Каждая программа С++ содержит одну или несколько функций (function), причем одна из них обязательно имеет имя main(). Запуская программу С++, операционная система вызывает именно функцию main(). Вот простая версия функции main(), которая не делает ничего, кроме возвращения значения 0 операционной системе:

int main() {

 return 0;

}

Определение функции содержит четыре элемента: тип возвращаемого значения (return type), имя функции (function name), список параметров (parameter list), который может быть пустым, и тело функции (function body). Хотя функция main() является в некоторой степени особенной, мы определяем ее таким же способом, как и любую другую функцию.

В этом примере список параметров функции main() пуст (он представлен скобками (), в которых ничего нет). Более подробная информация о параметрах функции main() приведена в разделе 6.2.5.

Функция main() обязана иметь тип возвращаемого значения int, который является типом целых чисел. Тип int — это встроенный тип (built-in type) данных, такие типы определены в самом языке.

Заключительная часть определения функции, ее тело, представляет собой блок операторов (block of statements), который начинается открывающей фигурной скобкой (curly brace) и завершается закрывающей фигурной скобкой.

{

 return 0;

}

Единственным оператором в этом блоке является оператор return, который завершает код функции. Оператор return может также передать значение назад вызывающей стороне функции, как в данном случае. Когда оператор return получает значение, его тип должен быть совместим с типом возвращаемого значения функции. В данном случае типом возвращаемого значения функции main() является int, и возвращаемое значение 0 имеет тип int.

Обратите внимание на точку с запятой в конце оператора return. Точкой с запятой отмечают конец большинства операторов языка С++. Ее очень просто пропустить, и это приводит к выдаче компилятором непонятного сообщения об ошибке.

В большинстве операционных систем возвращаемое функцией main() значение используется как индикатор состояния. Возвращение значения 0 свидетельствует об успехе. Любое другое значение, как правило, означает отказ, а само значение указывает на его причину.

Ключевая концепция. Типы

Типы — это одна из наиболее фундаментальных концепций в программировании. К ней мы будем возвращаться в этой книге не раз. Тип определяет и содержимое элемента данных, и операции, которые возможны с ним.

Данные, которыми манипулируют наши программы, хранятся в переменных, и у каждой переменной есть тип. Когда типом переменной по имени v является Т , мы зачастую говорим, что "переменная v имеет тип Т " или " v есть Т ".

 

1.1.1. Компиляция и запуск программы

Написанную программу необходимо откомпилировать. Способ компиляции программы зависит от используемой операционной системы и компилятора. Более подробную информацию о работе используемого вами компилятора можно получить в его документации или у хорошо осведомленного коллеги.

Большинство PC-ориентированных компиляторов обладают интегрированной средой разработки (Integrated Development Environment — IDE), которая объединяет компилятор с соответствующими средствами редактирования и отладки кода. Эти средства весьма удобны при разработке сложных программ, однако ими следует научиться пользоваться. Описание подобных систем выходит за рамки этой книги.

Большинство компиляторов, включая укомплектованные IDE, обладают интерфейсом командной строки. Если читатель не очень хорошо знаком с IDE используемого компилятора, то, возможно, имеет смысл начать с применения более простого интерфейса командной строки. Это позволит избежать необходимости сначала изучать IDE, а затем сам язык. Кроме того, хорошо понимая язык, вам, вероятно, будет проще изучить интегрированную среду разработки.

Соглашение об именовании файлов исходного кода

Используется ли интерфейс командной строки или IDE, большинство компиляторов ожидает, что исходный код программы будет храниться в одном или нескольких файлах. Файлы программ обычно называют файлами исходного кода (source file). На большинстве систем имя файла исходного кода заканчивается суффиксом (расширением), где после точки следует один или несколько символов. Суффикс указывает операционной системе, что файл содержит исходный код программы С++. Различные компиляторы используют разные суффиксы; к наиболее распространенным относятся .cc, .cxx, .cpp, .cp и .С.

Запуск компилятора из командной строки

При использовании интерфейса командной строки процесс компиляции, как правило, отображается в окне консоли (например, в окне оболочки (на UNIX) или в окне командной строки (на Windows)). Подразумевая, что исходный код функции main() находится в файле prog1.cc, его можно откомпилировать при помощи команды

$ CC prog1.cc

где CC — имя компилятора; $ — системное приглашение к вводу. Компилятор создаст исполняемый файл. На операционной системе Windows этот исполняемый файл будет называться prog1.exe, а компиляторы UNIX имеют тенденцию помещать исполняемые программы в файлы по имени a.out.

Для запуска исполняемого файла под Windows достаточно ввести в командной строке имя исполняемого файла, а расширение .exe можно пропустить:

$ prog1

На некоторых операционных системах местоположение файла следует указать явно, даже если файл находится в текущем каталоге или папке. В таком случае применяется следующая форма записи:

$ .\prog1

Символ ., следующий за наклонной чертой, означает, что файл находится в текущем каталоге.

Чтобы запустить исполняемый файл на UNIX, мы используем полное имя файла, включая его расширение:

$ a.out

Если бы необходимо было указать расположение файла, мы использовали бы точку (.) с последующей косой чертой, означающие, что наш исполняемый файл находится в текущем каталоге:

$ ./a.out

Способ доступа к значению, возвращаемому из функции main(), зависит от используемой операционной системы. В обеих операционных системах (UNIX и Windows) после выполнения программы можно ввести команду echo с соответствующим параметром.

На UNIX для выяснения состояния выполненной программы применяется следующая команда:

$ echo $?

В операционной системе Windows для этого применяется команда

$ echo %ERRORLEVEL%

Вызов компилятора GNU или Microsoft

Конкретная команда, используемая для вызова компилятора С++, зависит от применяемой операционной системы и версии компилятора. Наибольшее распространение получили компилятор GNU и компилятор С++ из комплекта Microsoft Visual Studio. По умолчанию для вызова компилятора GNU используется команда g++ :

$ g++ -о prog1 prog1.cc

где $ — это системное приглашение к вводу; -о prog1 — аргумент компилятора и имя получаемого исполняемого файла. Данная команда создает исполняемый файл по имени prog1 или prog1.exe , в зависимости от операционной системы. На операционной системе UNIX исполняемые файлы не имеют расширения, а в операционной системе Windows они имеют расширение .exe . Если пропустить аргумент -о prog1 , то компилятор создаст исполняемый файл по имени a.out (на системе UNIX) или a.exe (на Windows). (Примечание: в зависимости от используемого выпуска компилятора GNU, возможно, понадобится добавить аргумент -std=c++0x , чтобы включить поддержку С++ 11.)

Для вызова компилятора Microsoft Visual Studio 2010 используется команда c1 :

С:\Users\me\Programs> cl /EHsc prog1.cpp

где C:\Users\me\Programs> — это системное приглашение к вводу; \Users\me\Programs — имя текущего каталога (или папки). Команда cl запускает компилятор, а параметр компилятора /EHsc включает стандартную обработку исключений. Компилятор Microsoft автоматически создает исполняемый файл с именем, которое соответствует первому имени файла исходного кода. У исполняемого файла будет суффикс .exe и то же имя, что и у файла исходного кода. В данном случае исполняемый файл получит имя prog1.exe .

Как правило, компиляторы способны предупреждать о проблемных конструкциях. Обычно эти возможности имеет смысл задействовать. Поэтому с компилятором GNU желательно использовать параметр -Wall , а с компиляторами Microsoft — параметр /W4 .

Более подробная информация по этой теме содержится в руководстве программиста, прилагаемом к компилятору.

Упражнения раздела 1.1.1

Упражнение 1.1. Просмотрите документацию по используемому компилятору и выясните, какое соглашение об именовании файлов он использует. Откомпилируйте и запустите на выполнение программу, функция main() которой приведена в разд. 1.1.

Упражнение 1.2. Измените код программы так, чтобы функция main() возвращала значение -1. Возвращение значения -1 зачастую свидетельствует о сбое при выполнении программы. Перекомпилируйте и повторно запустите программу, чтобы увидеть, как используемая операционная система реагирует на свидетельство об отказе функции main().

 

Операторы обычно выполняются последовательно: сначала выполняется первый оператор в блоке, затем второй и т.д. Конечно, при последовательном выполнении операторов много задач не решить (включая проблему книжного магазина). Для управления последовательностью выполнения все языки программирования предоставляют операторы, обеспечивающие более сложные пути выполнения.

 

1.4.1. Оператор

while

Операторwhile организует итерационное (циклическое) выполнение фрагмента кода, пока его условие остается истинным. Используя оператор while, можно написать следующую программу, суммирующую числа от 1 до 10 включительно:

#include

int main() {

 int sum = 0, val = 1;

 // продолжать выполнение цикла, пока значение val

 // не превысит 10

 while (val <= 10) {

  sum += val; // присвоить sum сумму val и sum

  ++val;      // добавить 1 к val

 }

 std::cout << "Sum of 1 to 10 inclusive is "

           << sum << std::endl;

 return 0;

}

Будучи откомпилированной и запущенной на выполнение, эта программа отобразит на экране следующий результат:

Sum of 1 to 10 inclusive is 55

Как и прежде, программа начинается с включения заголовка iostream и определения функции main(). В функции main() определены две переменные типа int — sum, которая будет содержать полученную сумму, и val, которая будет содержать каждое из значений от 1 до 10. Переменной sum присваивается исходное значение 0, а переменной val — исходное значение 1.

Новой частью программы является оператор while, имеющий следующий синтаксис.

while ( условие )

 оператор

Оператор while циклически выполняет оператор , пока условие остается истинным. Условие — это выражение, результатом выполнения которого является истина или ложь. Пока условие истинно, оператор выполняется. После выполнения оператора условие проверяется снова. Если условие остается истинным, оператор выполняется снова. Цикл while продолжается, поочередно проверяя условие и выполняя оператор , пока условие не станет ложно.

В этой программе использован следующий оператор while:

// продолжать выполнение цикла, пока значение val

// не превысит 10

while (val <= 10) {

 sum += val; // присвоить sum сумму val и sum

 ++val;      // добавить 1 к val

}

Для сравнения текущего значения переменной val и числа 10 условие цикла использует оператор меньше или равно (оператор <=). Пока значение переменной val меньше или равно 10, условие истинно и тело цикла while выполняется. В данном случае телом цикла while является блок, содержащий два оператора.

{

 sum += val; // присвоить sum сумму val и sum

 ++val;      // добавить 1 к val

}

Блок (block) — это последовательность из любого количества операторов, заключенных в фигурные скобки. Блок является оператором и может использоваться везде, где допустим один оператор. Первым в блоке является составной оператор присвоения (compound assignment operator), или оператор присвоения с суммой (оператор +=). Этот оператор добавляет свой правый операнд к левому операнду. Это эквивалентно двум операторам: суммы и присвоения.

sum = sum + val; // присвоить sum сумму val и sum

Таким образом, первый оператор в блоке добавляет значение переменной val к текущему значению переменной sum и сохраняет результат в той же переменной sum.

Следующее выражение использует префиксный оператор инкремента (prefix increment operator) (оператор ++), который осуществляет приращение:

++val; // добавить 1 к val

Оператор инкремента добавляет единицу к своему операнду. Запись ++val эквивалентна выражению val = val + 1.

После выполнения тела цикл while снова проверяет условие. Если после нового увеличения значение переменной val все еще меньше или равно 10, тело цикла while выполняется снова. Проверка условия и выполнение тела цикла продолжится до тех пор, пока значение переменной val остается меньше или равно 10.

Как только значение переменной val станет больше 10, происходит выход из цикла while и управление переходит к оператору, следующему за ним. В данном случае это оператор, отображающий результат на экране, за которым следует оператор return, завершающий функцию main() и саму программу.

Упражнения раздела 1.4.1

Упражнение 1.9. Напишите программу, которая использует цикл while для суммирования чисел от 50 до 100.

Упражнение 1.10. Кроме оператора ++, который добавляет 1 к своему операнду, существует оператор декремента (--), который вычитает 1. Используйте оператор декремента, чтобы написать цикл while, выводящий на экран числа от десяти до нуля.

Упражнение 1.11. Напишите программу, которая запрашивает у пользователя два целых числа, а затем отображает каждое число в диапазоне, определенном этими двумя числами.

 

1.4.2. Оператор

for

В рассмотренном ранее цикле while для управления количеством итераций использовалась переменная val. Мы проверяли ее значение в условии, а затем в теле цикла while увеличивали его.

Такая схема, подразумевающая использование переменной в условии и ее инкремент в теле столь популярна, что было разработано второе средство управления — оператор for, существенно сокращающий подобный код. Используя оператор for, можно было бы переписать код программы, суммирующей числа от 1 до 10, следующим образом:

#include

int main() {

 int sum = 0;

 // сложить числа от 1 до 10 включительно

 for (int val = 1; val <= 10; ++val)

  sum += val; // эквивалентно sum = sum + val

 std::cout << "Sum of 1 to 10 inclusive is "

           << sum << std::endl;

 return 0;

}

Как и прежде, определяем и инициализируем переменную sum нулевым значением. В этой версии мы определяем переменную val как часть самого оператора for.

for (int val = 1; val <= 10; ++val)

 sum += val;

У каждого оператора for есть две части: заголовок и тело. Заголовок контролирует количество раз выполнения тела. Сам заголовок состоит из трех частей: оператора инициализации, условия и выражения. В данном случае оператор инициализации определяет, что объекту val типа int присвоено исходное значение 1:

int val = 1;

Переменная val существует только в цикле for; ее невозможно использовать после завершения цикла. Оператор инициализации выполняется только однажды перед запуском цикла for.

Условие сравнивает текущее значение переменной val со значением 10:

val <= 10

Условие проверяется при каждом цикле. Пока значение переменной val меньше или равно 10, выполняется тело цикла for.

Выражение выполняется после тела цикла for. В данном случае выражение использует префиксный оператор инкремента, который добавляет 1 к значению переменной val:

++val

После выполнения выражения оператор for повторно проверяет условие. Если новое значение переменной val все еще меньше или равно 10, то тело цикла for выполняется снова. После выполнения тела значение переменной val увеличивается снова. Цикл продолжается до нарушения условия.

В рассматриваемом цикле for тело осуществляет суммирование.

sum += val; // эквивалентно sum = sum + val

В итоге оператор for выполняется так.

1. Создается переменная val и инициализируется значением 1.

2. Проверяется значение переменной val (меньше или равно 10). Если условие истинно, выполняется тело цикла for, в противном случае цикл завершается и управление переходит к оператору, следующему за ним.

3. Приращение значения переменной val.

4. Пока условие истинно, повторяются действия, начиная с пункта 2.

Упражнения раздела 1.4.2

Упражнение 1.12. Что делает следующий цикл for? Каково финальное значение переменной sum?

int sum = 0;

for (int i = -100; i <= 100; ++i)

 sum += i;

Упражнение 1.13. Перепишите упражнения раздела 1.4.1, используя циклы for.

Упражнение 1.14. Сравните циклы с использованием операторов for и while в двух предыдущих упражнениях. Каковы преимущества и недостатки каждого из них в разных случаях?

Упражнение 1.15. Напишите программы, которые содержат наиболее распространенные ошибки, обсуждаемые во врезке «Ввод конца файла с клавиатуры». Ознакомьтесь с сообщениями, выдаваемыми компилятором.

 

1.4.3. Ввод неизвестного количества данных

В приведенных выше разделах мы писали программы, которые суммировали числа от 1 до 10. Логическое усовершенствование этой программы подразумевало бы запрос суммируемых чисел у пользователя. В таком случае мы не будем знать, сколько чисел суммировать. Поэтому продолжим читать числа, пока будет что читать.

#include

int main() {

 int sum = 0, value = 0;

 // читать данные до конца файла, вычислить сумму всех значений

 while (std::cin >> value)

  sum += value; // эквивалентно sum = sum + val

 std::cout << "Sum is: " << sum << std::endl;

 return 0;

}

Если ввести значения 3 4 5 6 , то будет получен результат Sum is: 18.

Первая строка функции main() определяет две переменные типа int по имени sum и value, инициализируемые значением 0. Переменная value применяется для хранения чисел, вводимых в условии цикла while.

while (std::cin >> value)

Условием продолжения цикла while является выражение

std::cin >> value

Это выражение читает следующее число со стандартного устройства ввода и сохраняет его в переменной value. Как упоминалось в разделе 1.2, оператор ввода возвращает свой левый операнд. Таким образом, в условии фактически проверяется объект std::cin.

Когда объект типа istream используется при проверке условия, результат зависит от состояния потока. Если поток допустим, т.е. не столкнулся с ошибкой и ввод следующего значения еще возможен, это условие считается истинным. Объект типа istream переходит в недопустимое состояние по достижении конца файла (end-of-file) или при вводе недопустимых данных, например строки вместо числа. Недопустимое состояние объекта типа istream в условии свидетельствует о том, что оно ложно.

Таким образом, пока не достигнут конец файла (или не произошла ошибка ввода), условие остается истинным и выполняется тело цикла while. Тело состоит из одного составного оператора присвоения, который добавляет значение переменной value к текущему значению переменной sum. Однажды нарушение условия завершает цикл while. По выходе из цикла выполняется следующий оператор, который выводит значение переменной sum, сопровождаемое манипулятором endl.

Ввод конца файла с клавиатуры

Разные операционные системы используют для конца файла различные значения. Для ввода символа конца файла в операционной системе Windows достаточно нажать комбинацию клавиш <Ctrl+z> (удерживая нажатой клавишу <Ctrl>, нажать клавишу <z>), а затем клавишу <Enter> или <Return>. На машине с операционной системой UNIX, включая Mac OS-X, как правило, используется комбинация клавиш <Ctrl+d>.

Возвращаясь к компиляции

Одной из задач компилятора является поиск ошибок в тексте программ. Компилятор, безусловно, не может выяснить, делает ли программа то, что предполагал ее автор, но вполне способен обнаружить ошибки в форме записи. Ниже приведены примеры ошибок, которые компилятор обнаруживает чаще всего.

Синтаксические ошибки . Речь идет о грамматических ошибках языка С++. Приведенный ниже код демонстрирует наиболее распространенные синтаксические ошибки, снабженные комментариями, которые описывают их суть.

//  ошибка: отсутствует ')' список параметров функции main()

int main ( {

 // ошибка: после endl используется двоеточие, а не точка с запятой

 std::cout << "Read each file." << std::endl:

 // ошибка: отсутствуют кавычки вокруг строкового литерала

 std::cout << Update master. << std::endl;

 // ошибка: отсутствует второй оператор вывода

 std::cout << "Write new master." std::endl;

 // ошибка: отсутствует ';' после оператора return

 return 0

}

Ошибки несовпадения типа . Каждый элемент данных языка С++ имеет тип. Значение 10 , например, является числом типа int . Слово "привет" с парными кавычками — это строковый литерал. Примером ошибки несовпадения является передача строкового литерала функции, которая ожидает целочисленным аргумент.

Ошибки объявления . Каждое имя, используемое в программе на языке С++, должно быть вначале объявлено. Использование необъявленного имени обычно приводит к сообщению об ошибке. Типичными ошибками объявления является также отсутствие указания пространства имен, например std:: , при доступе к имени, определенному в библиотеке, а также орфографические ошибки в именах идентификаторов.

#include <iostream>

int main() {

 int v1 = 0, v2 = 0;

 std::cin >> v >> v2; // ошибка: используется "v" вместо "v1"

 // cout не определен, должно быть std::cout

 cout << v1 + v2 << std::endl;

 return 0;

}

Сообщение об ошибке содержит обычно номер строки и краткое описание того, что компилятор считает неправильным. Исправлять ошибки имеет смысл в том порядке, в котором поступают сообщения о них. Зачастую одна ошибка приводит к появлению других, поэтому компилятор, как правило, сообщает о большем количестве ошибок, чем имеется фактически. Целесообразно также перекомпилировать код после устранения каждой ошибки или небольшого количества вполне очевидных ошибок. Этот цикл известен под названием " редактирование, компиляция, отладка " (edit-compile-debug).

Упражнения раздела 1.4.3

Упражнение 1.16. Напишите собственную версию программы, которая выводит сумму набора целых чисел, прочитанных при помощи объекта cin.

 

1.4.4. Оператор

if

Подобно большинству языков, С++ предоставляет оператор if, который обеспечивает выполнение операторов по условию. Оператор if можно использовать для написания программы подсчета количества последовательных совпадений значений во вводе:

#include

int main() {

 // currVal - подсчитываемое число; новые значения будем читать в val

 int currVal = 0, val = 0;

 // прочитать первое число и удостовериться в наличии данных

 // для обработки

 if (std::cin >> currVal) {

  int cnt = 1; // сохранить счет для текущего значения

  while (std::cin >> val) { // читать остальные числа

   if (val == currVal)      // если значение то же

    ++cnt;                  // добавить 1 к cnt

   else {                   // в противном случае вывести счет для

                            // предыдущего значения

    std::cout << currVal << " occurs "

              << ent << " times" << std::endl;

    currVal = val;          // запомнить новое значение

    cnt = 1;                // сбросить счетчик

   }

  } // цикл while заканчивается здесь

  // не забыть вывести счет для последнего значения

  std::cout << currVal << " occurs "

            << cnt << " times" << std::endl;

 } // первый оператор if заканчивается здесь

 return 0;

}

Если задать этой программе следующий ввод:

42 42 42 42 42 55 55 62 100 100 100

то результат будет таким:

42 occurs 5 times

55 occurs 2 times

62 occurs 1 times

100 occurs 3 times

Большая часть кода в этой программе должна быть уже знакома по прежним программам. Сначала определяются переменные val и currVal: currVal будет содержать подсчитываемое число, а переменная val — каждое число, читаемое из ввода. Новыми являются два оператора if. Первый гарантирует, что ввод не пуст.

if (std::cin >> currVal) {

 // ...

} // первый оператор if заканчивается здесь

Подобно оператору while, оператор if проверяет условие. Условие в первом операторе if читает значение в переменную currVal. Если чтение успешно, то условие истинно и выполняется блок кода, начинающийся с открытой фигурной скобки после условия. Этот блок завершается закрывающей фигурной скобкой непосредственно перед оператором return.

Как только подсчитываемое стало известно, определяется переменная cnt, содержащая счет совпадений данного числа. Для многократного чтения чисел со стандартного устройства ввода используется цикл while, подобный приведенному в предыдущем разделе.

Телом цикла while является блок, содержащий второй оператор if:

if (val == currVal) // если значение то же

 ++cnt;             // добавить 1 к cnt

else {              // в противном случае вывести счет для

                    // предыдущего значения

 std::cout << currVal << " occurs "

           << cnt << " times" << std::endl;

 currVal = val;     // запомнить новое значение

 cnt = 1;           // сбросить счетчик

}

Условие в этом операторе if использует для проверки равенства значений переменных val и currVal оператор равенства (equality operator) (оператор ==). Если условие истинно, выполняется оператор, следующий непосредственно за условием. Этот оператор осуществляет инкремент значения переменной cnt, означая очередное повторение значения переменной currVal.

Если условие ложно (т.е. значения переменных val и currVal не равны), выполняется оператор после ключевого слова else. Этот оператор также является блоком, состоящим из оператора вывода и двух присвоений. Оператор вывода отображает счет для значения, которое мы только что закончили обрабатывать. Операторы присвоения возвращают переменной cnt значение 1, а переменной currVal — значение переменной val, которое ныне является новым подсчитываемым числом.

В языке С++ для присвоения используется оператор =, а для про верки равенства — оператор ==. В условии могут присутствовать оба оператора. Довольно распространена ошибка, когда в условии пишут =, а подразумевают ==.

Упражнения раздела 1.4.4

Упражнение 1.17. Что произойдет, если в рассматриваемой здесь программе все введенные значения будут равны? Что если никаких совпадающих значений нет?

Упражнение 1.18. Откомпилируйте и запустите на выполнение программу этого раздела, а затем вводите только равные значения. Запустите ее снова и вводите только не повторяющиеся числа. Совпадает ли ваше предположение с реальностью?

Упражнение 1.19. Пересмотрите свою программу, написанную для упражнения раздела 1.4.1, которая выводила бы диапазон чисел, обрабатывая ввод, так, чтобы первым отображалось меньше число из двух введенных.

Ключевая концепция. Выравнивание и форматирование кода программ C++

Оформление исходного кода программ на языке С++ не имеет жестких правил, поэтому расположение фигурных скобок, отступ, выравнивание, комментарии и разрыв строк, как правило, никак не влияет на полученную в результате компиляции программу. Например, фигурная скобка, обозначающая начало тела функции main() , может находиться в одной строке со словом main (как в этой книге), в начале следующей строки или где-нибудь дальше. Единственное требование — чтобы открывающая фигурная скобка была первым печатным символом, за исключением комментария, после списка параметров функции main() .

Хотя исходный код вполне можно оформлять по своему усмотрению, необходимо все же позаботиться о его удобочитаемости. Можно, например, написать всю функцию main() в одной длинной строке. Такая форма записи вполне допустима, но читать подобный код будет крайне неудобно.

До сих пор не стихают бесконечные дебаты по поводу наилучшего способа оформления кода программ на языках С++ и С. Авторы убеждены, что единственно правильного стиля не существует, но единообразие все же важно. Большинство программистов выравнивают элементы своих программ так же, как мы в функции main() и телах наших циклов. Однако в коде этой книги принято размещать фигурные скобки, которые разграничивают функции, в собственных строках, а выравнивание составных операторов ввода и вывода осуществлять так, чтобы совпадал отступ операндов. Другие соглашения будут описаны по мере усложнения программ.

Не забывайте, что существуют и другие способы оформления кода. При выборе стиля оформления учитывайте удобочитаемость кода, а выбрав стиль, придерживайтесь его неукоснительно на протяжении всей программы.

 

Единственное средство, которое осталось изучить перед переходом к решению проблемы книжного магазина, — это определение структуры данных для хранения данных транзакций. Для определения собственных структур данных язык С++ предоставляет классы (class). Класс определяет тип данных и набор операций, связанных с этим типом. Механизм классов — это одно из важнейших средств языка С++. Фактически основное внимание при проектировании приложения на языке С++ уделяют именно определению различных типов классов (class type), которые ведут себя так же, как встроенные типы данных.

В этом разделе описан простой класс, который можно использовать при решении проблемы книжного магазина. Реализован этот класс будет в следующих главах, когда читатель больше узнает о типах, выражениях, операторах и функциях.

Чтобы использовать класс, необходимо знать следующее.

1. Каково его имя?

2. Где он определен?

3. Что он делает?

Предположим, что класс для решения проблемы книжного магазина имеет имя Sales_item, а определен он в заголовке Sales_item.h.

Как уже было продемонстрировано на примере использования таких библиотечных средств, как объекты ввода и вывода, в код необходимо включить соответствующий заголовок. Точно так же заголовки используются для доступа к классам, определенным для наших собственных приложений. Традиционно имена файлов заголовка совпадают с именами определенных в них классов. У написанных нами файлов заголовка, как правило, будет суффикс .h, но некоторые программисты используют расширение .H, .hpp или .hxx. У заголовков стандартной библиотеки обычно нет никакого суффикса вообще. Компиляторы, как правило, не заботятся о форме имен файлов заголовка, но интегрированные среды разработки иногда это делают.

 

1.5.1. Класс

Sales_item

Класс Sales_item предназначен для хранения ISBN, а также для отслеживания количества проданных экземпляров, полученной суммы и средней цены проданных книг. Не будем пока рассматривать, как эти данные сохраняются и вычисляются. Чтобы применить класс, необходимо знать, что он делает, а не как.

Каждый класс является определением типа. Имя типа совпадает с именем класса. Следовательно, класс Sales_item определен как тип Sales_item. Подобно встроенным типам данных, вполне можно создать переменную типа класса. Рассмотрим пример.

Sales_item item;

Этот код создает объект item типа Sales_item. Как правило, об этом говорят так: создан "объект типа Sales_item", или "объект класса Sales_item", или даже "экземпляр класса Sales_item".

Кроме создания переменных типа Sales_item, с его объектами можно выполнять следующие операции.

• Вызывать функцию isbn(), чтобы извлечь ISBN из объекта класса Sales_item.

• Использовать операторы ввода (>>) и вывода (<<), чтобы читать и отображать объекты класса Sales_item.

• Использовать оператор присвоения (=), чтобы присвоить один объект класса Sales_item другому.

• Использовать оператор суммы (+), чтобы сложить два объекта класса Sales_item. ISBN этих двух объектов должен совпадать. Результатом будет новый объект Sales_item с тем же ISBN, а количество проданных экземпляров и суммарный доход будут суммой соответствующих значений его операндов.

• Использовать составной оператор присвоения (+=), чтобы добавить один объект класса Sales_item к другому.

Ключевая концепция. Определение поведения класса

Читая эти программы, очень важно иметь в виду, что все действия, которые могут быть осуществлены с объектами класса Sales_item , определяет его автор. Таким образом, класс Sales_item определяет то, что происходит при создании объекта класса Sales_item , а также то, что происходит при его присвоении, сложении или выполнении операторов ввода и вывода.

Автор класса вообще определяет все операции, применимые к объектам типа класса. На настоящий момент с объектами класса Sales_item можно выполнять только те операции, которые перечислены в этом разделе.

Чтение и запись объектов класса Sales_item

Теперь, когда известны операции, которые можно осуществлять, используя объекты класса Sales_item, можно написать несколько простых программ, использующих его. Программа, приведенная ниже, читает данные со стандартного устройства ввода в объект Sales_item, а затем отображает его на стандартном устройстве вывода.

#include

#include "Sales_item.h"

int main()

{

 Sales_item book;

 // прочитать ISBN, количество проданных экземпляров и цену

 std::cin >> book;

 // вывести ISBN, количество проданных экземпляров,

 // общую сумму и среднюю цену

 std::cout << book << std::endl;

 return 0;

}

Если ввести значения 0-201-70353-X 4 24.99 , то будет получен результат 0-201-70353-X 4 99.96 24.99.

Во вводе было указано, что продано четыре экземпляра книги по 24,99 доллара каждый, а вывод свидетельствует, что всего продано четыре экземпляра, общий доход составлял 99,96 доллара, а средняя цена на книгу получилась 24,99 доллара.

Код программы начинается двумя директивами #include, одна из которых имеет новую форму. Заголовки стандартной библиотеки заключают в угловые скобки (<>), а те, которые не являются частью библиотеки, — в двойные кавычки ("").

В функции main() определяется объект book, используемый для хранения данных, читаемых со стандартного устройства ввода. Следующий оператор осуществляет чтение в этот объект, а третий оператор выводит его на стандартное устройство вывода, сопровождая манипулятором endl.

Суммирование объектов класса Sales_item

Немного интересней пример суммирования двух объектов класса Sales_item.

#include

#include "Sales_item.h"

int main() {

 Sales_item item1, item2;

 std::cin >> item1 >> item2;              // прочитать две транзакции

 std::cout << item1 + item2 << std::endl; // отобразить их сумму

 return 0;

}

Если ввести следующие данные:

0-201-78345-X 3 20.00

0-201-78345-X 2 25.00

то вывод будет таким:

0-201-78345-X 5 110 22

Программа начинается с включения заголовков Sales_item и iostream. Затем создаются два объекта (item1 и item2) класса Sales_item, предназначенные для хранения транзакций. В эти объекты читаются данные со стандартного устройства ввода. Выражение вывода суммирует их и отображает результат.

Обратите внимание: эта программа очень похожа на программу, приведенную в разд 1.2: она читает два элемента данных и отображает их сумму. Отличаются они лишь тем, что в первом случае суммируются два целых числа, а во втором — два объекта класса Sales_item. Кроме того, сама концепция "суммы" здесь различна. В случае с типом int получается обычная сумма — результат сложения двух числовых значений. В случае с объектами класса Sales_item используется концептуально новое понятие суммы — результат сложения соответствующих компонентов двух объектов класса Sales_item.

Использование перенаправления файлов

Неоднократный ввод этих транзакций при проверке программы может оказаться утомительным. Большинство операционных систем поддерживает перенаправление файлов, позволяющее ассоциировать именованный файл со стандартным устройством ввода и стандартным устройством вывода:

$ addItems <infile >outfile

Здесь подразумевается, что $ — это системное приглашение к вводу, а наша программа суммирования была откомпилирована в исполняемый файл addItems.exe (или addItems на системе UNIX). Эта команда будет читать транзакции из файла infile и записывать ее вывод в файл outfile в текущем каталоге.

Упражнения раздела 1.5.1

Упражнение 1.20. По адресу http://www.informit.com/title/032174113 в каталоге кода первой главы содержится копия файла Sales_item.h. Скопируйте этот файл в свой рабочий каталог и используйте при написании программы, которая читает набор транзакций проданных книг и отображает их на стандартном устройстве вывода.

Упражнение 1.21. Напишите программу, которая читает два объекта класса Sales_item с одинаковыми ISBN и вычисляет их сумму.

Упражнение 1.22. Напишите программу, читающую несколько транзакций с одинаковым ISBN и отображающую сумму всех прочитанных транзакций.

 

1.5.2. Первый взгляд на функции-члены

Программа суммирования объектов класса Sales_item должна проверять наличие у этих объектов одинаковых ISBN. Сделаем это так:

#include

#include "Sales_item.h"

int main() {

 Sales_item item1, item2;

 std::cin >> item1 >> item2;

 // сначала проверить, представляют ли объекты item1 и item2

 // одну и ту же книгу

 if (item1.isbn() == item2.isbn()) {

  std::cout << item1 + item2 << std::endl;

  return 0; // свидетельство успеха

 } else {

  std::cerr << "Data must refer to same ISBN"

            << std::endl;

  return -1; // свидетельство отказа

 }

}

Различие между этой программой и предыдущей версией в операторе if и его ветви else. Даже не понимая смысла условия оператора if, вполне можно понять, что делает эта программа. Если условие истинно, вывод будет, как прежде, и возвратится значение 0, означающее успех. Если условие ложно, выполняется блок ветви else, который выводит сообщение об ошибке и возвращает значение -1.

Что такое функция-член?

Условие оператора if вызывает функцию-член (member function) isbn().

item1.isbn() == item2.isbn()

Функция-член — это функция, определенная в составе класса. Функции-члены называют также методами (method) класса.

Вызов функции-члена обычно происходит от имени объекта класса. Например, первый, левый, операнд оператора равенства использует оператор точка (dot operator) (оператор .) для указания на то, что имеется в виду "член isbn() объекта по имени item1".

item1.isbn

Точечный оператор применим только к объектам типа класса. Левый операнд должен быть объектом типа класса, а правый операнд — именем члена этого класса. Результатом точечного оператора является член класса, заданный правым операндом.

Точечный оператор обычно используется для доступа к функциям-членам при их вызове. Для вызова функции используется оператор вызова (call operator) (оператор ()). Оператор обращения — это пара круглых скобок, заключающих список аргументов (argument), который может быть пуст. Функция- член isbn() не получает аргументов.

item1.isbn()

Таким образом, это вызов функции isbn(), являющейся членом объекта item1 класса Sales_item. Эта функция возвращает ISBN, хранящийся в объекте item1.

Правый операнд оператора равенства выполняется тем же способом: он возвращает ISBN, хранящийся в объекте item2. Если ISBN совпадают, условие истинно, а в противном случае оно ложно.

Упражнения раздела 1.5.2

Упражнение 1.23. Напишите программу, которая читает несколько транзакций и подсчитывает количество транзакций для каждого ISBN.

Упражнение 1.24. Проверьте предыдущую программу, введя несколько транзакций, представляющих несколько ISBN. Записи для каждого ISBN должны быть сгруппированы.