Язык с


Содержание

C++ с нуля

Этот самоучитель создан для тех, кто хочет освоить основы программирования на C++. Уроки рассчитаны, в первую очередь на новичков, но будут полезны и тем, кто уже имеет небольшой опыт в программировании. Мы начнем с основных принципов и закончим данный курс уже на более сложных примерах.

Первая программа на C++ — урок 1

В качестве среды разработки под Windows автор советует использовать Visual Studio 2008 (800 Мб), если у вас Windows XP, Visual Studio 2013 (6.5 Гб) для Windows 7 и выше, или Dev C++ 5 (41 Мб) для тех, у кого слишком медленный интернет для загрузки Visual Studio. Пользователям Unix-подобных систем, потребуется компилятор GCC и любой текстовый редактор, например Vim.

После того, как вы установили все необходимое, приступим к написанию первой программы.

Переменные и типы данных в C++ — урок 2

Из школьного курса математики мы все знаем, что такое переменные. В программировании принципы довольно схожи. Переменная — это «ячейка» оперативной памяти компьютера, в которой может храниться какая-либо информация.

Конструкция ветвления в C++ — урок 3

Встречаются ситуации, когда программе нужно выбрать, какую операцию ей выполнить, в зависимости от определенного условия.

К примеру, мы вводим с клавиатуры целое число. Если это число больше десяти, то программа должна выполнить одно действие, иначе — другое. Реализуем этот алгоритм на C++ с помощью конструкции ветвления.

Циклы в C++ — урок 4

Иногда необходимо повторять одно и то же действие несколько раз подряд. Для этого используют циклы. В этом уроке мы научимся программировать циклы на C++, после чего посчитаем сумму всех чисел от 1 до 1000.

Массивы в C++ — урок 5

Сегодня мы с поговорим о массивах. Вы уже знаете, что переменная — это ячейка в памяти компьютера, где может храниться одно единственное значение. Массив — это область памяти, где могут последовательно храниться несколько значений.

Возьмем группу студентов из десяти человек. У каждого из них есть фамилия. Создавать отдельную переменную для каждого студента — не рационально. Создадим массив, в котором будут храниться фамилии всех студентов.

Функции в C++ — урок 6

Сегодня мы поговорим о функциях в C++. Очень часто в программировании необходимо выполнять одни и те же действия. Например, мы хотим выводить пользователю сообщения об ошибке в разных местах программы, если он ввел неверное значение. без функций это выглядело бы так:

Указатели в C++ — урок 7

При выполнении любой программы, все необходимые для ее работы данные должныбыть загружены в оперативную память компьютера. Для обращения к переменным, находящимся в памяти, используются специальные адреса, которые записываются в шестнадцатеричном виде, например 0x100 или 0x200 .

Если переменных в памяти потребуется слишком большое количество, которое не сможет вместить в себя сама аппаратная часть, произойдет перегрузка системы или её зависание.

Динамические массивы в C++ — урок 8

В пятом уроке мы разобрали понятие массива. При объявлении, мы задавали массиву определенный постоянный размер.

Параметры командной строки в C++ — урок 9

При запуске программы из командной строки, ей можно передавать дополнительные параметры в текстовом виде.

Классы в C++ — урок 10

Весь реальный мир состоит из объектов. Города состоят из районов, в каждом районе есть свои названия улиц, на каждой улице находятся жилые дома, которые также состоят из объектов.

Практически любой материальный предмет можно представить в виде совокупности объектов, из которых он состоит. Допустим, что нам нужно написать программу для учета успеваемости студентов. Можно представить группу студентов, как класс языка C++. Назовем его Students .

Краткий справочник по языку Си

Начнём с комментариев…

// Однострочный комментарий

/*
Многострочный комментарий
*/

Булевые типы

true — верно
false — не верно

Подключение файлов с помощью #include

Файлы в будут подключаться из стандартной библиотеки.
Свои файлы необходимо подключать с помощью « двойных кавычек «.

Функции

Объявление функций должно происходить в .h-файлах или в начале .c-файла.

Точка входа в программу – это функция main(). Работа программы начинается с неё, вне зависимости от места расположения в коде.

Для вывода в консоль используется printf

%d – означает, что будем выводить целое число

\n переводит указатель на новую строчку

int обычно имеет длину 4 байта

short имеет длину 2 байта

char имеет длину 1 байт

Одиночные символы заключаются в одинарные кавычки

long как правило занимает от 4 до 8 байт
long long занимает как минимум 64 бита

float это 32-битное число с плавающей точкой (дробное число)

double это 64-битное число с плавающей точкой

Целые типы могут быть беззнаковыми

sizeof(T) возвращает размер переменной типа Т в байтах
sizeof(object) возвращает размер объекта object в байтах.

Если аргуметом sizeof будет выражение, то этот аргумент вычисляется во время компиляции кода (кроме динамических массивов)

size_t это беззнаковый целый тип который использует как минимум 2 байта для записи размера объекта

Выведет строку «sizeof(a++) = 4, где a = 1» (на 32-битной архитектуре)


Можно задать размер массива при объявлении

Можно обнулить массив при объявлении

Индексация массива происходит также как и в других Си-подобных языках

Массивы изменяемы, как и другие переменные

Массив может быть объявлен динамически, размер не обязательно рассчитывать при компиляции

Вывод программы (в зависимости от архитектуры) будет таким:

Строка – это просто массив символов, оканчивающийся нулевым (NUL (0x00)) байтом, представляемым в строке специальным символом ‘\0’. Его не нужно вставлять в строку, компилятор всё сделает сам.

%s — означает, что будем выводить строку

напечатает 0
17, 18, 19 и 20-ый байты, тоже будут равны нулю

Если между одинарными кавычками есть символ – это символьный литерал, но это тип int, а не char (по историческим причинам).

Операторы

Переменные можно объявлять через запятую

== — равно
!= — не равно (символ ! — отрицание, применяется в разных конструкциях)
>, = — больше или равно

В Си, нет булевого типа, вместо него используется int. 0 это false, всё остальное это true.

! — отрицание
&& — логическое И
|| — логическое ИЛИ

Структуры ветвления

if — если
else if — иначе если
else — иначе

Цикл с предусловием

while — выполняется пока выражение не примет значение false

Цикл с постусловием

do while — код выполнится хотя бы один раз

Условие проверяется в конце цикла, а не в начале, так что код в теле цикла будет выполнен по крайней мере один раз.

Цикл со счётчиком

for — Цикл будет работать до тех пор, пока i

Форматирование вывода

Каждое выражение в Си имеет тип, но можно привести один тип к другому.

Целые типы могут быть приведены к вещественным и наоборот.

Указатели

Для того чтобы объявить указатель, который будет ссылаться на переменную, необходимо сначала получить адрес этой переменной. Чтобы получить адрес памяти переменной (её расположение в памяти), нужно использовать знак & перед именем переменной. Это позволяет узнать адрес ячейки памяти, в которой хранится значение переменной. Эта операция называется — операция взятия адреса и выглядит вот так:

В третьей строке использовалась операция взятия адреса, мы взяли адрес переменной var и присвоили его указателю ptrVar.

Рассмотрим программу, которая наглядно покажет всю мощь указателей:

Указатель – это переменная которая хранит адрес в памяти.
При объявлении указателя указывается тип данных переменной на которую он будет ссылаться.
Можно получить адрес любой переменной, а потом работать с ним.

Используйте & для получения адреса переменной.

Для объявления указателя нужно поставить * перед именем.

Для того, чтобы получить знаечние по адресу, напечатайте * перед именем.

Вы также можете изменять значение, на которое указывает указатель.

Массивы

Используются для большого количества однотипных данных.

Строки это массивы символов, но обычно они представляются как указатели на первый элемент массива.
Хорошей практикой считается использование `const char *’ при объявлении строчного литерала. При таком подходе литерал не может быть изменён.

Функции

Синтаксис объявления функции:
(аргументы)

Приставка void означает, что функция ничего не возвращает

Типы и структуры определяемые пользователем

typedef — используется для задания стандартным типам своих названий

Структуры — это просто коллекция данных, память для которых выделяется последовательно.

sizeof(struct rectangle) == sizeof(int) + sizeof(int) – не всегда верно из-за особенностей компиляции.

Можно применить typedef к структуре, для удобства.

Если структура большая, то (чтоб не копировать) её можно получить «по указателю».

Указатели на функции

Во время исполнения, функции располагаются по известным адресам в памяти.
Указатель на функцию может быть использован для непосредственного вызова функции.
Однако синтаксис может сбивать с толку.

Пример использования str_reverse по указателю

Первая программа на Си — «Hello World»

Создать в любом текстовом редакторе файл hello world.c


Всё выше описаное, можно смело применять в программировании Arduino.

Модель языка Си

Чтобы эффективно использовать язык программирования нужно хорошо представлять его модель, то есть основной принцип построения программы. Теоретически можно на любом языке использовать любую модель, но в этом случае программировать будет сложно, так как язык не будет помогать в этом.

Поэтому разберемся с моделью языка Си:

  • Для чего язык Си был разработан?
  • Как выглядит программа с точки зрения языка Си?
  • Какие практические советы из этого следуют?

1. Цель создания языка C

Деннис Ритчи разработал язык C для решения двух задач:

  1. Язык должен как можно более эффективно транслироваться в машинные коды, для обеспечения максимальной производительности.
  2. Язык должен быть максимально переносимым на любые платформы.

Обе поставленные задачи были полностью решены. В 1972 году появился первый вариант языка C.

В настоящее время язык С является языком, который обеспечивает максимальную производительность программы. При необходимости программист может использовать в теле программы язык ассемблера, что позволяет добиться максимально возможной производительности в критических местах программы.

Также язык С в настоящее время реализован практических на всех компьютерных платформах и операционных системах.

Какую же модель языка выбрал Деннис Ритчи?

2. Модель С

С точки зрения языка С программа — это суперфункция. Она может содержать неограниченное число вложенных функций.

В этом язык С отличается, например, от языка C++, в котором программа представляет собой суперкласс, от которого наследуются остальные классы.

3. Модель функции в языке С

Как же устроена функция? Для программиста функция — это черный ящик, который на входе берет аргументы функции, а на выходе возвращает результат.

Для программиста совершенно неважно, что происходит внутри функции. Так как аргументы передаются функции по значению, то они во время работы функции поменяться не могут.

Поэтому все, что должен знать программист — это интерфейс функции, то есть описания типов передаваемых и возвращаемого значения.

Отсюда следует важный принцип языка С — принцип изоляции кода.

4. Изоляция кода в языке C

Изоляция кода — это такой принцип построения программы, который предполагает, что между фрагментами программы нет скрытых связей.

Например, предположим, что программист Иванов вызывал функцию, которую написал программист Петров. При этом и у Иванова, и у Петрова есть переменная с именем X. Она же используется в качестве аргумента функции.

Если бы данные передавались по ссылке, то после вызова функции переменная X у Иванова непредсказуемо изменила бы свое значение. В результате ошибку было бы очень трудно найти.

Для исключения подобных ситуаций в языке С предусмотрено несколько видов защиты:

  • Передача по значению.
  • Области видимости переменных.
  • Директивы условной компиляции и т.д.

Поэтому при разработке больших программных комплексов, где участвуют множество разработчиков обязательно должны быть соглашения, которые полностью поддерживают принципы изоляции кода.

5. Избыточность языка С

Популярность языка С привела к тому, что все больше разработчиков стали использовать этот язык. В язык стали добавляться все новые конструкции. Язык распухал и становился все более и более громоздким.

В конце концов в язык было добавлено также программирование с классами, но к счастью, это уже было выделено в самостоятельный диалект языка C, который получил название C++.

В языке C++ другая модель языка и другой подход к программированию, который получил название объектно-ориентированное программирование (ООП).

Но все равно в язык С добавили столько возможностей, что это привело к тому, что в настоящее время язык С — это один из наиболее больших и громоздких языков. Это сильно повышает порог вхождения для начинающих.

К счастью, 90% возможностей языка Си избыточны и вам никогда не понадобятся.

Например, есть громадная таблица приоритетов операторов C.

Но нет никакого смысла ни знать про эту таблицу, ни в разбираться в ней. Я специально сделал ее очень маленькой, потому что вся информация в этой таблице абсолютно лишняя.

Для правильного использования приоритетов нужно всего лишь расставить скобки. И все!

Компилятор будет следовать вашим скобкам, а не этой таблице.

Хотя во многих учебниках рекомендуется выучить эту таблицу наизусть, чтобы сократить число скобок.

А теперь представьте ситуацию: вы вызубрили эту таблицу, написали выражение без единой скобки, а потом смотрите на это выражение через пару лет и пытаетесь в нем разобраться.

Вам захочется сказать: «Зачем я вообще этим занимался?!»

Большинство возможностей языка С похожи на эту таблицу: большие, страшные и бесполезные.

6. Командная разработка с помощью C

Язык С изначально создавался для разработки больших программных комплексов, поэтому в язык уже встроены средства организации командной работы. Это функционал заголовочных файлов (.h).

Для чего они нужны?

Если к разработке приступает команда разработчиков, то необходимо с самого начала дать каждому программисту фронт работ. Но возникает серьезная проблема: если функция, которую пишет Иванов, требуется Петрову, то Петров будет сидеть и ждать, пока Иванов ее напишет.

Тут на помощь приходит изоляция кода. Для начала работы Иванову нужно только записать интерфейс будущей функции в заголовочном файле. А реализацию функции сделать пока пустой. Это называется «поставить заглушку».

Так как в С имеет значение только вход и выход, то Петров может тут же приступать к работе и вызывать функцию Иванова. Таким образом вся команда может приступать к работе незамедлительно.

Каркас будущей программы можно создать очень быстро, а потом постепенно реализовать весь функционал.

7. Иерархия структур данных в С

Иерархия структур данных — это одна из самых мощных возможностей языка C. В языке С можно с легкостью создавать любые, сколько угодно сложные структуры данных.


К сожалению, произошла путаница в терминологии. Раньше программными объектами назывались любые конструкции в языке программирования. Но с появлением языка C++ стали называть объектами экземпляры классов.

Хотя в языке С объектами изначально назывались структуры данных.

Поэтому для избежания путаницы будем называть эти структуры объектами данных.

Рассмотрим фрагмент иерархии объектов данных библиотеки GTK+

Как вы видите весь оконный интерфейс представлен в виде иерархии объектов данных, что позволяет легко и быстро работать как с любым конечным объектом, так и с любым вышестоящим объектом.

Подобная иерархия реализована в библиотеке Win32API для программирования под Windows, и во многих других программных системах.

8. Сильное абстрагирование в С

Функциональный принцип в сочетании с иерархией структур данных позволяет очень быстро создавать любые абстракции. Именно поэтому на языке С написаны множество других языков программирования.

В качестве основного инструмента абстрагирования в языке С применяются библиотеки. Например, в самом языке нет команд работы с графикой. Но программист может подключить любую графическую библиотеку (например, Cairo) и обращаться к ее функциям и объектам данных, так же легко, как и к любым функциям и структурам данных, написанных на языке C.

Уровень абстракции ничем не ограничен. Так, если программисту нужно написать оконный интерфейс для Windows, то достаточно добавить строчку:

Язык с

Язык программирования Си отличается минимализмом. Авторы языка хотели, чтобы программы на нём легко компилировались с помощью однопроходного компилятора, после компиляции каждой элементарной составляющей программы соответствовало весьма небольшое число машинных команд, а использование базовых элементов языка не задействовало библиотеку времени выполнения. Однопроходный компилятор компилирует программу, не возвращаясь назад, к уже откомпилированному тексту. Поэтому использованию функции должно предшествовать её объявление. Код на Си можно легко писать на низком уровне абстракции, почти как на ассемблере. Иногда Си называют «универсальным ассемблером» или «ассемблером высокого уровня», что отражает различие языков ассемблера для разных платформ и единство стандарта Си, код которого может быть скомпилирован без изменений практически на любой модели компьютера. Си часто называют языком среднего уровня или даже низкого уровня, учитывая то, как близко он работает к реальным устройствам.

Компиляторы Си разрабатываются сравнительно легко благодаря относительно низкому уровню языка и скромному набору элементов. Поэтому данный язык доступен на самых различных платформах (возможно, круг этих платформ шире, чем у любого другого существующего языка). К тому же, несмотря на свою низкоуровневую природу, язык позволяет создавать переносимые программы и поддерживает программиста в этом. Программы, соответствующие стандарту языка, могут компилироваться на самых различных компьютерах.

Си создавался с одной важной целью: сделать более простым написание больших программ с минимумом ошибок по правилам процедурного программирования, не добавляя лишних накладных расходов на итоговый код программы компилятором, как это всегда делают языки очень высокого уровня, такие как Бейсик. С этой стороны Си имеет следующие важные особенности:

  • простую языковую базу, из которой вынесены в библиотеки многие существенные возможности, вроде математических функций или функций управления файлами;
  • ориентацию на процедурное программирование, обеспечивающую удобство применения структурного стиля программирования;
  • систему типов, предохраняющую от бессмысленных операций;
  • использование препроцессора для, например, определения макросов и включения файлов с исходным кодом;
  • непосредственный доступ к памяти компьютера через использование указателей;
  • минимальное число ключевых слов;
  • передачу параметров в функцию по значению, а не по ссылке (при этом передача по ссылке выполняется с помощью указателей);
  • указатели на функции и статические переменные
  • области действия имён;
  • записи — определяемые пользователем собирательные типы данных (структуры), которыми можно манипулировать как одним целым;

Вот некоторые особенности других языков программирования, которых не имеет Си:

  • автоматическое управление памятью;
  • поддержка объектно-ориентированного программирования (при этом первые версии C++ генерировали код программы на языке Си);
  • замыкание;
  • вложенные функции (существуют компиляторы языка Си реализующие эту функцию, например компилятор GNU);
  • полиморфизм функций и операторов;
  • встроенная поддержка многозадачности и сети
  • функции высшего порядка
  • карринг.

Несмотря на то, что в Си нет столь многого, а это было важно в начале, язык был хорошо принят, потому что он позволял быстро создавать компиляторы для новых платформ, а также позволял программистам довольно точно представлять, как выполняются их программы. Благодаря этому программы, написанные на Си, эффективнее написанных на многих других языках. Как правило, лишь оптимизированный вручную код на ассемблере может работать ещё быстрее, потому что он даёт полный контроль над машиной, однако развитие современных компиляторов вместе с усложнением современных процессоров быстро сократило этот разрыв.

Одним из последствий высокой эффективности и переносимости Си стало то, что многие компиляторы, интерпретаторы и библиотеки других языков высокого уровня часто выполнены на языке Си.

Программа «Hello, World!»

Эта простая программа, появившаяся в первом издании книги «Язык программирования Си» Кернигана и Ритчи, обычно является первой программой большинства учебников Си. Она печатает сообщение «Hello World!» на стандартном устройстве вывода (которым, как правило, является монитор (дисплей), но может быть и файл, какое-либо устройство или область в памяти, в зависимости от того, как отражается стандартное устройство вывода на данной платформе).

Илон Маск рекомендует:  Что такое код pdf_stringwidth

Несмотря на то, что на большинстве современных компиляторов эта программа может быть корректно скомпилирована, она порождает несколько предупреждений на компиляторах стандарта ANSI C. Кроме того, этот код не будет компилироваться, если компилятор жёстко следует стандарту int в качестве возвращаемого значения. Эти сообщения можно убрать, если внести в эту программу несколько небольших изменений:

В первой строке программы расположена директива препроцессора #include, встретив которую, компилятор заменяет её на полный текст файла, на который она ссылается. В данном случае эта строка будет заменена стандартным заголовочным файлом stdio.h в каталоге стандартных заголовочных файлов.

Следующая строка является объявлением функции с именем main. Эта функция в программе Си является особенной, так как выполняется первой при запуске программы, то есть служит так называемой точкой входа в программу.

Фигурные скобки после функции main обозначают её определение. Слово int говорит, что функция main возвращает (вычисляет) целое число. Слово void показывает, что функция main не требует от вызывающего ни параметров, ни аргументов.

Выражение return заставляет программу прекратить выполнение данной функции (main в этом случае), возвращая вызвавшей функции значение, указанное после ключевого слова return (0 в этом случае). Так как текущая функция — это main, то вызывающим является то, что запустило программу. Последняя фигурная скобка обозначает конец определения функции main.

Комментарии

Текст, заключённый в служебные символы /* и */ в этом порядке, полностью игнорируется компилятором. Компиляторы, совместимые со стандартом C99, также позволяют использовать комментарии, начинающиеся с символов // и заканчивающиеся переводом строки

Система типов в Си подобна типам в других потомках Алгола, таких, как Паскаль. В Си имеются типы целых чисел различных размеров, со знаком и без, чисел с плавающей запятой, символов, перечисляемых типов (enum) и записей-структур (struct). Кроме того, язык Си предлагает тип объединение (union), с помощью которого можно либо хранить в одном месте памяти разнородные данные, не пересекающиеся по времени существования (это позволяет экономить память), либо обращаться к содержимому участка памяти, как к данным разных типов (что позволяет менять тип-интерпретацию данных, не меняя сами данные).

Хранение данных

Одной из самых важных функций любого языка программирования является предоставление возможностей для управления памятью и объектами, хранящимися в ней.

В Си есть три разных способа выделения памяти для объектов:

  • Статическое выделение памяти: пространство для объектов создаётся в области хранения данных кода программы в момент компиляции; время жизни таких объектов совпадает со временем жизни этого кода.
  • Автоматическое выделение памяти: объекты можно временно хранить в стеке; эта память затем автоматически освобождается и может быть использована снова, после того, как программа выходит из блока, использующего её.
  • Динамическое выделение памяти: блоки памяти нужного размера могут запрашиваться во время выполнения программы с помощью библиотечных функций malloc, realloc и free из области памяти, называемой кучей. Эти блоки освобождаются и могут быть использованы снова после вызова для них функции free.

Все три этих способа хранения данных пригодны в различных ситуациях и имеют свои преимущества и недостатки. Например, статическое выделение памяти не имеет накладных расходов по выделению, автоматическое выделение — лишь малые расходы при выделении, а вот динамическое выделение потенциально требует больших расходов и на выделение, и на освобождение памяти. С другой стороны, память стека гораздо больше ограничена, чем статическая, или память в куче. Только динамическая память может использоваться в случаях, когда размер используемых объектов заранее неизвестен. Большинство программ на Си интенсивно используют все три этих способа.

Там, где это возможно, предпочтительным является автоматическое или статическое выделение памяти, потому что такой способ хранения объектов управляется компилятором, что освобождает программиста от трудностей ручного выделения и освобождения памяти, как правило, служащего источником трудно отыскиваемых ошибок в программе. К сожалению, многие структуры данных имеют переменный размер во время выполнения программы, поэтому из-за того, что автоматически и статически выделенные области должны иметь известный фиксированный размер во время компиляции, очень часто требуется использовать динамическое выделение. Массивы переменного размера — самый распространённый пример такого использования памяти.

Набор используемых символов

Язык Си был создан уже после внедрения стандарта $ @ `). Более старые языки вынуждены были обходиться более скромным набором — так, Фортран, Лисп и Кобол использовали только круглые скобки ( ), а в Си есть и круглые ( ), и квадратные [ ], и фигурные . Кроме того, в Си различаются заглавные и строчные буквы, а более старые языки использовали только заглавные.

Проблемы

Многие элементы Си потенциально опасны, а последствия неправильного использования этих элементов зачастую непредсказуемы. Керниган говорит: «Си — инструмент, острый, как бритва: с его помощью можно создать и элегантную программу, и кровавое месиво». В связи со сравнительно низким уровнем языка многие случаи неправильного использования опасных элементов не обнаруживаются и не могут быть обнаружены ни при компиляции, ни во время исполнения. Это часто приводит к непредсказуемому поведению программы. Иногда в результате неграмотного использования элементов языка появляются уязвимости в системе безопасности. Необходимо заметить, что использования многих таких элементов можно избежать.

Чаще всего источником ошибки является обращение к несуществующему элементу массива. Несмотря на то, что Си непосредственно поддерживает статические массивы, он не имеет средств проверки индексов массивов (проверки границ). Например, возможна запись в шестой элемент массива из пяти элементов, что, естественно, приведёт к непредсказуемым результатам. Частный случай такой ошибки называется ошибкой переполнения буфера. Ошибки такого рода приводят к большинству проблем с безопасностью.

Другим потенциальным источником опасных ситуаций служит механизм указателей. Указатель может ссылаться на любой объект в памяти, включая и исполняемый код программы, и неправильное использование указателей может порождать непредсказуемые эффекты и приводить к катастрофичным последствиям. К примеру, указатель может быть неинициализированным или, в результате неверных арифметических операций над указателем, указывать в произвольное место памяти; на некоторых платформах работа с таким указателем может вызвать аппаратный останов программы, на незащищённых же платформах это может привести к порче произвольных данных в памяти, причём эта порча может проявиться в самые произвольные моменты времени и намного позже момента порчи. Также, область динамической памяти, на которую ссылается указатель, может быть освобождена (и даже выделена после этого под другой объект) — такие указатели называются «висячими». Или, наоборот, после манипуляций с указателями на область динамической памяти может не остаться ссылок, и тогда эта область, называемая «мусором» (garbage), никогда не будет освобождена, что может приводить к «утечкам памяти» в программе. В других языках подобные проблемы пытаются решить введением более ограниченных ссылочных типов.

Проблемой является также то, что автоматически и динамически создаваемые объекты не инициализируются и они могут содержать значения, оставшееся в памяти от ранее удалённых объектов. Такое значение полностью непредсказуемо, оно меняется от одной машины к другой, от запуска к запуску, от вызова функции к вызову. Если программа использует такое значение, то результат будет непредсказуемым и не обязательно проявится сразу. Современные компиляторы пытаются диагностировать эту проблему некоторым анализом исходного кода, хотя в общем случае статическим анализом это решить нельзя.

Ещё одной распространённой проблемой является то, что память не может быть использована снова, пока она не будет освобождена программистом с помощью функции free(). В результате программист может случайно забыть освобождать эту память, но продолжать её выделять, занимая всё большее и большее пространство. Это обозначается термином утечка памяти. Наоборот, возможно освободить память слишком рано, но продолжать её использовать. Из-за того, что система выделения может использовать освобождённую память по-другому, это ведёт к непредсказуемым последствиям. Эти проблемы решаются в языках со сборкой мусора. С другой стороны, если память выделяется в функции и должна освобождаться после выхода из функции, данная проблема решается с помощью автоматического вызова деструкторов в языке C++, или с помощью локальных массивов, используя расширения С99.

Функции с переменным количеством аргументов также являются потенциальным источником проблем. В отличие от обычных функций, имеющих прототип, стандартом не регламентируется проверка функций с переменным числом аргументов. Если передаётся неправильный тип данных, то возникает непредсказуемый, если не фатальный результат. Например, семейство функций printf стандартной библиотеки языка Си, используемое для генерации форматированного текста для вывода, хорошо известно за его потенциально опасный интерфейс с переменным числом аргументов, которые описываются строкой формата. Проверка типов в функциях с переменным числом аргументов является задачей каждой конкретной реализации такой функции, однако многие современные компиляторы в частности проверяют типы в каждом вызове printf, генерируя предупреждения в случаях, когда список аргументов не соответствует строке формата. Следует заметить, что невозможно статически проконтролировать даже все вызовы функции printf, поскольку строка формата может создаваться в программе динамически, поэтому как правило никаких проверок других функций с переменным числом аргументов компилятором не производится.

Для помощи программистам на Си в решении этих и многих других проблем было создано большое число отдельных от компиляторов инструментов. Такими инструментами являются программы дополнительной проверки исходного кода и поиска распространённых ошибок, а также библиотеки, предоставляющие дополнительные функции, не входящие в стандарт языка, такие как проверка границ массивов или ограниченная форма сборки мусора.

История


Ранние разработки

Язык программирования Си был разработан в лабораториях Bell Labs в период с 1969 по 1973 годы. Согласно Ритчи, самый активный период творчества пришёлся на 1972 год. Язык назвали «Си» (C — третья буква латинского алфавита), потому что многие его особенности берут начало от старого языка «Би» (B — вторая буква латинского алфавита). Существует несколько различных версий происхождения названия языка Би. Кен Томпсон указывает на язык программирования

К 1973 году язык Си стал достаточно силён, и большая часть ядра UNIX, первоначально написанная на ассемблере PDP-11/20, была переписана на Си. Это было одно из самых первых ядер операционных систем, написанное на языке, отличном от ассемблера; более ранними были лишь системы ПЛ/1) и TRIPOS (написана на BCPL).

В 1978 году Ритчи и Керниган опубликовали первую редакцию книги «Язык программирования Си». Эта книга, известная среди программистов как «K&R», служила многие годы неформальной спецификацией языка. Версию языка Си, описанную в ней, часто называют «K&R C». (Вторая редакция этой книги посвящена более позднему стандарту ANSI C, описанному ниже.)

K&R ввёл следующие особенности языка:

  • записи (тип данных struct);
  • длинное целое (тип данных long int);
  • целое без знака (тип данных unsigned int);
  • оператор += и подобные ему (старые операторы =+ вводили анализатор лексики компилятора Си в заблуждение, например, при сравнении выражений i =+ 10 и i = +10).

K&R C часто считают самой главной частью языка, которую должен поддерживать компилятор Си. Многие годы даже после выхода ANSI C, он считался минимальным уровнем, которого следовало придерживаться программистам, желающим добиться от своих программ максимальной портативности, потому что не все компиляторы тогда поддерживали ANSI C, а хороший код на K&R C был верен и для ANSI C.

После публикации K&R C в язык было добавлено несколько «неофициальных» возможностей, поддерживаемый компиляторами AT&T и некоторых других производителей:

  • функции, не возвращающие значение (с типом void) и указатели, не имеющие типа (с типом void *);
  • функции, возвращающие объединения и записи;
  • имена полей данных записей в разных пространствах имён для каждой записи;
  • присваивания записей;
  • спецификатор констант (const);
  • стандартная библиотека, реализующая большую часть функций, введённых различными производителями;
  • перечислимый тип;
  • дробное число одинарной точности (float).

ANSI C и ISO C или C89

В конце 1970-х годов Си начал вытеснять Бейсик с позиции ведущего языка для программирования микрокомпьютеров. В 1980-х годах он был адаптирован для использования в IBM PC, что привело к резкому росту его популярности. В то же время Бьярне Строуструп и другие в лабораториях Bell Labs начали работу по добавлению в Си возможностей объектно-ориентированного программирования. Язык, который они в итоге сделали, C++, в настоящее время является самым распространённым языком программирования для платформы Microsoft Windows. Си остаётся более популярным в UNIX-подобных системах.

В 1983 году Американский Национальный Институт Стандартизации (ANSI) сформировал комитет для разработки стандартной спецификации Си. По окончании этого долгого и сложного процесса в 1989 году он был наконец утверждён как «Язык программирования Си» ANSI X3.159-1989. Эту версию языка принято называть ANSI C или C89. В 1990 году стандарт ANSI C был принят с небольшими изменениями (ISO) как ISO/IEC 9899:1990.

Одной из целей этого стандарта была разработка надмножества K&R C, включающего многие особенности языка, созданные позднее. Однако комитет по стандартизации также включил в него и несколько новых возможностей, таких как прототипы функций (заимствованные из С++) и более сложный препроцессор.

ANSI C сейчас поддерживают почти все существующие компиляторы. Почти весь код Си, написанный в последнее время, соответствует ANSI C. Любая программа, написанная только на стандартном Си, гарантированно будет правильно выполняться на любой платформе, имеющей соответствующую реализацию Си. Однако большинство программ написаны так, что они будут компилироваться только определённым компилятором, потому, что:

  1. они используют нестандартные библиотеки, например, для графических дисплеев;
  2. некоторые компиляторы не придерживаются по умолчанию стандарта ANSI C, или его преемника; или
  3. они рассчитаны на определённое значение размера некоторых типов данных или на определённый способ хранения этих данных в памяти для конкретной платформы.

Вот некоторые новые особенности С99:

  • подставляемые функции (inline);
  • отсутствие ограничений на объявление локальных переменных (как и в С++);
  • новые типы данных, такие как long long int (для облегчения перехода от 32- к 64-битным числам), явный булевый тип данных и тип complex для представления комплексных чисел;
  • массивы переменной длины;
  • поддержка ограниченных указателей (restrict);
  • именованная инициализация структур: struct < int x, y, z; >point = < .y=10, .z=20, .x=30 >;
  • поддержка однострочных комментариев, начинающихся на //, заимствованных из C++ (многие компиляторы Си поддерживали их и ранее в качестве дополнения);
  • несколько новых библиотечных функций, таких как snprintf;
  • несколько новых заголовочных файлов, таких как stdint.h.

Интерес к поддержке новых особенностей С99 в настоящее время смешан. В то время как GCC, компилятор Си от Sun Microsystems и некоторые другие компиляторы в настоящее время поддерживают большую часть новых особенностей С99, компиляторы компаний Microsoft не делают этого, причём похоже, что две эти компании и не думают их добавлять.

Связь с C++

Язык программирования С++ произошёл от Си. Однако в дальнейшем Си и C++ развивались независимо, что привело к росту несовместимостей между ними. Последняя редакция Си, С99, добавила в язык несколько конфликтующих с С++ особенностей. Эти различия затрудняют написание программ и библиотек, которые могли бы нормально компилироваться и работать одинаково в компиляторах Си и C++, что, конечно, запутывает тех, кто программирует на обоих языках.

Бьёрн Строуструп, придумавший C++, неоднократно выступал за максимальное сокращение различий между Си и C++ для создания максимальной совместимости между этими языками. Противники же такой точки зрения считают, что так как Си и C++ являются двумя различными языками, то и совместимость между ними не так важна, хоть и полезна. Согласно этому лагерю, усилия по уменьшению несовместимости между ними не должны препятствовать попыткам улучшения каждого языка в отдельности.

Вот различия между этими языками, существующие на сегодня:

  • inline — подставляемые функции существуют в глобальном пространстве С++, а в Си — в пространстве файла (статическом пространстве). Другими словами, это значит, что в С++ любое определение подставляемой функции (независимо от переопределения функций) должно соответствовать правилу одного определения, требующего того, чтобы любая подставляемая функция была определена только один раз. В Си же одна и та же подставляемая функция может быть определена по-разному в разных компилируемых файлах одной программы.
  • В отличие от C++, ключевое слово bool в С99 требует включения соответствующего заголовочного файла stdbool.h. В стандарте C99 определен собственный тип логических данных _Bool. Предыдущий стандарт Си (C89) не определял булевый тип вообще, поэтому для этого часто использовались различные (а значит, несовместимые) методы.
  • Символьные константы (заключённые в одинарные кавычки) имеют тип int в Си и тип char в C++. Поэтому в Си справедливо равенство sizeof('a') == sizeof(int), а в C++ — равенство sizeof('a') == sizeof(char). [1]
  • Некоторые новые возможности C99, в первую очередь, restrict , не включены в стандарт Си++.

Си перенял от C++ ряд особенностей:

  • прототипы объявления функций;
  • однострочные комментарии, начинающиеся на // и заканчивающиеся символом перевода строки;
  • более сильную проверку типов, включая добавление типа void, спецификатора const и удаление принятия по умолчанию типа int в качестве возвращаемого значения.

Приоритет операций в Си

Ниже приведены операции в порядке убывания приоритета. Операции, приведённые на одной строчке, имеют одинаковый приоритет. Операции, помеченные как R->L, имеют правую ассоциативность (то есть при сочетании равноприоритетных операций без скобок они вычисляются справа налево; при этом порядок вычисления аргументов большинства операций не специфицирован и зависит от реализаций):

Постфиксные операции [] () . -> ++ --
Унарные операции (R->L) ++ -- & * + -

! sizeof (type)

Мультипликативные * / %
Аддитивные + -
Сдвиговые >
Операции сравнение =
Операции проверки равенство == !=
Побитовые & ^ |
Логические && ||
Условная операция (R->L) ?:
Операции присваивания (R->L) = *= /= %= += -= >= &= ^= |=
Последовательное вычисление ,

Известные компиляторы языка Си [2]

  • Borland C++
  • C++ Builder
  • Digital Mars
    • GNU Compiler Collection
    • Intel C++ compiler
    • Microsoft Visual Studio
  • Open Watcom
  • Sun Studio
  • TinyCC

Компиляторы на динамические языки и платформы

Иногда, в целях переноса тех или иных библиотек, функций и инструментов, написанных на Си, в иную среду, требуется компиляция Си-кода на язык более высокого уровня или в код виртуальной машины, предназначенной для такого языка.

Следующие проекты предназначены для этих целей:

  • Clue [3] — компилятор из ANSI Си в Javascript, Java, Common Lisp.
  • Alchemy [4] — компилятор из Си/C++ в Flash- и Adobe AIR-приложениях.
  • AMPC [5] -- компилятор из Си в виртуальную машину

История создания языка программирования С и C++

Язык С (читается "Си") создан в начале 70х годов, когда Кен Томпсон и Дэннис Ритчи из Bell Labs разрабатывали операционную систему UNDC. Сначала они создали часть компилятора С, затем использовали ее для компиляции остальной части компилятора С и, наконец, применили полученный в результате компилятор для компиляции UNIX. Операционная система UNIX первоначально распространялась в исходных кодах на С среди университетов и лабораторий, а получатель мог откомпилировать исходный код на С в машинный код с помощью подходящего компилятора С.

Распространение исходного кода сделало операционную систему UNIX уникальной; программист мог изменить операционную систему, а исходный код мог быть перенесен с одной аппаратной платформы на другую. Сегодня стандарт POSIX определяет стандартный набор системных вызовов UNIX, доступных в С, которые должны быть реализованы в версиях UNIX, являющихся POSIX-совместимыми. С был третьим языком, который разработали Томсон и Ритчи в процессе создания UNIX; первыми двумя были, разумеется, А и В.

По сравнению с более ранним языком — BCPL, С был улучшен путем добавления типов данных определенной длины. Например, тип данных int мог применяться для создания переменной с определенным числом битов (обычно 16), в то время как тип данных long мог использоваться для создания целой переменной с большим числом битов (обычно 32). В отличие от других языков высокого уровня, С мог работать с адресами памяти напрямую с помощью указателей и ссылок. Поскольку С сохранил способность прямого доступа к аппаратному обеспечению, его часто относят к языкам среднего уровня или в шутку называют "мобильным языком ассемблера".

Что касается грамматики и синтаксиса, то С является структурным языком программирования. В то время как многие современные программисты мыслят в категориях классов и объектов, программисты на С думают в категориях процедур и функций. В С можно определить собственные абстрактные типы данных, используя ключевое слово struct. Аналогично можно описывать собственные целые типы (перечисления) и давать другие названия существующим типам данных при помощи ключевого слова typedef. В этом смысле С является структурным языком с зародышами объектно-ориентированного программирования.

Широкое распространение языка C на различных типах компьютеров (иногда называемых аппаратными платформами) привело, к сожалению, ко многим вариациям языка. Они были похожи, но несовместимы друг с другом. Это было серьезной проблемой для разработчиков программ, нуждавшихся в написании совместимых программ, которые можно было бы выполнять на нескольких платформах. Стало ясно, что необходима стандартная версия C. В 1983г. ANSI (Американский Национальный Комитет Стандартов) сформировал технический комитет X3J11 для создания стандарта языка C (чтобы "обеспечить недвусмысленное и машинно-независимое определение языка"). В 1989 стандарт был утвержден. ANSI скооперировался с ISO (Международной Организацией Стандартов), чтобы стандартизовать C в международном масштабе; совместный стандарт был опубликован в 1990 году и назван ANSI/ISO 9899:1990. Этот стандарт совершенствуется до сих пор и поддерживается большинством фирм разработчиков компиляторов.

Бьерн Страуструп высвободил объектно-ориентированный потенциал С путем перенесения возможностей классов Simula 67 в С. Первоначально новый язык носил имя "С с классами" и только потом стал называться C++. Язык C++ достиг популярности, будучи разработанным в Bell Labs, позже он был перенесен в другие индустрии и корпорации. Сегодня это один из наиболее популярных языков программирования в мире. C++ наследует как хорошие, так и плохие стороны С.

Бьерн Страуструп: "Я придумал C++, записал его первоначальное определение и выполнил первую реализацию. Я выбрал и сформулировал критерии проектирования C++, разработал его основные возможности и отвечал за судьбу предложений по расширению языка в комитете по стандартизации C++", - пишет автор самого популярного языка программирования. - "Язык C++ многим обязан языку C, и язык C остается подмножеством языка C++ (но в C++ устранены несколько серьезных брешей системы типов C). Я также сохранил средства C, которые являются достаточно низкоуровневыми, чтобы справляться с самыми критическими системными задачами. Язык C, в свою очередь многим обязан своему предшественнику, BCPL; кстати, стиль комментариев // был взят в C++ из BCPL. Другим основным источником вдохновения был язык Simula67. Концепция классов (с производными классами и виртуальными функциями) была позаимствована из него. Средства перегрузки операторов и возможность помещения объявлений в любом месте, где может быть записана инструкция, напоминает Algol68. "

Название C++ выдумал Рик Масситти. Название указывает на эволюционную природу перехода к нему от C. "++" - это операция приращения в C. Чуть более короткое имя C+ является синтаксической ошибкой; кроме того, оно уже было использовано как имя совсем другого языка. Знатоки семантики C находят, что C++ хуже, чем ++C. Названия D язык не получил, поскольку он является расширением C и в нем не делается попыток исцеляться от проблем путем выбрасывания различных особенностей.


Изначально язык программирования C++ был разработан, чтобы автору и его друзьям не приходилось программировать на ассемблере, C или других современных языках высокого уровня. Основным его предназначением было сделать написание хороших программ более простым и приятным для отдельного программиста. Плана разработки C++ на бумаге никогда не было; проект, документация и реализация двигались одновременно. Разумеется, внешний интерфейс C++ был написан на C++. Никогда не существовало "Проекта C++" и "Комитета по разработке C++". Поэтому C++ развивался и продолжает развиваться во всех направлениях, чтобы справляться со сложностями, с которыми сталкиваются пользователи, а также в процессе дискуссий автора с его друзьями и коллегами.

В языке С++ полностью поддерживаются принципы объектно-ориентированного программирования, включая три кита, на которых оно стоит: инкапсуляцию, наследование и полиморфизм. Инкапсуляция в С++ поддерживается посредством создания нестандартных (пользовательских) типов данных, называемых классами. Язык С++ поддерживает наследование. Это значит, что можно объявить новый тип данных (класс), который является расширением существующего.

Хотя язык программирования С++ справедливо называют продолжением С и любая работоспособная программа на языке С будет поддерживаться компилятором С++, при переходе от С к С++ был сделан весьма существенный скачок. Язык С++ выигрывал от своего родства с языком С в течение многих лет, поскольку многие программисты обнаружили, что для того, чтобы в полной мере воспользоваться преимуществами языка С++, им нужно отказаться от некоторых своих прежних знаний и приобрести новые, а именно: изучить новый способ концептуальности и решения проблем программирования. Перед тем как начинать осваивать С++, Страуструп и большинство других программистов, использующих С++ считают изучение языка С необязательным.

Язык программирования C++ в настоящее время считается господствующим языком, используемым для разработки коммерческих продуктов, 90% игр пишутся на С++ с прменением DirectX.

Литература :
Х.М.Дейтел, П.Дж.Дейтел "Как программировать на C++"
Бьерн Страуструп "Язык программирования C++. 3-е издание."
Симон Робинсон, Олли Корнес, Джей Глинн и др. "C# для профессионалов"
Джесс Либерти "Освой самостоятельно С++ за 21 день"
Станислав Горнаков "DirectX, уроки программирования на С++"

Введение

Среди современных языков программирования язык C является одним из наиболее распространенных. Язык C универсален, однако наиболее эффективно его применение в задачах системного программирования – разработке трансляторов, операционных систем, инструментальных средств. Язык C хорошо зарекомендовал себя эффективностью, лаконичностью записи алгоритмов, логической стройностью программ. Во многих случаях программы, написанные на языке C, сравнимы по скорости с программами, написанными на Ассемблере, при этом они более наглядны и просты в сопровождении.

Язык C имеет ряд существенных особенностей, которые выделяют его среди других языков программирования. В значительной степени на формирование идеологии языка повлияла цель, которую ставили перед собой его создатели – обеспечение системного программиста удобным инструментальным языком, который мог бы заменить Ассемблер. В результате появился язык программирования высокого уровня, обеспечивающий необычайно легкий доступ к аппаратным средствам компьютера. С одной стороны, как и другие современные языки высокого уровня, язык C поддерживает полный набор конструкций структурного программирования, модульность, блочную структуру программы. С другой стороны, язык C имеет ряд низкоуровневых черт.

Перечислим некоторые особенности языка C.

  • В языке C реализован ряд операций низкого уровня. Некоторые из таких операций напрямую соответствуют машинным командам, например, поразрядные операции или операции ++ и --.
  • Базовые типы данных языка C отражают те же объекты, с которыми приходится иметь дело в программе на Ассемблере – байты, машинные слова и т.д. Несмотря на наличие в языке C развитых средств построения составных объектов (массивов и структур), в нем практически отсутствуют средства для работы с ними как с единым целым.
  • Язык C поддерживает механизм указателей на переменные и функции. Указатель – это переменная, предназначенная для хранения машинного адреса некоторой переменной или функции. Поддерживается арифметика указателей, что позволяет осуществлять непосредственный доступ и работу с адресами памяти практически так же легко, как на Ассемблере. Использование указателей позволяет создавать высокоэффективные программы, однако требует от программиста особой осторожности.
  • Как никакой другой язык программирования высокого уровня, язык C «доверяет» программисту. Даже в таком существенном вопросе, как преобразование типов данных, налагаются лишь незначительные ограничения. Однако это также требует от программиста осторожности и самоконтроля.
  • Несмотря на эффективность и мощность конструкция языка C, он относительно мал по объему. В нем отсутствуют встроенные операторы ввода/вывода, динамического распределения памяти, управления процессами и т.п., однако в системное окружение языка C входит библиотека стандартных функций, в которой реализованы подобные действия.

Язык C++ – это язык программирования общего назначения, цель которого – сделать работу серьёзных программистов более приятным занятием. За исключением несущественных деталей, язык C++ является надмножеством языка С. Помимо возможностей, предоставляемых языком С, язык C++ обеспечивает гибкие и эффективные средства определения новых типов.

Язык программирования служит двум взаимосвязанным целям: он предоставляет программисту инструмент для описания подлежащих выполнению действий и набор концепций, которыми оперирует программист, обдумывая, что можно сделать. Первая цель в идеале требует языка, близкого к компьютеру, чтобы все важные элементы компьютера управлялись просто и эффективно способом, достаточно очевидным для программиста. Язык С создавался на основе именно от этой идеи. Вторая цель в идеале требует языка, близкого к решаемой задаче, чтобы концепции решения могли быть выражены понятно и непосредственно. Эта идея привела к пополнению языка С свойствами, превратившими его в язык C++ .

Ключевое понятие в языке C++ – класс. Классы обеспечивают сокрытие информации, гарантированную инициализацию данных, неявное преобразование определяемых пользователем типов, динамическое определение типа, контроль пользователя над управлением памятью и механизм перегрузки операторов. Язык C++ предоставляет гораздо лучшие, чем язык С, средства для проверки типов и поддержки модульного программирования. Кроме того, язык содержит усовершенствования, непосредственно не связанные с классами, такие как: символические константы, встраивание функций в место вызова, параметры функций по умолчанию, перегруженные имена функций, операторы управления свободной памятью и ссылки. Язык C++ сохраняет способность языка С эффективно работать с аппаратной частью на уровне битов, байтов, слов, адресов и т.д. Это позволяет реализовывать пользовательские типы с достаточной степенью эффективности.

1. Алфавит

Множество символов языка C включает:

  • прописные буквы латинского алфавита;
  • строчные буквы латинского алфавита;
  • арабские цифры;
  • разделители: , . ; : ? ! ' " | / \

Остальные символы могут быть использованы только в символьных строках, символьных константах и комментариях. Язык C++ различает большие и маленькие буквы, таким образом, name и Nameразные идентификаторы.

2. Литералы

Литералы в языке C++ могут быть целые, вещественные, символьные и строковые.

  • Целые:
    • десятичные: 10 , 132 , -32179 ;
    • восьмеричные (предваряются символом «0»): 010 , 0204 , -076663 ;
    • шестнадцатеричные (предваряются символами «0х»): 0хА , 0x84 , 0x7db3 .
  • Вещественные: 15.75 , 1.575e1 , .75 , -.125
  • Символьные: 'a' , 'e' , '.' , '?' , '2' .
  • Строковые: "строка" .

3. Комментарии

Комментарий – это последовательность символов, которая игнорируется компилятором языка C++ . Комментарий имеет следующий вид: /* */ . Комментарии могут занимать несколько строк, но не могут быть вложенными. Кроме того, часть строки, следующая за символами // , также рассматривается как комментарий.

Разумное использование комментариев (и согласованное употребление отступов) может сделать чтение и понимание программы более приятным занятием. При неправильном использовании комментариев читабельность программы может, напротив, серьезно пострадать. Компилятор не понимает смысл комментариев, поэтому не существует способа проверить, что комментарий:

  1. содержателен;
  2. имеет какое-то отношение к программе;
  3. не устарел.

Удачно подобранный и написанный набор комментариев является существенной частью хорошей программы. Написание «правильных» комментариев может оказаться не менее сложной задачей, чем написание самой программы.

4. Типы данных языка C++

Имя Размер Представляемые значения Диапазон
bool 1 байт логические false, true
(signed) char 1 байт символы
целые числа
от –128 до 127
wchar_t 2 байта символы Unicode от 0 до 65535
(signed) short int 2 байта целые числа от -32768 до 32767
(signed) int зависит от реализации
(в последних компиляторах обычно 4 байта)
целые числа
(signed) long int 4 байта целые числа от -2147483648 до 2147483647
(signed) long long int
(signed) __int64 (MS)
8 байт целые числа от –9,223,372,036,854,775,808 до 9,223,372,036,854,775,807
unsigned char 1 байт символы
целые числа
от 0 до 255
unsigned short int 2 байта целые числа 0 до 65535
unsigned int зависит от реализации
(в последних компиляторах обычно 4 байта)
целые числа
unsigned long int 4 байта целые числа от 0 до 4294967295
(unsigned) long long int
(unsigned) __int64 (MS)
8 байт целые числа от 0 до 18,446,744,073,709,551,615
float 4 байта вещественные числа от 1.175494351e–38
до 3.402823466e+38
double 8 байт вещественные числа от 2.2250738585072014e–308
до 1.7976931348623158e+308
long double зависит от реализации вещественные числа

В языке C++ также существуют перечислимый тип – enum, который является подмножеством целого типа, и пустой тип – void , который имеет специальное назначение. Он используется для объявления функций, которые не возвращают никакого значения, а также для объявления указателей на значение типа void . Такие указатели могут быть преобразованы к указателям на любой другой тип.

В языке С++ можно объявлять структуры и так называемые объединения.

В языке C++ нет специальных типов для массивов и строк, которые представляются массивом символов.

В языке С не существовало логического типа. Логические значения представлялись данными целого типа, при этом значение 0 соответствовало логическому значению ложь, а все остальные целые значения соответствовали логическому значению истина. В языке С++ сохранена данная логика. По определению, true имеет значение 1 при преобразовании к целому типу, а false – значение 0. И наоборот, целые можно неявно преобразовать в логические значения: при этом ненулевые целые преобразуются в true, а ноль – в false. В любом месте, где требуется логическое значение, может стоять целочисленное выражение. В арифметических и логических выражениях логические значения преобразуются в целые, операции выполняются над преобразованными величинами.

Указатель можно неявно преобразовать в логическое значение, при этом ненулевой указатель принимает значение true, нулевой – false.

Такой подход позволяет вместо логической и целочисленной переменных объявлять только целочисленную, при этом значение переменной, равное 0, говорит об отсутствии некоторого признака у объекта, а остальные значения говорят о его наличии, и при этом несут какую-либо дополнительную информацию.

При выполнении бинарных операций производятся преобразования по умолчанию для приведения операндов к одному и тому же типу, который потом используется как тип результата:

  1. если один из операндов имеет тип long double, другой тоже преобразуется в long double;
    • иначе, если один операнд имеет тип double, то второй операнд преобразуется к типу double;
    • иначе, если один операнд имеет тип float, то второй операнд преобразуется к типу float;
    • иначе над обоими операндами производится интегральное продвижение, а именно: значения типов char, signed char, unsigned char, short int и unsigned short int преобразуются в int, если int может представить все значения исходных типов, в противном случае они преобразуются в unsigned int; bool преобразуется в int.
  2. затем если один операнд имеет тип unsigned long, то второй операнд преобразуется к типу unsigned long;
    • иначе, если один из операндов относится к типу long int, а другой к типу unsigned int, то если long int может представить все значений типа unsigned int, unsigned int преобразуется в long int, иначе оба операнда преобразуются в unsigned long int;
    • иначе, если один операнд имеет тип long int, то второй операнд преобразуется к типу long int;
    • иначе, если один операнд имеет тип unsigned int, то второй операнд преобразуется к типу unsigned int;
    • иначе оба операнда имеют тип int.

В языке С++ нет операций преобразования между символом и кодом символа, т.к. в оперативной памяти символ и так храниться в виде его кода. Поэтому можно к переменной, хранящей символ, прибавить 1 и получить следующий символ.

5. Операции языка C++

Данная таблица описывает операции языка C++ . Операции разделены на группы, расположенные в порядке убывания приоритета операций.

Знак операции Наименование Ассоциативность
:: Разрешение области видимости Слева направо
( ) [ ] . ->
++ --
static_cast
dynamic_cast
reinterpret_cast
const_cast
Первичные
Постфиксный инкремент и декремент
Преобразование с проверкой во время компиляции
Преобразование с проверкой во время выполенения
Преобразование без проверки
Константное преобразование
Слева направо
-

! * &
++ --
sizeof
( )
new
delete

Унарные
Префиксный инкремент и декремент
Вычисление размера
Приведение типа
Выделение памяти
Освобождение памяти
Справа налево
.* ->* Выбор члена класса Слева направо
* / % Мультипликативные Слева направо
+ - Аддитивные Слева направо
> Сдвиг Слева направо
= Отношение Слева направо
== != Отношение Слева направо
& Поразрядное И Слева направо
^ Поразрядное исключающее ИЛИ Слева направо
| Поразрядное ИЛИ Слева направо
&& Логическое И Слева направо
|| Логическое ИЛИ Слева направо
? : Условная операция Справа налево
= *= /= %= += -= >= &= ^= |= Простое и составное присваивания Справа налево
throw Генерация исключения Слева направо
, Операция последовательного вычисления Слева направо
  • :: – операция разрешения области видимости. При повторном объявлении имени во вложенном блоке или классе предыдущие объявления оказываются скрытыми. Однако скрытое имя члена класса можно использовать, квалифицировать его именем класса при помощи операции разрешения области видимости. Скрытое глобальное имя можно использовать, если квалифицировать его унарной операцией разрешения области видимости.
  • ( ) – выражение в скобках (используется для изменения порядка вычисления) или вызов функции.
  • [ ] – индексное выражение, используется для работы с массивами.
  • . и -> – выбор элемента, используются при работе с классами, структурами и объединениями.
  • Операции static_cast (преобразование с проверкой во время компиляции), dynamic_cast (преобразование с проверкой во время выполнения), reinterpret_cast (преобразование без проверки), const_cast (константное преобразование) осуществляют различные преобразования типов. Они имеют следующий синтаксис: операция (выражение). Угловые скобки являются элементом синтаксиса. Операция static_cast осуществляет преобразование родственных типов, например, указателя на один тип к указателю на другой тип из той же иерархии классов, целый тип в перечисление или тип с плавающей точкой в интегральный. Операция reinterpret_cast управляет преобразованиями между несвязанными типами, например, целых в указатели или указателей в другие (несвязанные) указатели. Такое различие позволяет компилятору осуществлять минимальную проверку типов при использовании static_cast, а программисту – легче обнаружить опасные преобразования, представляемые reinterpret_cast. Преобразование dynamic_cast выполняется и проверяется на этапе выполнения. Преобразование const_cast аннулирует действие модификатора const.
  • - – унарный минус.

– обратный код (см. лекцию 8).

  • ! – логическое отрицание.
  • * – косвенная адресация (см. лекцию 5).
  • & – адресация (см. лекцию 5).
  • Операции ++ и -- инкрементируют (увеличивают на 1) и декрементируют (уменьшают на 1) свой операнд. Операнд должен иметь целый, вещественный тип или быть указателем. Операции инкремента и декремента могут записываться как перед своим операндом (префиксная форма записи), так и после него (постфиксная форма записи). При префиксной форме записи операнд сначала инкрементируется или декрементируется, а затем его новое значение участвует в дальнейшем вычислении выражения, содержащего данную операцию. При постфиксной форме записи операнд инкрементируется или декрементируется лишь после того, как его старое значение участвует в вычислении выражения. Таким образом, результатом операций инкремента и декремента является либо новое, либо старое значение операнда. Например, если переменная i = 0, то выражение a [++ i ] = 1 меняет элемент a [1], а выражение a [ i ++] = 1 меняет элемент a [0]. В обоих случая переменная i получает новое значение, равное 1.
  • sizeof – вычисление размера в байтах переменной или типа.
  • Операция приведения типа записывается следующим образом: ( ) . Например, (long int)n приводит переменную n к типу long int . При преобразовании типов надо помнить, что при преобразовании между знаковыми/беззнаковыми значениями и при преобразовании от типа с большей размерностью к типу с меньшей размерностью могут возникнуть ошибки. Более безопасным способом преобразования типов является использование операций static_cast, dynamic_cast, reinterpret_cast и const_cast.
  • % – остаток от деления.

  • В языке C++ имеется одна тернарная операция – условная операция. Она имеет следующий синтаксис: ? : . Если имеет ненулевое значение, то вычисляется и результатом условной операции является его значение. Если же равен нулю, то вычисляется и результатом является его значение. В любом случае вычисляется только один из операндов, или , но не оба.
  • Простое присваивание. Операция простого присваивания обозначается знаком «=». Значение правого операнда присваивается левому операнду. Операция вырабатывает результат, который может быть далее использован в выражении. Результатом операции является присвоенное значение. Например, выражение a = b = c = 0 присваивает всем переменным значение 0, а в результате вычисления выражения a = ( b = 3) + ( c = 5) переменная c будет иметь значение 5, переменная b будет иметь значение 3, и переменная a будет иметь значение 8.
  • Составное присваивание. Операция составного присваивания состоит из простой операции присваивания, скомбинированной с какой-либо другой бинарной операцией. При составном присваивании вначале выполняется действие, специфицированное бинарной операцией, а затем результат присваивается левому операнду. Оператор n += 5 эквивалентен оператору n = n + 5, но при этом первый оператор легче для понимания и выполняется быстрее.
  • Операция последовательного вычисления «,» обычно используется для вычисления нескольких выражений в ситуациях, где по синтаксису допускается только одно выражение. Однако, запятая, разделяющая параметры функции, не является операцией последовательного вычисления.
  • Порядок вычислений подвыражений внутри выражений не определён. В частности, не стоит предполагать, что выражения вычисляются слева направо.

    int x = f(2) + g(3); // Неизвестно, какая функция вызовется первой – f() или g()

    При отсутствии ограничений на порядок вычислений можно сгенерировать более качественный код. Однако отсутствие ограничений на порядок вычислений может привести к неопределённым результатам.

    Логические операции «И» и «ИЛИ», условная операция и операция последовательного вычисления гарантируют определенный порядок вычисления своих операндов. Условная операция вычисляет сначала свой первый операнд, а затем, в зависимости от его значения, либо второй, либо третий операнд. Логические операции также обеспечивают вычисление своих операндов слева направо, причём логические операции вычисляют минимальное число операндов, необходимое для определения результата выражения. Таким образом, второй операнд выражения может вообще не вычисляться. Операция последовательного вычисления обеспечивает вычисление своих операндов по очереди, слева направо. Обратите внимание, что запятая в качестве указателя последовательности логически отличается от запятой, используемой в качестве разделителя параметров при вызове функций.

    f1(v[i], i++);
    f2((v[i], i++));
    // Два параметра
    // Один параметр

    Вызов функции f1 осуществляется с двумя параметрами v[i] и i++, и порядок вычисления параметров не определён. Расчет на определённый порядок вычисления параметров является исключительно плохим стилем и приводит к непредсказуемому поведению программы. Вызов функции f2 имеет один параметр – последовательность выражений, разделённых запятой. Порядок вычисления гарантирован, и вызов эквивалентен f2(i++). Содержание

    Язык программирования C

    Краткая справка

    С - легендарный язык программирования, разработанный в компании Bell Labs Деннисом Ритчи в начале семидесятых.Предшественником его стал язык B, который был разработан совместно с Кеном Томпсоном. Согласно легенде, Ритчи и Томпсон создали новый язык для того, чтобы перенести любимую игру, в которой надо было стрелять и уворачиваться от астероидов, с сервера компании на компьютер в офисе.

    Со временем, язык настолько усовершенствовался, что на нем решили переписать ядро операционной системы UNIX, что дало хороший старт для популяризации языка в системном программировании.В 1978 году вместе с соавтором языка Awk, Брайаном Керниганом, Ритчи издает книгу “Язык программирования С”, которая стала первым неформальным руководством для всех программистов.

    Позднее, язык стал настолько популярным, что его начали использовать практически везде.Однако, в книге Ритчи и Кернигана были довольно расплывчатые формулировки, что приводило к разным интерпретациям. Поэтому, вскоре после этого вышла спецификация от Американского национального института стандартов (ANSI C), которая до сих пор поддерживается всеми компиляторами. Тогда же было выпущено и второе издание книги, описывающее этот стандарт. Одновременно с этим сотрудник той же компании, в которой работал автор языка, Бьёрн Страуструп, загорелся идеей создать свой Си с классами и ООП, который будет назван С++ и станет продолжением языка С.

    Философия языка C

    Си довольно минималистичный язык. Его называют “высокоуровневым ассемблером”, но в отличие от ассемблера, код на нем может быть скомпилирован без изменений на любом устройстве. Он создавался для того, чтобы сделать проще написание больших объемов кода с минимумом багов, не нагружая компилятор, как это происходило в другом популярном языке того времени - Бейсике.

    Си ориентирован на процедурное программирование, хотя в нем присутствуют и некоторые средства для ООП. В нем изначально не было ( и не было добавлено позже) автоматического управления памятью (так называемый “сборщик мусора) и функционального программирования. Язык предоставляет множество возможностей и свободу действий, однако не защищает программиста от потенциальных ошибок. Таких как переполнение буфера или обращение к несуществующим элементам массивов, а также от утечек памяти. Для устранения некоторых из этих проблем используются отдельные инструменты, которые позволяют провести дополнительную проверку или библиотеки, которые могут задействовать возможности, не входящие в стандарт Си.

    Где применяется C

    Си применяется при написании низкоуровневых программ, например драйверов для ОС, операционных систем (больше всего это относится к UNIX и UNIX-подобным системам)и системных служб. Реже пишут программы полностью на С (например, Wireshark). Для улучшения производительности программ часть кода какого-либо проекта также может быть переписана на Си (по аналогии с ассемблером). А самое главное, что на С пишутся программы для микроконтроллеров, поэтому С будет использоваться до тех пор, пока существуют микроконтроллеры и операционные системы на базе UNIX.

    Сложность обучения C

    Синтаксис Си относительно прост, однако язык считается одним из самых сложных для изучения. Сложность заключается в том, что программист контролирует практически все аспекты выполнения, например выход за границы массива или обращение к несуществующему элементу. Чаще всего это бывает ошибка переполнения буфера. Из-за того, что Си низкоуровневый язык многие из этих ошибок не удается отловить ни во время компиляции программы, ни во время ее выполнения. Это приводит к сбоям, непредсказуемому поведению программы, а также дает потенциальную возможность для взлома программы другими лицами.

    Про Си не так много литературы или обучающих курсов. В основном, это книга Дениса и Ритчи, а также некоторые справочники и документация по ANSI C.

    Плюсы/минусы C

    Достоинства языка Си:

    • язык практически вечен. Если я усну, а затем проснусь через сто лет и меня спросят, что сейчас пишут на С, то я отвечу: ядро Linux, системные службы и драйвера";
    • производительность. Здесь всё, конечно, зависит от программиста. У плохи программистов даже на С всё будет тормозить;
    • относительная простота языка. Структура языка несложная, но вот при написании кода программист никак не застрахован от ошибок, которые просто нельзя сделать на более высокоуровневых языках. Зато код получается более коротким и простым для понимания.
    • высокий порог вхождения. Относительно мало литературы ( читать стоит книгу Кернигана и Ритчи);
    • не используется в современной веб-разработке (создание сайтов, сервисов и.т.д);
    • малая популярность среди молодых программистов. Сейчас Си не распиарен и нигде не рекламируется , поэтому имеет репутацию “мертвого” языка. Что, конечно, неправда, ведь он живее всех живых.

    Сопутствующие технологии

    gcc (до внедрения поддержки других языков назывался GNU C Compiler) - компилятор для С, первая версия которого была написана Ричардом Столлманом и Леонардом Тауэром. Сейчас поддерживает и другие языки - Java, С++, Go и другие. Часто при создании операционных систем на Linux корректность сборки ядра проверяют именно при помощи gcc, как стандарта.

    pcc (portable C compiler) - компилятор для С, разработанный Стивеном Джонсоном, который также работал в Bell Labs. Прямой конкурент gcc.

    make - утилита, которая компилирует написанный код в объектные файлы, а затем компонует в исполняемые файлы или библиотеки

    Проект GNU - некоммерческий проект, целью которого является разработка свободного ПО. Был основан в 1983 году Ричардом Столлманом. В рамках этого проекта Столлманом и другими программистами были написаны на С(и не только) знаменитые программы и утилиты для UNIX и *nix систем, такие как Emacs, gzip (программа для сжатия файлов),GNU Bison, загрузчик операционной системы Grub, командная оболочка bash, архиватор tar

    Turbo C - компилятор и среда разработки для С от компании Borland. Позднее был создан компилятор для С++.

    Clang - попытка создать современны gcc без устаревшего кода для старых платформ.Создается совместными усилиями таких крупных корпораций как Google, Apple и.т.д

    Значение слова «язык»

    1. Орган в полости рта в виде мышечного выроста у позвоночных животных и человека, способствующий пережевыванию и глотанию пищи, определяющий ее вкусовые свойства. — Жизнь каторжная! — ворчал он, перекатывая языком во рту крохи черного хлеба. Чехов, Нахлебники. [Собака] прерывисто дышала, высунув розовый язык. Гаршин, То, чего не было. || Этот орган некоторых животных, используемый как пища, кушанье. На серебряных, оловянных, расписанных блюдах были навалены груды колбас, жареной птицы, --- языки, соленья, моченья, варенья. А. Н. Толстой, Петр Первый. || перен.; чего или какой. Что-л. имеющее удлиненную, вытянутую форму. Перед плитой, из дыр которой вырывались огненные языки пламени, с раскаленной кочергой в руках стояла кухарка. Гл. Успенский, По черной лестнице. У Аникушки в хате — дыхнуть нечем. Черные острые языки копоти снуют из лампы. Шолохов, Тихий Дон.

    2. Этот орган человека, участвующий в образовании звуков речи и тем самым в словесном воспроизведении мыслей; орган речи. Ни малейшего ропота не произнес его язык. С. Аксаков, Встреча с мартинистами. Ему хотелось сказать, что недурно бы также прихватить с собой папу, маму и кошку, но язык говорит совсем не то, что нужно. Чехов, Гриша. — Николай Антоныч, — сказал я, стараясь не волноваться и замечая, однако, что язык не очень слушается меня. Каверин, Два капитана. || только ед. ч. Способность говорить, выражать словесно свои мысли. Разве грамота такая же общая принадлежность человеческого рода, как язык или зрение? Пушкин, Путешествие из Москвы в Петербург [черновая редакция]. — Вы бы ему так все прямо и высказали. Дескать, этак нельзя, Фома Фомич, а вот оно как! Ведь есть же у вас язык? Достоевский, Село Степанчиково.

    3. (мн. языки́ и устар. язы́ки). Система словесного выражения мыслей, обладающая определенным звуковым и грамматическим строем и служащая средством общения людей. Древние языки. Французский язык.Профессор изъездил весь земной шар и, кажется, знал все земные языки, живые и мертвые, культурные и дикие. Куприн, Волшебный ковер. Говор умолкает. Я не могу расслышать языка, на котором они говорят. Гаршин, Четыре дня.

    4. Разновидность речи, обладающая теми или иными характерными признаками; стиль, слог. Литературный язык. Разговорный язык. Поэтический язык. Газетный язык.— Ерунда! Вы дикарь! С вами нельзя говорить языком науки. А. Н. Толстой, Подкидные дураки. || кого-чего. Способ словесного выражения, свойственный кому-, чему-л. Звучный, сильный язык Шиллера подавлял нас. Герцен,

    5. чего. Средство бессловесного общения. Язык формул. Язык музыки.Язык любви, язык чудесный, Одной лишь юности известный, Кому, кто раз хоть был любим, Не стал ты языком родным? Лермонтов, Тамбовская казначейша. Разговор больше происходил на языке взглядов, улыбок и междометий. И. Гончаров, Обыкновенная история.

    6. (мн. языки́ и язы́ки). Устар. Народ, народность. Когда Наполеон с языками пошел на нас, взбунтовал немцев, Польшу, — все замерли от волнения. Л. Толстой, Яснополянская школа за ноябрь и декабрь месяцы. Многие тысячи народа, со всех концов России — все языки, — трудились день и ночь над постройкой города. А. Н. Толстой, День Петра.

    7. Пленный, от которого можно узнать нужные сведения. Одно только, что еще нужно было знать ему, это то, какие именно были эти войска; и для этой цели Денисову нужно было взять языка (то есть человека из неприятельской колонны). Л. Толстой, Война и мир. Он взял с собою провод на случай, если придется вязать языка. Леонов, Взятие Великошумска.

    8. Металлический стержень в колоколе или колокольчике, который, ударяясь о стенку, производит звон. Около шести часов проходит в церковь священник, и из церкви выбегает пономарь и становится у веревки, протянутой к языку главного колокола. Салтыков-Щедрин, Пошехонская старина.

    Язык Си в примерах

    Этот учебник по C (то есть — по языку программирования Си) совместит:

    • примеры обращения с основными программными структурами и процедурами;
    • образцы решения распространённых алгоритмических задач на Си.

    Выбор образцов стремится к таким, для каких устоялся небольшой и бесспорный инструментарий; так, что на одной странице можно привести все стоящие внимания решения: простое — но не совсем правильное, правильное — но слегка непривычное, эффективное — но длинное…

    Гипертекстовая форма этого викиучебника позволит авторам ненавязчиво отсылать читателя к предварительным задачам и примерам, желательным для целостного понимания более сложного примера; об уровне сложности мы также стремимся уведомлять.

    Для преподавателей программирования силён соблазн измышлять непрактичные, «игрушечные» задачи, укрощающие сложность и запутанность требуемого решением кода. Не предавая их анафеме, мы всё же предпочтём таким задачам давать более жизненные примеры, порою знакомя читателя с сопутствующими языку Си технологиями (GNU Bison, Make, и т. д…)

    О правильном стиле кодирования на Си (оформление, именование переменных и функций, стили вызовов функций, когда и как использовать макросы…) мнения разнятся. В этом учебнике авторами за основу выбран стиль, принятый в учебнике «Язык программирования Си» Брайана Кернигана и Дениса Ритчи.


    Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
    Bauman National Library

    Персональные инструменты

    C++ (язык программирования)

    C++
    Парадигма объектно-ориентированное, обобщённое, процедурное, метапрограммирование
    Спроектировано Бьёрн Страуструп
    Печать дисциплины статическая
    OS кроссплатформенное программное обеспечение
    Главная реализация
    GNU C++,[[ Microsoft Visual C++]], Intel C++ compiler, Open64 C++ Compiler, Clang, Comeau C/C++, Embarcadero C++ Builder, Watcom C++ compiler, Digital Mars C++, Oracle Solaris Studio C++ compiler, Turbo C++
    Диалект
    ISO/IEC 14882 C++
    Влияние
    C++, Objective-C, C#, Cyclone, Java, BitC

    Поддерживает такие парадигмы программирования как процедурное программирование, объектно-ориентированное программирование, обобщённое программирование, обеспечивает модульность, раздельную компиляцию, обработку исключений, абстракцию данных, объявление типов (классов) объектов, виртуальные функции. Стандартная библиотека включает, в том числе, общеупотребительные контейнеры и алгоритмы. C++ сочетает свойства как высокоуровневых, так и низкоуровневых языков. В сравнении с его предшественником — языком C, — наибольшее внимание уделено поддержке объектно-ориентированного и обобщённого программирования.

    C++ широко используется для разработки программного обеспечения, являясь одним из самых популярных языков программирования. Область его применения включает создание операционных систем, разнообразных прикладных программ, драйверов устройств, приложений для встраиваемых систем, высокопроизводительных серверов, а также развлекательных приложений. Существует множество реализаций языка C++, как бесплатных, так и коммерческих и для различных платформ.

    Содержание

    История

    Создание

    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.

    Развитие

    Первое издание «Языка программирования C++» вышло в 1985 году. Обеспечивает первое описание этого языка, что было важно из-за отсутствия официального стандарта. В 1989 году вышла версия 2.0 языка C++. Его новые возможности включали множественное наследование, абстрактные классы, статические функции-члены, функции-константы и защищённые члены. В 1990 году вышло «Комментированное справочное руководство по C++», положенное впоследствии в основу стандарта. Последние обновления включали шаблоны, исключения, пространства имён, новые способы приведения типов и логический тип.

    В 1998 году был опубликован стандарт языка ISO/IEC 14882:1998 (известный как C++98), разработанный комитетом по стандартизации C++ (ISO/IEC JTC1/SC22/WG21 working group). Стандарт состоит из двух частей — основы языка (core language) и стандартной библиотеки языка, которая включает Standard Template Library (STL) и модифицированный вариант стандартной библиотеки языка C.

    В 2003 году был опубликован стандарт языка ISO/IEC 14882:2003, где были исправлены выявленные ошибки и недочёты предыдущей версии стандарта.

    В 2005 году был выпущен отчёт Library Technical Report 1. Отчёт описывает расширения стандартной библиотеки, которые, должны быть включены в следующую версию языка C++.

    С 2009 года велась работа по обновлению предыдущего стандарта, предварительной версией нового стандарта сперва был C++09, а спустя год C++0x, сегодня — C++11, куда были включены дополнения в ядро языка и расширение стандартной библиотеки.

    Название

    Название C++ придумал Рик Масситти. Название указывает на эволюционную природу перехода к нему от C. "++" - это операция приращения в C. Чуть более короткое имя C+ является синтаксической ошибкой; кроме того, оно уже было использовано как имя совсем другого языка. Знатоки семантики C находят, что C++ хуже, чем ++C. Названия D язык не получил, поскольку он является расширением C и в нем не делается попыток исцеляться от проблем путем выбрасывания различных особенностей.

    Обзор языка

    Необъектно-ориентированные особенности

    • Символьные: char , wchar_t ( char16_t и char32_t , в стандарте C++11).
    • Целочисленные знаковые: signed char , short int , int , long int (и long long int , в стандарте C++11).
    • Целочисленные беззнаковые: unsigned char , unsigned short int , unsigned int , unsigned long int (и unsigned long long int , в стандарте C++11).
    • С плавающей точкой: float , double , long double .
    • Логический: bool .

    Операции сравнения возвращают тип bool . Выражения в скобках после if , while приводятся к типу bool .

    Функции могут принимать аргументы по ссылке. Функции могут возвращать результат по ссылке. Cсылки сходны с указателями, со следующими особенностями: перед использованием ссылка должна быть инициализирована; ссылка всегда указывает на один и тот же адрес; в выражении ссылка обозначает непосредственно тот объект или ту функцию, на которую она указывает, обращение же к объекту или функции через указатель требует разыменование указателя.

    • inline функции.
    • Описатель volatile
    • Пространства имён (namespace)
    • Шаблоны template
    • Операторы new , new[] , delete и delete[]

    Объектно-ориентированные особенности

    C++ добавляет к C объектно-ориентированные возможности. Он вводит классы, которые обеспечивают три самых важных свойства ООП: инкапсуляцию, наследование и полиморфизм.

    Методы класса — это функции, которые смогут применяться к экземплярам класса. Грубо говоря, метод — это функция объявленная внутри класса и предназначенная для работы с его объектами. Методы объявляются в теле класса. Описываться могут там же, но могут и за пределами класса (внутри класса в таком случае достаточно представить прототип метода, а за пределами класса определять метод поставив перед его именем — имя класса и оператор ::). Методы и поля входящие в состав класса называются членами класса. При этом методы часто называют функциями-членами класса.

    Наследование

    В C++ при наследовании одного класса от другого наследуется реализация класса, плюс класс-наследник может добавлять свои поля и функции или переопределять функции базового класса. Множественное наследование разрешено.

    Конструктор наследника вызывает конструкторы базовых классов, а затем конструкторы нестатических членов-данных, являющихся экземплярами классов. Деструктор работает в обратном порядке.

    Наследование бывает публичным, защищённым и закрытым.

    Полиморфизм

    Целью полиморфизма, применительно к объектно-ориентированному программированию, является использование одного имени для задания общих для класса действий. Выполнение каждого конкретного действия будет определяться типом данных.

    Преимуществом полиморфизма является то, что он помогает снижать сложность программ, разрешая использование того же интерфейса для задания единого класса действий. Выбор же конкретного действия, в зависимости от ситуации, возлагается на компилятор. Полиморфизм может применяться также и к операторам.

    Инкапсуляция

    Основным способом организации информации в C++ являются классы. В отличие от структуры ( struct ) языка C, которая может состоять только из полей и вложенных типов, класс ( class ) C++ может состоять из полей, вложенных типов и функций-членов. Инкапсуляция в С++ реализуется через указание уровня доступа к членам класса: они бывают публичными ( public ), защищёнными ( protected ) и закрытыми ( private ). В C++ структуры отличаются от классов тем, что по умолчанию члены и базовые классы у структуры публичные, а у класса — собственные.

    Стандартная библиотека

    В языке программирования C++ термин Стандартная Библиотека означает коллекцию классов и функций, написанных на базовом языке. Стандартная Библиотека поддерживает несколько основных контейнеров, функций для работы с этими контейнерами, объектов-функции, основных типов строк и потоков (включая интерактивный и файловый ввод-вывод), поддержку некоторых языковых особенностей, и часто используемые функции для выполнения таких задач, как, например, нахождение квадратного корня числа. Стандартная Библиотека языка C++ также включает в себя спецификации стандарта ISO C90 стандартной библиотеки языка Си. Функциональные особенности Стандартной Библиотеки объявляются внутри пространства имен std.

    Стандартная библиотека шаблонов (STL) — подмножество стандартной библиотеки C++ и содержит контейнеры, алгоритмы, итераторы, объекты-функции и т. д.

    Заголовочные файлы стандартной библиотеки C++ не имеют расширения «.h».

    Стандартная библиотека C++ содержит последние расширения C++ стандарта ANSI (включая библиотеку стандартных шаблонов и новую библиотеку iostream). Она представляет собой набор файлов заголовков.

    Отличия от Си

    • поддержка объектно-ориентированного программирования;
    • поддержка обобщённого программирования через шаблоны;
    • дополнительные типы данных;
    • исключения;
    • пространства имён;
    • встраиваемые ( inline ) функции;
    • перегрузка операторов;
    • перегрузка функций;
    • ссылки и операторы управления свободно распределяемой памятью;
    • дополнения к стандартной библиотеке.

    В С++ не разрешается:

    • вызывать функцию main() внутри программы, в то время как в C это действие правомерно.
    • неявное приведение типов между несвязанными типами указателей.
    • использовать функции, которые ещё не объявлены.

    Достоинства и недостатки

    С++ — язык, складывающийся эволюционно. Каждый элемент С++ заимствовался из других языков отдельно и независимо от остальных элементов (ничто из предложенного С++ за всю историю его развития не было новшеством в Computer Science), что сделало язык чрезвычайно сложным, со множеством дублирующихся и взаимно противоречивых элементов, блоки которых основаны на разных формальных базах.

    Критики С++ не противопоставляют ему какой-либо конкретный язык, а наоборот, утверждают, что для всякого случая применения С++ всегда существует альтернативный инструментарий, позволяющий решить ту же задачу более эффективно и качественно. В свою очередь, сторонники С++ считают некорректным сравнивать различные аспекты С++ с совершенно различными языками, так как общий набор средств и возможностей С++ существенно шире, чем в большинстве языков, с которыми проводится сравнение, и сама по себе широта возможностей, на их взгляд, является веским оправданием несовершенства каждой отдельно взятой возможности. Более того, по их мнению, высокая совместимость с Си является одной из принципиальных черт языка, и потому все недостатки С++ оправданы преимуществами, предоставляемыми этой совместимостью.

    • Высокая совместимость с языком Си
    • Вычислительная производительность
    • Поддержка различных стилей программирования: структурное, объектно-ориентированное, обобщённое программирование, функциональное программирование, порождающее метапрограммирование.
    • Автоматический вызов деструкторов объектов (в порядке обратном вызову конструкторов) упрощает и повышает надёжность управления памятью и другими ресурсами (открытыми файлами, сетевыми соединениями, т. п.).
    • Перегрузка операторов
    • Шаблоны (дают возможность построения обобщённых контейнеров и алгоритмов для разных типов данных)
    • Возможность расширения языка для поддержки парадигм, которые не поддерживаются компиляторами напрямую
    • Доступность. Для С++ существует огромное количество учебной литературы, переведённой на всевозможные языки
    • Плохо продуманный синтаксис сужает спектр применимости языка
    • Язык не содержит многих важных возможностей
    • Язык содержит опасные возможности
    • Производительность труда программистов на языке оказывается неоправданно низка
    • Громоздкость синтаксиса
    • Тяжелое наследие
    • Необходимость следить за памятью
    Илон Маск рекомендует:  Что такое код gmp_scan0
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Кодинг, CSS и SQL