Bjarne Stroustrup: The C++ Programming Language Special Edition

Átírás

1 I. kötet

2 A kiadvány a következõ angol eredeti alapján készült: Bjarne Stroustrup: The C++ Programming Language Special Edition Copyright 2000 by AT&T. All rights reserved. No part of this book, including interior desing, cover design, and icons, may be reproduced or transmitted in any form, by any means (electronic, photocopying, recording, or otherwise) without the prior written permission of the publisher. Trademarked names appear throughout this book. Rather than list the names and entities that own the trademarks or insert a trademark symbol with each mention of the trademarked name, the publisher states that it is using the names for editorial purposes only and to the benefit of the trademark owner, with no intention of infringing upon that trademark. A szerzõ és a kiadó a lehetõ legnagyobb körültekintéssel járt el e kiadvány elkészítésekor. Sem a szerzõ, sem a kiadó nem vállal semminemû felelõsséget vagy garanciát a könyv tartalmával, teljességével kapcsolatban. Sem a szerzõ, sem a kiadó nem vonható felelõsségre bármilyen baleset vagy káresemény miatt, mely közvetve vagy közvetlenül kapcsolatba hozható e kiadvánnyal. Fordítás és magyar változat 2001 Szy György, Kiskapu Kft. Minden jog fenntartva! Translation and Hungarian edition 2001 György Szy, Kiskapu Kft. All rights reserved! Sorozatszerkesztõ: Szy György Mûszaki szerkesztõ: Csutak Hoffmann Levente Szakmai lektor: Porkoláb Zoltán Lektor: Rézmûves László Fordítók: Balázs Iván József, Bein Kornél, Ludányi Levente, Marcinkovics Tamás Felelõs kiadó a Kiskapu Kft. ügyvezetõ igazgatója 2001 Kiskapu Kft Budapest Népszínház u. 31. Tel: (+36-1) , (+36-1) Fax: (+36-1) kiskapu@kiskapu.hu Elsõ kötet ISBN: Összesítõ ISBN: ö Készült a debreceni Kinizsi nyomdában Felelõs vezetõ: Bördõs János

3 Tartalomjegyzék Bevezetés 1. fejezet Megjegyzések az olvasóhoz 1.1. A könyv szerkezete Példák és hivatkozások Gyakorlatok Megjegyzés az egyes C++-változatokhoz Hogyan tanuljuk a C++-t? A C++ jellemzõi Hatékonyság és szerkezet Filozófiai megjegyzés Történeti megjegyzés A C++ használata C és C Javaslatok C programozóknak Javaslatok C++ programozóknak Programozási megfontolások a C++-ban Tanácsok Hivatkozások fejezet Kirándulás a C++-ban 2.1. Mi a C++? Programozási megközelítések Eljárásközpontú programozás Változók és aritmetika Elágazások és ciklusok

4 x Mutatók és tömbök Moduláris programozás Külön fordítás Kivételkezelés Elvont adatábrázolás Típusokat leíró modulok Felhasználói típusok Konkrét típusok Absztrakt típusok Virtuális függvények Objektumorientált programozás Problémák a konkrét típusokkal Osztályhierarchiák Általánosított programozás Tárolók Általánosított algoritmusok Utóirat Tanácsok fejezet Kirándulás a standard könyvtárban 3.1. Bevezetés Helló, világ! A standard könyvtár névtere Kimenet Karakterláncok C stílusú karakterláncok Bemenet Tárolók Vektor Tartományellenõrzés Lista Asszociatív tömbök Szabványos tárolók Algoritmusok Bejárók használata Bejárótípusok Bemeneti és kimeneti bejárók Bejárások és predikátumok Tagfüggvényeket használó algoritmusok A standard könyvtár algoritmusai Matematika Komplex számok Vektoraritmetika Alapszintû numerikus támogatás A standard könyvtár szolgáltatásai Tanácsok

5 xi Elsõ rész Alapok 4. fejezet Típusok és deklarációk 4.1. Típusok Alaptípusok Logikai típusok Karaktertípusok Karakterliterálok Egész típusok Egész literálok Lebegõpontos típusok Lebegõpontos literálok Méretek Void Felsoroló típusok Deklarációk A deklarációk szerkezete Több név bevezetése Nevek Hatókörök Kezdeti értékadás Objektumok és balértékek Typedef Tanácsok Gyakorlatok fejezet Mutatók, tömbök és struktúrák 5.1. Mutatók Nulla Tömbök Tömbök feltöltése Karakterliterálok Tömbökre hivatkozó mutatók Tömbök bejárása Konstansok Mutatók és konstansok Referenciák Void-ra hivatkozó mutatók Struktúrák Egyenértékû típusok Tanácsok Gyakorlatok

6 xii 6. fejezet Kifejezések és utasítások 6.1. Egy asztali számológép Az elemzõ A bemeneti függvény Alacsonyszintû bemenet Hibakezelés A vezérlõ Fejállományok Parancssori paraméterek Megjegyzés a stílussal kapcsolatban Operátorok áttekintés Eredmények Kiértékelési sorrend Az operátorok sorrendje Bitenkénti logikai mûveletek Növelés és csökkentés Szabad tár Tömbök Memória-kimerülés Meghatározott típuskonverziók Konstruktorok Utasítások áttekintés Deklarációk mint utasítások Kiválasztó utasítások Deklarációk feltételekben Ciklusutasítások Deklarációk a for utasításban Goto Megjegyzések és behúzás Tanácsok Gyakorlatok fejezet Függvények 7.1. Függvénydeklarációk Függvénydefiníciók Statikus változók Paraméterátadás Tömb paraméterek Visszatérési érték Túlterhelt függvénynevek A túlterhelés és a visszatérési típus A túlterhelés és a hatókör A többértelmûség kézi feloldása Több paraméter feloldása Alapértelmezett paraméterek Nem meghatározott számú paraméter

7 xiii 7.7. Függvényre hivatkozó mutatók Makrók Feltételes fordítás Tanácsok Gyakorlatok fejezet Névterek és kivételek 8.1. Modulok és felületek Névterek Minõsített nevek Using deklarációk Using direktívák Több felület használata Felülettervezési módszerek A névütközések elkerülése Névtelen névterek Nevek keresése Névtér-álnevek Névterek összefûzése Kiválasztás Összefûzés és kiválasztás Névterek és régi kódok Névterek és a C Névterek és túlterhelés A névterek nyitottak Kivételek Dobás és elkapás A kivételek megkülönböztetése Kivételek a számológépben Más hibakezelõ módszerek Tanácsok Gyakorlatok fejezet Forrásfájlok és programok 9.1. Külön fordítás Összeszerkesztés Fejállományok A standard könyvtár fejállományai Az egyszeri definiálás szabálya Összeszerkesztés nem C++ kóddal Az összeszerkesztés és a függvényekre hivatkozó mutatók Fejállományok használata Egyetlen fejállományos elrendezés Több fejállományos elrendezés A számológép egyéb moduljai A fejállományok használata Állomány-õrszemek

8 xiv 9.4. Programok Kezdeti értékadás nem lokális változóknak A program befejezése Tanácsok Gyakorlatok Második rész Absztrakciós módszerek 10. fejezet Osztályok Bevezetés Osztályok Tagfüggvények Az elérhetõség szabályozása Konstruktorok Statikus tagok Osztály típusú objektumok másolása Konstans tagfüggvények Önhivatkozás Fizikai és logikai konstansok A mutable minõsítõ Struktúrák és osztályok Osztályon belüli függvénydefiníciók Hatékony felhasználói típusok Tagfüggvények Segédfüggvények Operátorok túlterhelése A konkrét osztályok jelentõsége Objektumok Destruktorok Alapértelmezett konstruktorok Létrehozás és megsemmisítés Lokális változók Objektumok másolása A szabad tár Osztály típusú tagok A tagok szükségszerû kezdeti értékadása Konstans tagok Tagok másolása Tömbök Lokális statikus adatok Nem lokális adatok Ideiglenes objektumok Az objektumok elhelyezése Uniók Tanácsok Gyakorlatok

9 xv 11. fejezet Operátorok túlterhelése Bevezetés Operátor függvények Egy- és kétoperandusú mûveletek Az operátorok elõre meghatározott jelentése Operátorok és felhasználói típusok Névterek operátorai Komplex szám típusok Tag és nem tag operátorok Vegyes módú aritmetika Kezdeti értékadás Másolás Konstruktorok és konverziók Literálok Kiegészítõ tagfüggvények Segédfüggvények Konverziós operátorok Többértelmûség Barát függvények A barát függvények elérése Barátok és tagfüggvények Nagy objektumok Alapvetõ operátorok Explicit konstruktorok Indexelés Függvényhívás Indirekció Növelés és csökkentés Egy karakterlánc osztályok Tanácsok Gyakorlatok fejezet Származtatott osztályok Bevezetés Származtatott osztályok Tagfüggvények Konstruktorok és destruktorok Másolás Osztályhierarchiák Típusmezõk Virtuális függvények Absztrakt osztályok Osztályhierarchiák tervezése Hagyományos osztályhierarchia Bírálat

10 xvi Absztrakt osztályok Egyéb megvalósítások Bírálat Az objektumok létrehozásának adott helyre korlátozása Osztályhierarchiák és absztrakt osztályok Tanácsok Gyakorlatok fejezet Sablonok Bevezetés Egy egyszerû karakterlánc sablon Sablonok meghatározása Sablonok példányosítása Sablon paraméterek Típusok egyenértékûsége Típusellenõrzés Függvénysablonok A függvénysablonok paraméterei Függvénysablonok túlterhelése Eljárásmód megadása sablonparaméterekkel Alapértelmezett sablonparaméterek Specializáció Specializációk sorrendje Függvénysablon specializáció Öröklõdés és sablonok Paraméterezés és öröklõdés Tag sablonok Öröklõdési viszonyok Sablonok konverziója A forráskód szerkezete Tanácsok Gyakorlatok fejezet Kivételkezelés Hibakezelés A kivételek más megközelítései A kivételek csoportosítása Származtatott kivételek Összetett kivételek A kivételek elkapása A kivételek továbbdobása Minden kivétel elkapása A kezelõk sorrendje Erõforrások kezelése Konstruktorok és destruktorok használata Auto_ptr

11 xvii Figyelmeztetés A kivételek és a new operátor Az erõforrások kimerülése Kivételek konstruktorokban Kivételek és a tagok kezdeti értékadása Kivételek és másolás Kivételek destruktorokban Kivételek, amelyek nem hibák Kivételek specifikációja A kivételek ellenõrzése Váratlan kivételek Kivételek leképezése Kivételek felhasználói leképezése Kivételek típusának visszaállítása El nem kapott kivételek A kivételek és a hatékonyság A hibakezelés egyéb módjai Szabványos kivételek Tanácsok Gyakorlatok fejezet Osztályhierarchiák Bevezetés és áttekintés Többszörös öröklõdés A többértelmûség feloldása Öröklõdés és using deklarációk Ismétlõdõ bázisosztályok Felülírás Virtuális bázisosztályok Virtuális bázisosztályok programozása A többszörös öröklõdés használata A virtuális bázisosztályok függvényeinek felülírása Hozzáférés-szabályozás Védett tagok A védett tagok használata Bázisosztályok elérése A többszörös öröklõdés és az elérhetõség A using deklarációk és az elérhetõség Futási idejû típusinformáció Dynamic_cast Referenciák dinamikus típuskényszerítése Osztályhierarchiák bejárása Statikus és dinamikus konverzió Osztályobjektumok felépítése és megsemmisítése

12 xviii Typeid és kiterjesztett típusinformáció Kiterjesztett típusinformáció Az RTTI helyes és helytelen használata Tagra hivatkozó mutatók Bázis- és származtatott osztályok A szabad tár Memóriafoglalás tömbök számára Virtuális konstruktorok Tanácsok Gyakorlatok

13 II. kötet

14 A kiadvány a következõ angol eredeti alapján készült: Bjarne Stroustrup: The C++ Programming Language Special Edition Copyright 2000 by AT&T. All rights reserved. No part of this book, including interior desing, cover design, and icons, may be reproduced or transmitted in any form, by any means (electronic, photocopying, recording, or otherwise) without the prior written permission of the publisher. Trademarked names appear throughout this book. Rather than list the names and entities that own the trademarks or insert a trademark symbol with each mention of the trademarked name, the publisher states that it is using the names for editorial purposes only and to the benefit of the trademark owner, with no intention of infringing upon that trademark. A szerzõ és a kiadó a lehetõ legnagyobb körültekintéssel járt el e kiadvány elkészítésekor. Sem a szerzõ, sem a kiadó nem vállal semminemû felelõsséget vagy garanciát a könyv tartalmával, teljességével kapcsolatban. Sem a szerzõ, sem a kiadó nem vonható felelõsségre bármilyen baleset vagy káresemény miatt, mely közvetve vagy közvetlenül kapcsolatba hozható e kiadvánnyal. Fordítás és magyar változat 2001 Szy György, Kiskapu Kft. Minden jog fenntartva! Translation and Hungarian edition 2001 György Szy, Kiskapu Kft. All rights reserved! Sorozatszerkesztõ: Szy György Mûszaki szerkesztõ: Csutak Hoffmann Levente Szakmai lektor: Porkoláb Zoltán Lektor: Rézmûves László Fordítók: Balázs Iván József, Bein Kornél, Ludányi Levente, Marcinkovics Tamás Felelõs kiadó a Kiskapu Kft. ügyvezetõ igazgatója 2001 Kiskapu Kft Budapest Népszínház u. 31. Tel: (+36-1) , (+36-1) Fax: (+36-1) kiskapu@kiskapu.hu Második kötet ISBN: Összesítõ ISBN: ö Készült a debreceni Kinizsi nyomdában Felelõs vezetõ: Bördõs János A könyv az Oktatási Minisztérium támogatásával, a Felsõoktatási Pályázatok Irodája által lebonyolított felsõoktatási tankönyvtámogatási program keretében jelent meg.

15 Tartalomjegyzék Harmadik rész A standard könyvtár 16. fejezet A könyvtár szerkezete és a tárolók A standard könyvtár Tervezési korlátozások A standard könyvtár szerkezete Nyelvi elemek támogatása A tárolók szerkezete Egyedi célú tárolók és bejárók Tárolók közös õssel A standard könyvtár tárolói A vektor Típusok Bejárók Az elemek elérése Konstruktorok Veremmûveletek Listamûveletek Az elemek kiválasztása Méret és kapacitás További tagfüggvények Segédfüggvények Vector<bool> Tanácsok Feladatok fejezet Szabványos tárolók A szabványos tárolók Mûveletek áttekintés Tárolók áttekintés Ábrázolás Megkötések az elemekre Összehasonlítások További relációs mûveletek

16 viii Sorozatok A vector A list Áthelyezés, rendezés, összefésülés Mûveletek a lista elején További mûveletek A deque Sorozat-átalakítók A stack A queue A priority_queue Asszociatív tárolók A map Típusok Bejárók és párok Indexelés Konstruktorok Összehasonlítások Mûveletek asszociatív tömbökkel Listamûveletek További mûveletek A multimap A set A multiset Majdnem-tárolók Karakterláncok A valarray Bithalmazok Konstruktorok Bitkezelõ mûveletek További mûveletek Beépített tömbök Új tárolók létrehozása A hash_map Ábrázolás és létrehozás Keresések Törlés és átméretezés Hasítás További hasított asszociatív tárolók Tanácsok Gyakorlatok fejezet Algoritmusok és függvényobjektumok Bevezetõ A standard könyvtár algoritmusainak áttekintése Sorozatok és tárolók Bemeneti sorozatok Függvényobjektumok

17 ix Függvényobjektumok bázisosztályai Predikátumok A predikátumok áttekintése Aritmetikai függvényobjektumok Lekötõk, átalakítók és tagadók Lekötõk Tagfüggvény-átalakítók Függvényre hivatkozó mutatók átalakítói Tagadók Nem módosító algoritmusok sorozatokon A for_each A find függvénycsalád A count() Egyenlõség és eltérés Keresés Módosító algoritmusok sorozatokra Másolás Transzformációk Ismétlõdõ elemek törlése Rendezési szempont Helyettesítés Törlés Feltöltés és létrehozás Megfordítás és elforgatás Elemek felcserélése Rendezett sorozatok Rendezés Bináris keresés Összefésülés Felosztás Halmazmûveletek sorozatokon A kupac Minimum és maximum Permutációk C stílusú algoritmusok Tanácsok Gyakorlatok fejezet Bejárók és memóriafoglalók Bevezetés Bejárók és sorozatok A bejárók mûveletei A bejáró jellemzõi Bejáró-kategóriák Beszúró bejárók Visszafelé haladó bejárók Adatfolyamok bejárói Átmeneti tárak adatfolyamokhoz

18 x Ellenõrzött bejárók Kivételek, tárolók és algoritmusok Memóriafoglalók A szabványos memóriafoglaló Felhasználói memóriafoglalók Általánosított memóriafoglalók Elõkészítetlen memória Dinamikus memória C stílusú helyfoglalás Tanácsok Gyakorlatok fejezet Karakterláncok Bevezetés Karakterek Karakterjellemzõk A basic_string osztály Típusok Bejárók Az elemek elérése Konstruktorok Hibák Értékadás Átalakítás C stílusú karakterláncra Összehasonlítás Beszúrás Összefûzés Keresés Csere Részláncok Méret és kapacitás Ki- és bemeneti mûveletek Felcserélés A C standard könyvtára C stílusú karakterláncok Karakterek osztályozása Tanácsok Gyakorlatok fejezet Adatfolyamok Bevezetõ Kimenet Kimeneti adatfolyamok Beépített típusok kimenete Felhasználói típusok kimenete Virtuális kimeneti függvények Bemenet Bemeneti adatfolyamok Beépített típusok bemenete

19 xi Az adatfolyam állapota Karakterek beolvasása Felhasználói típusok beolvasása Kivételek Adatfolyamok összekötése Õrszemek Formázás Formázási állapot Formázási állapot lemásolása Egész kimenet Lebegõpontos szám kimenet Kimeneti mezõk Mezõk igazítása Módosítók Módosítók, melyek paramétereket várnak Szabványos ki- és bemeneti módosítók Felhasználói módosítók Fájl- és karakterlánc-folyamok Fájlfolyamok Adatfolyamok lezárása Karakterlánc-folyamok Ki- és bemeneti átmeneti tárak Kimeneti adatfolyamok és átmeneti tárolók Bemeneti adatfolyamok és átmeneti tárolók Az adatfolyamok és az átmeneti tárak kapcsolata Adatfolyamok átmeneti tárolása Helyi sajátosságok Adatfolyam-visszahívások C stílusú ki- és bemenet Tanácsok Feladatok fejezet Számok Bevezetés A számtípusok korlátozásai Korlátozási makrók Szabványos matematikai függvények Vektormûveletek Valarray létrehozása A valarray indexelése és az értékadás Mûveletek tagfüggvényként Nem tagfüggvényként megvalósított mûveletek Szeletek A slice_array Ideiglenes változók, másolás, ciklusok Általánosított szeletek Maszkok Indirekt tömbök Komplex aritmetika

20 xii Általánosított numerikus algoritmusok Az accumulate() Az inner_product Növekményes változás Véletlenszámok Tanácsok Gyakorlatok Negyedik rész Tervezés a C++ segítségével 23.fejezet Fejlesztés és tervezés Áttekintés Bevezetés Célok és eszközök A fejlesztési folyamat A fejlesztés körforgása Tervezési célok Tervezési lépések Elsõ lépés: keressünk osztályokat Második lépés: határozzuk meg a mûveleteket Harmadik lépés: határozzuk meg az összefüggéseket Negyedik lépés: határozzuk meg a felületeket Osztályhierarchiák újraszervezése Modellek használata Kísérletezés és elemzés Tesztelés A programok karbantartása Hatékonyság Vezetés Újrahasznosítás Méret és egyensúly Egyének Hibrid tervezés Jegyzetek Tanácsok fejezet Tervezés és programozás Áttekintés A tervezés és a programozási nyelv Az osztályok figyelmen kívül hagyása Az öröklés elkerülése A statikus típusellenorzés figyelmen kívül hagyása A programozás elkerülése Az osztályhierarchiák kizárólagos használata Osztályok Mit ábrázolnak az osztályok? Osztályhierarchiák Osztályhierarchián belüli függések Tartalmazási kapcsolatok

Több megjelenítése