C++ programmieren lernen für Dummies
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Widmung 10
Einführung 23
Über dieses Buch 23
Törichte Annahmen über den Leser 24
Wie dieses Buch organisiert ist 25
Teil I: Programmieren in C++ - die ersten Schritte 25
Teil II: Ein Programm schreiben: Entscheidungen, Entscheidungen 25
Teil III: Prozedural programmieren 25
Teil IV: Datenstrukturen 25
Teil V: Objektorientierte Programmierung 26
Teil VI: Für Fortgeschrittene 26
Teil VII: Der Top-Ten-Teil 26
Symbole in diesem Buch 26
Wie es weitergeht 27
Teil I Programmieren in C++ - die ersten Schritte 29
Kapitel 1 Was ist ein Programm? 31
Worin unterscheidet sich mein Sohn von einem Computer? 31
Einen »menschlichen Computer« programmieren 33
Den Algorithmus erstellen 33
Die Entwicklung der Reifenwechsel-Sprache 34
Das Programm erstellen 34
Computerprozessoren 38
Computersprachen 38
Höhere Sprachen 40
Die Sprache C++ 40
Kapitel 2 Code::Blocks installieren 43
Der Kompilierungsvorgang 43
Code::Blocks installieren 45
Installation unter Windows 45
Installation unter Ubuntu Linux 48
Installation unter Mac OS 50
Code::Blocks einrichten 54
Die Code::Blocks-Installation testen 57
Das Projekt anlegen 57
Ihr Standardprojekt testen 62
Kapitel 3 Ihr erstes Programm 65
Ein neues Projekt anlegen 65
Dateinamenerweiterungen 67
Die Eingabe Ihres Programms 69
Das Programm erstellen 71
Was alles schiefgehen kann 71
Falsch geschriebene Befehle 71
Fehlendes Semikolon 73
Die Beispieldateien verwenden 74
Das Programm ausführen 75
Wie das Programm funktioniert 75
Die Vorlage 76
Das Conversion-Programm 77
Teil II Ein Programm schreiben: Entscheidungen, Entscheidungen 79
Kapitel 4 Integer-Ausdrücke - für ganze Zahlen 81
Variablen deklarieren 81
Variablennamen 82
Einer Variablen einen Wert zuweisen 83
Eine Variable bei der Deklaration initialisieren 83
Ganzzahlige Konstanten 84
Ausdrücke 85
Binäre Operatoren 86
Zusammengesetzte Ausdrücke auflösen 87
Unäre Operatoren 88
Die speziellen Zuweisungsoperatoren 90
Kapitel 5 Zeichenausdrücke 93
Character-Variablen definieren 93
Zeichen codieren 93
Beispiel für die Zeichencodierung 96
Zeichenketten codieren 98
Sonderzeichen-Konstanten 98
Kapitel 6 Entscheidungen, Entscheidungen! 101
Die if-Anweisung 101
Vergleichsoperatoren 102
Geschweifte Klammern sind kein Luxus 104
Und andernfalls? 106
Verschachtelte if-Anweisungen 108
Zusammengesetzte bedingte Ausdrücke 111
Kapitel 7 Ausführungspfade wechseln 113
Mit der switch-Anweisung den Programmablauf steuern 113
Durchgerasselt: Habe ich es kaputtgemacht? 116
Implementierung eines einfachen Taschenrechners mit der switch-Anweisung 117
Kapitel 8 Programme debuggen, Teil I 121
Fehlertypen identifizieren 121
Fehler vermeiden 122
Codieren mit Stil 122
Namenskonventionen für Variablen festlegen 123
Den ersten Fehler finden - mit ein bisschen Unterstützung 124
Den Laufzeitfehler finden 125
Testdaten formulieren 125
Tests durchführen 126
Sehen wir nach, was das Programm macht 126
Teil III Prozedural programmieren 129
Kapitel 9 while - ein ewiger Kreislauf 131
while-Schleifen 131
Aus einer Schleife ausbrechen 134
Verschachtelte Schleifen 137
Kapitel 10 Weiter mit for-Schleifen 143
Die vier Teile jeder Schleife 143
Wir betrachten ein Beispiel 145
Mit dem Komma-Operator mehr erledigen 146
Kapitel 11 Funktionen 151
Aufgaben in Funktionen zerlegen 151
Die Arbeitsweise von Funktionen verstehen 152
Eine Funktion schreiben und verwenden 153
Dinge zurückgeben 154
Ein Beispiel 155
An Funktionen Argumente übergeben 158
Funktion mit Argumenten 158
Funktionen mit mehreren Argumenten 160
main() 161
Funktionsprototyp-Deklarationen definieren 161
Kapitel 12 Programme in Module unterteilen 165
Programme aufsplitten 165
Teilen ist gar nicht so schwer 166
Factorial.cpp erstellen 166
Eine #include-Datei erstellen 169
#include-Dateien einbinden 171
main.cpp erstellen 172
Das Ergebnis erstellen 174
Verwendung der C++-Standardbibliothek 174
Gültigkeitsbereiche von Variablen 175
Kapitel 13 Programme debuggen, Teil 2 177
Debugging eines Programms mit Rechenschwäche 177
Einheitentests durchführen 179
Eine Funktion für Tests ausstatten 180
Zurück zum Einheitentest 184
Teil IV Datenstrukturen 187
Kapitel 14 Andere numerische Variablentypen 189
Die Grenzen von Integern in C++ 189
Integer-Abrundung 189
Begrenzter Wertebereich 190
Ein »doppelter« Typ für reelle Zahlen 191
Eine Lösung für das Abrundungsproblem 191
Wenn ein Integer kein Integer ist 192
Die Grenzen eines double erkennen 193
Variablengröße - die lange und die kurze Form 195
Wie weit reichen Zahlen? 197
Konstantentypen 198
Funktionen unterschiedliche Typen übergeben 199
Funktionsnamen überladen 199
Gemischtes Überladen 200
Kapitel 15 Arrays 203
Was ist ein Array? 203
Ein Array deklarieren 204
Array-Elemente über einen Index ansprechen 204
Ein Beispiel 206
Ein Array initialisieren 208
Kapitel 16 Arrays mit Charakter 211
Das ASCII-Zero-Character-Array 211
Ein ASCIIZ-Array deklarieren und initialisieren 212
Ein Beispiel 213
Ein detaillierteres Beispiel 215
Hackerabwehr 218
Muss ich das wirklich alles machen? 220
Kapitel 17 Zeiger in C++ 223
Was ist ein Zeiger? 223
Einen Zeiger deklarieren 224
Einer Funktion Argumente übergeben 226
Argumente als Wert übergeben 226
Argumente als Referenz übergeben 229
Das große Ganze 231
Typen von Referenzargumenten 233
Speicherstapel 233
Brauchen Sie wirklich ein neues Schlüsselwort? 234
Vergessen Sie nicht, zum Schluss wieder aufzuräumen! 235
Ein Beispiel 236
Kapitel 18 C++-Zeiger - auf den zweiten Blick 239
Zeiger und Arrays 239
Operationen für Zeiger 239
Zeiger-Addition im Vergleich zur Indizierung eines Arrays 242
Der Inkrementoperator für Zeiger 244
Warum plagen wir uns mit Array-Zeigern? 247
Operationen für verschiedene Zeigertypen 248
Die Sache mit den Konstanten 248
Unterschiede zwischen Zeigern und Arrays 249
Meine Argumente von main() 250
Zeigerarrays 250
Arrays mit Argumenten 251
Kapitel 19 Programmieren mit Klasse 259
Daten gruppieren 259
Die Klasse 260
Das Objekt 261
Arrays von Objekten 262
Ein Beispiel 263
Kapitel 20 Programme debuggen, Teil 3 271
Ein neuer Ansatz für das Debugging 271
Die Lösung 272
Debuggen Schritt für Schritt 272
Den Debugger starten 275
Navigation durch ein Programm mit dem Debugger 278
Den (ersten) Fehler korrigieren 282
Den zweiten Fehler finden und korrigieren 284
Teil V Objektorientierte Programmierung 287
Kapitel 21 Was ist objektorientierte Programmierung? 289
Abstraktion und Mikrowellenöfen 289
Prozedurale Nachos 290
Objektorientierte Nachos 291
Klassifizierung und Mikrowellenöfen 291
Warum sollten wir Objekte auf diese Weise aufbauen? 292
Abgeschlossene Klassen 293
Kapitel 22 Strukturiertes Spiel: Wie Klassen Dinge erledigen 295
Unsere Objekte aktivieren 295
Eine Elementfunktion erstellen 296
Eine Elementfunktion definieren 297
Namen für Klassenelemente 298
Aufruf einer Elementfunktion 299
Zugriff auf andere Elemente von einer Elementfunktion aus 300
Eine Elementfunktion hinter der Klasse halten 301
Elementfunktionen überladen 302
Kapitel 23 Zeiger auf Objekte 305
Zeiger auf Objekte 305
Pfeilsyntax 306
Aufruf aller Elementfunktionen 306
Funktionen Objekte übergeben 307
Aufruf einer Funktion mit einem Objektwert 307
Aufruf einer Funktion mit einem Objektzeiger 309
Ein Beispiel 310
Objekte auf dem Stapel reservieren 314
Kapitel 24 Bitte nicht stören: Geschützte Elemente 317
Elemente schützen 317
Warum Sie geschützte Elemente brauchen 317
Elemente schützen 318
Also? 321
Ein Freund, ein guter Freund . . . 322
Kapitel 25 Objekten einen guten Start verschaffen 325
Der Konstruktor 325
Einschränkungen von Konstruktoren 327
Kann ich ein Beispiel sehen? 327
Datenelemente konstruieren 330
Destruktoren 333
Ein Beispiel 334
Datenelemente zerstören 337
Kapitel 26 Konstruktive Argumente 341
Konstruktoren mit Argumenten 341
Ein Beispiel 342
Den Konstruktor überladen 346
Der Standard-Standardkonstruktor 350
Datenelemente konstruieren 352
Datenelemente mit dem Standardkonstruktor initialisieren 352
Datenelemente mit einem anderen Konstruktor initialisieren 354
Ein Beispiel 357
Neu in C++ 2011 360
Kapitel 27 Kopieren mit dem Copy-Konstruktor 361
Ein Objekt kopieren 361
Der Standard-Copy-Konstruktor 362
Ein Beispiel 363
Einen Copy-Konstruktor erstellen 366
Kopien vermeiden 369
Teil VI Für Fortgeschrittene 371
Kapitel 28 Eine Klasse vererben 373
Vorteile der Vererbung 373
Die Sprachbesonderheiten 374
Vererbung in C++ implementieren 375
Ein Beispiel 376
Eine HAT_EIN-Beziehung 380
Kapitel 29 Virtuelle Funktionen - Realität? 383
Elementfunktionen überschreiben 383
Frühes Binden 384
Mehrdeutiger Fall 386
Eine späte Bindung eingehen 388
Wann nicht virtuell? 391
Virtuelle Aspekte 393
Kapitel 30 Zuweisungsoperatoren überladen 397
Einen Operator überladen 397
Das Überladen des Zuweisungsoperators ist kritisch 398
Ein Beispiel 400
Ihren Eigenen schreiben (oder nicht) 403
Kapitel 31 Stream-I/O 405
Wie Stream-I/O funktioniert 405
Stream-Eingabe/Ausgabe 407
Ein Eingabe-Objekt erstellen 407
Ein Ausgabe-Objekt erstellen 408
Öffnen-Modi 409
Was ist der Binärmodus? 410
Und in welchem Status ist eine Datei? 410
Weitere Elementfunktionen der fstream-Klassen 415
Streams direkt lesen und schreiben 415
Formatsteuerung 419
Und was macht eigentlich endl? 422
Manipulatoren manipulieren 422
Die stringstream-Klassen 423
Kapitel 32 Machen wir eine Ausnahme! 429
Der Ausnahmemechanismus 429
Betrachten wir den Ausnahmemechanismus im Detail! 432
Spezielle Aspekte für das Aufwerfen von Ausnahmen 433
Eine benutzerdefinierte Ausnahmeklasse erstellen 433
Einschränkungen von Ausnahmeklassen 437
Teil VII Der Top-Ten-Teil 439
Kapitel 33 Zehn Methoden, Fehler zu vermeiden 441
Aktivieren Sie alle Warnungen und Fehlermeldungen! 441
Gewöhnen Sie sich einen klaren und konsistenten Programmierstil an! 442
Kommentieren Sie den Code, während Sie ihn schreiben! 442
Durchlaufen Sie jeden Pfad mindestens einmal im Einzelschrittmodus im Debugger! 443
Begrenzen Sie die Sichtbarkeit! 443
Verwalten Sie Ihren Stapel! 444
Überschreiben Sie Zeiger mit 0, nachdem Sie gelöscht haben, worauf sie zeigen! 444
Verarbeiten Sie Fehler mit Ausnahmen! 445
Deklarieren Sie Destruktoren als virtuell! 445
Stellen Sie einen Copy-Konstruktor und einen überladenen Zuweisungsoperator bereit! 445
Kapitel 34 Zehn Dinge, die in diesem Buch nicht abgedeckt sind 447
Der goto-Befehl 447
Der ternäre Operator 448
Binäre Logik 448
Aufzählungstypen 448
Namensräume 449
Rein virtuelle Funktionen 449
Die string-Klasse 450
Mehrfachvererbung 450
Templates und die Standard Template Library 450
Lambda-Funktionen 451
Stichwortverzeichnis 453
Einführung
Willkommen bei C++ programmieren lernen für Dummies. Dieses Buch wurde für Leser geschrieben, die programmieren lernen möchten.
Im Laufe der Jahre wurde die Programmierung immer mehr mit Mathematik und Logik und anderen komplizierten Dingen gleichgesetzt. Ich habe das nie verstanden. Programmieren ist eine Fertigkeit wie Werbetexten, Zeichnen oder Fotografieren. Man muss in der Lage sein, eine Aufgabenstellung zu durchdenken, aber ich kenne ein paar wirklich hervorragende Programmierer, die keine Ahnung von Mathematik haben. Einige Menschen haben ein Talent dafür und lernen es wirklich schnell, andere sind nicht so gut und nicht so schnell. Aber jeder, der genügend Geduld und Durchhaltevermögen hat, kann lernen, einen Computer zu programmieren. Ich bin das beste Beispiel dafür.
Über dieses Buch
Um programmieren zu lernen, müssen Sie eine Programmiersprache erlernen. Dieses Buch basiert auf der Programmiersprache C++. Versionen des dafür vorgeschlagenen Compilers für Windows und Macintosh sind in dem Online-Material zu diesem Buch enthalten. Linux-Versionen können unter www.codeblocks.org heruntergeladen werden. (Keine Sorge: Ich werde Ihnen in diesem Buch schrittweise erklären, wie das Paket installiert wird und wie Sie Ihr erstes Programm erstellen.)
Ziel dieses Buchs ist es, Ihnen die Grundlagen der Programmierung in C++ zu vermitteln, und nicht, Sie mit jedem noch so kleinen Detail dieser Programmiersprache vertraut zu machen. Nachdem Sie das Buch gelesen haben, können sie relativ umfangreiche Programme schreiben. Außerdem werden Sie viele andere, vergleichbare Sprachen sofort verstehen, beispielsweise Java oder C#.NET.
In diesem Buch erfahren Sie, was ein Programm ist und wie es funktioniert. Außerdem lernen Sie, wie Folgendes zu bewerkstelligen ist:
Den C++ Compiler Code::Blocks installieren und ein Programm damit erstellen
Ausdrücke erstellen und auswerten
Den Kontrollfluss in Ihrem Programm regeln
Datenstrukturen erstellen, die Ihnen helfen, die reale Welt zu modellieren
C++-Zeiger definieren und verwenden
Zeichenketten manipulieren, um Ausgaben so zu erstellen, wie Sie sie haben wollen
Dateien schreiben und aus ihnen lesen
Törichte Annahmen über den Leser
Ich versuche, in diesem Buch so wenige Annahmen über den Leser zu treffen wie möglich, aber ich gehe einfach von Folgendem aus:
Sie haben einen Computer. Die meisten Leser haben Windows-Computer . Die Programme in diesem Buch laufen unter Windows, Macintosh, Linux und Unix gleich gut. C++ ist eine standardisierte Sprache, deshalb sollten diese Programme auf jedem Computer laufen, auf dem ein C++-Compiler vorhanden ist.
Sie kennen die Grundlagen der Nutzung Ihres Computers. Beispielsweise gehe ich davon aus, dass Sie wissen, wie ein Programm gestartet wird, wie eine Datei kopiert wird, wie ein Ordner erstellt wird usw.
Sie wissen, wie Sie sich innerhalb der Menüs bewegen. Sie finden in diesem Buch immer wieder Anweisungen wie »Klicken Sie auf FILE und dann auf OPEN«. Wenn Sie dieser Anweisung folgen können, dann können Sie loslegen.
Sie sind ein Programmierneuling. Ich gehe nicht davon aus, dass Sie etwas über Programmierung wissen. Ich gehe nicht einmal davon aus, dass Sie wissen, was Programmierung ist.
Um Ihnen dabei zu helfen, sich in diesem Buch zurechtzufinden, verwende ich einige Konventionen:
C++-Begriffe und andere Teile von Computercode werden in nichtproportionaler Schrift dargestellt, etwa so.
Neue Begriffe werden kursiv hervorgehoben (und definiert).
Nummerierte Schritte, denen Sie folgen müssen, und Zeichen, die Sie eingeben müssen, sind fett ausgezeichnet.
Ich empfehle Ihnen, jeweils einen Teil des Buchs zu lesen, es dann wegzulegen und ein bisschen mit C++ zu experimentieren, bevor Sie den nächsten Teil lesen. Dieses Buch ist so organisiert, dass Sie nach jedem Teil genügend neue Dinge gelernt haben, um Programme zu schreiben.
Ich möchte Ihnen außerdem die folgenden Ratschläge geben:
Wenn sie bereits wissen, was Programmierung ist, aber noch nichts über C++, können Sie Kapitel 1 überspringen.
Ich empfehle Ihnen, den Compiler Code::Blocks zu verwenden, den Sie zusammen mit dem Buch erhalten, auch wenn Sie später einen anderen C++-Compiler verwenden wollen. Wenn Sie jedoch Code::Blocks keinesfalls verwenden wollen, können Sie Kapitel 2 überspringen.
Wenn Sie bereits ein wenig Erfahrung mit der Programmierung von Computern gemacht haben, brauchen Sie Kapitel 3 nur zu überfliegen.
Ab Kapitel 4 sollten Sie sich jedoch genau konzentrieren, selbst wenn Sie bereits Erfahrung mit anderen Programmiersprachen gesammelt haben, wie beispielsweise BASIC.
In Kapitel 20 können Sie aufhören zu lesen, wenn Sie denken, es sei jetzt genug. Ab Kapitel 21 geht es um ein neues Thema, die objektorientierte Programmierung - dies sollten Sie erst in Angriff nehmen, wenn Sie mit dem bisher Gelernten gut vertraut sind.
Text mit dem Techniker-Symbol können Sie jederzeit überspringen.
Wie dieses Buch organisiert ist
C++ programmieren lernen für Dummies ist in sieben Teile unterteilt. Sie müssen diese Teile nicht nacheinander lesen und Sie müssen nicht einmal alle Abschnitte in einem Kapitel lesen. Anhand des Inhaltsverzeichnisses und des Index finden Sie die jeweils benötigte Information. In diesem Abschnitt beschreibe ich kurz, was Sie in den jeweiligen Teilen finden.
Teil I: Programmieren in C++ - die ersten Schritte
Dieser Teil beschreibt, was Programme sind und wie sie funktionieren. Anhand eines fiktiven Reifenwechsel-Computers zeige ich Ihnen verschiedene Algorithmen für das Abmontieren eines Reifens von einem Auto, um Ihnen ein Gefühl dafür zu verschaffen, wie Programme arbeiten. Außerdem richten Sie Code::Blocks auf Ihrem Computer ein, bevor Sie diesen Teil wieder verlassen.
Teil II: Ein Programm schreiben: Entscheidungen, Entscheidungen
Dieser Teil stellt Ihnen die Grundlagen der Programmierung mit C++ vor. Sie lernen, wie ganzzahlige Variablen deklariert und wie einfache Ausdrücke geschrieben werden. Nachdem Sie diesen Teil gelesen haben, haben Sie sogar gelernt, wie Sie Entscheidungen in einem Programm treffen - ein kleiner Schritt hin zum Profi.
Teil III: Prozedural programmieren
Hier lernen Sie, wie Sie den Kontrollfluss durch Ihre Programme regeln. Sie erfahren, wie Sie Schleifen erstellen, Ihren Code in Module zerlegen (und warum), und wie Sie diese separaten Module zu einem einzigen Programm zusammensetzen. Nach diesem Teil können Sie echte Programme schreiben, die echte Probleme lösen.
Teil IV: Datenstrukturen
Dieser Teil erweitert Ihr Wissen über Datentypen. In den ersten Teilen dieses Buchs waren Sie auf ganze Zahlen beschränkt. In diesem Teil arbeiten Sie mit Zeichen, Dezimalzahlen und Arrays. Und Sie können sogar Ihre eigenen Typen definieren. Und in diesem Teil werden Sie auch das gefürchtetste Thema meistern: C++-Zeiger.
Teil V: Objektorientierte Programmierung
Hier steigen Sie in die objektorientierten Techniken ein - die Dinge, die C++ wirklich von seinen Vorgängern unterscheiden, insbesondere C. (Machen Sie sich keine Gedanken, wenn Sie nicht wissen, was objektorientierte Programmierung ist - Sie werden es erfahren.) Sie sollten sich jedoch mit den Themen aus den Teilen I bis IV gut vertraut machen, bevor Sie diesen Teil in Angriff nehmen, aber Sie werden ein sehr viel ernstzunehmender Programmierer sein, wenn Sie damit fertig sind.
Teil VI: Für Fortgeschrittene
Dies ist eine Sammlung von Themen, die wichtig sind, aber nicht in den vorherigen Teilen untergebracht werden konnten. Beispielsweise geht es hier darum, wie Sie Dateien erstellen, sie lesen und schreiben.
Teil VII: Der Top-Ten-Teil
In diesem Teil liste ich auf, was Sie bei der Programmierung tun (oder vermeiden) sollten, um keine unnötigen Fehler zu erzeugen. Außerdem finden Sie in diesem Teil Hinweise, was Sie als Nächstes lernen sollten, falls Sie Ihre C++-Kenntnisse erweitern möchten.
Symbole in diesem Buch
Was wäre ein echtes Für Dummies-Buch ohne die Symbole, die Sie auf wichtige Informationen hinweisen, die auf Ihrem Weg nützlich sind? In diesem Abschnitt beschreibe ich kurz die in diesem Buch verwendeten Symbole.
Das Tipp-Symbol verweist auf praktische Informationen, die Ihnen sehr wahrscheinlich das Leben leichter machen werden.
Dieses Symbol kennzeichnet allgemein interessante und praktische Fakten - die Sie sich vielleicht für später merken sollten. Außerdem verwende ich dieses Symbol, um Sie an Dinge zu erinnern, die Sie vielleicht in einem früheren Kapitel überlesen haben.
Das Warnsymbol kennzeichnet lauernde Gefahren. Mit diesem Symbol mache ich Sie darauf aufmerksam, dass Sie...
