Программирование на языке С++

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оглавление

I. Введение

II. Основная часть

1. История возникновения языка программирования С++ …………………..4

2. Эффективность и устройство …………………………………………….5

3. Структура программы в C++ ………………………………………………..7

4. Парадигмы программирования …………………………………………….10

1. Процедурное программирование …………………… …………………..11

2. Модульное программирование …………………………………………...12

3. Абстракция данных ……………………………………………………….13

III. Заключение

IV. Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Введение

 Важной вехой в развитии программирования явилось создание и широкое распространение языка С++. Этот язык, сохранив средства ставшего общепризнанным стандартом для написания системных и прикладных программ языка С (процедурно-ориентированный язык), ввел в практику программирования возможности нового технологического подхода к разработке программного обеспечения, получившего название “объектно-ориентированное программирование”. Внедрение в практику программирования объектно-ориентированной парадигмы дает развитие новых областей информатики, значительное повышение уровня технологичности создаваемых программных средств, сокращение затрат на разработку и сопровождение программ, их повторное использование, вовлечение в процесс расширения интеллектуальных возможностей ЭВМ. Объектный подход информационного моделирования предметных областей все более успешно применяется в качестве основы для структуризации их информационных отражений и, в частности, баз знаний.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

История возникновения языка программирования С++

C++ компилируемый  язык программирования общего назначения, сочетает свойства как высокоуровневых, так и низкоуровневых языков программирования. В сравнении с его предшественником, языком программирования Cи, наибольшее внимание уделено поддержке объектно-ориентированного и обобщённого программирования. Название «язык программирования C++» происходит от языка программирования C, в котором унарный оператор ++ обозначает инкремент переменной.

Язык программирования C++ широко используется для разработки программного обеспечения. А именно, создание разнообразных прикладных программ, разработка операционных систем, драйверов устройств, а также видео игр и многое другое. Существует несколько реализаций языка программирования C++ — как бесплатных, так и коммерческих. Их производят проекты: GNU, Microsoft и Embarcadero (Borland). Проект GNU  — проект разработки свободного программного обеспечения (СПО). 

Язык программирования С++ был создан в начале 1980-х годов, его создатель сотрудник фирмы Bell Laboratories — Бьёрн Страуструп. Он придумал ряд усовершенствований к языку программирования C, для собственных нужд. Т. е. изначально не планировалось создания языка программирования С++.  Ранние версии языка С++, известные под именем »Cи с классами», начали появляться с 1980 года. Язык C, будучи базовым языком системы UNIX, на которой работали компьютеры фирмы Bell, является быстрым, многофункциональным и переносимым. Страуструп добавил к нему возможность работы с классами и объектами, тем самым зародил предпосылки нового, основанного на синтаксисе С, языка программирования. Синтаксис C++ был основан на синтаксисе C, так как Бьёрн Страуструп стремился сохранить совместимость с языком C. В 1983 году произошло переименование языка из »Cи с классами»в «язык программирования C++». В него были добавлены новые возможности: виртуальные функции, перегрузка функций и операторов, ссылки, константы и многое другое. Его первый коммерческий выпуск состоялся в октябре 1985 года. Язык программирования C++ является свободным, то есть никто не обладает на него правами.  

 

 

 

 

 

 

 

Эффективность и устройство

    Развитие языка  С++ происходило на базе языка  С, и, за небольшим исключением,  С был сохранен в качестве  подмножества C++. Базовый язык С  был спроектирован таким образом,  что имеется очень тесная связь  между типами, операциями, операторами и объектами, с которыми непосредственно работает машина, т.е. числами, символами и адресами. За исключением операций new, delete и throw, а также проверяемого блока, для выполнения операторов и выражений С++ не требуется скрытой динамической аппаратной или программной поддержки.

    Первоначально  язык С задумывался как конкурент  ассемблера, способный вытеснить  его из основных и наиболее  требовательных к ресурсам задач  системного программирования. В  проекте С++ были приняты меры, чтобы успехи С в этой области не оказались под угрозой. Различие между двумя языками прежде все состоит в степени внимания, уделяемого типам и структурам. Язык С выразителен и в то же время снисходителен по отношению к типам. Язык С++ еще более выразителен, но такой выразительности можно достичь лишь тогда, когда типам уделяют большое внимание. Когда типы объектов известны, транслятор правильно распознает такие выражения, в которых иначе программисту пришлось бы записывать операции с утомительными подробностями.  Кроме того, знание типов позволяет транслятору обнаруживать такие ошибки, которые в противном случае были бы выявлены только при тестировании.  Отметим, что само по себе использование строгой типизации языка для контроля параметров функции, защиты данных от незаконного доступа, определения новых типов и операций не влечет дополнительных расходов памяти и увеличения времени выполнения программы.

    В проекте  С++ особое внимание уделяется  структурированию программы. Это  вызвано увеличением размеров  программ со времени появления С. Небольшую программу (скажем, не более 1000 строк) можно заставить из упрямства работать, нарушая все правила хорошего стиля программирования. Однако, действуя так, человек уже не сможет справиться с большой программой. Если у вашей программы в 10 000 строк плохая структура, то вы обнаружите, что новые ошибки появляются в ней так же быстро, как удаляются старые. С++ создавался с целью, чтобы большую программу можно было структурировать таким образом, чтобы одному человеку не пришлось работать с текстом в 25000 строк. В настоящее время можно считать, что эта цель полностью достигнута.

    Существуют, конечно,  программы еще большего размера.  Однако те из них, которые  действительно используются, обычно  можно разбить на несколько  практически независимых частей, каждая из которых имеет значительно меньший упомянутого размер. Естественно, трудность написания и сопровождения программы определяется не только числом строк текста, но и сложностью предметной области. Так что приведенные здесь числа, которыми обосновывались наши соображения, не надо воспринимать слишком серьезно.

    К сожалению,  не всякую часть программы  можно хорошо структурировать,  сделать независимой от аппаратуры, достаточно понятной и т.д.  В С++ есть средства, непосредственно и эффективно представляющие аппаратные возможности. Их использование позволяет избавиться от беспокойства о надежности и простоте понимания программы. Такие части программы можно скрывать, предоставляя надежный и простой интерфейс с ними.

    Естественно, если С++ используется для большой программы, то это означает, что язык используют группы программистов. Полезную роль здесь сыграют свойственные языку модульность, гибкость и строго типизированные интерфейсы. В С++ есть такой же хороший набор средств для создания больших программ, как во многих языках.  Но когда программа становится еще больше, проблемы по ее созданию и сопровождению перемещаются из области языка в более глобальную область программных средств и управления проектом.

    В этой книге  основное внимание уделяется методам создания универсальных средств, полезных типов, библиотек и т.д. Эти методы можно успешно применять как для маленьких, так и для больших программ. Более того, поскольку все нетривиальные программы состоят из нескольких в значительной степени независимых друг от друга частей, методы программирования отдельных частей пригодятся как системным, так и прикладным программистам.

    Может возникнуть  подозрение, что запись программы  с использованием подробной системы  типов, увеличит размер текста. Для программы на С++ это не так: программа на С++, в которой описаны типы формальных параметров функций, определены классы и т.п., обычно бывает даже короче своего эквивалента на С, где эти средства не используются. Когда в программе на С++ используются библиотеки, она также оказывается короче своего эквивалента на С, если, конечно, он существует.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Структура программы  в C++

Прежде чем  приступить к написанию программ, необходимо изучить структуру программ на языке программирования С++. Своими словами, структура программ  это разметка рабочей области (области кода) с целью чёткого определения основных блоков программ и синтаксиса. Структура программ несколько отличается в зависимости от среды программирования. Мы ориентируемся на MVS2010, и по этому примеры программ будут показаны именно для MVS2010. Если вы используете другую IDE, то вам не составит труда перенести код из MVS2010 в другие среды разработки, и вы поймете со временем, как это сделать.

Структура программ для Microsoft Visual Studio.

1 2 3 4 5 6

// struct_program.cpp: определяет точку входа для консольного приложения. #include "stdafx.h" //здесь подключаем все необходимые препроцессорные директивы void main() { // начало главной функции с именем main //здесь будет находится ваш программный код }

В строке 1 говорится  о точке входа для консольного  приложения, это значит, что данную программу можно запустить через  командную строку Windows указав имя  программы, к примеру, такое struct_program.cpp. Строка 1 является однострочным комментарием, так как начинается с символов //, подробнее о комментариях будет рассказано в следующей статье. В строке 2 подключен заголовочный файл "stdafx.h". Данный файл похож на контейнер, так как в нем подключены основные препроцессорные директивы (те, что подключил компилятор, при создании консольного приложения), тут же могут быть подключены и вспомогательные (подключенные программистом).

include — директива препроцессора, т. е. сообщение препроцессору. Строки, начинающиеся с символа # обрабатываются препроцессором до компиляции программы.

Препроцессорные директивы также можно подключать и в строках, начиная после  записи #include "stdafx.h" до начала главной функции. Причём такой способ подключения библиотек является основным, а использование "stdafx.h" — это дополнительная возможность подключения заголовочных файлов, которая есть только в MVS. С 4-й по 6-ю строки объявлена функция main. Строка 4 – это заголовок функции, который состоит из типа возвращаемых данных (в данном случае void), этой функцией, и имени функции, а также круглых скобок, в которых объявляются параметры функции.

void — тип данных не имеющий значения, т.е он не может хранить никакой информации.

Между фигурными  скобочками размещается основной программный  код, называемый еще телом функции. Это самая простая структура программы. Данная структура написана в Microsoft Visual Studio 2010 (MVS2010). Все выше сказанное остается справедливым и для других компиляторов, кроме строки 2. Контейнера "stdafx.h" нигде кроме MVS нет.

Структура программы для C++ Builder.

При создании консольного  приложения мастер создания проектов создает автоматически следующий  код:

1 2 3 4 5 6

//препроцессорная директива, автоматически подключённая мастером создания  проектов #include <vcl.h> int main() { return 0; }

Мы видим, что  у функции поменялся тип данных, место void написано int. Это говорит о том что по завершении работы функция вернет какое-то целочисленное значение, в нашем случае 0. Целочисленное потому, что int – это тип данных для целых чисел, таких как 4, 5, 6, 456, 233 и т. д.

Главное помнить, что если тип возвращаемых данных у функции main - это int или любой другой, кроме void, то следует писать строку типа этой: return <возвращаемое значение>;

В строке 2 подключена библиотека vcl.h – её автоматически подключает мастер создания приложений, поэтому удалять её не следует, иначе проект не будет рабочим.

В общем говоря, мастер создает автоматически структуру  программы, немного отличающуюся от тех, что мы рассмотрели, но суть остается та же.

Например:

1 2 3 4

int main(int argc, char* argv[]) { return 0; }

Такой пример структуры  генерится мастером в MVS2010. Данный main немного отличается. Подробнее рассмотрим позже, но скажу, что данный main имеет такой вид, так как изначально рассчитан на поддержку юникода.

Юникод —  стандарт кодирования символов, позволяющий  представить знаки практически  всех письменных языков. Подробнее  о юникоде поговорим позже.

Существуют  разные версии main, но в этом нет ничего страшного, так как main была главной функцией, так она ей и остается, поэтому все выше сказанное остается актуальным.

Пример структуры  программы MVS2010 с подключенными библиотеками.

1 2 3 4 5 6

#include "stdafx.h" #include <iostream> using namespace std; void main() { }

 

Имя подключаемых библиотек пишется внутри знаков больше, меньше. Заголовочные файлы и имя подключаемых библиотек – синонимы.

Синтаксис подключения  заголовочных файлов:

#include <имя заголовочного файла>

Более старые заголовочные файлы подключаются так (этот стиль  подключения библиотек унаследован  у языка программирования C):