C++

Vorwort ... 23


Vorwort zur 1. Auflage ... 25




TEIL I Grundlagen ... 27



1. Das C++-Handbuch ... 29


1.1 ... Neu und modern ... 30

1.2 ... »Dan«-Kapitel ... 30

1.3 ... Darstellung in diesem Buch ... 31

1.4 ... Verwendete Formatierungen ... 31

1.5 ... Sorry for my Denglish ... 32



2. Programmieren in C++ ... 35


2.1 ... Übersetzen ... 36

2.2 ... Übersetzungsphasen ... 36

2.3 ... Aktuelle Compiler ... 38

2.4 ... Entwicklungsumgebungen ... 40

2.5 ... Die Kommandozeile unter Ubuntu ... 42

2.6 ... Die IDE »Microsoft Visual Studio Community« unter Windows ... 45

2.7 ... Das Beispielprogramm beschleunigen ... 48



3. C++ für Umsteiger ... 49


4. Die Grundbausteine von C++ ... 57


4.1 ... Kommentare ... 60

4.2 ... Die »include«-Direktive ... 60

4.3 ... Die Standardbibliothek ... 60

4.4 ... Die Funktion »main()« ... 61

4.5 ... Typen ... 61

4.6 ... Variablen ... 62

4.7 ... Initialisierung ... 62

4.8 ... Ausgabe auf der Konsole ... 63

4.9 ... Anweisungen ... 63

4.10 ... Ohne Eile erklärt ... 65

4.11 ... Operatoren ... 91

4.12 ... Eingebaute Datentypen ... 105



5. Guter Code, 1. Dan: Lesbar programmieren ... 143


5.1 ... Kommentare ... 144

5.2 ... Dokumentation ... 144

5.3 ... Einrückungen und Zeilenlänge ... 145

5.4 ... Zeilen pro Funktion und Datei ... 146

5.5 ... Klammern und Leerzeichen ... 147

5.6 ... Namen ... 148



6. Höhere Datentypen ... 151


6.1 ... Der Zeichenkettentyp »string« ... 152

6.2 ... Streams ... 158

6.3 ... Behälter und Zeiger ... 164

6.4 ... Die einfachen Sequenzcontainer ... 166

6.5 ... Algorithmen ... 171

6.6 ... Zeiger und C-Arrays ... 172



7. Funktionen ... 173


7.1 ... Deklaration und Definition einer Funktion ... 174

7.2 ... Funktionstyp ... 175

7.3 ... Funktionen verwenden ... 175

7.4 ... Eine Funktion definieren ... 177

7.5 ... Mehr zu Parametern ... 178

7.6 ... Funktionskörper ... 182

7.7 ... Parameter umwandeln ... 184

7.8 ... Funktionen überladen ... 186

7.9 ... Default-Parameter ... 188

7.10 ... Beliebig viele Argumente ... 190

7.11 ... Alternative Schreibweise zur Funktionsdeklaration ... 190

7.12 ... Spezialitäten ... 191



8. Anweisungen im Detail ... 195


8.1 ... Der Anweisungsblock ... 198

8.2 ... Die leere Anweisung ... 200

8.3 ... Deklarationsanweisung ... 201

8.4 ... Die Ausdrucksanweisung ... 203

8.5 ... Die »if«-Anweisung ... 204

8.6 ... Die »while«-Schleife ... 208

8.7 ... Die »do-while«-Schleife ... 210

8.8 ... Die »for«-Schleife ... 211

8.9 ... Die bereichsbasierte »for«-Schleife ... 213

8.10 ... Die »switch«-Verzweigung ... 215

8.11 ... Die »break«-Anweisung ... 219

8.12 ... Die »continue«-Anweisung ... 220

8.13 ... Die »return«-Anweisung ... 221

8.14 ... Die »goto«-Anweisung ... 222

8.15 ... Der »try-catch«-Block und »throw« ... 224

8.16 ... Zusammenfassung ... 225



9. Ausdrücke im Detail ... 227


9.1 ... Berechnungen und Seiteneffekte ... 228

9.2 ... Arten von Ausdrücken ... 229

9.3 ... Literale ... 230

9.4 ... Bezeichner ... 231

9.5 ... Klammern ... 231

9.6 ... Funktionsaufruf und Indexzugriff ... 232

9.7 ... Zuweisung ... 232

9.8 ... Typumwandlung ... 234



10. Fehlerbehandlung ... 237


10.1 ... Fehlerbehandlung mit Fehlercodes ... 239

10.2 ... Was ist eine Ausnahme? ... 242

10.3 ... Kleinere Fehlerbehandlungen ... 245

10.4 ... Weiterwerfen -- »rethrow« ... 245

10.5 ... Die Reihenfolge im »catch« ... 246

10.6 ... Typen für Exceptions ... 248

10.7 ... Wenn eine Exception aus »main« herausfällt ... 249



11. Guter Code, 2. Dan: Modularisierung ... 251


11.1 ... Programm, Bibliothek, Objektdatei ... 251

11.2 ... Bausteine ... 252

11.3 ... Trennen der Funktionalitäten ... 253

11.4 ... Ein modulares Beispielprojekt ... 255

11.5 ... Spezialthema: Unity-Builds ... 265




TEIL II Objektorientierte Programmierung und mehr ... 267



12. Von der Struktur zur Klasse ... 269


12.1 ... Initialisierung ... 271

12.2 ... Rückgabe eigener Typen ... 272

12.3 ... Methoden statt Funktionen ... 273

12.4 ... Das bessere »drucke« ... 276

12.5 ... Eine Ausgabe wie jede andere ... 278

12.6 ... Methoden inline definieren ... 279

12.7 ... Implementierung und Definition trennen ... 280

12.8 ... Initialisierung per Konstruktor ... 281

12.9 ... Struktur oder Klasse? ... 288

12.10 ... Zwischenergebnis ... 292

12.11 ... Verwendung eigener Datentypen ... 293

12.12 ... Typinferenz mit »auto« ... 308

12.13 ... Eigene Klassen in Standardcontainern ... 311



13. Namensräume und Qualifizierer ... 315


13.1 ... Der Namensraum »std« ... 315

13.2 ... Anonymer Namensraum ... 319

13.3 ... »static« macht lokal ... 321

13.4 ... »static« teilt gern ... 322

13.5 ... »static« macht dauerhaft ... 325

13.6 ... Zusammenfassung ... 328

13.7 ... »const« ... 329

13.8 ... Flüchtig mit »volatile« ... 344



14. Guter Code, 3. Dan: Testen ... 347


14.1 ... Arten des Tests ... 347

14.2 ... Frameworks ... 355

14.3 ... Boost.Test ... 359

14.4 ... Hilfsmakros für Assertions ... 363

14.5 ... Ein Beispielprojekt mit Unittests ... 366



15. Vererbung ... 379


15.1 ... Beziehungen ... 380

15.2 ... Vererbung in C++ ... 383

15.3 ... Hat-ein versus ist-ein ... 384

15.4 ... Gemeinsamkeiten finden ... 384

15.5 ... Abgeleitete Typen erweitern ... 387

15.6 ... Methoden überschreiben ... 388

15.7 ... Wie Methoden funktionieren ... 389

15.8 ... Virtuelle Methoden ... 390

15.9 ... Konstruktoren in Klassenhierarchien ... 392

15.10 ... Typumwandlung in Klassenhierarchien ... 394

15.11 ... Wann virtuell? ... 396

15.12 ... Andere Designs zur Erweiterbarkeit ... 397



16. Der Lebenszyklus von Klassen ... 399


16.1 ... Erzeugung und Zerstörung ... 400

16.2 ... Temporary: kurzlebige Werte ... 402

16.3 ... Der Destruktor zum Konstruktor ... 404

16.4 ... Yoda-Bedingung ... 408

16.5 ... Konstruktion, Destruktion und Exceptions ... 410

16.6 ... Kopieren ... 411

16.7 ... Zuweisungsoperator ... 414

16.8 ... Streichen von Methoden ... 417

16.9 ... Verschiebeoperationen ... 419

16.10 ... Operatoren ... 424

16.11 ... Eigene Operatoren in einem Datentyp ... 427

16.12 ... Besondere Klassenformen ... 432



17. Guter Code, 4. Dan: Sicherheit, Qualität und Nachhaltigkeit ... 437


17.1 ... Die Nullerregel ... 437

17.2 ... RAII -- Resource Acquisition Is Initialization ... 443



18. Spezielles für Klassen ... 453


18.1 ... Dürfen alles sehen -- »friend«-Klassen ... 453

18.2 ... Non-public-Vererbung ... 457

18.3 ... Signaturklassen als Interfaces ... 463

18.4 ... Multiple Vererbung ... 467

18.5 ... Rautenförmige multiple Vererbung -- »virtual« für Klassenhierarchien ... 476

18.6 ... Literale Datentypen -- »constexpr« für Konstruktoren ... 480



19. Guter Code, 5. Dan: Klassisches objektorientiertes Design ... 483


19.1 ... Objekte in C++ ... 485

19.2 ... Objektorientiert designen ... 486




TEIL III Fortgeschrittene Themen ... 505



20. Zeiger ... 507


20.1 ... Adressen ... 508

20.2 ... Zeiger ... 509

20.3 ... Gefahren von Aliasing ... 511

20.4 ... Heapspeicher und Stapelspeicher ... 513

20.5 ... Smarte Pointer ... 516

20.6 ... Rohe Zeiger ... 526

20.7 ... C-Arrays ... 530

20.8 ... Iteratoren ... 536

20.9 ... Zeiger als Iteratoren ... 538

20.10 ... Zeiger im Container ... 538

20.11 ... Die Ausnahme: wann das Wegräumen nicht nötig ist ... 539



21. Makros ... 541


21.1 ... Der Präprozessor ... 542

21.2 ... Vorsicht vor fehlenden Klammern ... 546

21.3 ... Vorsicht vor Mehrfachausführung ... 547

21.4 ... Typvariabilität von Makros ... 548

21.5 ... Zusammenfassung ... 551



22. Schnittstelle zu C ... 553


22.1 ... Mit Bibliotheken arbeiten ... 554

22.2 ... C-Header ... 555

22.3 ... C-Ressourcen ... 558

22.4 ... »void«-Pointer ... 559

22.5 ... Daten lesen ... 559

22.6 ... Das Hauptprogramm ... 561

22.7 ... Zusammenfassung ... 561



23. Templates ... 563


23.1 ... Funktionstemplates ... 564

23.2 ... Funktionstemplates in der Standardbibliothek ... 574

23.3 ... Eine Klasse als Funktion ... 578

23.4 ... Templateklassen ... 593

23.5 ... Templates mit variabler Argumentanzahl ... 607

23.6 ... Eigene Literale ... 611




TEIL IV Die Standardbibliothek ... 621



24. Container ... 623


24.1 ... Grundlagen ... 624

24.2 ... Iteratoren-Grundlagen ... 631

24.3 ... Allokatoren: Speicherfragen ... 635

24.4 ... Containergemeinsamkeiten ... 638

24.5 ... Ein Überblick über die Standardcontainerklassen ... 639

24.6 ... Die sequenziellen Containerklassen ... 643

24.7 ... Assoziativ und geordnet ... 680

24.8 ... Nur assoziativ und nicht garantiert ... 712

24.9 ... Containeradapter ... 742

24.10 ... Sonderfälle: »string«, »basic_string« und »vector<char>« ... 743

24.11 ... Sonderfälle: »vector<bool>«, »array<bool,n>« und »bitset<n>« ... 744

24.12 ... Sonderfall: Value-Array mit »valarray<>« ... 747



25. Containerunterstützung ... 757


25.1 ... Algorithmen ... 757

25.2 ... Iteratoren ... 758

25.3 ... Iteratoradapter ... 759

25.4 ... Algorithmen der Standardbibliothek ... 760

25.5 ... Parallelle Ausführung ... 762

25.6 ... Liste der Algorithmusfunktionen ... 765

25.7 ... Berechnungen auf Containern mit »<numeric>« ... 780

25.8 ... Kopie statt Zuweisung -- Werte in uninitialisierten Speicherbereichen ... 785

25.9 ... Eigene Algorithmen ... 787



26. Guter Code, 6. Dan: Für jede Aufgabe der richtige Container ... 791


26.1 ... Alle Container nach Aspekten sortiert ... 791

26.2 ... Rezepte für Container ... 796

26.3 ... Iteratoren sind mehr als nur Zeiger ... 802

26.4 ... Algorithmen je nach Container unterschiedlich implementieren ... 804



27. Streams und Dateien ... 807


27.1 ... Ein- und Ausgabekonzept ... 807

27.2 ... Globale, vordefinierte Standardstreams ... 808

27.3 ... Methoden für die Aus- und Eingabe von Streams ... 810

27.4 ... Fehlerbehandlung und Zustand von Streams ... 814

27.5 ... Streams manipulieren und formatieren ... 818

27.6 ... Streams für die Dateiein- und Dateiausgabe ... 829

27.7 ... Streams für Strings ... 843

27.8 ... Streampuffer ... 848

27.9 ... »filesystem« ... 851



28. Standardbibliothek -- Extras ... 855


28.1 ... »pair« und »tuple« ... 855

28.2 ... Reguläre Ausdrücke ... 863

28.3 ... Zufall ... 872

28.4 ... Mathematisches ... 881

28.5 ... Systemfehlerbehandlung mit »system_error« ... 897

28.6 ... Laufzeittypinformationen -- »<typeinfo>« und »<typeindex>« ... 906

28.7 ... Hilfsklassen rund um Funktoren -- »<functional>« ... 910

28.8 ... »optional« für einen oder keinen Wert ... 917

28.9 ... »variant« für einen von mehreren Typen ... 918

28.10 ... »any« hält jeden Typ ... 920

28.11 ... Spezielle mathematische Funktionen ... 921

28.12 ... Schnelle Umwandlung mit »charconv« ... 921



29. Threads -- Programmieren mit Mehrläufigkeit ... 925


29.1 ... C++-Threading-Grundlagen ... 926

29.2 ... Gemeinsame Daten ... 942

29.3 ... Andere Möglichkeiten zur Synchronisation ... 955

29.4 ... Im eigenen Speicher mit »thread_local« ... 959

29.5 ... Mit »condition_variable« auf Ereignisse warten ... 960

29.6 ... Einmal warten mit »future« ... 965

29.7 ... Atomics ... 976

29.8 ... Zusammenfassung ... 981




TEIL V Über den Standard hinaus ... 985



30. Guter Code, 7. Dan: Richtlinien ... 987


30.1 ... Guideline Support Library ... 988

30.2 ... C++ Core Guidelines ... 989



31. GUI-Programmierung mit Qt ... 1003


31.1 ... Ein erstes Miniprogramm ... 1007

31.2 ... Objektbäume und Besitz ... 1018

31.3 ... Signale und Slots ... 1019

31.4 ... Klassenhierarchie von Qt ... 1039

31.5 ... Eigene Widgets mit dem Qt Designer erstellen ... 1042

31.6 ... Widgets anordnen ... 1048

31.7 ... Dialoge erstellen mit »QDialog« ... 1052

31.8 ... Vorgefertigte Dialoge von Qt ... 1059

31.9 ... Eigenen Dialog mit dem Qt Designer erstellen ... 1067

31.10 ... Grafische Bedienelemente von Qt (Qt-Widgets) ... 1083

31.11 ... Anwendungen in einem Hauptfenster ... 1089

31.12 ... Zusammenfassung ... 1100



Cheat Sheet ... 1104


Index ... 1107