C++ mit Visual Studio 2017: Ein Fach- und Lehrbuch für Standard-C++

Description

Dieses Buch stellt C++ umfassend dar. Es ist ein Lehrbuch, das keine Vorkenntnisse voraussetzt. Die C++11/14-Erweiterungen sind von Anfang an integriert. Und es ist ein Fachbuch, das erfahrene C++-Programmierer auf den neuesten Stand bringt. Es zeigt die zahlreichen Neuerungen gegenüber früheren Versionen von C++ und Visual Studio. Viele Beispiele illustrieren, wie man diese vorteilhaft einsetzen kann. Die Inhalte sind in zahlreichen Vorlesungen und Industrieseminaren erprobt. Übungsaufgaben (mit Lösungen auf der Homepage des Autors) ermöglichen dem Leser, das Gelernte zu vertiefen.  Dieses Buch erscheint in zwei weitgehend identischen Ausgaben: In der vorliegenden Ausgabe werden reine Standard-C++-Programme geschrieben, d.h. ohne grafische Benutzeroberfläche. Alle Ein- und Ausgaben erfolgen über die Konsole.In der weiteren Ausgabe „C++ mit Visual Studio 2017 und Windows Forms-Anwendungen“ (ISBN 978-3-662-49790-6) werden Programme mit einer grafischen Benutzeroberfläche geschrieben. Alle Ein- und Ausgaben erfolgen über eine Windows-Benutzeroberfläche. Diese Programme sehen etwas ansprechender aus als Konsolenprogramme. Das kann Anfängern den Einstieg erleichtern. Vorwort Inhalt 1 Die Entwicklungsumgebung 1.1 Installation von Visual Studio für C++ Projekte 1.2 Ein erstes C++-Projekt 1.2.1 Ein Projekt für ein Standard-C++-Programm anlegen 1.2.2 Ein- und Ausgaben über die Konsole 1.2.3 Fehler beim Kompilieren 1.2.4 Den Quelltext auf Header-Dateien aufteilen 1.2.5 Ein Projekt für die Lösung der Übungsaufgaben 1.2.6 An einem Projekt weiterarbeiten 1.2.7 Der Start des Compilers von der Kommandozeile Ө 1.3 Der Quelltexteditor 1.3.1 Tastenkombinationen 1.3.2 Intellisense 1.3.3 Die Formatierung des Quelltexts 1.3.4 Definitionen einsehen 1.3.5 Symbole suchen 1.3.6 Namen umbenennen 1.3.7 Zeichenfolgen suchen und ersetzen 1.4 Kontextmenüs und Symbolleisten 1.5 Die Online-Hilfe (MSDN Dokumentation) 1.5.1 Hilfe mit F1 in Visual Studio 1.5.2 Die MSDN-Dokumentation im Internet 1.6 Projekte und der Projektmappen-Explorer 1.6.1 Projekte, Projektdateien und Projektoptionen 1.6.2 Projektmappen und der Projektmappen-Explorer 1.7 Weiterführende Möglichkeiten Ө 1.7.1 Navigieren 1.7.2 Code-Ausschnitte 1.7.3 Aufgabenliste 1.7.4 Der Objektkatalog und die Klassenansicht Ө 1.7.5 Die Fenster von Visual Studio anordnen Ө 1.7.6 Einstellungen für den Editor Ө 1.8 Bereitstellung (Deployment) Ө 2 Elementare Datentypen und Anweisungen 2.1 Syntaxregeln 2.2 Variablen und Bezeichner 2.3 Ganzzahldatentypen 2.3.1 Die interne Darstellung von Ganzzahlwerten 2.3.2 Ganzzahlliterale und ihr Datentyp 2.3.3 Typ-Inferenz: Implizite Typzuweisungen mit auto 2.3.4 Zuweisungen und Standardkonversionen bei Ganzzahlausdrücken 2.3.5 Operatoren und die „üblichen arithmetischen Konversionen“ 2.3.6 Die Datentypen char und wchar_t 2.3.7 Der Datentyp bool 2.4 Kontrollstrukturen und Funktionen 2.4.1 Die if- und die Verbundanweisung 2.4.2 Die for-, die while- und die do-Schleife 2.4.3 Funktionen und der Datentyp void 2.4.4 Eine kleine Anleitung zum Erarbeiten der Lösungen 2.4.5 Werte- und Referenzparameter 2.4.6 Die Verwendung von Bibliotheken und Namensbereichen 2.4.7 Zufallszahlen 2.4.8 Default-Argumente 2.4.9 Programmierstil für Funktionen 2.4.10 Rekursive Funktionen 2.4.11 Die switch-Anweisung Ө 2.4.12 Die Sprunganweisungen goto, break und continue Ө 2.4.13 Assembler-Anweisungen Ө 2.5 Gleitkommadatentypen 2.5.1 Die interne Darstellung von Gleitkommawerten 2.5.2 Der Datentyp von Gleitkommaliteralen 2.5.3 Standardkonversionen 2.5.4 Mathematische Funktionen 2.6 Der Debugger, Tests und Ablaufprotokolle 2.6.1 Der Debugger 2.6.2 Der Debugger – Weitere Möglichkeiten Ө 2.6.3 Systematisches Testen 2.6.4 Unittests: Funktionen, die Funktionen testen 2.6.5 Ablaufprotokolle 2.6.6 Symbolische Ablaufprotokolle 2.7 Konstanten 2.7.1 Laufzeitkonstanten mit const 2.7.2 Compilezeit-Konstanten mit constexpr 2.7.3 constexpr Funktionen Ө 2.8 Kommentare 2.8.1 Kommentare zur internen Dokumentation 2.8.2 Kommentare und Intellisense 2.8.3 Dokumentationskommentare für externe Programme Ө 2.9 Exception-Handling Grundlagen: try, catch und throw 2.10 Namensbereiche – Grundlagen 2.11 Präprozessoranweisungen 2.11.1 Die #include-Anweisung 2.11.2 Makros Ө 2.11.3 Bedingte Kompilation 2.11.4 Pragmas Ө 3 Die Stringklassen: string, wstring usw. 3.1 Die Definition von Variablen eines Klassentyps 3.2 Einige Elementfunktionen der Klasse string 3.3 Raw-String-Literale (Rohzeichenfolgen) 3.4 Konversionen zwischen string/wstring und elementaren Datentypen 3.5 Konversionen zwischen string und Klassen mit Stringstreams Ө 3.6 Unicode-Strings Ө 3.7 Landespezifische Einstellungen Ө 3.8 Reguläre Ausdrücke Ө 4 Arrays und Container 4.1 Synonyme für Datentypen 4.1.1 Einfache typedef-Deklarationen 4.1.2 Synonyme für Datentypen mit using 4.2 Eindimensionale Arrays 4.3 Die Initialisierung von Arrays bei ihrer Definition 4.4 Arrays als Container 4.5 Mehrdimensionale Arrays Ө 4.6 Dynamische Programmierung Ө 5 Einfache selbstdefinierte Datentypen 5.1 Mit struct definierte Klassen 5.2 Aufzählungstypen 5.2.1 Schwach typisierte Aufzählungstypen (C/C++03) 5.2.2 enum Konstanten und Konversionen Ө 5.2.3 Stark typisierte Aufzählungstypen (C++11) 6 Zeiger, Strings und dynamisch erzeugte Variablen 6.1 Die Definition von Zeigervariablen 6.2 Der Adressoperator, Zuweisungen und generische Zeiger 6.3 Ablaufprotokolle für Zeigervariable 6.4 Dynamisch erzeugte Variablen 6.4.1 new und delete 6.4.2 Der Unterschied zu „gewöhnlichen“ Variablen 6.4.3 Memory Leaks in Visual C++ finden Ө 6.5 Dynamische erzeugte eindimensionale Arrays 6.6 Arrays, Zeiger und Zeigerarithmetik 6.7 Arrays als Funktionsparameter Ө 6.8 Funktionszeiger und Datentypen für Funktionen Ө 6.9 Konstante Zeiger 6.10 Stringliterale, nullterminierte Strings und char-Zeiger 6.11 Verkettete Listen 6.12 Binärbäume Ө 6.13 Zeiger als Parameter Ө 6.14 C-Bibliotheksfunktionen in string.h für nullterminierte Strings Ө 7 Überladene Funktionen und Operatoren 7.1 Inline-Funktionen Ө 7.2 Überladene Funktionen 7.2.1 Funktionen, die nicht überladen werden können 7.2.2 Regeln für die Auswahl einer passenden Funktion 7.3 Überladene Operatoren mit globalen Operatorfunktionen 7.3.1 Globale Operatorfunktionen 7.3.2 Die Ein- und Ausgabe von selbst definierten Datentypen 7.4 Referenztypen, Werte- und Referenzparameter 7.4.1 Werteparameter 7.4.2 Referenztypen 7.4.3 Referenzparameter 7.4.4 Referenzen als Rückgabetypen 7.4.5 Konstante Referenzparameter 8 Objektorientierte Programmierung 8.1 Klassen 8.1.1 Datenelemente und Elementfunktionen 8.1.2 Der Gültigkeitsbereich von Klassenelementen 8.1.3 Datenkapselung: Die Zugriffsrechte private und public 8.1.4 Der Aufruf von Elementfunktionen und der this-Zeiger 8.1.5 Konstruktoren und Destruktoren 8.1.6 OO Analyse und Design: Der Entwurf von Klassen 8.1.7 Klassendiagramme 8.2 Klassen als Datentypen 8.2.1 Der Standardkonstruktor 8.2.2 Objekte als Klassenelemente und Elementinitialisierer 8.2.3 Initialisiererlisten 8.2.4 friend-Funktionen und –Klassen 8.2.5 Überladene Operatoren mit Elementfunktionen 8.2.6 Der Kopierkonstruktor 8.2.7 Der Zuweisungsoperator = für Klassen 8.2.8 Die Angaben =delete und =default 8.2.9 Konvertierende und explizite Konstruktoren Ө 8.2.10 Konversionsfunktionen mit und ohne explicit Ө 8.2.11 Statische Klassenelemente 8.2.12 Konstante Objekte und Elementfunktionen 8.2.13 Funktionen als Objekte und Parameter mit std::function 8.2.14 Delegierende Konstruktoren Ө 8.2.15 Klassen und Header-Dateien 8.3 Vererbung und Komposition 8.3.1 Die Elemente von abgeleiteten Klassen 8.3.2 Zugriffsrechte auf die Elemente von Basisklassen 8.3.3 Verdeckte Elemente 8.3.4 Konstruktoren, Destruktoren und implizit erzeugte Funktionen 8.3.5 OO Design: public Vererbung und „ist ein“-Beziehungen 8.3.6 OO Design: Komposition und „hat ein“-Beziehungen 8.3.7 Konversionen zwischen public abgeleiteten Klassen 8.3.8 Mehrfachvererbung und virtuelle Basisklassen 8.4 Virtuelle Funktionen, späte Bindung und Polymorphie 8.4.1 Der statische und der dynamische Datentyp 8.4.2 Virtuelle Funktionen in C++03 8.4.3 Virtuelle Funktionen mit override in C++11 8.4.4 Die Implementierung von virtuellen Funktionen: vptr und vtbl 8.4.5 Virtuelle Konstruktoren und Destruktoren 8.4.6 Virtuelle Funktionen in Konstruktoren und Destruktoren 8.4.7 OO-Design: Einsatzbereich und Test von virtuellen Funktionen 8.4.8 OO-Design und Erweiterbarkeit 8.4.9 Rein virtuelle Funktionen und abstrakte Basisklassen 8.4.10 OO-Design: Virtuelle Funktionen und abstrakte Basisklassen 8.4.11 Objektorientierte Programmierung: Zusammenfassung 8.5 R-Wert Referenzen und Move-Semantik 8.5.1 R-Werte und R-Wert Referenzen 8.5.2 move-Semantik und std::move 8.5.3 Move-Semantik in der C++11 Standardbibliothek 8.5.4 Move-Semantik für eigene Klassen 9 Namensbereiche 9.1 Die Definition von Namensbereichen 9.2 Die Verwendung von Namen aus Namensbereichen 9.3 Header-Dateien und Namensbereiche 9.4 Aliasnamen für Namensbereiche Ө 10 Exception-Handling 10.1 Die try-Anweisung 10.2 Exception-Handler und Exceptions der Standardbibliothek 10.3 throw-Ausdrücke und selbst definierte Exceptions 10.4 Fehler und Exceptions 10.5 Die Freigabe von Ressourcen bei Exceptions: RAII 10.6 Exceptions in Konstruktoren und Destruktoren 10.7 noexcept 10.8 Die Exception-Klasse system_error Ө 11 Containerklassen der C++-Standardbibliothek 11.1 Sequenzielle Container der Standardbibliothek 11.1.1 Die Container-Klasse vector 11.1.2 Iteratoren 11.1.3 Geprüfte Iteratoren (Checked Iterators) 11.1.4 Die bereichsbasierte for-Schleife 11.1.5 Iteratoren und die Algorithmen der Standardbibliothek 11.1.6 Die Speicherverwaltung bei Vektoren Ө 11.1.7 Mehrdimensionale Vektoren Ө 11.1.8 Die Container-Klassen list und deque 11.1.9 Gemeinsamkeiten und Unterschiede der sequenziellen Container 11.1.10 Die Container-Adapter stack, queue und priority_queue Ө 11.1.11 Container mit Zeigern 11.1.12 std::array - Array Container fester GrößeӨ 11.2 Assoziative Container 11.2.1 Die Container set und multiset 11.2.2 Die Container map und multimap 11.2.3 Iteratoren der assoziativen Container 11.2.4 Ungeordnete Assoziative Container (Hash-Container) 12 Dateibearbeitung mit den Stream-Klassen 12.1 Stream-Variablen, ihre Verbindung mit Dateien und ihr Zustand 12.2 Fehler und der Zustand von Stream-Variablen 12.3 Lesen und Schreiben von Binärdaten mit read und write 12.4 Lesen und Schreiben mit den Operatoren > 12.5 Dateibearbeitung im Direktzugriff Ө 12.6 Manipulatoren und Funktionen zur Formatierung von Texten Ө 13 Funktoren, Funktionsobjekte und Lambda-Ausdrücke 13.1 Der Aufrufoperator () 13.2 Prädikate und Vergleichsfunktionen 13.3 Binder Ө 13.4 Lambda-Ausdrücke 13.5 Lambda-Ausdrücke – Weitere Konzepte Ө 13.5.1 Lambda-Ausdrücke werden zu Funktionsobjekten 13.5.2 Nachstehende Rückgabetypen 13.5.3 Generische Lambda-Ausdrücke 13.5.4 Lambda-Ausdrücke höherer Ordnung Ө 13.6 Kompatible function-Typen: Kovarianz und Kontravarianz Ө 14 Templates 14.1 Generische Funktionen: Funktions-Templates 14.1.1 Die Deklaration von Funktions-Templates mit Typ-Parametern 14.1.2 Spezialisierungen von Funktions-Templates 14.1.3 Funktions-Templates mit Nicht-Typ-Parametern 14.1.4 Explizit instanziierte Funktions-Templates Ө 14.1.5 Explizit spezialisierte und überladene Templates 14.1.6 Rekursive Funktions-Templates Ө 14.1.7 Variadische Templates 14.2 Generische Klassen: Klassen-Templates 14.2.1 Die Deklaration von Klassen-Templates mit Typ-Parametern 14.2.2 Spezialisierungen von Klassen-Templates 14.2.3 Klassen-Templates mit Nicht-Typ-Parametern 14.2.4 Explizit instanziierte Klassen-Templates Ө 14.2.5 Partielle und vollständige Spezialisierungen Ө 14.2.6 Vererbung mit Klassen-Templates Ө 14.2.7 Tupel mit Ө 14.2.8 Alias Templates Ө 14.3 Type Traits 14.3.1 Prüfungen bei der Kompilation: static_assert 14.3.2 type traits und static_assert 14.3.3 Eine Konstruktion von type traits 14.3.4 Die type traits Kategorien 14.3.5 type traits zur Steuerung der Übersetzung und Optimierung 14.4 Typ-Inferenz 14.4.1 Implizite Typzuweisungen mit auto 14.4.2 Mit decltype den Datentyp eines Ausdrucks bestimmen 14.5 Kovarianz und Kontravarianz 15 STL-Algorithmen und Lambda-Ausdrücke 15.1 Iteratoren 15.1.1 Die verschiedenen Arten von Iteratoren 15.1.2 Umkehriteratoren 15.1.3 Einfügefunktionen und Einfügeiteratoren 15.1.4 Stream-Iteratoren 15.1.5 Container-Konstruktoren mit Iteratoren 15.1.6 Globale Iterator-Funktionen Ө 15.2 Lineares Suchen 15.3 Zählen 15.4 Der Vergleich von Bereichen 15.5 Suche nach Teilfolgen 15.6 Minimum und Maximum 15.7 Mit all_of, any_of, none_of alle Elemente in einem Bereich prüfen 15.8 Kopieren und Verschieben von Bereichen 15.9 Elemente transformieren und ersetzen 15.10 Elementen in einem Bereich Werte zuweisen Ө 15.11 Elemente entfernen – das erase-remove Idiom 15.12 Die Reihenfolge von Elementen vertauschen 15.12.1 Elemente vertauschen 15.12.2 Permutationen Ө 15.12.3 Die Reihenfolge umkehren und Elemente rotieren Ө 15.12.4 Elemente durcheinander mischen Ө 15.13 Algorithmen zum Sortieren und für sortierte Bereiche 15.13.1 Partitionen Ө 15.13.2 Bereiche sortieren 15.13.3 Binäres Suchen in sortierten Bereichen 15.13.4 Mischen von sortierten Bereichen 15.14 Numerische Berechnungen 15.14.1 Verallgemeinerte numerische Algorithmen 15.14.2 Valarrays Ө 15.14.3 Zufallszahlen mit Ө 15.14.4 Komplexe Zahlen Ө 15.14.5 Numerische Bibliotheken neben dem C++-Standard Ө 16 Zeiten und Kalenderdaten mit chrono 16.1 Brüche als Datentypen: Das Klassen-Template ratio 16.2 Ein Datentyp für Zeiteinheiten: duration 16.3 Datentypen für Zeitpunkte: time_point 16.4 Uhren: system_clock und steady_clock 17 Multithreading 17.1 Funktionen als Threads starten 17.1.1 Funktionen mit async als Threads starten 17.1.2 Funktionen mit thread als Threads starten 17.1.3 Lambda-Ausdrücke als Threads starten 17.1.4 Zuweisungen und move für Threads 17.1.5 Die Klassen future und promise 17.1.6 Exceptions in Threads und ihre Weitergabe mit promise 17.1.7 Der Programmablauf mit async 17.1.8 Informationen über Threads 17.1.9 Sleep-Funktionen 17.1.10 Threads im Debugger 17.2 Kritische Abschnitte 17.2.1 Atomare Datentypen 17.2.2 Kritische Bereiche mit mutex und lock_guard sperren 17.2.3 Weitere Lock-Klassen: unique_lock und shared_lock 17.2.4 Weitere Mutex-Klassen 17.2.5 Deadlocks 17.2.6 call_once zur Initialisierung von Daten 17.2.7 Thread-lokale Daten 17.3 Bedingungsvariablen zur Synchronisation von Threads 17.4 Die „Parallel Patterns Library“ von Microsoft 18 C++11 Smart Pointer: shared_ptr, unique_ptr und weak_ptr 18.1 Gemeinsamkeiten von unique_ptr und shared_ptr 18.2 unique_ptr 18.3 shared_ptr 18.4 Deleter Ө 18.5 weak_ptr Ө 19 Literaturverzeichnis Index C#/C++-Schulungen Workshops – Beratung – Coaching