1 2 Programs C++ is a compiled language For a program to run, its source text has to be processed by a compiler, producing object files, which are combined by a linker yielding an executable program A.
Trang 11.2 Programs
C++ is a compiled language For a program to run, its source text has to be processed by a compiler, producing object files, which are combined by a linker yielding an executable program A C++ program typically consists of many source code files (usually simply
called source files)
An executable program is created for a specific hardware/system combination; it is not portable, say, from a Mac to a Windows PC When we talk about portability of C++ programs, we usually mean portability of source code; that is, the source code can be successfully compiled and run on a variety of systems
The ISO C++ standard defines two kinds of entities:
● Core language features, such as built-in types (e.g., char and int) and loops (e.g.,
for-statements and while-statements)
● Standard-library components, such as containers (e.g., vector and map) and I/O operations (e.g., << and getline())
The standard-library components are perfectly ordinary C++ code provided by every C++ implementation That is, the C++ standard library can be implemented in C++ itself and
is (with very minor uses of machine code for things such as thread context switching) This implies that C++ is sufficiently expressive and efficient for the most demanding systems programming tasks
C++ is a statically typed language That is, the type of every entity (e.g., object, value, name, and expression) must be known to the compiler at its point of use The type of an object determines the set of operations applicable to it
1.2.1 Hello, World!
The minimal C++ program is
Trang 21.2 Chương trình
C++ là một ngôn ngữ biên dịch Để một chương trình có thể chạy, văn bản nguồn của nó phải được trình biên dịch xử lý, tạo ra các tệp đối tượng, được kết hợp bởi một trình liên kết để tạo ra một chương trình thực thi Một chương trình C++ thường bao gồm nhiều tệp
mã nguồn (thường được gọi đơn giản là tệp nguồn)
Một chương trình thực thi được tạo cho một tổ hợp phần cứng/hệ thống cụ thể; nó không thể di động từ máy Mac sang PC chạy Windows Khi chúng ta nói về tính di động của các chương trình C++, chúng ta thường muốn nói đến tính di động của mã nguồn; nghĩa là mã nguồn có thể được biên dịch thành công và chạy trên nhiều hệ thống khác nhau
Tiêu chuẩn ISO C++ xác định hai loại thực thể:
● Các tính năng ngôn ngữ cốt lõi, chẳng hạn như các kiểu tích hợp sẵn (ví dụ: char và int) và các vòng lặp (ví dụ: câu lệnh for và câu lệnh while)
● Các thành phần thư viện tiêu chuẩn, chẳng hạn như vùng chứa (ví dụ: vector và map) và hoạt động I/O (ví dụ: << và getline())
Các thành phần thư viện tiêu chuẩn là mã C++ hoàn toàn bình thường được cung cấp bởi mọi quá trình triển khai C++ Có nghĩa là, thư viện chuẩn C++ có thể được thực hiện bằng chính C++ và là (với việc sử dụng rất nhỏ mã máy cho những thứ như chuyển đổi ngữ cảnh luồng) Điều này ngụ ý rằng C++ đủ biểu đạt và hiệu quả cho các tác vụ lập trình hệ thống đòi hỏi khắt khe nhất
C++ là một ngôn ngữ được định kiểu tĩnh Nghĩa là, loại của mọi thực thể (ví dụ: đối tượng, giá trị, tên và biểu thức) phải được trình biên dịch biết tại thời điểm sử dụng của nó Loại đối tượng xác định tập hợp các hoạt động áp dụng cho nó
1.2.1 Hello, World!
Chương trình C++ tối thiểu là
Trang 3int main() { } // the minimal C++ program
This defines a function called main, which takes no arguments and does nothing Curly braces, { }, express grouping in C++ Here, they indicate the start and end of the function body The double slash, //, begins a comment that extends to the end of the line A comment
is for the human reader; the compiler ignores comments
Every C++ program must have exactly one global function named main() The program starts by executing that function The int integer value returned by main(), if any, is the
program’s return value to ‘‘the system.’’ If no value is returned, the system will receive a value indicating successful completion A nonzero value from main() indicates failure Not every operating system and execution environment make use of that return value: Linux/Unix-based environments do, but Windows based environments rarely do
Typically, a program produces some output Here is a program that writes Hello, World!:
#include <iostream>
int main()
{
std::cout << "Hello, World!\n";
}
The line #include <iostream> instructs the compiler to include the declarations of the
standard stream I/O facilities as found in iostream Without these declarations, the expression
std::cout << "Hello, World!\n"
would make no sense The operator << (‘‘put to’’) writes its second argument onto its first
In this case, the string literal "Hello, World!\n" is written onto the standard output stream
std::cout A string literal is a sequence of characters surrounded by double quotes In a string literal, the backslash character \ followed by another character denotes a single
‘‘special character.’’ In this case, \n is the newline character, so that the characters written are Hello, World! followed by a newline
The std:: specifies that the name cout is to be found in the standard-library namespace (§3.4) I usually leave out the std:: when discussing standard features; §3.4 shows how to make names from a namespace visible without explicit qualification
Essentially all executable code is placed in functions and called directly or
Trang 4int main() { } // the minimal C++ program
Điều này xác định một hàm được gọi là main, không có đối số và không làm gì cả
Dấu ngoặc nhọn, { }, phân nhóm thể hiện trong C++ Ở đây, chúng chỉ ra điểm bắt đầu
và kết thúc của thân hàm Dấu gạch chéo kép, //, bắt đầu một nhận xét kéo dài đến cuối dòng Một bình luận là dành cho người đọc; trình biên dịch bỏ qua các bình luận
Mỗi chương trình C++ phải có đúng một hàm toàn cục có tên là main() Chương trình bắt đầu bằng cách thực hiện chức năng đó Giá trị số nguyên int được trả về bởi main(), nếu
có, là giá trị trả về của chương trình cho ‘‘hệ thống.’’ Nếu không có giá trị nào được trả về,
hệ thống sẽ nhận một giá trị cho biết đã hoàn thành thành công Giá trị khác không từ hàm
main() cho biết lỗi Không phải mọi hệ điều hành và môi trường thực thi đều sử dụng giá
trị trả về đó: Môi trường dựa trên Linux/Unix thì làm được, nhưng môi trường dựa trên Windows hiếm khi làm được
Thông thường, một chương trình tạo ra một số đầu ra Đây là một chương trình viết Hello, World!:
#include <iostream>
int main()
{
std::cout << "Hello, World!\n";
}
Dòng #include <iostream> hướng dẫn trình biên dịch bao gồm các khai báo của cơ sở I/O luồng tiêu chuẩn như được tìm thấy trong iostream Nếu không có các khai báo này, biểu thức
std::cout << "Hello, World!\n";
sẽ không có ý nghĩa Toán tử << (‘‘đặt vào’’) ghi đối số thứ hai lên đối số thứ nhất Trong trường hợp này, chuỗi ký tự "Hello, World!\n" được viết vào luồng đầu ra tiêu chuẩn std::cout Một chuỗi ký tự là một chuỗi các ký tự được bao quanh bởi dấu ngoặc kép Trong
một chuỗi ký tự, ký tự gạch chéo ngược \ theo sau là một ký tự khác biểu thị một ‘‘ký tự đặc biệt’’ Trong trường hợp này, \n là ký tự dòng mới, do đó các ký tự được viết là Hello, World! theo sau là một dòng mới
std:: chỉ định rằng tên cout sẽ được tìm thấy trong không gian tên thư viện chuẩn (§3.4) Tôi thường bỏ qua std:: khi thảo luận về các tính năng tiêu chuẩn; §3.4 chỉ ra cách hiển thị tên từ không gian tên mà không cần trình độ rõ ràng
Trang 5Về cơ bản, tất cả mã thực thi được đặt trong các hàm và được gọi trực tiếp hoặc gián
Trang 6indirectly from main() For example:
#include <iostream> //include (‘‘import’’) the declarations for the I/O stream library
using namespace std; //make names from std visible without std:: (§3.4)
double square(double x) //square a double precision floating-point number
{
return x ∗x;
}
void print_square(double x)
{
cout << "the square of " << x << " is " << square(x) << "\n";
}
int main()
{
print_square(1.234); // print: the square of 1.234 is 1.52276
}
A ‘‘return type’’ void indicates that a function does not return a value
1.3 Functions
The main way of getting something done in a C++ program is to call a function to do it Defining a function is the way you specify how an operation is to be done A function cannot be called unless it has been previously declared
A function declaration gives the name of the function, the type of the value returned (if any), and the number and types of the arguments that must be supplied in a call For example:
Elem ∗ next_elem(); //no argument; return a pointer to Elem (an Elem*)
void exit(int); // int argument; return nothing
double sqrt(double); //double argument; return a double
In a function declaration, the return type comes before the name of the function and the argument types come after the name enclosed in parentheses
The semantics of argument passing are identical to the semantics of initialization (§3.6.1) That is, argument types are checked and implicit argument type conversion takes place when necessary (§1.4) For example:
Trang 7double s2 = sqrt(2); // call sqrt() with the argument double{2}
Trang 8tiếp từ hàm main() Ví dụ:
#include <iostream> //include (‘‘import’’) the declarations for the I/O stream library
using namespace std; //make names from std visible without std:: (§3.4)
double square(double x) //square a double precision floating-point number
{
return x ∗x;
}
void print_square(double x)
{
cout << "the square of " << x << " is " << square(x) << "\n";
}
int main()
{
print_square(1.234); // print: the square of 1.234 is 1.52276
}
‘‘Kiểu trả về’’ void chỉ ra rằng một hàm không trả về giá trị
1.3 Các hàm
Cách chính để hoàn thành một việc gì đó trong chương trình C++ là gọi một hàm để thực hiện nó Định nghĩa một hàm là cách bạn chỉ định cách thực hiện một hoạt động Một hàm không thể được gọi trừ khi nó đã được khai báo trước đó
Một khai báo hàm cung cấp tên của hàm, kiểu của giá trị được trả về (nếu có), số lượng
và kiểu của các đối số phải được cung cấp trong một lệnh gọi Ví dụ:
Elem ∗ next_elem(); //no argument; return a pointer to Elem (an Elem*)
void exit(int); // int argument; return nothing
double sqrt(double); //double argument; return a double
Trong một khai báo hàm, kiểu trả về đứng trước tên của hàm và kiểu đối số đứng sau tên được đặt trong dấu ngoặc đơn
Ngữ nghĩa của việc truyền đối số giống với ngữ nghĩa của quá trình khởi tạo (§3.6.1) Nghĩa là, các kiểu đối số được kiểm tra và việc chuyển đổi kiểu đối số ngầm định diễn ra khi cần thiết (§1.4) Ví dụ:
Trang 9double s2 = sqrt(2); //call sqrt() with the argument double{2}
double s3 = sqrt("three"); //error: sqrt() requires an argument of type double
The value of such compile-time checking and type conversion should not be underestimated A function declaration may contain argument names This can be a help
to the reader of a program, but unless the declaration is also a function definition, the compiler simply ignores such names For example:
double sqrt(double d); //return the square root of d
double square(double); // return the square of the argument
The type of a function consists of its return type and the sequence of its argument types For example:
double get(const vector<double>& vec, int index); // type: double(const vector<double>&
, int)
A function can be a member of a class (§2.3, §4.2.1) For such a member function, the
name of its class is also part of the function type For example:
char& String::operator[ ](int index); // type: char& String::(int)
We want our code to be comprehensible, because that is the first step on the way to maintainability The first step to comprehensibility is to break computational tasks into meaningful chunks (represented as functions and classes) and name those Such functions then provide the basic vocabulary of computation, just as the types (built-in and user-defined) provide the basic vocabulary of data The C++ standard algorithms (e.g., find, sort, and iota) provide a good start (Chapter 12) Next, we can compose functions representing common or specialized tasks into larger computations
The number of errors in code correlates strongly with the amount of code and the complexity of the code Both problems can be addressed by using more and shorter functions Using a function to do a specific task often saves us from writing a specific piece of code in the middle of other code; making it a function forces us to name the activity and document its dependencies
If two functions are defined with the same name, but with different argument types, the compiler will choose the most appropriate function to invoke for each call For example:
void print(int); // takes an integer argument
void print(double); // takes a floating-point argument
void print(string); // takes a string argument
void user()
Trang 10{
Trang 11double s3 = sqrt("three"); //error: sqrt() requires an argument of type double
Không nên đánh giá thấp giá trị của việc kiểm tra thời gian biên dịch và chuyển đổi kiểu Một khai báo hàm có thể chứa tên đối số Đây có thể là một trợ giúp cho người đọc chương trình, nhưng trừ khi phần khai báo cũng là một định nghĩa hàm, trình biên dịch chỉ cần bỏ qua các tên như vậy Ví dụ:
double sqrt(double d); //return the square root of d
double square(double); // return the square of the argument
Kiểu của một hàm bao gồm kiểu trả về của nó và chuỗi các kiểu đối số của nó Ví dụ:
double get(const vector<double>& vec, int index); // type: double(const vector<double>&
, int)
Một hàm có thể là thành viên của một lớp (§2.3, §4.2.1) Đối với một hàm thành viên như vậy, tên của lớp của nó cũng là một phần của kiểu hàm Ví dụ:
char& String::operator[ ](int index); // type: char& String::(int)
Chúng ta muốn mã của mình phải dễ hiểu, bởi vì đó là bước đầu tiên trên con đường đạt được khả năng bảo trì Bước đầu tiên để dễ hiểu là chia các nhiệm vụ tính toán thành các phần có ý nghĩa (được biểu diễn dưới dạng các hàm và lớp) và đặt tên cho chúng Các chức năng như vậy sau đó cung cấp vốn từ vựng cơ bản về tính toán, cũng như các kiểu (cài sẵn
và do người dùng định nghĩa) cung cấp từ vựng cơ bản về dữ liệu Các thuật toán tiêu chuẩn C++ (ví dụ: find, sort và iota) cung cấp một khởi đầu tốt (Chương 12) Tiếp theo, chúng ta
có thể soạn các hàm đại diện cho các tác vụ thông thường hoặc chuyên biệt thành các tính toán lớn hơn
Số lượng lỗi trong mã tương quan chặt chẽ với số lượng mã và độ phức tạp của mã Cả hai vấn đề đều có thể được giải quyết bằng cách sử dụng nhiều hàm hơn và ngắn hơn Sử dụng một hàm để thực hiện một nhiệm vụ cụ thể thường giúp chúng ta không phải viết một đoạn mã cụ thể ở giữa đoạn mã khác; khiến nó trở thành một hàm buộc chúng ta phải đặt tên cho hoạt động và ghi lại các phụ thuộc của nó
Nếu hai hàm được định nghĩa với cùng một tên, nhưng với các kiểu đối số khác nhau, trình biên dịch sẽ chọn hàm thích hợp nhất để gọi cho mỗi lần gọi Ví dụ:
void print(int); // takes an integer argument
void print(double); // takes a floating-point argument
void print(string); // takes a string argument