1 / 52

C++ for Java-programmerere

C++ for Java-programmerere. Åsmund Eldhuset for Abakus Fagkom asmunde *at* stud .ntnu.no http://www.idi.ntnu.no/~asmunde/cpp/. Forutsetninger. Du er noenlunde komfortabel med Java Du kjenner følgende konsepter innen objektorientert programmering: Klasser Innkapsling Arv Polymorfi

merv
Download Presentation

C++ for Java-programmerere

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. C++ for Java-programmerere Åsmund Eldhuset for Abakus Fagkom asmunde *at* stud.ntnu.no http://www.idi.ntnu.no/~asmunde/cpp/

  2. Forutsetninger • Du er noenlunde komfortabel med Java • Du kjenner følgende konsepter innen objektorientert programmering: • Klasser • Innkapsling • Arv • Polymorfi • Grensesnitt (interfaces)

  3. Litt historie • C ble utviklet på 70-tallet av Brian W. Kernighan og Dennis M. Ritchie • Designet for systemprogrammering under UNIX • C++ ble utviklet på 80-tallet av Bjarne Stroustrup • Bygger på C; første utgave het "C with classes" • Hentet mange ideer fra norskutviklede Simula (verdens første objektorienterte språk) • Både C og C++ er åpne og ISO-standardiserte

  4. Argumenter for C++ • Raskere enn Java • Java kjøres av en Virtual Machine • C++ kompileres til maskinkode • Gir nærkontakt med systemet • Innfallsport til C, som er enda bedre egnet til system-programmering (operativsystemer, mikrokontrollere etc.) • Du kan gjøre ALT som er mulig å gjøre med datamaskinen • Ett av de mest utbredte programmeringsspråkene; mange eksisterende systemer er skrevet i C++ • Mange ferdigskrevne biblioteker • Nerdefaktor ;-)

  5. Argumenter mot C++ • Mindre nybegynnervennlig • Lett å skyte seg selv så til de grader i foten • Uforsiktighet kan føre til obskure minnelekkasjer • Portabiliteten varierer med hva man foretar seg • Utvikling tar generelt sett lengre tid enn med Java og C#

  6. Når bruke C++? • Når du trenger rå hastighet (spill, grafikk, tungregning, algoritmekonkurranser) • Når du driver systemprogrammering • Når du arbeider med eksisterende C++-systemer • Når du har lyst til å leke deg med programmering

  7. Java Proprietært (Sun) Garbage collection Kjøres av en VM Samme kompilerte kode kan kjøres overalt Bruker nesten samme syntaks som C++ C++ Åpent Manuell minnebehandling Kompileres til maskinkode Må rekompileres for hvert nye system; koden kan måtte endres C++ vs. Java

  8. Kompilatorer og IDE'er • Kompilator oversetter koden til maskinkode • IDE = Integrated Development Environment (kombinerer editor, kompilator og debugger) • Linux: • Kompilator: gcc / g++ • Debugger: gdb • Editor: det du foretrekker • Windows: • Microsoft Visual Studio (http://msdn.microsoft.com/vstudio/express/visualc/) • Bloodshed Dev-C++ (http://www.bloodshed.net/devcpp.html)

  9. Bruk av g++ • Kompilering: g++ kildefil • Kjøring: ./a.out • Kompilere flere filer: g++ kilde1 kilde2 ... • Endre navnet til outputfilen:g++ -o outputfil kildefil./outputfil • Skyte seg selv i foten:g++ -o kildefil kildefil(sletter kildekoden din)

  10. Minimalt program • int main() {return 0;} • Vi legger merke til: • Typen til main() er int, ikke void • Ingen String [] args (skal programmet ta imot argumenter, skriv int argc, char * argv []) • main() er ikke public staticog står ikke inni noen klasse

  11. Del I: Grunnleggende C++

  12. Hello World // Dette er et Hello World-program #include <iostream> using namespace std; int main() { cout << "Hello World!" << endl; return 0; }

  13. Hello World • Kommentarer lages med // eller /* */ • cout << x << endl; tilsvarer System.out.println(x); • #include minner om import, men fungerer ved å "lime inn" en fil (mer om dette senere) • iostream er et bibliotek som inneholder IO-støtte (f.eks. cout) • using namespace minner også om import. Uten dette måtte vi skrive std::cout og std::endl, fordi cout og endl tilhører et namespace (tilsv. en pakke) som heter std. • Man kan ha funksjoner utenfor klasser; main() skal alltid være en slik funksjon

  14. Input og output • cout << x; skriver data til skjermen • cout << endl; skriver et linjeskift • cin >> x; leser data fra tastaturet • cin merker hvilken datatype variablene har • cin og cout kan "cascade"s:cout << x << y << z;(skriver ut dataene uten mellomrom mellom)cin >> x >> y >> z;(leser først inn i x, så i y, så i z)

  15. Variabler • Variabler lages og brukes på samme måte som i Java • C++ har følgende primitive datatyper: • bool (tilsvarer boolean) • char (tilsvarer byte og til en viss grad char) • short • int • long • float • double • unsigned kan brukes foran heltallstypene • Funksjoner kan også ha void som type

  16. If/else, for, while • ... fungerer på samme måte som i Java! • Kun én forskjell: betingelser i if/else og while kan være heltall (0 blir false, alt annet blir true) • int x, y;cin >> x >> y;if (y) cout << x / y << endl;else cout << "Nevneren er 0!" << endl;

  17. Deklarasjon av funksjoner • Før en funksjon brukes, må kompilatoren vite at funksjonen eksisterer • Dette kan gjøres på to måter: • Funksjonen kan allerede være definert (dvs. at funksjonskoden står lenger oppe i kodefilen) • Definisjonen kan finnes i en annen fil, og funksjonen kan deklareres (dvs. at man bare skriver metodenavnet) • Eksempel: funksjonenint square(int n) { return n * n; }kan deklareres slik:int square(int);

  18. Biblioteker og headerfiler • C++-kompilatoren kompilerer én fil av gangen uavhengig av alle de andre • Biblioteksfunksjonene ligger i ferdigkompilerte filer • Headerfiler inneholder deklarasjoner som forteller hvordan biblioteksfunksjonene ser ut • Hvis f.eks. kompilatoren ser int square(int);, stoler den på at det finnes en slik funksjon. Den kompilerer koden som bruker square() og prøver etterpå å koble inn square() sin egen kode • Sammenkoblingsprogrammet kalles for en linker, og er som regel en del av kompilatoren

  19. Biblioteker og headerfiler • Man kan selv lage prosjekter som består av flere kodefiler • Koden deles opp i kodefiler (.cpp) og headerfiler (.h) • Headerfilene inneholder deklarasjoner (navn og parameterlister for metoder og klasser) • Kodefilene inneholder definisjoner (den faktiske implementasjonen / koden) • #include "limer inn" koden fra en fil, og skal bare brukes for å inkludere headere

  20. Del II: Pekere

  21. p Pekere • En variabel som inneholder en minneadresse • Bruk * i deklarasjoner for å lage "peker-til-datatype" • Bruk & for å finne adressen til en variabel • Bruk * for å dereferere en peker (lese innholdet i adressen det pekes til) • C++ bruker NULL i stedet for null • int a = 42;int * p = NULL;p = &a;cout << p << endl;cout << *p << endl; p a 0x32 42 0x04 0x32 a 42

  22. p q a 3 42 Triksing med pekere int a = 3; int * p, * q; p = &a; q = &a; *p = 42; cout << a << endl; cout << *q << endl;

  23. q p r Peker-til-peker-til... int a, * p, ** q, *** r; a = 42; p = &a; q = &p; r = &q; cout << r << endl; cout << *r << endl; cout << **r << endl; cout << ***r << endl; a 42

  24. Funksjonsargumenter • Alle argumenter sendes som kopi • Følgende gir dermed ikke det tenkte resultatet:void swap(int a, int b) {int temp = a; a = b; b = temp;} • Vi sender pekere i stedet, for da får vi modifisert dataene gjennom pekerne:void swap(int * a, int * b) {int temp = *a; *a = *b; *b = temp;} • Sistnevnte funksjon må kalles slik: swap(&a, &b)

  25. Referanser • Et tredje alternativ er å bruke referanser • En referanse er en mellomting mellom peker og "rådata" • Er ikke en kopi av dataene, så endring av en referanse fører til endring av de originale dataene • Kan ikke være NULL • Aksesseres som om det var rådata • void swap(int & a, int & b) {int temp = a; a = b; b = temp;} • Kalles slik: swap(a, b)

  26. Arrays • Et array er bare et sammenhengende minneområde av samme datatype • En peker kan derfor brukes til å peke til starten av et array • Arrays lages slik:int * array = newint [4]; array

  27. Arrays • Arrays er 0-indekserte og aksesseres som i Java:array[2] = array[1] + array[0]; • Bak kulissene foregår oppslag på array[i] slik: • Adressen i array leses • Størrelsen til datatypen som array peker til ganges med i og adderes til adressen for å finne hvor dataene ligger array 0x32 4 bytes 0x32 0x36 0x40 0x44

  28. Arrays • Arrays vet ikke hvor store de er, og du får ingen exception hvis du går utenfor grensene • int * array = newint [8];for (int i = -1; i <= 8; ++ i) cout << array[i] << endl; • Ingen feilmelding • Du får ut data • Programmet kan krasje noen ganger, og fortsette andre ganger • Etter bruk må et array slettes:delete [] array;

  29. Flerdimensjonale arrays • int ** array = newint * [3];for (int i = 0; i < 3; ++ i) array[i] = newint [4]; array

  30. Del III: Objektorientering og minnebehandling

  31. Klassedeklarasjoner • Klasser i C++ kan ikke være public/private • Deklarasjon og definisjon bør skilles • Deklarasjonen avsluttes med et semikolon • Constructors fungerer som i Java • Deklarasjon:class Person { Person(std::string name, int age);void presentYourself(); std::string name;int age;};

  32. Klassedefinisjoner • this er en peker, og man bruker -> for å lese medlemmer via pekere • Person::Person(string name, int age) {this->name = name;this->age = age;}void Person::presentYourself() { cout << "Hei, jeg heter " << name << " og er " << age << " år gammel." << endl;}

  33. Innkapsling • Tre nivåer: public, protected, private • public og private er det samme som i Java • Siden C++ ikke har pakker, finnes ikke package/default visibility, og protected gir synlighet bare for subklassene • I stedet for å sette modifikatoren foran hver variabel/funksjon, setter man den som "overskrift"

  34. Innkapsling class Person {public: Person(std::string name, int age);void presentYourself();private: std::string name;int age;};

  35. Objekter • Man har både objektvariabler og objektpekere • Objektvariabler inneholder selve objektet, og oppfører seg som om det var en variabel av primitiv datatype – forsvinner automatisk når funksjonen avsluttes • Objektpekere oppførerer seg som Java sine objektvariabler – må allokeres og deallokeres • . brukes på objektvariabler, og -> på objektpekere • Objektvariabler:Person p("Aasmund", 20);p.presentYourself(); • Objektpekere:Person * p = new Person("Aasmund", 20);p->presentYourself();delete p;

  36. Arv • Tre typer arv: public, protected og private • Vi skal bare se på public, som tilsvarer Java sin type arv • C++ har ikke noe Object som alle klasser arver implisitt (men du kan lage et selv hvis du vil) • C++ støtter multiple inheritance, dvs. at en klasse kan arve fra flere klasser • Java: class Professor extends PersonC++: class Professor : public Person

  37. Virtuelle funksjoner • Hvis du har følgende i Java:Person p = new Professor();p.presentYourself();er det Subclass sin versjon av someFunction() som kjøres • For å få til dette i C++ må man sette virtual foran funksjonsnavnet • Ikke-virtuelle funksjonskall bestemmes ved kompileringstid ut i fra pekertypen • Virtuelle funksjonskall bestemmes ved kjøretid ut fra den egentlige typen til objektet

  38. Abstrakte klasser og funksjoner • Abstrakte funksjoner kalles for "pure virtual" • C++ har ikke abstract • Sett = 0 etter en funksjon for å gjøre den abstrakt:int someAbstractFunction(int x) = 0; • Klasser som inneholder "pure virtual"-funksjoner blir automatisk abstrakte (selv hvis de inneholder vanlige funksjoner også)

  39. Abstrakte klasser og funksjoner • Java:public abstract class BankAccount {private int balance;public abstract void deposit(int);} • C++:class BankAccount {public:void deposit(int) = 0;private:int balance;};

  40. Abstrakte klasser og funksjoner • Abstrakte klasser kan ikke instansieres • new BankAccount() er ikke tillatt • Subklasser som ikke implementerer alle "pure virtual"-funksjoner blir også abstrakte • class SavingsAccount() : public BankAccount {public:void deposit(int amount) { balance += amount - 100; }};

  41. Interfaces • C++ har ikke interfaces, men variabelløse, abstrakte klasser gjør samme nytten • Java:public interface IRobberyVictim { void getRobbed(int amount);} • C++:class IRobberyVictim {public:virtual void getRobbed(int amount) = 0;};

  42. Interfaces • Java:publicclass Person implements RobberyVictim • C++:class Person : public RobberyVictim

  43. Arrays med objekter • Primitive typer:int * intArray = newint [4]; • Objekter:Car * carArray = new Car [4]; • Objektpekere:Car ** carPointerArray = new Car * [4];for (int i = 0; i < 4; ++ i) carPointerArray[i] = new Car();

  44. Arrays med objekter a a[0] a[1] a[2] a[3] car car[0] car[1] car[2] car[3]

  45. Arrays med objekter cp cp[0] cp[1] cp[2] cp[3] *cp[3] *cp[2] *cp[1] *cp[0]

  46. Minnebehandling • C++ har ingen garbage collector • Du er selv ansvarlig for å frigi minne du ikke trenger lenger • Verktøy for dette: delete, delete [], destructors • Regler for trygg minnebehandling: • Ta alltid vare på resultatet fra new • Hver gang du skriver new, husk å plassere en delete på et passende sted • Et objekt som new'er noe bør også delete det (bruk destructors)

  47. Destructors • Klasser kan definere en destructor (bare én, uten parametre), som vil kalles når objektet destrueres • Syntaks:class MyClass {public: ~MyClass();};MyClass::~MyClass() { ... }

  48. delete og delete [] • delete frigir minne for et enkelt objekt/primitiv type:int * a = new int;delete a;Car * c = new Car();delete c; • Hvis delete kalles på en objektpeker, kaller den destructoren til objektet før minnet frigis • delete [] frigir minne for et array • Bruk aldri delete på noe du lagde med new [], og bruk ALDRI delete [] på noe du lagde med new • For de som kan C: Bruk ALDRI free() på noe du lagde med new eller delete på noe du lagde med malloc()

  49. delete og delete [] • delete [] på et objektarray kaller destructors: • Car * carArray = new Car [4];delete [] carArray; • delete [] på et objektpekerarray kaller ikke destructors:Car ** carPointerArray = new Car * [4];for (int i = 0; i < 4; ++ i) carPointerArray[i] = new Car();for (int i = 0; i < 4; ++ i)delete carPointerArray[i];delete [] carPointerArray;

  50. Templates • Lar deg skrive generisk kode som fungerer med flere datatyper • template<typename T>void swap(T * a, T * b) { T temp; temp = *a; *a = *b; *b = temp;} • Hver gang du bruker en template-funksjon på en bestemt datatype, lages en ny utgave av koden for funksjonen

More Related