Учебное пособие: Язык прораммирования С++
Замечание. Когда компилятор переводит строки языка С++ в машинные коды, он, как и мы, просматривает программу сверху вниз. Поэтому, к моменту вызова функции area() он уже обработал описание функции и знает, что функция должна получать в качестве параметров два целых числа и возвращать вещественный результат. Поэтому если вставить в программу операторы
R=area(20,30,70);
B=area(2.5,10);
компилятор распознает в них ошибки программиста. В первом операторе то, что указан лишний параметр, а также вещественный результат пытаются записать в целочисленную переменную, а во втором то, что функции передается вещественный параметр.
Если мы запишем функцию area() после главной, то во время обработки оператора A=area(5,b); у компилятора еще не будет информации для проверки правильности вызова.
Так что же, мы не можем поместить функцию вычисления площади после главной функции? Можем, но заголовок функции area() придется написать еще раз, как показано ниже:
float area(int x, int y);
void main(void) {
float A,B;
int b,R
b=4; A=area(5,b); B=area(20,30);
}
float area(int x, int y){
float s;
s= x*y;
return s;
}
В первой строке программы записан заголовок float area(int x, int y);. Точка с запятой в конце заголовка говорит о том, что ниже не будет тела функции. Это только предописание, или прототип функции, позволяющий проверить правильность ее вызова. Сама функция описана после главной программы.
Прототипы написанных в программе нестандартных функций тоже можно поместить в заголовочный файл, например, myproto.h. Он обычно имеет расширение h и называется (от слова header) заголовочным файлом. В исходный текст программы помещают строку #include “myproto.h”.
Напомним, что перед компиляцией программы ее исходный текст подвергается предварительной обработке прекомпиляции. Прекомпилятор (он же препроцессор) просматривает текст файла, находит строчки, которые начинаются со слова #include (чтобы их легче находить, в строке перед этим словом нельзя писать ничего, кроме пробелов) и заменяет строчку текстом из указанного в ней заголовочного файла. Файл stdio.h препроцессор должен искать в подкаталоге include среды разработки, а файл myproto.h обычно находится в текущем каталоге – там же, где исходный текст программы. Чтобы указать, где следует искать заголовочный файл, имя stdio.h пишется в угловых скобках, а имя myproto.h в кавычках.
Кроме вставки в текст содержимого включаемых файлов, препроцессор совершает и другие действия. Пусть в тексте программы несколько раз встречается число 32.5, но мы хотим писать его символическое обозначение, например, ABC. Для этого достаточно вставить в текст строку
#define ABC 32.5
Препроцессор просмотрит весь следующий за ней текст и везде, где встретится имя ABC заменит его на 32.5.
Рассмотрим в качестве примера следующую задачу:
Ввести с клавиатуры радиус круга и вывести на экран его площадь. Вычисление площади оформить в виде функции.
Для решения задачи создадим заголовочный файл round.h следующего содержания:
#define Pi 3.141592653
float Round(int);
Тогда текст программы будет иметь следующий вид:
#include <stdio.h>
#include “round.h”
int r;
float S;
void main(void)
{
printf("Введите радиус ");
scanf("%d",&r);
S=Round(r);
printf("Радиус %d \n площадь %g \n", r, S);
}
float Round(int p)
{ return Pi*p*p;
}
Строка #include “round.h” включит в текст этой программы прототип функции и константу Pi.
Замечания
1. В настоящее время различные фирмы предлагают разные версии компиляторов для языка C++. Для проверки приводимых примеров в среде MS DOS мы будем использовать компилятор фирмы Borland а для среды Windows – Visual С++ фирмы Microsoft. Создатели языков высокого уровня стремятся к тому, чтобы написанная на данном языке программа одинаково выполнялась под управлением разных операционных систем и на компьютерах с различной архитектурой. Но идеально переносимого (мобильного) текста программ обычно не получается. Например, при использовании компилятора Borland C++ объявлять константу Pi нет необходимости. В файле math.h значения ,/2,1/ и прочие определены следующим образом:
#define M_PI 3.14159265358979323846
#define M_PI_2 1.57079632679489661923
#define M_PI_4 0.785398163397448309616
#define M_1_PI 0.318309886183790671538
#define M_2_PI 0.636619772367581343076
#define M_1_SQRTPI 0.564189583547756286948
#define M_2_SQRTPI 1.12837916709551257390.
Правда, имена выбраны таким образом, что не каждый найдет эти константы. Но в файле math.h, который использует Visual C++, таких констант нет. В разных версиях могут отличаться не только содержимое, но и состав заголовочных файлов. Например, файл mem.h есть в Borland C++, и отсутствует в Visual C++. Но прототипы функций, описанные в mem.h, можно найти в файле memory.h среды Visual C++.
2. В языке Паскаль можно было вставить описание одной функции внутрь другой. В Си все функции равноправны, вложенные функции недопустимы.
3. В Паскале и многих других языках предусмотрена возможность создания функций и процедур. В языке Си есть только функции. Аналогом процедуры языка Паскаль в Си является функция, не возвращающая никакого значения. Допустим, нам очень часто приходится выводить на экран предложение: ВВЕДИТЕ ЧИСЛО и мы хотим оформить его в виде функции, вызов которой должен иметь вид In();. Следует отметить, что язык Си рассматривает круглые скобки как операцию вызова функции. Поэтому даже при отсутствии параметров оператор вызова функции записывается с круглыми скобками. Реализация такой функции будет иметь вид:
void In(void)
{printf(“ВВЕДИТЕ ЧИСЛО”);
return;
}
Словом void, означающее пустой, не имеющий никакого значения тип данных, здесь указано, что функция In не получает параметров и не возвращает значения. Строчку return в этой функции можно было не писать функция завершится, когда вычислительный процесс дойдет до закрывающей фигурной скобки.
Лекция 2. Технология разработки программ
1. Создание программ для выполнения в среде MS DOS
Рассмотрим минимальные сведения о среде разработки фирмы Borland, необходимые для построения программы и ее отладки. Пусть на компьютере уже установлено необходимое программное обеспечение в каталоге BC. Обычно активизация среды разработки выполняется запуском находящейся в подкаталоге Bin этого каталога программы BC.exe. При этом на экран выводится главное окно среды, показанное на рис. 1.
Рис. 1 - Главное окно интегрированной среды Borland C
Верхняя строка окна занята основным меню, выбор в нем каждого из пунктов File, Edit, Search и др. приводит к появлению подменю, пункты которого позволяют вызывать выполнение группы близких по назначению операций. На рисунке отображена ситуация, когда вызвано подменю ведения программных проектов. (Далее, для указания выбранной операции будем указывать пункт основного меню и пункт подменю, разделяя их знаком /. Например, Project/Open project – создать новый проект или открыть существующий.
Большие программные системы обычно состоят из нескольких файлов – исходных модулей. Каждый исходный модуль компилируется отдельно, а потом полученные объектные модули объединяются компоновщиком в один исполняемый модуль.
Для того, чтобы объединить несколько файлов в единую программу, в среде Borland С++ создается проект - отдельный файл с расширением PRJ. Чтобы открыть существующий проект или создать новый следует выбрать пункт меню Project, а в нем подпункт Open Project.
Проект содержит список файлов, которые надо объединить в одну программу, и другую информацию, например, список окон, открываемых при вызове проекта. Если открыть проект Max_Arr.prj, откроются сразу два окна, показанные на рис. 1.
В меню есть пункты Project/Add Item и Project/Delete Item при помощи которых можно добавить или удалить файл из проекта.
(Замечание – я давно не работал в DOS, открыл подменю проект, а пункты в нем серые, неактивные, я не могу добавить в проект еще один файл. Чтобы пользоваться этими пунктами, должно быть открыто показанное в нижней части рисунка окно проекта со списком входящих в него файлов. Если на экране этого окна нет, оно открывается выбором в меню пункта Windows/Project).
Для создания проекта разделим рассмотренную выше программу на три файла:
в заголовочный файл iRound.h поместим определение числа π и предописание функции вычисления площади круга:
#define Pi 3.141592653
double Round(int);
В файл fRound.cpp выделим исходный текст функции вычисления площади:
#include "iRound.h"
double S;
double Round(int p)
{
return Pi*p*p;
}
Главна функция будет находиться в файле mRound.cpp:
#include <stdio.h>
#include "Round.h"
int r;
double S;
void main(void)
{printf("Введите радиус ");
scanf("%d",&r);
S=Round(r);
printf("Радиус %d \n площадь %g \n", r, S);
getchar();
getchar();
}
Для создания проекта, включающего файлы mRound.cpp и fRound.cpp необходимо выполнить следующую последовательность действий:
подготовить показанные выше файлы с исходными модулями проекта. Для этого можно использовать любой текстовый редактор, но удобно пользоваться редактором среды разработки (Пунктом File/New создать пустой файл и ввести текст файла, пользуясь при необходимости копирования блоков текста других операций редактирования возможностями подменю Edit);
выбором пункта Project/Open Project создать новый проект (для этого в открывшемся диалоговом окне следует ввести имя нового проекта);
при помощи пункта Project/Add Item включить в проект модули fRound.cpp и
mRound.cpp (заголовочный файл включать необязательно, препроцессор будет искать его в текущем каталоге даже при отсутствии в списке модулейпроекта);
используя пункт Compile/Make получить исполняемый модуль программы. Вместо обращения к пунктам меню можно использовать быстрый вызов функций среды разработки при помощи “горячих клавиш”. Если проект открыт, то по нажатию клавиши F9 модули проекта файлы скомпилируются (на диск запишутся результаты компиляции - объектные файлы mRound.obj и fRound.obj). Далее эти файлы скомпонуются в один exe-файл (исполняемый модуль).
выбором пункта Run/Run программа запускается на выполнение. Если исполняемый модуль надо скомпоновать и сразу же выполнить, нажимают сочетание клавиш Ctrl/F9.
Использование проекта значительно облегчает разработку больших многомодульных программных систем. В частности, если после выполнения полного цикла разработки программы от подготовки исходных модулей до запуска готовой программы, один из исходных модулей. корректируется (выявлены ошибки или изменились требования к реализованным в нем функциям), будет обеспечена минимизация затрат ресурсов компьютера на обновление программы. Интегрированная среда разработки сравнивает даты создания исходных и объектных модулей. При создании исполняемого модуля заново компилируются только те файлы проекта, у которых дата создания исходного модуля позже даты создания объектного объектного.
Кроме того, в проект можно включать подготовленные отдельно объектные модулю (без включения исходных). Отдельные модули проекта могут быть написаны на языке ассемблера (при этом в составе среды должен быть tasm.exe и необходимо правильно настроить пункты меню Transfert).
2. Создание программ для выполнения в среде Windows
Начинающему программисту сложно сочетать освоение нового языка и технологии разработки приложений для операционной системы Windows. В связи с тем, что Windows – система многозадачная и многооконная, она использует свои процедуры ввода-вывода вместо стандартных, определенных синтаксисом языка программирования, будь это Паскаль, С++, Бейсик и пр. Применение используемых в ней средств построения меню, диалоговых окон и других элементов человеко-машинного интерфейса требует, чтобы разработчик уже имел определенную квалификацию.
Чтобы изучать основы программирования лучше создавать консольные приложения Windows. Консольное приложение, это программа, осуществляющая вывод в текстовое окно, аналогичное экрану дисплея при работе с MS DOS, работа которой возможна без применения специфических средств взаимодействия с операционной системой.
Покажем последовательность действий для создания консольного приложения в среде Visual С++ версии 6.
При запуске среды разработки на экран выводится главное окно среды (рис 2) с пунктами меню, позволяющими, выполнять основные действия по разработке приложения:
читать, редактировать и записывать на диск текстовые файлы;
создавать проекты из нескольких исходных модулей;
компилировать файлы проекта и создавать исполняемый модуль;
выполнять программы в автоматическом и отладочном режимах.
Рис. 2 - Окно среды Visual C++
Пункты меню, которые выполняются наиболее часто, дублируются пиктограммами. Обозначения пиктограмм верхнего ряда стандартны для офисных и других приложений фирмы Microsoft.
Во втором ряду показаны пиктограммы, щелчком на которых можно выполнить следующие действия (перечисляем слева направо):
компиляцию исходного текста и получение объектного модуля;
компоновку исполняемого модуля из объектных;
прерывание и отмену выполняемой операции (компиляции, компоновки или отладки программы);
выполнение исполняемого модуля в автоматическом режиме – восклицательный знак;
выполнение исполняемого модуля в отладочном режиме (с остановкой на контрольных точках);
установку контрольных точек – значок в виде ладони.
Программист может перемещать панели инструментов с пиктограммами по экрану, изменять по своему вкусу состав пиктограмм, вынесенных на панель инструментов. Эти операции выполняются выбором пункта Customize подменю Tools.
При выборе пункта меню File появляется показанное на этом же рисунке подменю, содержащее пункты New, Open, Close, Open WorkSpaсe и др. Для создание нового проекта и новой рабочей области (подкаталога с файлами проекта) необходимо выбрать пункт New, при этом появится диалоговое окно New.
Как видно из рис 2, в этом окне можно выбрать одну из нескольких вкладок. В частности, для создания и включения в проект новых файлов, надо выбрать вкладку Files. На рисунке показана ситуация, когда пользователь создает новую рабочую область и проект. Имя Console0 нового проекта и подкаталога для его размещения записано в поле Project Name, путь к создаваемому подкаталогу задан в поле Location. В основном поле вкладки цветом выделен тип создаваемого проекта. Выделена строкаWin32 Console Application, при выборе которой создается проект приложения, работающего в текстовом окне, аналогичном экрану MS DOS, и использующему для вывода на экран и ввода с клавиатуры стандартные операторы языка С++. (Для создания оконного приложения следовало выбрать пункт Win32 Application, а один из двух последних пунктов выбирается при создании библиотек). После нажатия не поместившейся на рисунке кнопки OK и ответа на два дополнительных вопроса будет создан пустой проект, в который надо включить файлы с исходными текстами программ на языке С++.
После этого можно заново выбрать пункты меню File/New но в появившемся окне New уже выбрать вкладку File. Из множества предложенных вариантов, часть из которых показана на рис. 3 нам потребуется указывать заголовочные файлы C/C++ Header File или файлы с исходным текстом С++ Source File. В данном случае выбран исходный модуль и задано его имя main. По нажатию кнопки OK модуль будет не только создан, но и (как показывает флажок Add Project) включен в состав проекта.
