structura unui program in c++ - ai.pub.ro · limbajul de programare c++ directive de preprocesare...

Curs Programarea Calculatoarelor © Ovidiu Grigore

Structura unui program in C++

Programare = implementarea / rezolvarea unei probleme (sarcini) cu

ajutorul calculatorului.

Cod sursă = Editarea utilizând sintaxa unui limbaj de programare

(implementare) a unui algoritm (sau mai mulți) cu scopul

de a realiza una sau mai multe sarcina/obiective (task).

Programare structurată = împărțirea unui program in porțiuni care

realizează anumite sarcini specifice, parțiale si facile fata

de obiectivul inițial.



Limbaj / Programare structurata

• Divizarea programului se bazeaza pe descompunerea conceptuala a

algoritmului iniţial în sarcini mai simple, care să se poată

implementa în module cvasi-independente, între care interacţiunea să

fie redusă la minim.

• Modul de realizare implementare procedurală/modulară

• Efecte:

- realizarea unor programe eficiente, clare, ușor de urmarit

- ușurează întregul proces de realizarea a unei aplicații software:

editare, compilare, depanare (corectare) erori, testare

reutilizare cod, modificarea facilă a aplicatiilor




Concepte de baza ale programării structurate:

1. Reutilizarea codului = modulele implementate, depanate, testate si

utilizate pentru o anumita sarcină (aplicatie) se pot folosi (fără efort

de proiectare/implementare) si pentru realizarea altor sarcini, în alte

aplicații.




Concepte de baza ale programării structurate:

2. Ascunderea / protejarea datelor = interacțiunea între exteriorul si

interiorul modulului este strict administrată de programator. Avem:

- date (locale) la care nu exista acces din exterior;

- date care sunt transmise din exterior către interior, care nu pot

fi modificate din modul;

- date transmise din exterior către interior a căror modificare se

va păstra in exteriorul modulului

- date transmise din interior spre exterior (rezultate)




• Realizarea structurii modulare a unui program se face, în general,

prin intermediul funcțiilor (Obs.: Mai sunt si alte mecanisme, care se

vor discuta mai târziu)

Un program în C++ este alcătuit din una sau mai multe funcții, dintre

care, în mod obligatoriu, una este funcția principală, main().

Funcția = bloc de instrucțiuni care poate fi apelat din orice alta parte a

programului, inclusiv din interiorul funcției respective



Instrucţiune = specifică o acţiune sau operaţie ce trebuie executată de

program.

Toate instrucţiunile din C++ se termina cu ';'

Obs.:

C++ nu recunoaşte spaţiile libere, tab-urile şi sfârşitul de linie ca

terminator şi ca urmare nu exista constrângeri în ceea ce priveşte

poziţia unei instrucţiuni în linie. De asemenea, tot ca urmare a

acestei reguli, se pot plasa două sau mai multe instrucţiuni pe

aceeaşi linie.



Bloc de instrucțiuni → grup (înșiruire) de instrucțiuni care poate

cuprinde la rândul său alte blocuri de instrucțiuni.

→ începe cu acoladă deschisă '{'

→ se încheie cu acoladă închisă '}'.

→ poate să cuprindă variabile proprii (locale),

care sunt disponibile numai în interiorul acelui bloc

→ declararea variabilelor locale se face poate

face oriunde în bloc, însă este indicat să se facă la începutul

blocului, pentru a fi administrate mai ușor .



Schema unui bloc de instrucțiuni:

{

instrucţiune 1;

instrucţiune 2;

……………………….

……………………….

instrucţiune N;

}

declaraţii de variabile locale blocului

{ BLOC

}

Declaratiile pot fi

facute oriunde in

bloc



Funcția = bloc de instrucțiuni căruia i se asociază un nume, are o lista

de parametrii (argumente) de apel si poate returna un rezultat.

→ poate fi apelată prin numele său de oriunde din program

tip_returnat nume_funcţie (listă parametrii){

}

secvenţă de declaraţii variabile locale funcţiei

Declaratiile pot

fi făcute

oriunde in bloc

secvenţă de instrucţiuni şi blocuri de instrucţiuni



Structura unui program

directive de preprocesare (includere module antet)

main()

{

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

}

declaraţii variabile globale

declaraţii tipuri de date, prototipuri de funcţii

fct_1()

{ . . . . . . . . . . . . . . . . . .

}

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

fct_N()

{ . . . . . . . . . . . . . . . . . .

}



Funcția main() este funcția cu care începe execuția programului.

Execuția programului = parcurgerea succesiva, secvențială a

instrucțiunilor funcției main()

main = cuvânt cheie, rezervat. Se poate folosi strict numai pentru

definirea funcției principale.


Elemente ale limbajului C++

Afisarea unui mesaj in C++

Exemplu: #include <iostream.h>

void main()

{

cout << “Primul meu mesaj” << endl;

}

Obs.: cout este un obiect definit din clasa ostream

echivalent cu “ variabila definita din tipul de date ostream ”

<< este un operator binar (ca de ex.: a + b) în care conținutul

operandului drept este transferat operandul stâng (cout).

Sintaxa: cout << OperandDrept


Elemente ale limbajului C++

Citirea datelor in C++

Exemplu: #include <iostream.h>

void main()

{ int a;

cin >> a;

cout << “a = “ << a << endl;

}

Obs.: cin este un obiect definit din clasa istream

echivalent cu “ variabila definita din tipul de date istream ”

>> este un operator binar (ca de ex.: a + b) în care conținutul

operandului stâng (cin) este transferat în operandul drept.

Sintaxa: cin >> OperandDrept


Limbajul de programare C++

Directive de preprocesare

Preprocesarea etapa de prelucrare la nivel de text a codului sursa

înaintea etapei de compilare (verificare sintaxă).

există operații care se fac automat, precum

eliminarea spațiilor albe, eliminarea comentariilor, etc

există operații forțate, introduse de programator

folosind directive de preprocesare = comenzi care

încep cu simbolul #


Limbajul de programare C++. Directive de preprocesare

#include Includerea fisierelor sursa

Sintaxa: #include < fisier_sursa >

#include " fisier_sursa "

Descriere:

- Efectul includerea totala a fișierului sursa in locul directivei.

- Diferența intre cele doua forme este locul unde este căutat fișierul sursa:

< > fișierul este căutat in directoarele standard (specificate prin

opțiuni sau prin variabile de mediu in funcție de compilator).

" " fișierul este căutat întâi in directorul curent, apoi, daca nu este

găsit, in directoarele standard.

-> permite si specificarea caii complete către fișierul inclus; in

acest caz, nu se mai face căutarea si in directoarele standard.




Exemple:// include fisierul iostream.h

// din directoarele standard

#include <iostream.h>

// include fiserul ListeSimple.h;

// cautarea se face intai in directorul curent

// apoi in directoarele standard

#include “liste.h”

// include fisierul Masive.cpp din directorul

// c:\Biblioteci; daca fisierul nu exista nu

// mai este cautat in alta parte si se genereaza

// o eroare de compilare

#include "C:\\Biblioteci\\Functii1.cpp"



Bibliotecile de funcții = colecție de funcții deja implementate și

compilate, pe care utilizatorul le poate folosi direct fără a mai fi

nevoie să le implementeze (reutilizare cod).

Codul obiect al funcțiilor se adaugă codului sursă propriu in

etapa de linkeditare

Fisiere header (extensie .h) = fisiere in care se declară (uneori se

definesc) prototipul funcțiilor, tipuri de date, etc., definite în

fișierele sursa ale bibliotecii.




Entitățile definite in biblioteci pot fi utilizate in programul propriu

numai după includerea lor folosind directiva de preprocesare

#include <nume_header>

Exemplu: #include <iostream>

int main()

{ cout << “Mesaj” << endl;

. . . . . . . . .



#define Constante simbolice

Sintaxa: #define nume_macro sir_caractere

Descriere:

- Efectul înlocuirea la nivel de text (înaintea compilarii) a șirului de

caractere nume_macro cu șirul de caractere

sir_caractere

Excepție: nu se înlocuiesc aparițiile din cadrul unor constante de tip sir,

in comentarii sau in componenta unui alt identificator




Reguli:

-> pentru introducerea unui sir_caractere pe mai multe linii, se

va folosi caracterul \ la sfarsitul fiecarei linii ce urmeaza a fi

continuata

-> daca sir_caractere lipsește, atunci textul specificat

prin nume_macro va fi eliminat din codul sursa

-> o constanta simbolica poate fi redefinita în cadrul aceluiași fișier folosind încă o data directiva define:

#define nume_macro alta_sir_caractere




Reguli:

-> Valabilitatea unei definiri se încheie in următoarele cazuri:

• la sfârșitul fișierului sursa

• la invalidarea simbolului prin intermediul directive:

#undef nume_macro




Exemplu: #include <iostream>

#define PI 3.14159

int main()

{ cout << “PI este: ”<< PI << endl;

Tema: Ce se întâmplă la compilare?

#include <iostream>

#define PI

int main()

{ int PI = 2;

cout << “PI este: ”<< PI << endl;

. . . . . . . . . . . . . . . . . .




Tema: Sa se scrie codul dupa etapa de preprocesare:#define DIM_VECTOR 20

#define TIP double

#define MESAJ "Calcul suma"

#define SEPARATOR cout \

<< "----------------" \

<< endl;

TIP suma(TIP v[], int n)

{ if (n > DIM_VECTOR)

cout << "dimensiunea este mai mare ca DIM_VECTOR" << endl;

TIP suma = 0;

for (int i = 0; i < n; i++)

suma += v[i];

return suma;

}

void main()

{ TIP v[DIM_VECTOR] = {1.1, 3.23, 6.62};

int n = 3;

cout << MESAJ;

SEPARATOR;

suma(v, 3);

}



#define Macrodefiniții

Sintaxa: #define macro(parametrii) text_corp

Descriere: secvențe de cod parametrizate care sunt înlocuite in textul

sursa

- EfectulMacrodefinițiile sunt expandate in textul sursa înainte de

compilare in doua etape:

• apelul macrodefiniției din codul sursa este înlocuit cu

corpul acesteia

• parametrii macrodefiniției sunt înlocuiți cu valorile primite

ca parametrii

Obs.: parametrii sunt nume fara tip




Exemplu:

#define MAX(x,y) (x>y ? x : y)

int a = 7, b = 10, c;

c = MAX(a,b);

Înainte de verificarea sintactica, ultima linie este modificata la nivel de

text, ajungând:

c = (a>b ? a : b);




Obs.: Trebuie să avem grijă cum alcătuim macrodefiniția și cum o apelam,

pentru ca înlocuirea sa fie corecta, altfel eroare nu este semnalată.

Exemplu:

#define PATRAT(x) x*x;

int x = 2, y;

y = PATRAT(x+5) // Care este rezultatul ??




Obs.: Trebuie să avem grijă cum alcătuim macrodefiniția și cum o apelam,

pentru ca înlocuirea sa fie corecta, altfel eroare nu este semnalată.

Exemplu:

#define PATRAT(x) x*x;

int x = 2, y;

y = PATRAT(x+5) // Care este rezultatul ??

Macrodefiniția va fi expandată la textul:

y = x+5*x+5;

Care va fi evaluată, ținând cont de ordinea operațiilor:

y = 2+5*2+5 = 2+10+5 = 17 !!!!




In cadrul corpului macrodefinițiilor de pot utiliza operatori speciali:

#param nume -> convertește parametrul nume într-o constantă de

tip sir de caractere

Exemplu / Temă: Sa se scrie codul expandat și ce afișează codul

#define ATENTIONARE(EXPRESIE) \

if (EXPRESIE) \

cerr << "ATENTIE: "#EXPRESIE << endl;

int main()

{ int nc = 0; // = 10 ?

ATENTIONARE(nc == 0)

. . . . . . . . .




In cadrul corpului macrodefinițiilor de pot utiliza operatori speciali:

##param nume -> operator de concatenare pentru simboluri; permite crearea de simboluri noi (nume de funcții sau de variabile) pe baza parametrului nume

Exemplu:

#define FUNCTIE_SUMA(TIP) \

TIP suma_##TIP(TIP vector[], int nrElem) \

{TIP suma = 0; \

for (int i = 0; i < nrElem; i++) \

suma += vector[i]; \

return suma; \

}

Se vor genera functiile suma_int si suma_double, folosind sintaxa

FUNCTIE_SUMA(int)

FUNCTIE_SUMA(double)



#if ... Compilare condiționată

Sintaxa: #if expresie_1

sectiune_1

#elif expresie_2

sectiune_2

. . . . . . . .

#else

sectiunie_n

#endif

expresie_i este o expresie formata din constante sau simboluri

definite cu #define; expresia este considerata adevărată daca este

diferita de 0;

părțile #elif si #else sunt opționale;

sectiune_n reprezintă o secvență de cod de inclus in codul sursa

al programului in funcție de valoarea expresiei;




Exemplu:#define DIM_VECTOR 21

int main()

{ int nc = 0;

#if defined DIM_VECTOR && DIM_VECTOR < 20

cout << "Suma vector " << DIM_VECTOR << " elemente";

#elif defined DIM_VECTOR && DIM_VECTOR < 30

cout << "Difer. vector " << DIM_VECTOR << " elemente";

#else

cout << "Vector prea mare" << endl;

return nc;

#endif

. . . . . . . . . . . . . . . .




In cadrul expresiilor se poate folosi cuvântul cheie defined pentru a

testa daca un anumit simbol de preprocesare a fost definit

(de exemplu: #if defined DIM_VECTOR ... ).

Daca se dorește doar testarea existentei unei constant simbolice se

pot folosi directivele:

#ifdef echivalentă cu #if defined

#ifndef echivalentă cu #if !defined




Cazuri de utilizare:

Compilarea selective a unor porțiuni din codul sursa doar in pentru versiunile de depanare:

int CalculSuma(int v[], int n)

{

#ifdef _DEBUG

cout << "Calcul suma pentru vector cu "

<< n << " elemente." << endl;

#endif

int suma = 0;

for (int i = 0; i < n; i++)

suma += v[i];

#ifdef _DEBUG

cout << "Suma este " << suma << endl;

#endif

return suma;

}





Compilarea selective a unor porțiuni din codul sursa doar in pentru

versiunile de depanare:

Similar:

#define _DEBUG 1 // 0 pentru veriune release

. . . . . .

#if _DEBUG

cout<<“Bloc inclus in Sesiune de depanare<<endl;

#endif //DEBUG





Evitarea dublei incluziuni a fisierelor header:

#ifndef LISTE_H

#define LISTE_H

#include "C:\\Liste\\Liste.h"

#endif //LISTE_H



Teme:

Explicati urmatoarele programe:A. #define MKSTR( x ) #x

int main ()

{

cout << MKSTR(HELLO C++) << endl;

return 0;

}

B. #define concat(a, b) a ## b

int main()

{

int xy = 100;

cout << concat(x, y);

return 0;

}



Obs.: C++ oferă urmatoarele macrodefiniții predefinite:


Macro Descriere

__LINE__ Numarul liniei curente la momentul compilarii

__FILE__ Numele fisierului codului sursa la momentul compilarii

__DATE__ Conține sub forma de string month/day/year, data la care s-

a făcut translatarea de la cod sursa la cod obiect

__TIME__ Conține sub forma de string hour:minute:second ,

reprezentând ora la care s-a facut compilarea


Obs.: C++ oferă urmatoarele macrodefiniții predefinite:

int main ()

{

cout << "Value of __LINE__ : " << __LINE__ << endl;

cout << "Value of __FILE__ : " << __FILE__ << endl;

cout << "Value of __DATE__ : " << __DATE__ << endl;

cout << "Value of __TIME__ : " << __TIME__ << endl;

return 0;

}




namespace = Spații de nume

Un program folosește diverse nume (identificatori) asociate variabilelor,

funcțiilor, etc.

Problema: Odata cu creșterea complexității aplicațiilor, cu

administrarea distribuită a dezvoltării acestora (echipe de

dezvoltatori), a aparut problema posibilității de a se suprapune

(defini, folosi) aceleași nume definite in diverse module de catre

diverși membri ai echiupelor de dezvoltare => dorința de izola spațiile

de definiție/acces la numele proprii, definite de fiecare programator,

de elimina posibilitățile de utilizare incrucișată.

Soluția: utilizarea spațiilor de nume proprii, mecanismului de

protejare/ascundere a numelor definite de fiecare programator, sau

definite in biblioteci dezvoltate de altii și utilizate in aplicația proprie.




Definirea spațiilor de nume proprii:

namespace numeSpatiu

{ definiții nume_proprii_Spatiului

}

Apelarea numelui din afara spațiului de nume se face prin operatorul de

rezoluție:

numeSpatiu::nume_propriu_Spatiului

Obs.: Definirea unui spatiu de nume fara nume:

namespace

{ definiții nume_proprii_Spatiului

}

include toate numele definite acolo in spatial global




Includerea unui spațiu de nume (in intregime) in programul propriu =

toate numele spațiul de nume specificat sunt cunoscute, fără a mai

specifica spatiu de nume din care provin:

using namespace numeSpatiu

Se poate include un singur nume defint intr-un anumit spatiu de nume:

using numeSpatiu::nume_def_in_Spatiu




Exemple:#include <iostream.h>

void main()

{ int a;

std::cin >> a;

std::cout << “a = “ << a << std::endl;

}

sau:

#include <iostream.h>

using namespace std;

void main()

{ int a;

cin >> a;

cout << “a = “ << a << endl;

}



Exemple:

#include <iostream>


int var = 98;

namespace Constante

{ const double PI = 3.14159;

const double E = 2.71828;

int var = 8;

double d = 72.9;

void TiparesteValori();

namespace Sp_Interior

{ int var = 2;

}

}

namespace

{ double d = 88.22;

}



Exemple:

#include <iostream>


int var = 98;

namespace Constante

{ const double PI = 3.14159;

const double E = 2.71828;

int var = 8;

double d = 72.9;

void TiparesteValori();

namespace Sp_Interior

{ int var = 2;

}

}

namespace

{ double d = 88.22;

}

int main()

{ cout << "d= " << d; //TEMA

cout << "\n(global) var = " << var;

cout << "\n PI = " << Constante::PI

<< "\n E = "<< Constante::E

<< "\n var = “ << Constante::var

<< "\n Nume sp interior = "

<< Constante::Sp_Interior::var

<< endl;

Constante ::TiparesteValori();

return 0;

}

void Constante::TiparesteValori()

{ cout << "\n In TiparesteValori():"

<< “\n var = “ << var

<< "\n PI = " << PI

<< "\n E = “ << E

<< "\n d = " << ::d //TEMA

<< "\n (global) var = “ << ::var

<< "\n Nume sp interior = "

<< Sp_Interior::var << endl;

}

structura unui program in c++ - ai.pub.ro · limbajul de programare c++ directive de preprocesare...

Documents