Основные понятия. Тема 1. Элементы языка программирования

символов, образующих алфавит языка. Алфавит языка C++ включает:
большие латинские буквы от A до Z
малые латинские буквы от a до z
цифры от 0 до 9
знаки препинания: , . ; : ! ?
скобки: ( ) [ ] { }
знаки математических операций: + -* / <> =
специальные символы: \ (обратная наклонная черта)
~ (волна или тильда)
& (амперсант)
# (решетка или диез)
’ (апостроф или одиночная кавычка)
” (двойная кавычка)
^ (стрелка)
% (процент)
_ (знак подчеркивания)

значение. Различают следующие виды лексем:
1) Ключевое слово – это лексема, имеющая некоторое предопределенное значение в языке. Ключевые слова нельзя использовать для каких-либо других целей.
2) Идентификатор – это последовательность букв, символа «_» и цифр, начинающаяся с буквы или символа «_». Идентификаторы используются как имена объекта программы .
3) Числовые константы – задают в программе конкретные целые или дробные числа, записываемые по обычным правилам, например, 123, 32.1, 3.21e2.
4) Строковые константы – это последовательности произвольных символов, заключенные в двойные кавычки, например, ”Строка символов”, ”String of characters”.
5) Символьные константы представляют в программе одиночные символы, при записи заключаются в одиночные апострофы, например, ’a’, ’A’, ’0’, ’1’.
6) Термином оператор в языке C++ обозначают действие, которое следует выполнить над данными, например, оператор сложения чисел (+), оператор логического отрицания (!).
7) К знакам препинания в C++ относятся два символа: (;) и (,) , служащие для разделения лексем. Символом (;) оканчивается любое предложение (инструкция) программы. Запятая
разделяет переменные при их объявлении, аргументы функций. Кроме знаков препинания, разделителями лексем являются пробелы, скобки и знаки операторов.
Пример: int x0 = 5; (int – ключевое слово, x0 – идентификатор, = – оператор, 5 – чис.конст.)

выражений. Выражения образуются по правилам языка программирования. В состав выражений могут входить переменные, соединенные знаками операторов и другие выражения.
Переменные хранят данные, которые обрабатываются в процессе работы программы. Для обозначения переменных используются идентификаторы. Каждая переменная имеет определенный тип, например, целый, символьный и т.д.
Т.е. переменная — именованная область оперативной памяти, предназначенная для хранения значений (данных) определенного типа. Тип влияет на размер памяти и способ внутреннего представления (кодирования) хранимых значений.
Значение выражения можно присвоить какой-либо переменной или непосредственно использовать в дальнейших вычислениях. С помощью круглых скобок можно определять порядок проведения вычислений.
Пример: d= (a+ b) * c;
Здесь можно выделить три выражения: сумма a и b, произведение этой суммы на c и выражение присваивания, создаваемое оператором (=), в результате которого d получает новое значение.
Замечание: выражения присваивания можно использовать как часть других выражений, например, x = (d = (a + b) * c);
или
x = d = (a + b) * c;

и вызываемая для своего выполнения по этому имени.
Обычно программа на языке C++ состоит из нескольких функций, которые решают отдельные части общей задачи.
Каждая программа должна иметь в своем составе функцию с именем main, которая, впрочем, может быть единственной функцией программы.
Выполнение программы начинается именно с вызова функции main (точка входа в прогр.).
5. Комментарии
Программы на языке C++ могут содержать комментарии, которые никак не влияют на вычисления и служат для пояснения хода работы программы. Комментарии предназначаются не компьютеру, а человеку. В комментариях допустимо использование любых символов, в том числе и русских букв.
Возможны два вида комментариев.
1) Комментарии, занимающие одну строку, начинаются двумя символами наклонной черты // и оканчиваются концом строки.
2) Текст, окаймленный знаками /* и */,также является комментарием. Такой комментарий может быть многострочным.

языке C++ исходная программа может состоять из нескольких файлов. Чтобы исходную программу можно было исполнить, ее нужно перевести на язык машинных команд. Готовая к выполнению программа на языке машинных команд называется рабочей (исполняемой).
Препроцессор осуществляет предварительную обработку исходного текста в соответствии с включенными в него директивами, например,

вставляет в текст обрабатываемого файла содержимое других файлов, убирает комментарии, заменяет некоторые слова (называемые макросами) на заранее определенные фрагменты программного кода.
Компилятор проверяет правильность исходной программы с точки зрения правил языка и переводит ее на язык машинных команд, в результате чего создается объектный код. Объектный код, полученный после компиляции какого-либо файла, размещается в файлах с расширением .obj.
Редактор связей собирает в один исполняемый файл объектные модули программы, добавляет код стандартных функций из библиотек. В результате получается готовый к выполнению исполняемый код, размещаемый в файле с расширением .exe или .dll.

среды разработки (Integrated Development Environment – IDE), включающие в свой состав редактор для написания текста программы, препроцессор, компилятор, редактор связей, а также отладчик, облегчающий поиск ошибок. Примеры IDE для C++:
1) Среда Eclipse является бесплатной, свободно распространяемой. По умолчанию эта среда использует язык Java, но есть варианты ее настройки для других языков, в том числе для языков C и С++ . Eclipse не включает компилятор с языка C++, его нужно установить отдельно и указать в настройках среды. Eclipse не удобен для работы на C++.
2) Бесплатная интегрированная среда Qt Creator, ориентированная на использование кроссплатформенной библиотеки Qt на C++, предназначенной для разработки приложений для различных операционных систем.
Для разработки на C++ в среде Qt Creator можно использовать свободный компилятор MinGW или компилятор MS к Visual Studio.
3) Компания Embarcadero Technologies выпускает несколько форм среды Red Studio, включающей систему C++ Builder со средой разработки на C++ и компилятор.
4) Microsoft выпускает продукт Visual Studio для Windows, macOC позволяющий разрабатывать приложения на языках C++, C#, Visual Basic и др. для ряда платформ
Существует бесплатная версия Visual Studio Community 2019 для обучения, разработок с открытым кодом и индивидуального использования (https://visualstudio.microsoft.com/ru/)
5) Бесплатная среда разработки Code::Blocks на C/C++ и Fortran (https://www.codeblocks.org)
II. Online компиляторы с C++
(см., например, краткий обзор на https://purecodecpp.com/archives/3902)
IdeOne — пример часто используемого online-компилятора (https://ideone.com)

страницы ideone.com с настройкой на ввод, компиляцию и запуск программы на C++ >>>>

<< Введенная на ideone.com программа C++

<< Результат компиляции, сборки и выполнения
программы

// потоковых средств ввода и вывода языка С++
#include // Подключение заголовочного файла библиотеки, содержащей
// средства для настройки программы на использование
//особенностей, характерных для разных стран и языков, в
//частности, русского языка
#include // Подключение заголовочного файла библиотеки, содержащей
//функцию system()
using namespace std; //делает доступными имена из пространства имен std
int main() // главная функция программы, «точка входа»
{
setlocale(LC_ALL, "Russian"); // Настройка на использование национальных
//особенностей
cout << "Здравствуй, Мир!\n"; // Вывод на экран текста Здравствуй, Мир!
system("pause"); // Остановка программы до нажатия
// любой клавиши
return 0; // завершение работы функции main()
}

окне Создание проекта выбираем язык программирования (C++), ОС (Windows), тип проекта (Консоль) и шаблон проекта (Пустой проект или Мастер классических приложений Windows).

После нажатия кнопки Далее откроется окно мастера создания приложения.

В поле Имя вводим имя проекта, в поле Расположение выбираем папку для проекта. При создании проекта автоматически создается папка с именем, совпадающим с именем проекта. Если включить флаг «Поместить решение и проект в одном каталоге» (удобно для небольших программ), дополнительных папок не создастся.

взаимосвязанными проектами, то их удобно объединять в так называемые решения (Solution). В этом случае флаг «Поместить решение и проект в одном каталоге» включать не нужно. Тогда поле Имя решения будет доступно для редактирования. В нем можно будет задать имя решения, отличающееся от имени проекта, а для решения будет создана отдельная папка с этим именем, в нее будут вложены папки всех проектов, входящих в состав Solution.
При создании простых учебных программ, включающих один проект, удобнее использовать режим, когда отдельной папки для решения не создается. В этом случае его папка совпадает с папкой проекта.
Этот режим как раз и включается установкой флага «Поместить решение и проект в одном каталоге».
В любом случае в папке решения создается файл решения с расширением .sln. В папке каждого проекта создаются файлы проектов с расширением .vcxproj

проект» попадаем в диалог «Проект классического приложения Windows», где нужно выбрать тип приложения. ====>>>>

Возможные типы приложений:

Вид диалогового окна:

Для непустых проектов доступны к выбору два флага: «Предкомпилированные заголовки» и «Заголовочные файлыMFC».
Выбор MFS – встраивает в проект поддержку библиотеки MFC (Microsoft Foundation Class – основные классы Майкрософт).

Для создания пустого проекта выбираем тип «Консольное приложение (EXE)», помечаем «Пустой проект», подтверждаем по «ОК».

Консольные приложения выполняются в отдельном окне, эмулирующем работу операционной системы DOS

разработки.
В окне Обозреватель решений показывается состав решения. Видно, что решение MyProject содержит один проект с тем же названием, включающий три основных раздела:
Исходные файлы;
Файлы заголовков;
Файлы ресурсов.
Пока эти разделы пусты. Еще есть разделы ссылок и внешних зависимостей.

MyProject.vcproj содержит информацию о версии Visual C++, которая сгенерировала этот файл, информацию о платформе, конфигурациях и свойствах проекта, включая параметры компиляции, сборки и пр.
Файл решения MyProject.sln содержит сведения о проектах, входящих в данное решение.
Остальные файлы имеют служебный характер для среды разработки.

=> Добавить новый элемент…. В появившемся окне Добавление нового элемента – MyProject выбираем категорию – Код, шаблон – Файл C++ (.cpp). В поле Имя вводим имя добавляемого файла кода – Hello.cpp Расширение .cpp можно не писать – будет добавлено к имени файла автоматически.

вставим код Программы 1 со слайда 9.

При первом выполнении этой команды сначала запускается компилятор. Если при компиляции не обнаружено ошибок, запускается компоновщик.
Сообщения в окне Вывод зависят от версии Visual Studio. Например, в окне Вывод могут быть показаны сообщения: 1>Компиляция... затем – 1>Компоновка... . Или же: Сборка начата… Если компилятор или компоновщик находят ошибки, сообщения о них также выводятся в окно Вывод.
Для более удобной работы с ошибками существует окно Список ошибок, выводимое командой Вид => Список ошибок.

успешно: 1.
При повторном выполнении команды Построить <Имя_Проекта> компилируются только файлы, в которые внесены изменения, и, если в исходных файлах были изменения, выполняется компоновка.
Команда Сборка => Перестроить <Имя_Проекта> выполняет перекомпиляцию всех файлов проекта и компоновку.
Отдельная компиляция выделенного файла выполняется командой Сборка => Компилировать или комбинацией Ctrl+F7.

создается папка Debug, содержащая результаты работы компилятора и компоновщика.
В этой папке мы видим объектный файл программы Hello.obj и рабочую программу MyProject.exe. Используя созданный exe-файл, можно запускать программу из среды операционной системы.

Выполнение команд Сборка => Очистить <Имя_проекта> приведет к удалению файлов, возникших в процессе компиляции и сборки.

командой Отладка => Начать отладку, или клавишей F5. При этом окно выполнения программы сразу закрывается, после окончания работы программы.
После команды Отладка => Запуск без отладки (комбинация клавиш Ctrl+F5) окно выполнения программы остается открытым до нажатия любой клавиши.
Примечание. Включение в программу перед завершающей инструкцией return 0; инструкции system("pause"); приведет к дополнительной приостановке выполнения программы до нажатия любой клавиши. Вот как будет выглядеть консольное окно приложения при запуске в режиме Отладка => Начать отладку при наличии перед завершением инструкции system("pause").

уста-навливаем флажок Пустой проект. Полезно установить флажок Предкомпилированный заголовок.

После нажатия кнопки OK создается проект указанного типа и открывается в среде разработки.

При НЕ установленном флажке Пустой проект в проект добавляется файл исходного кода с именем, совпадающим с именем проекта, который будет содержать заготовку функции main().

автоматически включено несколько файлов.

Файл NotEmptyPr.cpp, содержит заготовку главной функции программы main()

Файлы pch.h, pch.cpp определяют состав предварительно компилируемых заголовочных файлов (precompiled header, PCH). Программист может включить в pch.h директивы #include <имя_заголовка> для подключения набора редко изменяемых больших заголовочных файлов.
При первом построении проекта, выполняемого командой Построение=>Построить <ИмяПроекта>, создается файл предварительно откомпилированных заголовков NotEmptyPr.pch и файл pch.obj – с результатами компиляции заголовочных файлов, включенных программистом в pch.h

в области с пометкой @@@@@@ файлы заголовков
// компилируются только один раз, что ускоряет последующие сборки.
// Результаты предкомпиляции запоминаются в файле ИМЯ_ПРОЕКТА.pch
// Однако изменение любого из приведенных здесь файлов
// между операциями сборки приведет к повторной
// компиляции всех(!) этих файлов.
// Не добавляйте сюда файлы, которые планируете часто изменять,
// так как в этом случае выигрыша в производительности не будет.
#ifndef PCH_H
#define PCH_H
// @@@@@@ Добавьте сюда заголовочные файлы
// для их предварительной компиляции
#endif //PCH_H

pch.h – файл для подключения стандартных системных заголовочных файлов или заголовочных файлов конкретного проекта, которые часто используются, но не часто изменяются

файлу предварительно компилируемых заголовков
#include "pch.h"
// Для использования механизма предварительно скомпилированных
// заголовочных файлов файл pch.cpp необходим
// среди исходных файлов проекта
// Подключайте ссылки на требующиеся дополнительные заголовки
// в файле pch.h, а не в файле pch.cpp
Замечание: в файл pch.cpp не следует вносить каких-либо дополнений.

перенести в файл pch.h:
#include
#include
#include
// using namespace std; //— отказались от подключения пространства имен std
// Изменим шаблонную функцию main() в файле NotEmptyPr.cpp:
int main()
{ setlocale(LC_ALL, "Russian");
std::cout << "Здравствуй, Мир!\n"; //Требуется явное указание пространства имен std
system("pause");
// return 0; // – в функции main инструкция «return 0;» не обязательна
}

Перенос в заголовочный файл pch.h стандартных файлов заголовков существенно увеличит объем файла предкомпили-рованных заголовков NotEmptyPr.pch, но ускорит последующие перекомпиляции проекта.

Файл NotEmptyPr.cpp

папка Debug, содержащая результаты работы компилятора и компоновщика. В этой папке находится файл предварительно откомпилированных заголовков NotEmptyPr.pch, объектный файл pch.obj, объектный файл главного модуля NotEmptyPr.obj и рабочая программа NotEmptyPr.exe.
Для запуска созданной программы из среды операционной системы нужно выбрать созданный exe-файл и нажать клавишу Enter.

тоска с запятой) и семантическая ошибка (деление на нуль).
// Файл DivNumbers.cpp
#include
using namespace std;
int main()
{
int a, b, c; // Определение переменных
a = 1; // Присваивание значений
b = 0 // переменным В строчке ошибка, отсутствует (;)
c = a / b; // Деление чисел
cout << "c = " << c; // Вывод частного
return 0;
}

1 error C2146: синтаксическая ошибка: отсутствие ";" перед идентификатором "c".
Компилятор указал на 9-ю строку программы, хотя символа (;) не хватает в конце 8-й строки. Это объясняется тем, что компилятор анализирует текст программы последовательно, символ за символом, выделяя отдельные слова (лексемы) программы. Число 0 в конце 8-й строки ошибкой не является, но имя переменной c, стоящее после числа 0 без какого-либо предшествующего знака – это ошибка.

нажать F1.
Кроме сообщений об ошибках компилятор может выдавать предупреждения. Так выдается предупреждение, если созданная переменная не используется. Наличие предупреждений не препятствует созданию рабочей программы, но лучше их устранять, например, удалить из программы переменную, которая не используется.

отладку, или нажав F5. Появится окно с сообщением Integer division by zero (Целочисленное деление на нуль). Нажмем в этом окне кнопку Прервать, перейдем в режим отладки. При этом откроется окно с исходным кодом, в котором желтой стрелкой будет отмечена строка кода, на которой программа остановилась.

окна, помогающие проанализировать работу программы. Список отладочных окон выводится командой Отладка=>Окна.

Контрольные значения – окна для наблюдения за текущими
значениями переменных;
Видимые – окно, показывающее переменные, используемые в текущей строке кода и в предыдущей строке кода;
Локальные – окно, в котором автоматически показываются текущие значения локальных переменных;
В окне Видимые показаны переменные a, b и c, используемые в строке, на которой остановилась программа.

Значения переменных показаны как шестнадцатеричные числа. Для отображения чисел в десятичной системе нужно щелкнуть правой кнопкой мыши по столбцу Значение и снять флажок Шестнадцатеричный вывод.

переменных отображаются также при наведении на них курсора.
Для управления размещением отладочными и другими окнами среды Visual Studio можно использовать команды контекстного меню, выводимые щелчком правой кнопки мыши по заголовку окна.
В режиме Плавающее окно может занимать произвольное положение на экране. В режиме Закрепляемое окно можно прикрепить к любой из четырех сторон основного окна. В режиме Вкладка окно становится вкладкой основного окна.