше, рядок у мові С++ – це один з часто використовуваних елементів мови.

А цим рядком завершується функція main ():

getch (); return 0;

Під час її виконання функція main () повертає процесу (ним зазвичай виступає операційна система), який викликається, значення 0. Для більшості операційних систем нульове значення, яке повертає ця функція, свідчить про нормальне завершення роботи програми. Інші значення можуть означати завершення роботи програми у зв'язку з якою-небудь помилкою. Слово return належить до ключових і використовують для повернення значення з функції. При нормальному завершенні (тобто без помилок) всі Ваші програми повинні повертати значення 0.

Закрита фігурна дужка в кінці програми формально завершує її. Хоча фігурна дужка насправді не є частиною об'єктного коду програми, її "виконання" (тобто обробку закритої фігурної дужки функції main ()) подумки можна вважати кінцем С++-програми. І справді, якщо у наведеному прикладі коду програми настанова return була б відсутня, то програма автоматично завершилася б після досягнення цієї закритої фігурної дужки.

2.1.5. Оброблення синтаксичних помилок

Кожному програмісту відомо, наскільки легко під час введення коду програми в комп'ютер вносяться випадкові помилки (друкарські огріхи). На щастя, під час компілювання такої програми компілятор "сигналить" повідомленням про наявність синтаксичних помилок. Більшість С++-компіляторів спробують "побачити" сенс в початковому коді програми, незалежно від того, що Ви ввели. Тому повідомлення про помилку не завжди відображає дійсну причину проблеми. Наприклад, якщо в попередній програмі випадково опустити відкриту фігурну дужку після імені функції main (), компілятор вкаже як джерело помилки настанову cout. Тому під час отримання повідомлення про помилку прогляньте два-три рядки коду програми, які безпосередньо передують рядку з "виявленою" помилкою. Адже іноді компілятор починає виявляти збої тільки через декілька рядків після реальної помилки.

Багато С++-компіляторів видають як результати своєї роботи не тільки повідомлення про помилки, але і попередження (warning). У мову програмування C++ "від народження" закладено доброзичливе ставлення до програміста, тобто вона дає змогу програмісту чинити практично все, що коректно з погляду синтаксису. Проте навіть "всепрощаючим" С++-компіляторам деякі синтаксично правильні речі можуть видатися підозрілими. У таких ситуаціях і видається попередження. Тоді програміст сам повинен оцінити, наскільки справедливі підозри компілятора. Відверто кажучи, деякі компілятори дуже пильні, тобто попереджають з приводу абсолютно коректних настанов. Окрім того, компілятори дають змогу використовувати різні опції, які можуть інформувати про речі, що цікавлять Вас. Іноді така інформація має форму застережливого повідомлення навіть незважаючи на відсутність "складу" попередження. Програми, наведені у посібнику, написані відповідно до стандарту мови програмування C++ і при коректному введенні не повинні генерувати ніяких застережливих повідомлень.

Варто знати! Більшість С++-компіляторів пропонують декілька рівнів повідомлень (і попереджень) про помилки. У загальному випадку можна вибрати тип помилок, про наявність яких Ви хотіли б отримувати повідомлення. Наприклад, більшість компіляторів за бажанням програміста можуть інформувати про використання неефективних конструкцій або застарілих засобів. Для прикладів цього навчального посібника достатньо використовувати звичайне налаштування компілятора. Але програмісту все ж таки доцільно заглянути в документацію, що додається до компілятора, і поцікавитися, які можливості з керування процесом компілювання є у його розпорядженні. Багато компіляторів достатньо "інтелектуальні" і можуть допомогти у виявленні неочевидних помилок ще до того, як вони спричинять великі проблеми. Знання принципів, що використовуються компілятором під час складання звіту про помилки, вимагає часу і зусиль, які потрібно програмісту на їх засвоєння.

2.2. Розроблення реальної навчальної програми

2.2.1. Присвоєнням значень змінним

Можливо, найважливішою конструкцією в будь-якій мові програмування є присвоєння змінній деякого значення. Змінна – це іменована область пам'яті, у якій можуть зберігатися різні значення. При цьому значення змінної у процесі виконання програми можна змінити один або кілька разів. Іншими словами, вміст змінної є змінним, а не фіксованим.

У наведеному нижче коді програми створюється змінна з іменем х, якій присвоюється значення 1023, а потім на екрані з'являється таке повідомлення:

Ця програма виводить значення змінної х: 1023.

Код програми 2.2. Демонстрація розроблення другої С++ програми

// Програма №2 – Використання змінної.

#include <iostream> // Для потокового введення-виведення

using namespace std; // Використання стандартного простору імен

int main ()

{

int х; // Тут визначається змінна

х = 1023; // Тут змінній х присвоюється число 1023.

cout << "Ця програма виводить значення змінної х: ";

cout << х; // Відображення числа 1023.

getch (); return 0;

}

Що ж нового у цій програмі? По-перше, настанова:

int х; // Тут визначається змінна.

оголошує змінну з іменем х цілочисельного типу. У мові програмування C++ всі змінні мають бути оголошені до їх використання. У визначенні змінної, окрім її імені, треба вказати, значення якого типу вона може зберігати. Тим самим оголошується тип змінної. У цьому випадку змінна х може зберігати цілочисельні значення, тобто цілі числа, що знаходяться в діапазоні -32 768 ¸ +32 767. У мові програмування C++ для оголошення змінної цілочисельного типу достатньо поставити перед її іменем ключове слово int. Таким чином, настанова int х; оголошує змінну х типу int. Нижче дізнаємося, що мова програмування C++ підтримує широкий діапазон вбудованих типів змінних[5].

По-друге, у процесі виконання такої настанови змінній присвоюється конкретне значення:

х = 1023; // Тут змінній х присвоюється число 1023.

У мові програмування C++ оператор присвоєння позначають одиночним знаком рівності (=). Його дія полягає в копіюванні значення, розташованого праворуч від оператора, у змінну, вказану зліва від нього. Після виконання цієї настанови присвоєння змінна х міститиме число 1023.

Результати, що були видані цією програмою, відображаються на екрані за допомогою двох настанов cout. Звернемо Вашу увагу на використання такої настанови для виведення значення змінної х:

cout << х; // Відображення числа 1023.

У загальному випадку для відображення значення змінної достатньо в настанові cout помістити її ім'я праворуч від оператора "<<":

cout << "Ця програма виводить значення змінної х: " << х;

Оскільки у цьому конкретному випадку змінна х містить число 1023, то його і буде відображено на екрані.

Перед останнім оператором return в секції main ()знаходиться функція getch();, за допомогою якої Ви зможете побачити результати роботи програми на екрані.

Перш ніж переходити до наступного розділу, спробуйте присвоїти змінній х інші значення (у початковому коді програми) і подивіться на результати виконання цієї програми після внесення відповідних змін.

2.2.2. Введення даних у програму

Перші дві програми, окрім демонстрації ряду важливих засобів мови програмування C++, не робили нічого корисного. У наведеному нижче коді програми розв'язується практична задача перетворення галонів у літри. Тут також показаний один із способів введення даних у програму.

Код програми 2.3. Демонстрація програми, яка перетворює галони у літри

#include <iostream> // Для потокового введення-виведення

using namespace std; // Використання стандартного простору імен

int main ()

{

int gallons, liters;

cout << "Введіть кількість галонів: ";

cin >> gallons; // Введення даних від користувача.

liters = gallons * 4; // Перетворення в літри.

cout << "Літрів: " << liters;

getch (); return 0;

}

Ця програма спочатку відображає на екрані повідомлення, що пропонує користувачу ввести число для перетворення галонів у літри, а потім чекає доти, доки його не буде введено[6]. Потім програма відобразить значення, що приблизно дорівнює еквівалентному об'єму, вираженому в літрах. Насправді для отримання точного результату необхідно використовувати коефіцієнт 3,7854 (тобто в одному галоні поміщається 3,7854 літра), але оскільки у наведеному прикладі ми працюємо з цілочисельними змінними, то коефіцієнт перетворення заокруглений до 4.

Звернемо Вашу увагу на те, що дві змінні gallons і liters оголошуються після ключового слова int y формі списку, елементи якого розділяються між собою комами. У загальному випадку можна оголосити будь-яку кількість змінних одного типу, розділивши їх комами[7].

Для прийняття значення, яке вводить користувач використовують таку настанову:

cin >> gallons; // Введення даних від користувача.

У цьому записі застосовується ще один вбудований ідентифікатор – cin, що надається С++-компілятором. Він складений з частин слів c onsole in put і, здебільшого, означає введення даних з клавіатури. Як оператор введення даних використовується символ ">>". У процесі виконання цієї настанови значення, введене користувачем (яке у цьому випадку повинно бути цілочисельним), поміщається в змінну, вказану з правого боку від оператора ">>" (у цьому випадку це змінна gallons).

У цій програмі заслуговує уваги і ця настанова:

cout << "Літрів: " << liters;

У цьому записі цікаво те, що в одній настанові використано відразу двох операторів виведення даних "<<". Під час її виконання спочатку буде виведено рядок "Літрів: ", а за ним – значення змінної liters. У загальному випадку в одній настанові можна поєднувати будь-яку кількість операторів виведення даних, кожен елемент виведення якої передує "своїм" оператором "<<".

2.2.3. Деякі можливості виведення даних

Дотепер у нас не було потреби під час виведення даних забезпечувати перехід на наступний рядок. Проте така необхідність може виявитися дуже скоро. У мові програмування C++ послідовність символів "повернення каретки/переклад рядка" генерується за допомогою символу нового рядка. Для виведення цього символу використовують код \n (символ зворотної косої риски "\" і малої літери "n"). Продемонструємо використання послідовності символів "повернення каретки/переклад рядка" на прикладі такої програми.

Код програми 2.4. Демонстрація \n-послідовностей, які забезпечують перехід на новий рядок

#include <iostream> // Для потокового введення-виведення

using namespace std; // Використання стандартного простору імен

int main ()

{

cout << "один\n";

cout << "два\n";

cout << "три\n";

cout << "чотири\n";

getch (); return 0;

}

У процесі виконання програма відображає на екрані такі результати:

один

два

три

чотири

Символ переходу на новий рядок (\n) можна помістити в будь-якому місці рядка, а не тільки в його кінці. "Пограйте" з символом нового рядка, щоб переконатися у тому, що Ви правильно розумієте його призначення.

2.2.4. Введення нового типу даних

Попри те, що для виконання приблизних підрахунків розглянута вище програма перетворення галонів у літри цілком придатна, проте для отримання дещо точніших результатів її необхідно переробити. Як зазначено вище, за допомогою цілочисельних типів даних неможливо представити значення з дробовою частиною. Для них потрібно використовувати один з типів даних з плинною крапкою, наприклад double (подвійної точності). Дані цього типу зазвичай знаходяться в діапазоні 1,7Е-308¸1,7Е+308. Операції, що виконуються над числами з плинною крапкою, зберігають будь-яку дробову частину результату і, отже, забезпечують точніше перетворення.

У наведеному нижче коді програми перетворення галонів у літри використовуються для значення з плинною крапкою.

Код програми 2.5. Демонстрація перетворення галонів у літри за допомогою чисел з плинною крапкою

#include <iostream> // Для потокового введення-виведення

using namespace std; // Використання стандартного простору імен

int main ()

{

double gallons, liters;

cout << "Введіть кількість галонів: ";

cin >> gallons; // Введення даних від користувача.

liters = gallons * 3.7854; // Перетворення в літри.

cout << "Літрів: " << liters;

getch (); return 0;

}

Для отримання цього варіанта програми в її попередню версію було внесено дві зміни. По-перше, змінні gallons і liters оголошені цього разу з використанням типу double. По-друге, коефіцієнт перетворення заданий у вигляді числа 3.7854, що дає змогу отримати точніші результати. Якщо С++-компілятор потрапляє на число, що містить десяткову крапку, він автоматично сприймає його як константу з плинною крапкою. Зверніть також увагу на те, що настанови cout і cin залишилися здебільшого такими, як у попередньому варіанті програми, у якій використовувалися змінні типу int. Це дуже важливий момент: С++-система введення-виведення автоматично налаштовується на тип даних, який було вказано у програмі.

Скомпілюйте і виконайте цю програму. На пропозицію вказати кількість галонів введіть число 1. Як результат виконання програма повинна відобразити на екрані 3,7854 літра.

Отже, підсумуємо найважливіше з уже пройденого матеріалу.

1. Кожна С++-програма повинна мати функцію main (), яка означає початок виконання програми.

2. Всі змінні мають бути оголошені до їх використання.

3. Мова програмування C++ підтримує різні типи даних, в т.ч. цілочисельні та з плинною крапкою.

4. Оператор виведення даних позначається символом "<<", а під час використання в настанові cout він забезпечує відображення інформації на екрані монітора.

5. Оператор введення даних позначається символом ">>", а під час використання в настанові cin він зчитує інформацію з клавіатури.

6. Виконання програми завершується із закінченням функції main ().

2.3. Функції – "будівельні блоки" С++-програми

2.3.1. Основні поняття про функції

Будь-яка С++-програма складається з "будівельних блоків", що називаються функціями. Функція – це підпрограма, яка містить одну або декілька С++-настанов і виконує одну або декілька задач. Хороший стиль програмування мовою C++ передбачає, що кожна функція виконує тільки одну задачу.

Кожна функція має ім'я, яке використовують для її виклику. Своїм функціям програміст може давати будь-які імена за винятком імені main (), зарезервованого для функції, з якої починається виконання програми.

Функції – це "будівельні блоки" С++-програми.

У мові програмування C++ жодна функція не може бути вбудована в іншу. На відміну від таких мов програмування, як Pascal, Modula-2 і деяких інших, які дають змогу використовувати вкладені функції, у мові програмування C++ всі функції розглядаються як окремі компоненти[8].

Під час позначення функцій у цьому навчальному посібнику використовують домовленість (зазвичай її дотримується в літературі, присвяченій мові програмування C++), згідно з якою ім'я функції завершується парою круглих дужок. Наприклад, якщо функція має ім'я getVal, то її згадка в тексті позначиться як getVal(). Дотримання цієї домовленості дасть змогу легко відрізняти імена змінних від імен функцій.

У вже розглянутих прикладах програм функція main () була єдиною. Як ми вже зазначали вище, функція main () – перша функція, яка виконується під час запуску програми. Її повинна містити кожна С++-програма. Взагалі, функції, які Вам належить використовувати, бувають двох типів. До першого типу належать функції, написані програмістом (main () – приклад функції такого типу). Функції іншого типу знаходяться в стандартній бібліотеці С++-компілятора[9]. Як правило, С++-програми містять як функції, написані програмістом, так і функції, які надає компілятор.

Оскільки функції утворюють фундамент мови програмування C++, займемося ними грунтовніше. Наведена вище програма містить дві функції: main () і fun_c(). Ще до виконання цієї програми (або читання подальшого опису) уважно вивчіть її текст і спробуйте передбачити, що вона повинна відобразити на екрані.

Код програми 2.6. Демонстрація структури програми, що містить дві функції: main() і fun_c()

#include <iostream> // Для потокового введення-виведення

using namespace std; // Використання стандартного простору імен

void fun_c(); // Прототип функції fun_c()

int main ()

{

cout << "У функції main().";

fun_c(); // Викликаємо функцію fun_c().

cout << "Знову у функції main ()."

getch (); return 0;

}

void fun_c()

{

cout << " У функції fun_c(). ";

}

Програма працює таким чином. Спочатку викликається функція main () і виконується її перша cout -настанова. Потім з функції main () викликається функція fun_c(). Звернемо Вашу увагу на те, як цей виклик реалізується у програмі: вказується ім'я функції fun_c, за яким стоїть пара круглих дужок і крапка з комою. Виклик будь-якої функції є С++-настановою і тому повинен завершуватися крапкою з комою. Потім функція fun_c() виконує свою єдину cout -настанову і передає керування назад функції main (), причому тому рядку коду програми, який розташований безпосередньо за викликом функції. Нарешті, функція main () виконує свою другу cout -настанову, яка завершує всю програму. Отже, на екрані ми повинні побачити такі результати:

У функції main (). У функції fun_c(). Знову у функції main ().

У цій програмі необхідно розглянути таку настанову:

void fun_c(); // Прототип функції fun_c()

Прототип оголошує функцію до її першого використання.

Як зазначено в коментарі, це – прототип функції fun_c(). Хоча детальніше прототипи буде розглянуто нижче, все ж таки без коротких пояснень тут не обійтися. Прототип функції оголошує функцію до її визначення. Прототип дає змогу компіляторові дізнатися тип значення, що повертається цією функцією, а також кількість і тип параметрів, які вона може мати. Компіляторові потрібно знати цю інформацію до першого виклику функції. Тому прототип розташовується ще до функції main (). Єдиною функцією, яка не вимагає прототипу, є main (), оскільки вона є вбудованою у мові програмування C++.

Як бачимо, функція fun_c() не містить настанови return. Ключове слово void, яке передує як прототипу, так і визначенню функції fun_c(), формально заявляє про те, що функція fun_c() не повертає ніякого значення. У мові програмування C++ функції, які не повертають значень, оголошуються з використанням ключового слова void.

2.3.2. Загальний формат С++-функцій

У попередніх прикладах було показано конкретний тип функції. Проте всі С++-функції мають такий загальний формат:

тип_поверненого_значення ім'я_функції (список_параметрів)

{

.

. // тіло методу

.

}

Розглянемо детально всі елементи, з яких складається функція.

За допомогою елемента тип_поверненого_значення вказується тип значення, що повертається функцією. Як буде показано далі, це може бути практично будь-який тип, в т.ч. тип, що створюється безпосередньо програмістом. Якщо функція не повертає ніякого значення, треба вказати тип void. Якщо функція дійсно повертає значення, воно повинно мати тип, сумісний з вказаним у визначенні функції.

Кожна функція має ім'я. Воно, як неважко здогадатися, задається елементом ім'я функції. Після імені функції поміж круглих дужок вказують перелік параметрів, який є послідовністю пар (складаються з типу даних і імені), розділених між собою комами. Якщо функція не має параметрів, елемент список_параметрів відсутній, тобто круглі дужки залишаються порожніми.

У фігурні дужки поміщено тіло функції. Тіло функції становлять С++-настанови, які визначають конкретні дії функції. Функція завершується (і керування передається процедурі, яка її викликає), досягши закритої фігурної дужки або настанови return.

2.3.3. Передавання аргументів функції

Дата добавления: 2014-11-29