Стенли Липпман - Язык программирования C++. Пятое издание

• Название: Язык программирования C++. Пятое издание
• Автор: Стенли Липпман
• Издательство: Издательский дом "Вильямс"
• Жанр: Программирование
• Год: 2014
• ISBN: 978-5-8459-1839-0

Лучшее руководство по программированию и справочник по языку, полностью пересмотренное и обновленное под стандарт С++11!

Вы держите в руках новое издание популярного и исчерпывающего бестселлера по языку программирования С++, которое было полностью пересмотрено и обновлено под стандарт С++11. Оно поможет вам быстро изучить язык и использовать его весьма эффективными и передовыми способами. В соответствии с самыми передовыми и современными методиками изложения материала авторы демонстрируют использование базового языка и его стандартной библиотеки для разработки эффективного, читабельного и мощного кода.

С самого начала этой книги читатель знакомится со стандартной библиотекой С++, ее самыми популярными функциями и средствами, что позволяет сразу же приступить к написанию полезных программ, еще не овладев всеми нюансами языка. Большинство примеров из книги было пересмотрено так, чтобы использовать новые средства языка и продемонстрировать их наилучшие способы применения. Эта книга — не только проверенное руководство для новичков в С++, она содержит также авторитетное обсуждение базовых концепций и методик языка С++ и является ценным ресурсом для опытных программистов, особенно желающих побыстрей узнать об усовершенствованиях С++11.

Стенли Б. Липпман работал старшим консультантом в Jet Propulsion Laboratory, архитектором группы Visual С++ корпорации Microsoft, техническим сотрудником Bell Laboratories и главным инженером- программистом по анимации в кинокомпаниях Disney, DreamWorks, Pixar и PDI.

Жози Лажойе, работающий ныне в кинокомпании Pixar, был членом канадской группы разработчиков компилятора C/C++ корпорации IBM, а также возглавлял рабочую группу базового языка С++ в составе международной организации по стандартизации ANSI/ISO.

Барбара Э. Му имеет почти тридцатилетний опыт программирования. На протяжении пятнадцати лет она работала в компании AT&T, сотрудничая с Бьярне Страуструпом, автором языка С++, и несколько лет руководила группой разработчиков С++.

• Узнайте, как использовать новые средства языка С++11 и стандартной библиотеки для быстрого создания надежных программ, а также ознакомьтесь с высокоуровневым программированием

• Учитесь на примерах, в которых показаны передовые стили программирования и методики проектирования

• Изучите принципы и узнайте почему язык С++11 работает именно так

• Воспользуйтесь множеством перекрестных ссылок, способных помочь вам объединить взаимосвязанные концепции и проникнуть в суть

• Ознакомьтесь с современными методиками обучения и извлеките пользу из упражнений, в которых подчеркиваются ключевые моменты, позволяющие избежать проблем

• Освойте лучшие методики программирования и закрепите на практике изученный материал

Исходный код примеров можно загрузить с веб-страницы книги на сайте издательства по адресу: http://www.williamspublishing.com

---

Кроме средств, определенных специально для языка С++, его библиотека содержит также библиотеку языка С. Имена заголовков языка С имеют формат имя.h. Версии этих же заголовков языка С++ имеют формат cимя, т.е. суффикс .h удален, а имени предшествует символ с, означающий, что этот заголовок принадлежит библиотеке С.

Следовательно, у заголовка cctype то же содержимое, что и у заголовка ctype.h, но в форме, соответствующей программе С++. В частности, имена, определенные в заголовках с имя, определены также в пространстве имен std, тогда как имена, определенные в заголовках .h, — нет.

Как правило, в программах на языке С++ используют заголовки версии cимя, а не имя.h. Таким образом, имена из стандартной библиотеки будут быстро найдены в пространстве имен std. Использование заголовка .h возлагает на программиста дополнительную заботу по отслеживанию, какие из библиотечных имен унаследованы от языка С, а какие принадлежат языку С++.

Обработка каждого символа, использование серийного оператора for

Если необходимо сделать нечто с каждым символом в строке, то наилучшим подходом является использование оператора, введенного новым стандартом, — серийный оператор for (range for). Этот оператор перебирает элементы данной ему последовательности и выполняет с каждым из них некую операцию. Его синтаксическая форма такова:

for (объявление : выражение)

 оператор

где выражение — это объект типа, который представляет последовательность, а объявление определяет переменную, которая будет использована для доступа к элементам последовательности. На каждой итерации переменная в объявлении инициализируется значением следующего элемента в выражении.

Строка представляет собой последовательность символов, поэтому объект типа string можно использовать как выражение в серийном операторе for. Например, серийный оператор for можно использовать для вывода каждого символа строки в отдельной строке вывода.

string str("some string");

// вывести символы строки str по одному на строку

for (auto с : str)  // для каждого символа в строке str

 cout << с << endl; // вывести текущий символ и символ новой строки

Цикл for ассоциирует переменную с с переменной str типа string. Управляющая переменная цикла определяется тем же способом, что и любая другая переменная. В данном случае используется спецификатор auto (см. раздел 2.5.2), чтобы позволить компилятору самостоятельно определять тип переменной с, которым в данном случае будет тип char. На каждой итерации следующий символ строки str будет скопирован в переменную с. Таким образом, можно прочитать этот цикл так: "Для каждого символа с в строке str" сделать нечто. Под "нечто" в данном случае подразумевается вывод текущего символа, сопровождаемого символом новой строки.

Рассмотрим более сложный пример и используем серийный оператор for, а также функцию ispunct() для подсчета количества знаков пунктуации в строке:

string s("Hello World!!!");

// punct_cnt имеет тот же тип, что и у возвращаемого значения

// функции s.size(); см. p. 2.5.3

decltype(s.size()) punct_cnt = 0;

// подсчитать количество знаков пунктуации в строке s

for (auto с : s) // для каждого символа в строке s

 if (ispunct(c)) // если символ знак пунктуации

   ++punct_cnt;  // увеличить счетчик пунктуаций

cout << punct_cnt

     << " punctuation characters in " << s << endl;

Вывод этой программы таков:

3 punctuation characters in Hello World!!!

Здесь для объявления счетчика punct_cnt используется спецификатор decltype (см. раздел 2.5.3). Его тип совпадает с типом возвращаемого значения функции s.size(), которым является тип string::size_type. Для обработки каждого символа в строке используем серийный оператор for. На сей раз проверяется, является ли каждый символ знаком пунктуации. Если да, то используем оператор инкремента (см. раздел 1.4.1) для добавления единицы к счетчику. Когда серийный оператор for завершает работу, отображается результат.

Использование серийного оператора for для изменения символов в строке

Если необходимо изменить значение символов в строке, переменную цикла следует определить как ссылочный тип (см. раздел 2.3.1). Помните, что ссылка — это только другое имя для данного объекта. При использовании ссылки в качестве управляющей переменной она будет по очереди связана с каждым элементом последовательности. Используя ссылку, можно изменить символ, с которым она связана.

Предположим, что вместо подсчета знаков пунктуации необходимо преобразовать все буквы строки в верхний регистр. Для этого можно использовать библиотечную функцию toupper(), которая возвращает полученный символ в верхнем регистре. Для преобразования всей строки необходимо вызвать функцию toupper() для каждого символа и записать результат в тот же символ:

string s("Hello World!!!");

// преобразовать s в верхний регистр

for (auto &с : s) // для каждого символа в строке s

                  // (примечание: с - ссылка)

 с = toupper(с);  // с - ссылка, поэтому присвоение изменяет

                  // символ в строке s

cout << s << endl;

Вывод этого кода таков:

HELLO WORLD!!!

На каждой итерации переменная с ссылается на следующий символ строки s. При присвоении значения переменной с изменяется соответствующий символ в строке s.

с = toupper(с); // с - ссылка, поэтому присвоение изменяет

                // символ в строке s

Таким образом, данное выражение изменяет значение символа, с которым связана переменная с. По завершении этого цикла все символы в строке str будут в верхнем регистре.

Обработка лишь некоторых символов

Серийный оператор for работает хорошо, когда необходимо обработать каждый символ. Но иногда необходим доступ только к одному символу или к некоторому количеству символов на основании некоего условия. Например, можно преобразовать в верхний регистр только первый символ строки или только первое слово в строке.

Существуют два способа доступа к отдельным символам в строке: можно использовать индексирование или итератор. Более подробная информация об итераторах приведена в разделе 3.4 и в главе 9.

Оператор индексирования (оператор []) получает значение типа string::size_type (раздел 3.2.2), обозначающее позицию символа, к которому необходим доступ. Оператор возвращает ссылку на символ в указанной позиции.

Индексация строк начинается с нуля; если строка s содержит по крайней мере два символа, то первым будет символ s[0], вторым — s[1], а последним символом является s[s.size() - 1].

Значения, используемые для индексирования строк, не должны быть отрицательными и не должны превосходить размер строки (>= 0 и < size()). Результат использования индекса вне этого диапазона непредсказуем. Непредсказуема также индексация пустой строки.

Значение оператора индексирования называется индексом (index). Индекс может быть любым выражением, возвращающим целочисленное значение. Если у индекса будет знаковый тип, то его значение преобразуется в беззнаковый тип size_type (см. раздел 2.1.2).

Следующий пример использует оператор индексирования для вывода первого символа строки:

if (!s.empty())        // удостоверившись, что символ для вывода есть,

 cout << s[0] << endl; // вывести первый символ строки s

Прежде чем обратиться к символу, удостоверимся, что строка s не пуста. При каждом использовании индексирования следует проверять наличие значения в данной области. Если строка s пуста, то значение s[0] неопределенно.

Если строка не константа (см. раздел 2.4), возвращенному оператором индексирования символу можно присвоить новое значение. Например, первый символ можно перевести в верхний регистр следующим образом:

string s("some string");

if (!s.empty())        // удостовериться в наличии символа s[0]