Gliederung des Inhalts

1. Gliederung des Inhalts Einführung in die Planung und Entwicklung kleiner Computerprogramme • Unterscheidung Compiler und Linker • Entwicklungsumgebung zur Erstellung von Computerprogrammen • Aufbau eines einfachen Programms (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) • Dokumentation von Programmen (Struktogramme) • Kontrollstrukturen (Verzweigungen, Schleifen) • Einsatz von Funktionen • Datenstrukturen (Felder) • Nutzung von Zeigern • Testen von Programmen mit geeigneten Hilfsmitteln • Fehlersuche in selbsterstellten Programmen

2. Sprachbeschreibung C++ basiert auf dem ANSI-Standard (American National Standards Institute) • Darstellung der Sprache ist Plattform unabhängig • Hybridsprache (C plus OOP- objektorientierte Programmiersprache) C++ ist von Bjarne Stroustrup bei AT&T entwickelt (um. 1980)

3. Erstellen eines C++-Programms Editor Header-Dateien Quelldatei Compiler Objektdatei Standard-bibliothek Linker weitere Bibliotheken, Objektdateien ausführbare Datei

4. Funktionsname Präprozessor- Anweisungen Typ der Funktion } Beginn der Funktion Ende der Funktion Funktionsblock Aufbau eines Programms #include <iostream> //Header-Dateien int main () { Ausführungen des Programms } 4

5. Beispielprogramm #include <iostream> using namespace std; int main() { cout << "Viel Spass mit c++!!„ << endl; return 0; } Befehl „Ausgeben auf den Bildschirm“: cout<<Variable_1<<Variable_2<<...Variable_n; cout<< „Beliebiger Text“; 5

6. Erweiterung des Beispielprogramms Lassen Sie folgendes auf dem Bildschirm ausgeben: C unterscheidet zwischen Groß- und Kleinschreibung. Die Programmausführung beginnt bei der main-Funktion. Geschweifte Klammern markieren die Funktionsgrenze. Ein Semikolon markiert das Ende einer Anweisung. 6

7. Elementare Datentypen • Verschiedene Daten werden im Programm verarbeitet z. B. Zeichen, Ganzzahlen oder Gleitpunktzahlen • diese werden unterschiedlich bearbeitet und gespeichert • ein Datentyp bestimmt: 1. die Art der internen Darstellung 2. die Größe des zu benötigten Speicherplatzes • der Compiler kann leichter Fehler erkennen 7

8. Elementare Datentypen* Ganzzahlen short int long Gleitpunktzahlen float double long double Wahrheitswerte bool Zeichen char Elementare Datentypen *ohne void 8

9. Schreibkonventionen in C++ • bei Namen von Variablen, Funktionen, Klassen und Makronamen muss folgendes beachtet werden: • englische Alphabet • deutsche Umlaute dürfen nur in Kommentaren oder Zeichenketten vorkommen • Ziffern 0 bis 9 (dürfen nicht am Anfang stehen) • Unterstrich „_“ • Länge nicht vorgegeben (ANSI min. 31 Zeichen) Es wird zwischen Groß- und Kleinschreibung unterschieden!!!

10. Elementare Datentypen - Ganzzahlen 10

11. Elementare Datentypen - Gleitpunktzahlen 11

12. Operatoren - Grundsätzliches • In C/C++ stehen u. a. folgende Gruppen von Operatoren zur Verfügung • arithmetische Operatoren für die grundlegenden Rechenoperationen • Vergleichsoperatoren zur Formulierung von Bedingungen • logische Operatoren zur Verknüpfung von Einzelbedingungen zu einer komplexen Bedingung • Hinweis: • Ähnlich der Regel „Punktrechnung vor Strichrechnung“ in der Mathematik, gibt es in C/C++ eine feste Reihenfolge bei Auswertung der einzelnen Operatoren in komplexeren Ausdrücken. Insgesamt gibt es in C/C++ 16 Prioritätsstufen (Rangfolge 1: höchste Priorität, Rangfolge 16: niedrigste Priorität). • Bei Zweifeln hinsichtlich der Prioritäten der Operatoren ist es ratsam, zusätzliche Klammern zu setzen. 12

13. Beispielprogramm „Summe bilden“ • Schreiben Sie ein Programm, das zwei Fließkommazahlen über die Tastatur einliest und dann die Summe bildet und ausgibt. • Schritt Struktogramm • Schritt Programmieren [griech.], Darstellung des Ablaufs eines Algorithmus bzw. Programms mit speziellenSymbolen. (c) Meyers Lexikonverlag. Befehl „Einlesen über die Tastatur“: cin>>Variable_1>>Variable_2>>...Variable_n; Ergänzungen: - Differenz, Produkt und Quotient 13

14. Beispiel: Summe bilden Struktogramm: 14

15. Arithmetische Operatoren Arithmetische Operatoren dienen der Durchführung grundlegender Rechenoperationen. 15

16. Vergleichsoperatoren Vergleichsoperatoren werden benötigt, um Bedingungen zu formulieren. 16

17. Logische Operatoren Sollen mehrere Bedingungen berücksichtigt werden, so können diese durch logische Operatoren miteinander kombiniert werden. 17

18. if (Ausdruck) true false Anweisung1 Anweisung2 if-else Befehl „Verzweigungen mit if-else“: if (Ausdruck) z. B. a<b Anweisung; else Anweisung; Struktogramm: 18

19. Taschenrechner 19

20. Schleifen I – Übersicht Schleifentypen geschlossene Schleifen offene Schleifen kopfgesteuert fußgesteuert Der Programmierer weiß bereits beim Programmieren wie oft die Schleife durchlaufen werden soll. Wie oft die Schleife durchlaufen wird, ist nicht zahlenmäßig festgelegt, sondern hängt z. B. von Benutzereingaben ab. 20

21. Schleifen II – geschlossene Schleife C++ - Quellcode short main( ) { short max_zahl, z; cout << “Wie weit soll ich zaehlen?“; cin >> max_zahl; for (z = 1; z <= max_zahl; z++) { cout << “z = “ << z << endl; } cout << “Schleife beendet, z= “ << z; getch(); return 0; } //Ende von main 21

22. Schleifen III – kopfgesteuerte offene Schleife C++ - Quellcode short main( ) { short zahl = 0, i = 1; cout << “Bitte eine Zahl eingeben: “; cin >> zahl; while(zahl < 100) //Schleifenkopf mit { //Bedingung zahl = zahl + 1; cout << i << “. Schleifendurchlauf “; cout << “zahl “ << zahl << endl; i++; } //Schleifenfuß ohne Bedingung cout << “Schleife beendet, zahl= “ << zahl; getch(); } //Ende von main 22

23. Schleifen IV – fußgesteuerte offene Schleife C++ - Quellcode short main( ) { short zahl = 0, i = 1; cout << “Bitte eine Zahl eingeben: “; cin >> zahl; do //Schleifenkopf ohne Bedingung { zahl = zahl + 1; cout << i << “. Schleifendurchlauf “; cout << “zahl “ << zahl << endl; i++; } while(zahl < 100); //Schleifenfuß mit Bed. cout << “Schleife beendet, zahl= “ << zahl; getch(); } //Ende von main 23

24. Präprozessor, Compiler und Linker Mit Hilfe des include-Befehls werden sogenannte Header-Dateieneingefügt. Der Präprozessor (Übersetzungsprogramm) kopiert dieHeader-Datei in den Quellcode hinein (vor der Compilierung). In ihr stehen Informationen zur Syntax von Befehlen, so das der CompilerFehler erkennen kann. Neben den Quelltextergänzungen entfernt der Präprozessor auch alle Kommentare, Leerzeilen und Leerzeichen aus dem Quellcode. Der Compiler übersetzt dann den Quellcode in maschinenlesbaren Objektcode (.obj Datei). Syntaktische Fehler im Programm werden vom Compiler angezeigt und müssen korrigiert werden. Dem Linker obliegt jetzt die Aufgabe, diese Objektcode-Dateien sowie den Objektcode der benutzten Bibliotheksfunktionen (.lib ) in eine Programmdatei (.exe unter Windows) zusammenzubinden. 24

25. Namensbereiche Um Namenskonflikte bei globalen Bezeichnern auszuschalten , siehtC++ die Bildung von Namensbereichen vor. Innerhalb eines Namens- bereichs können Bezeichner verwendet werden, ohne Rücksicht darauf, ob sie bereits außerhalb definiert wurden. Mit Hilfe des Schlüsselwortes namespace kann der Programmierersomit den globalen Gültigkeitsbereich in Unterbereiche aufteilen. 25

26. Bibliothek Mit Bibliothek bezeichnet man in Programmiersprachen eine Sammlungvon Funktionen und Konstanten, die nicht zu einem Programm selbst gehört, sondern diesem und zumeist auch anderen Funktionen und Konstanten zur Verfügung stellt. In der Regel sind Bibliotheken für einenbreiten Einsatz konzipiert und sollten daher möglichst flexible Funktionen enthalten und vor allem gut dokumentierte Schnittstellen anbieten. Bei jedem C++-Compiler sollten die C++-Standardbibliotheken vorhanden sein, die z.B. einige abstrakte Datenstrukturen wie Listen u.ä. implemen-tieren. Zusätzlich gibt es oft Bibliotheken, die den Zugriff auf Hardware, graphische Oberfläche oder andere Teile einer Plattform wesentlich vereinfachen. Bibliotheken werden i.d.R. in schon compilierter Form genutzt, sie werden selten mit einem Projekt compiliert und häufig liegt der Quelltext auch gar nicht vor (Urheberschutz). 26

27. Definition, Deklaration und Initialisierung • Variablen dürfen in einem Programm außerhalb oder innerhalb vonFunktionen definiert werden. Der Unterschied ist folgender: • Eine außerhalb jeder Funktion definierte Variable ist global, d. h. in allen Funktionen verwendbar. • Eine innerhalb einer Funktion definierte Variable ist lokal, d. h. nur in derselben Funktion verwendbar. Lokale Variablen werden normalerweise unmittelbar hinter einer sich öffnenden Klammer – am Beginn einer Funktion – definiert.Sie können aber überall dort stehen, wo eine Anweisung erlaubt ist. 27

28. Definition, Deklaration und Initialisierung ... float zahl, a; //Definition und Deklaration globaler Variablen int main () { int i; //Definition und Deklaration lokaler Variablen short c = 0; //Definition, Deklaration und Initialisierung einer //lokalen Variablen i = 100; // Initialisierung von i ... } Initialisierung bedeutet einer Variablen eine Startwert zu geben. Wird es nicht gemacht, so steht bei einer lokalen Variablen irgendein Wert. (z. B. c = c +1 (Zähler) wird c nicht initialisiert so stehtnachdem ersten Durchlauf keine 1 in c.) 28

29. Zahlenraten Programmieren Sie folgende Aufgabenstellung: PC soll eine Zahl zwischen 1 und 100 erraten Vorgehensweise: User soll sich eine Zahl zwischen 1 und 100 merken PC gibt eine Zahl aus und fragt den User... Wenn die Zahl nicht erraten wurde gibt der PC eine weitere Zahl aus und fragt wieder... Vielen Dank für das Spiel Möchten Sie ein weiteres Spiel? (Ergänzungen: Programm gibt die Anzahl der Versuche aus und Programm merkt ob der User schummelt) Erstellen Sie als erstes ein Struktogramm mit allen wichtigen „Befehlen“ (Variablendefinitionen, -deklarationen, -initialisierungen, mathematische Operationen usw. ) 29

30. Adressoperator Dereferenzierungs-operator Zeiger I #include <iostream.h> void main(void){ int zahl; // Integer Variable int* pZeigerAufZahl; // Zeiger auf Integer-Variable pZeigerAufZahl = &zahl; zahl = 5; cout << zahl; cout << pZeigerAufZahl; cout << *pZeigerAufZahl; zahl = 10; cout << zahl; cout << pZeigerAufZahl; cout << *pZeigerAufZahl; *pZeigerAufZahl = 20; cout << zahl; cout << pZeigerAufZahl; cout << *pZeigerAufZahl; cout << &pZeigerAufZahl; } Bildschirmausgabe 50x4cc723e85 100x4cc723e8 10 200x4cc723e8 20 0x4cc723e4 30

31. Adresse0x4cc723e8 Inhalt? Adresse0x4cc723e4 Inhalt? Adresse0x4cc723e8 Inhalt5 Adresse0x4cc723e4 Inhalt0x4cc723e8 Adresse0x4cc723e8 Inhalt10 Adresse0x4cc723e4 Inhalt0x4cc723e8 Adresse0x4cc723e8 Inhalt20 Adresse0x4cc723e4 Inhalt0x4cc723e8 Zeiger II Speicherinhalte #include <iostream.h> void main(void){ int zahl; int* pZeigerAufZahl; pZeigerAufZahl = &zahl; zahl = 5; cout << zahl; cout << pZeigerAufZahl; cout << *pZeigerAufZahl; zahl = 10; cout << zahl; cout << pZeigerAufZahl; cout << *pZeigerAufZahl; *pZeigerAufZahl = 20; cout << zahl; cout << pZeigerAufZahl; cout << *pZeigerAufZahl; cout << &pZeigerAufZahl; } zahl pZeigerAufZahl 31

32. Operatoren – Grundsätzliches • In C/C++ stehen u. a. folgende Gruppen von Operatoren zur Verfügung • arithmetische Operatoren für die grundlegenden Rechenoperationen • Vergleichsoperatoren zur Formulierung von Bedingungen • logische Operatoren zur Verknüpfung von Einzelbedingungen zu einer komplexen Bedingung • Zuweisungsoperatoren • Postfix – Operatoren • Zeiger – Operatoren • diverse Kategorien • Hinweis: • Ähnlich der Regel „Punktrechnung vor Strichrechnung“ in der Mathematik, gibt es in C/C++ eine feste Reihenfolge bei Auswertung der einzelnen Operatoren in komplexeren Ausdrücken. Insgesamt gibt es in C/C++ 16 Prioritätsstufen (Rangfolge 1: höchste Priorität, Rangfolge 16: niedrigste Priorität). • Bei Zweifeln hinsichtlich der Prioritäten der Operatoren ist es ratsam, zusätzliche Klammern zu setzen. 32