Cel i zakres przedmiotu

(1)

Zaawansowane programowanie w C++ (PCP)

Wykład 1 - sprawy organizacyjne i wprowadzenie.

dr in˙z. Robert Nowak

(2)

» Cel i zakres przedmiotu

Sprawy organizacyjne

Kilka podstawowych zasad dobrego stylu programowania

C++ jako j ˛ezyk strukturalny

Klasy i obiekty

Cel i zakres przedmiotu

Umiej ˛etno´s´c programowania to umiej ˛etno´s´c rozwi ˛ azania problemów przy pomocy komputera.

Czy ten problem mo˙ze by´c rozwi ˛ azany przy pomocy komputera?

Czy ten problem powinien by´c rozwi ˛ azany przy pomocy komputera?

Komputer = „głupi automat”.

zapoznanie słuchaczy z zagadnieniami tworzenia oprogramowania w C++

współcze´snie stosowane techniki i biblioteki

Zakładana jest znajomo ´s ´c programowania strukturalnego

(3)

» Podstawowe dane o przedmiocie

» Zaj ˛ecia

» Literatura

» Zaliczenie przedmiotu

» Wymaganie oprogramowanie

Klasy i obiekty

Podstawowe dane o przedmiocie

Miejsce spotka ´ n:

Pi ˛ atki 8 ¹⁵ − ¹⁰ ⁰⁰ , sala N7 (wykład)

Pi ˛ atki 8 ¹⁵ − ¹⁰ ⁰⁰ , sala N102 (laboratorium) Prowadz ˛ acy:

dr in˙z. Robert Nowak, Zakład Sztucznej Inteligencji, Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, Politechnika Warszawska.

e-mail:

r.m.nowak@elka.pw.edu.pl strona przedmiotu:

http://staff.elka.pw.edu.pl/˜rnowak2/pcp2007L

(4)

» Zaj ˛ecia

» Literatura

Klasy i obiekty

Zaj ˛ecia

1 Klasy autonomiczne, cykl ˙zycia obiektów.

2 Agregacja i dziedziczenie, polimorfizm, klasy abstrakcyjne.

3 Laboratorium 1: funkcje wirtualne, hierarchia klas.

4 Wzorce projektowe.

5 Obsługa bł ˛edów, mechanizm wyj ˛ atków, sprytne wska´zniki.

6 Laboratorium 2: wyj ˛ atki. Rozdanie zada ´n projektowych.

7 Rola projektowania i testowania, repozytorium.

8 Szablony, wst ˛ep do biblioteki standardowej, strumienie.

9 Biblioteka standardowa: kontenery, algorytmy.

10 Laboratorium 4: Kolokwium.

11 Laboratorium 5: realizacja projektu 12 Laboratorium 6: realizacja projektu

13 Aplikacje wielow ˛ atkowe, synchronizacja, boost::thread.

(5)

» Zaj ˛ecia

» Literatura

Klasy i obiekty

Literatura

Bjarne Stroustrup, J ˛ezyk C++, WNT 2002.

Bruce Eckel, Thinking in C++, Helion 2002.

E. Gamma, R. Helm, R. Johnson, and J. Vlissides, Wzorce projektowe, WNT, 2005.

A. Alexandrescu, Nowoczesne projektowanie w C++, WNT, 2005.

A. Alexandrescu and H. Sutter, Je¸zyk C++. Standardy kodowania. 101 zasad, wytycznych i zalecanych praktyk, Helion, 2005.

B. Karlsson, Wie¸cej ni˙z C++. Wprowadzenie do bibliotek Boost, Helion, 2006.

S. Meyers, 50 efektywnych sposobów na udoskonalenie

Twoich programów, Helion, 2003.

(6)

» Zaj ˛ecia

» Literatura

Klasy i obiekty

Zaliczenie przedmiotu

Podział punktów:

kolokwium 0 – 30pkt

´cwicze ´n laboratoryjnych 0 – 40pkt

projektów 0 – 30pkt

Warunkiem zaliczenia jest uzyskanie przynajmniej 51 pkt.

Ocena:

91 – 100 punktów ocena 5

81 – 90 pkt. ocena 4 ¹ ₂

71 – 80 pkt. ocena 4

61 – 70 pkt. ocena 3 ¹ ₂

51 – 60 pkt. ocena 3

0 – 50 pkt. ocena 2

(7)

» Zaj ˛ecia

» Literatura

Klasy i obiekty

Wymaganie oprogramowanie

kompilatory:

the GNU Compiler Collection

Microsoft Visual Studio 2005

biblioteki:

stl

boost - http://www.boost.org

inne:

repozytorium - http://subversion.tigris.org

edytor tekstu

debugger

(8)

» Sposób, aby zosta´c dobrym programist ˛a

» zasady dobrego stylu programowania

Klasy i obiekty

Sposób, aby zosta ´c dobrym programist ˛ a

Czyta´c kod innych.

My´sle´c!

Programowa´c.

(9)

» Sposób, aby zosta´c dobrym programist ˛a

» zasady dobrego stylu programowania

Klasy i obiekty

zasady dobrego stylu programowania

Wykrywanie bł ˛edów w programach:

Wykorzystywa´c kompilator.

Zawsze doprowadzi´c do czystej kompilacji (bez ˙zadnych ostrze˙ze ´n) na najwy˙zszym poziomie.

Rozumie´c ka˙zde ostrze˙zenie.

Stosowa´c standardy kodowania:

pliki ´zródłowe,

nazewnictwo,

formatowanie kodu ´zródłowego,

stosowa´c konsekwentnie ten sam styl kodowania.

(10)

» Typy wbudowane

» Czas ˙zycia obiektów

» Wykorzystywanie stałych

» Konwersja typów

» Instrukcje steruj ˛ace

» Przeci ˛a˙zanie nazw funkcji

» Przeci ˛a˙zanie nazw (przykład)

» Argumenty domy´slne

» Preprocesor

» Wykorzystanie biblioteki standardowej C

» Projektowanie modułów, rola testowania

Klasy i obiekty

Typy wbudowane

logiczny: bool , true , false

całkowite: int , long , ...

rzeczywiste: double , ...

znakowe: char , wchar_t

typ wyliczeniowy

enum Kolory { RED = 1, GREEN = 2, BLUE = 4};

void - oznacza brak informacji

typy wska´znikowe

typy tablicowe

typy referencyjne

typedef

(11)

» Typy wbudowane

» Konwersja typów

» Preprocesor

Klasy i obiekty

Czas ˙zycia obiektów

l-warto´ s´ c : odnosi si ˛e do „czego´s” co istnieje w pami ˛eci.

Automatyczne:

tworzone w chwili napotkania definicji

s ˛ a niszczone w momencie wyj´scia z zasi ˛egu (np. z bloku)

definicja powinna by ´c wtedy gdy mo˙zna zainicjowa ´c

Statyczne (globalne i zadeklarowane jako static )

tworzone tylko raz

s ˛ a niszczone po zako ´nczeniu programu

dynamiczne (tworzone na stercie)

operatory new i delete (uwaga! oddzielna wersja dla tablic),

programista steruje czasem ˙zycia obiektów (tworzy je i usuwa),

Nie u˙zywamy funkcji z <stdlib.h> , czyli malloc , free

itp.

(12)

» Typy wbudowane

» Konwersja typów

» Preprocesor

Klasy i obiekty

Wykorzystywanie stałych

Stałe definiuje si ˛e za pomoc ˛ a słowa kluczowego const .

const int NUM = 34;

const int WZROST[] = { 174, 185, 193, 168 };

unika si ˛e „magicznych” liczb w kodzie,

pokazuje si ˛e, ˙ze funkcja nie zmienia argumentów,

pozwala si ˛e kompilatorowi na optymalizacje.

Systematycznie korzysta´c ze stałych symbolicznych!

int i = 2, j = 3;

const int* p = &i;

p = &j;

*p = 4;

int* const q = &i;

(13)

» Typy wbudowane

» Konwersja typów

» Preprocesor

Klasy i obiekty

Konwersja typów

Nie u˙zywa si ˛e rzutowania w stylu ’C’!

nie u˙zywa si ˛e void*

unika´c konwersji typów Operatory rzutowania:

static_cast - umo˙zliwia konwersj ˛e pomi ˛edzy

„spokrewnionymi” typami

const_cast - znosi kwalifikator const

reinterpret_cast - dowolna konwersja (tak jak w C)

dynamic_cast - rzutowanie w gór ˛e hierarchii klas

double d = 3.2;

int i = static_cast<int>(d);

(14)

» Typy wbudowane

» Konwersja typów

» Preprocesor

Klasy i obiekty

Instrukcje steruj ˛ ace

Instrukcje warunkowe:

if ... else ...

switch

Iteracja:

for

while

do ... while

Wołanie funkcji, rekurencja.

(15)

» Typy wbudowane

» Konwersja typów

» Preprocesor

Klasy i obiekty

Przeci ˛ a˙zanie nazw funkcji

Funkcje mog ˛ a mie´c te same nazwy.

bada si ˛e zgodno´s´c typów parametrów formalnych i aktualnych,

znajdowania wła´sciwej wersji funkcji:

1. ´scisła zgodno´s´c;

2. promowanie w zakresie typów całkowitych(np.

bool → ^int ^);

3. standardowe konwersje (np. int → ^double ^);

4. konwersje zdefiniowane przez u˙zytkownika,

5. wielokropek w deklaracji funkcji (wiele argumentów).

Je˙zeli znajdzie si ˛e dwie pasuj ˛ ace deklaracje: zgłaszany jest

bł ˛ ad kompilacji.

(16)

» Typy wbudowane

» Konwersja typów

» Preprocesor

Klasy i obiekty

Przeci ˛ a˙zanie nazw (przykład)

Przykład:

void print(double);

void print(long);

print(1L);////print(long) print(1.0);////print(double) print(1);////bł ˛ ad - niezgodno´ s´ c

nie mo˙zna przeci ˛ a˙za´c ze wzgl ˛edu na zwracan ˛ a warto´s´c;

jest to ułatwienie notacyjne (to programista decyduje, ˙ze funkcje o tych samych nazwach wykonuj ˛ a podobne

operacje);

stosowane np. dla ró˙znych konstruktorów.

r ˛eczne usuwanie niejednoznaczno´sci: jawna konwersja

typu, np. static_cast .

(17)

» Typy wbudowane

» Konwersja typów

» Preprocesor

Klasy i obiekty

Argumenty domy ´slne

Warto´s´c wstawiana, gdy nie dostarczono argumentu.

class Point { public:

Point(int x = 0, int y = 0);

private:

int x_;

int y_;

};

Point::Point(int x, int y) //Nie powtarza´ c arg. domy´ slnych : x_(x), y_(y) { }

Point p, r(1), s(1,2);

Przeci ˛ a˙zanie - gdy ró˙zny kod.

Argumenty domy´slne - gdy wiele argumentów, a niektóre

(18)

» Typy wbudowane

» Konwersja typów

» Preprocesor

Klasy i obiekty

Preprocesor

Preprocesora nale˙zy u˙zywa´c do:

doł ˛ aczania plików nagłówkowych;

#include <nazwa>

#include ¨nazwa¨

zabezpieczania plików nagłówkowych przed wielokrotnym doł ˛ aczaniem;

kompilacji warunkowej.

I do niczego wi ˛ecej!

(19)

» Typy wbudowane

» Konwersja typów

» Preprocesor

Klasy i obiekty

Wykorzystanie biblioteki standardowej C

Wszystkie nagłówki z C zostały obudowane, aby mo˙zna było je wykorzystywa´c w C++. Zmieniono ich nazwy.

<cassert> - asercje (niezmienniki);

<cctype> - klasyfikacja znaków ( isalpha , isspace , ... );

<cfloat> - ograniczenia reprezentacji zmiennopozycyjnej (np. DBL_MAX );

<climits> - stałe ograniczaj ˛ ace zakresy typów wbudowanych (np. INT_MAX );

<cmath> - funkcje matematyczne.

(20)

» Typy wbudowane

» Konwersja typów

» Preprocesor

Klasy i obiekty

Projektowanie modułów, rola testowania

Moduł zawiera interfejs (nagłówek) oraz implementacj ˛e.

U˙zywaj przestrzni nazw (jedna przestrze ´n nazw na bibliotek˛e - zbiór powi ˛ azanych modułów).

Ka˙zdy moduł powinien mie´c swój test.

Test powinien wykonywa´c si ˛e automatycznie (nie powinien komunikowa´c si ˛e z człowiekiem).

Wykorzystywa´c asercje do testowania.

(21)

Klasy i obiekty

» Programowanie obiektowe

» Funkcje składowe (metody)

» Konstruktor

» Destruktor

» Konstrukcja i destrukcja

» Tworzenie kopii obiektu

» Konstruktor kopiuj ˛acy

Programowanie obiektowe

Wszystkie byty w programie s ˛ a obiektami.

Program to zbiór obiektów, które si ˛e ze sob ˛ a komunikuj ˛ a.

ka˙zdy obiekt posiada typ i to˙zsamo´s´c.

Mo˙zliwo´s´c definiowania typów przez u˙zytkownika:

struct

class

struct X {private: ... to to samo co

class X {... , ale konwencje ...

(22)

Klasy i obiekty

» Konstruktor

» Destruktor

Funkcje składowe (metody)

dost ˛ep do składowych

niejawny argument - wska´znik this

odwołania do this mo˙zna pomin ˛ a´c (skrócenie zapisu)

metody stałe

metody inline

Sekcje (kontrola dost ˛epu) - dziel ˛ a klas ˛e na interfejs i implementacj ˛e.

class Prostokat { public:

Prostokat(const Punkt& a, const Punkt& b);

private:

Punkt leftup;

Punkt rightdown;

};

(23)

Klasy i obiekty

» Konstruktor

» Destruktor

Konstruktor

Specjalna metoda, która jest wołana, gdy jest tworzony obiekt danej klasy.

zawsze wołany - programista nie zapomni zainicjowa´c składowych,

mo˙zliwo´s´c inicjacji prywatnych składowych,

elegancki zapis inicjacji obiektów.

struct Punkt { int x;

int y;

//konstruktor domy´ slny Punkt() { x = 0; y = 0; } //konstruktor

Punkt(int wx, int wy) { x = wx; y = wy; } };

Punkt p; //Tworzy punkt, wywołuje konstruktor domy´ slny

(24)

Klasy i obiekty

» Konstruktor

» Destruktor

Destruktor

Je˙zeli obiekt klasy ma przydzielane zasoby, to powinno si ˛e je zwalnia´c.

Destruktor - metoda wołana gdy niszczony jest obiekt.

class PunktN { public:

PunktN(int n) {

wsp = new int[n];

for(int i=0;i<n;++i) wsp[i] = 0;

}

˜PunktN() { delete wsp; } private:

int* wsp;

};

(25)

Klasy i obiekty

» Konstruktor

» Destruktor

Konstrukcja i destrukcja

tworzenie usuwanie

obiekt automatyczny (nazwany)

deklaracja (za ka˙z- dym razem)

opuszcza si ˛e blok obiekt na stercie operator new operator delete składowa (niesta-

tyczna)

tworzenie obiektu nadrz˛ednego

niszczenie obiektu nadrz˛ednego

lokalny obiekt sta- tyczny

deklaracja (za pierwszym razem!)

koniec programu obiekt globalny, skła-

dowa statyczna

pocz ˛ atek programu koniec programu obiekt tymczasowy podczas warto´scio-

wania wyra˙zenia

po doj´sciu do

ko ´nca wyra˙zenia

(26)

Klasy i obiekty

» Konstruktor

» Destruktor

Tworzenie kopii obiektu

Tworzenie kopii:

jawne Foo a; Foo b(a);

jawne Foo c = a;

przekazywanie wyniku przez warto´s´c;

Foo get();

Foo d = get();

przekazywanie argumentu przez warto´s´c;

void put(Foo x);

put(a) ;

class Foo { public:

//Deklaracja konstruktora kopiuj ˛ acego Foo(const Foo&);

...

(27)

Klasy i obiekty

» Konstruktor

» Destruktor

Cel i zakres przedmiotu

Zaawansowane programowanie w C++ (PCP)

Wykład 1 - sprawy organizacyjne i wprowadzenie.

dr in˙z. Robert Nowak

Cel i zakres przedmiotu

Umiej ˛etno´s´c programowania to umiej ˛etno´s´c rozwi ˛ azania problemów przy pomocy komputera.

Czy ten problem mo˙ze by´c rozwi ˛ azany przy pomocy komputera?

Czy ten problem powinien by´c rozwi ˛ azany przy pomocy komputera?

Komputer = „głupi automat”.

zapoznanie słuchaczy z zagadnieniami tworzenia oprogramowania w C++

współcze´snie stosowane techniki i biblioteki

Zakładana jest znajomo ´s ´c programowania strukturalnego

Podstawowe dane o przedmiocie

Miejsce spotka ´ n:

Pi ˛ atki 8 15 − 10 00 , sala N7 (wykład)

Pi ˛ atki 8 15 − 10 00 , sala N102 (laboratorium) Prowadz ˛ acy:

dr in˙z. Robert Nowak, Zakład Sztucznej Inteligencji, Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, Politechnika Warszawska.

e-mail:

r.m.nowak@elka.pw.edu.pl strona przedmiotu:

http://staff.elka.pw.edu.pl/˜rnowak2/pcp2007L

Zaj ˛ecia

1 Klasy autonomiczne, cykl ˙zycia obiektów.

2 Agregacja i dziedziczenie, polimorfizm, klasy abstrakcyjne.

3 Laboratorium 1: funkcje wirtualne, hierarchia klas.

4 Wzorce projektowe.

5 Obsługa bł ˛edów, mechanizm wyj ˛ atków, sprytne wska´zniki.

6 Laboratorium 2: wyj ˛ atki. Rozdanie zada ´n projektowych.

7 Rola projektowania i testowania, repozytorium.

8 Szablony, wst ˛ep do biblioteki standardowej, strumienie.

9 Biblioteka standardowa: kontenery, algorytmy.

10 Laboratorium 4: Kolokwium.

11 Laboratorium 5: realizacja projektu 12 Laboratorium 6: realizacja projektu

13 Aplikacje wielow ˛ atkowe, synchronizacja, boost::thread.

Literatura

Bjarne Stroustrup, J ˛ezyk C++, WNT 2002.

Bruce Eckel, Thinking in C++, Helion 2002.

E. Gamma, R. Helm, R. Johnson, and J. Vlissides, Wzorce projektowe, WNT, 2005.

A. Alexandrescu, Nowoczesne projektowanie w C++, WNT, 2005.

A. Alexandrescu and H. Sutter, Je¸zyk C++. Standardy kodowania. 101 zasad, wytycznych i zalecanych praktyk, Helion, 2005.

B. Karlsson, Wie¸cej ni˙z C++. Wprowadzenie do bibliotek Boost, Helion, 2006.

S. Meyers, 50 efektywnych sposobów na udoskonalenie

Twoich programów, Helion, 2003.

Zaliczenie przedmiotu

Podział punktów:

kolokwium 0 – 30pkt

´cwicze ´n laboratoryjnych 0 – 40pkt

projektów 0 – 30pkt

Warunkiem zaliczenia jest uzyskanie przynajmniej 51 pkt.

Ocena:

91 – 100 punktów ocena 5

81 – 90 pkt. ocena 4 1 2

71 – 80 pkt. ocena 4

61 – 70 pkt. ocena 3 1 2

51 – 60 pkt. ocena 3

0 – 50 pkt. ocena 2

Wymaganie oprogramowanie

kompilatory:

 the GNU Compiler Collection

 Microsoft Visual Studio 2005

biblioteki:

 stl

 boost - http://www.boost.org

inne:

 repozytorium - http://subversion.tigris.org

 edytor tekstu

 debugger

Sposób, aby zosta ´c dobrym programist ˛ a

Czyta´c kod innych.

My´sle´c!

Programowa´c.

zasady dobrego stylu programowania

Wykrywanie bł ˛edów w programach:

Wykorzystywa´c kompilator.

Zawsze doprowadzi´c do czystej kompilacji (bez ˙zadnych ostrze˙ze ´n) na najwy˙zszym poziomie.

Rozumie´c ka˙zde ostrze˙zenie.

Stosowa´c standardy kodowania:

pliki ´zródłowe,

nazewnictwo,

formatowanie kodu ´zródłowego,

stosowa´c konsekwentnie ten sam styl kodowania.

Pi ˛ atki 8 ¹⁵ − ¹⁰ ⁰⁰ , sala N7 (wykład)

Pi ˛ atki 8 ¹⁵ − ¹⁰ ⁰⁰ , sala N102 (laboratorium) Prowadz ˛ acy:

81 – 90 pkt. ocena 4 ¹ ₂

61 – 70 pkt. ocena 3 ¹ ₂

the GNU Compiler Collection

Microsoft Visual Studio 2005

stl

boost - http://www.boost.org

repozytorium - http://subversion.tigris.org

edytor tekstu

debugger

tworzone w chwili napotkania definicji

s ˛ a niszczone w momencie wyj´scia z zasi ˛egu (np. z bloku)

definicja powinna by ´c wtedy gdy mo˙zna zainicjowa ´c

tworzone tylko raz

s ˛ a niszczone po zako ´nczeniu programu

operatory new i delete (uwaga! oddzielna wersja dla tablic),

programista steruje czasem ˙zycia obiektów (tworzy je i usuwa),

Nie u˙zywamy funkcji z <stdlib.h> , czyli malloc , free

if ... else ...

switch

for

while

do ... while

bool → ^int ^);

3. standardowe konwersje (np. int → ^double ^);