C++

Inhalt

Vorwort

Teil I: Grundkurs

1 Keine Angst vor C++!

1.1 Von C zu C++

1.1.1 Rückblick

1.1.2 Die strukturierte Programmierung

1.1.3 Chips sind billig, Programmierer teuer

1.1.4 Fassen wir zusammen

1.2 Von der Idee zum fertigen Programm

1.3 Näher hingeschaut: der C++-Compiler

1.3.1 Der Compiler ist ein strenger Lehrer

1.3.2 Definition und Deklaration

1.3.3 Das Konzept der Headerdateien

1.3.4 Namensräume

1.3.5 Der Compiler bei der Arbeit

1.3.6 ISO und die Compiler-Wahl

1.3.7 Der neue C++17-Standard

1.4 Übungen

2 Grundkurs: Das erste Programm

2.1 Hallo Welt! – das Programmgerüst

2.1.1 Typischer Programmaufbau

2.1.2 Die Eintrittsfunktion main()

2.1.3 Die Anweisungen

2.1.4 Headerdateien

2.1.5 Kommentare

2.2 Programmerstellung

2.2.1 Programmerstellung mit Visual Studio

2.2.2 Programmerstellung mit GNU-Compiler

2.2.3 Programmausführung

2.3 Stil

2.4 Übungen

3 Grundkurs: Daten und Variablen

3.1 Konstanten (Literale)

3.2 Variablen

3.2.1 Variablendefinition

3.2.2 Werte in Variablen speichern

3.2.3 Variablen bei der Definition initialisieren

3.2.4 Werte von Variablen abfragen

3.3 Konstante Variablen

3.4 Die Datentypen

3.4.1 Die Bedeutung des Datentyps

3.4.2 Die elementaren Datentypen

3.4.3 Weitere Datentypen

3.5 Typumwandlung

3.5.1 Typumwandlung bei der Ein- und Ausgabe

3.5.2 Automatische Typumwandlungen

3.5.3 Explizite Typumwandlungen

3.6 Übungen

4 Grundkurs: Operatoren und Ausdrücke

4.1 Rechenoperationen

4.1.1 Die arithmetischen Operatoren

4.1.2 Die mathematischen Funktionen

4.2 Ausdrücke

4.3 Die kombinierten Zuweisungen

4.4 Inkrement und Dekrement

4.5 Strings addieren

4.6 Weitere Operatoren

4.7 Übungen

5 Grundkurs: Kontrollstrukturen

5.1 Entscheidungen und Bedingungen

5.1.1 Bedingungen

5.1.2 Die Vergleichsoperatoren

5.1.3 Die logischen Operatoren

5.2 Verzweigungen

5.2.1 Die einfache if-Anweisung

5.2.2 Die if-else-Verzweigung

5.2.3 Die switch-Verzweigung

5.3 Schleifen

5.3.1 Die while-Schleife

5.3.2 Die do-while-Schleife

5.3.3 Die for-Schleife

5.3.4 Schleifen mit mehreren Schleifenvariablen

5.3.5 Performance-Tipps

5.4 Sprunganweisungen

5.4.1 Abbruchbefehle für Schleife

5.4.2 Abbruchbefehle für Funktionen

5.4.3 Sprünge mit goto

5.5 Fallstricke

5.5.1 Die leere Anweisung

5.5.2 Nebeneffekte in booleschen Ausdrücken

5.5.3 Dangling else-Problem

5.5.4 Endlosschleifen

5.6 Übungen

6 Grundkurs: Eigene Funktionen

6.1 Definition und Aufruf

6.1.1 Der Ort der Funktionsdefinition

6.1.2 Funktionsprototypen (Deklaration)

6.2 Rückgabewerte und Parameter

6.2.1 Rückgabewerte

6.2.2 Parameter

6.3 Lokale und globale Variablen

6.3.1 Lokale Variablen

6.3.2 Globale Variablen

6.3.3 Gültigkeitsbereiche und Verdeckung

6.4 Funktionen und der Stack

6.5 Überladung

6.6 Übungen

7 Grundkurs: Eigene Datentypen

7.1 Arrays

7.1.1 Definition

7.1.2 Auf Array-Elemente zugreifen

7.1.3 Initialisierung

7.1.4 Arrays in Schleifen durchlaufen

7.1.5 Arrays an Funktionen übergeben

7.1.6 Mehrdimensionale Arrays

7.1.7 Vor- und Nachteile der Programmierung mit Arrays

7.2 Aufzählungen

7.2.1 Definition

7.2.2 Variablen

7.2.3 Aufzählungstypen und switch-Verzweigungen

7.2.4 Die neuen enum class-Aufzählungen

7.3 Strukturen

7.3.1 Definition

7.3.2 Variablendefinition

7.3.3 Zugriff auf Elemente

7.3.4 Initialisierung

7.3.5 Arrays von Strukturen

7.4 Klassen

7.4.1 Definition

7.4.2 Variablen, Objekte und Konstruktoren

7.4.3 Zugriffsschutz

7.5 Übungen

8 Grundkurs: Zeiger und Referenzen

8.1 Zeiger

8.1.1 Definition

8.1.2 Initialisierung

8.1.3 Dereferenzierung

8.1.4 Zeigerarithmetik

8.2 Referenzen

8.3 Einsatzgebiete

8.3.1 call by reference

8.3.2 Dynamische Speicherreservierung

8.4 Übungen

9 Grundkurs: Noch ein paar Tipps

9.1 Wie gehe ich neue Programme an?

9.2 Wo finde ich Hilfe?

9.2.1 Hilfe zu Compiler-Meldungen

9.2.2 Hilfe bei der Lösung von Programmieraufgaben

9.2.3 Hilfe bei Programmen, die nicht richtig funktionieren

9.2.4 Debuggen

9.3 Programme optimieren

Teil II – Aufbaukurs: die Standardbibliothek

10 Aufbaukurs: Einführung

10.1 Bibliotheken verwenden

10.2 Hilfe zu den Bibliothekselementen

11 Aufbaukurs: Mathematische Funktionen

11.1 Die mathematischen Funktionen

11.1.1 Mathematische Konstanten

11.1.2 Verwendung der trigonometrischen Funktionen

11.1.3 Überläufe

11.2 Zufallszahlen

11.3 Komplexe Zahlen

11.4 Übungen

12 Aufbaukurs: Strings

12.1 String-Literale

12.1.1 Escape-Sequenzen

12.1.2 Zeilenumbrüche

12.2 Strings erzeugen

12.3 Strings aneinanderhängen

12.4 Strings vergleichen

12.5 Sonstige String-Manipulationen

12.6 C-Strings

12.7 Umwandlungen zwischen Strings und Zahlen

12.8 Übungen

13 Aufbaukurs: Ein- und Ausgabe

13.1 Daten auf die Konsole ausgeben

13.2 Formatierte Ausgabe

13.2.1 Ausgabebreite

13.2.2 Füllzeichen

13.2.3 Genauigkeit

13.2.4 Formatierte Ausgabe mit printf()

13.3 Deutsche Umlaute

13.4 Daten über die Konsole (Tastatur) einlesen

13.5 Fehlerbehandlung

13.6 Streams

13.7 Textdateien

13.7.1 In Textdateien schreiben

13.7.2 Aus Textdateien lesen

13.8 Binärdateien

13.9 Übungen

14 Aufbaukurs: Zeit und Datum

14.1 Zeit und Datum

14.2 Laufzeitmessungen

14.3 Übungen

15 Aufbaukurs: Container

15.1 Die STL

15.2 vector – ein intelligenter Daten-Container

15.2.1 Einsatz eines Containers

15.2.2 Größenmanagement von Containern

15.2.3 Typische Memberfunktionen

15.3 Der Gebrauch von Iteratoren

15.4 Die Algorithmen

15.4.1 generate()

15.4.2 stable_sort()

15.5 Schlüssel/Wert-Paare

15.6 Übungen

16 Aufbaukurs: Programme aus mehreren Quelltextdateien

16.1 Quelltext verteilen

16.1.1 Funktionen über Dateigrenzen hinweg verwenden

16.1.2 Klassen über Dateigrenzen hinweg verwenden

16.1.3 Variablen über Dateigrenzen hinweg verwenden

16.1.4 Typdefinitionen über Dateigrenzen hinweg verwenden

16.2 Mehrfacheinkopieren von Headerdateien verhindern

16.3 Übungen

Teil III – Objektorientierte Programmierung

17 OOP-Kurs: Klassen

17.1 Objektorientiert denken – objektorientiert programmieren

17.1.1 Objektorientiertes Programmieren

17.1.2 Wie sind Objekte beschaffen?

17.1.3 Wie findet man einen objektorientierten Lösungsansatz?

17.1.4 Objekte und Klassen

17.2 Klassendefinition

17.2.1 Zugriffsrechte

17.2.2 Quelltext- und Headerdatei

17.2.3 Klassen zu Visual-Studio-Projekten hinzufügen

17.3 Membervariablen

17.3.1 Anfangswerte

17.3.2 Private-Deklaration

17.3.3 Eingebettete Objekte

17.3.4 Konstante Membervariablen

17.3.5 Statische Membervariablen

17.4 Memberfunktionen

17.4.1 Definition innerhalb der Klassendefinition

17.4.2 Definition außerhalb der Klassendefinition

17.4.3 Der this-Zeiger

17.4.4 Statische Memberfunktionen

17.4.5 Konstante Memberfunktionen

17.4.6 Get-/Set-Memberfunktionen

17.5 Die Konstruktoren

17.5.1 Definition und Aufruf

17.5.2 Ersatz- und Standardkonstruktoren

17.6 Der Destruktor

17.7 Übungen

18 OOP-Kurs: Vererbung

18.1 Das Prinzip der Vererbung

18.1.1 Der grundlegende Mechanismus

18.1.2 Die Syntax

18.1.3 Wann ist Vererbung gerechtfertigt?

18.1.4 Einige wichtige Fakten

18.2 Das Basisklassenunterobjekt

18.2.1 Zugriff

18.2.2 Instanzbildung

18.3 Die Zugriffsspezifizierer für die Vererbung

18.4 Verdecken, überschreiben und überladen

18.4.1 Verdeckung

18.4.2 Überladung

18.4.3 Überschreibung

18.5 Der Destruktor

18.6 Mehrfachvererbung

18.7 Übungen

19 OOP-Kurs: Polymorphie

19.1 Grundprinzip und Implementierung

19.2 Späte und frühe Bindung

19.2.1 Frühe Bindung

19.2.2 Späte Bindung

19.3 Generische Programmierung

19.3.1 Basisklassen-Arrays

19.3.2 Basisklassenparameter

19.4 Typidentifizierung zur Laufzeit (RTTI)

19.4.1 Umwandlung mit dynamic_cast

19.4.2 Der typeid()-Operator

19.5 Abstrakte Klassen

19.5.1 Rein virtuelle Funktionen

19.5.2 Abstrakte Klassen

19.6 Übungen

20 OOP-Kurs: Ausnahmebehandlung

20.1 Fehlerprüfung mit Ausnahmen

20.2 Ausnahmen abfangen

20.3 Ausnahmen auslösen

20.4 Programmfluss und Ausnahmebehandlung

20.4.1 Wo wird der Programmfluss nach einer Ausnahme fortgesetzt?

20.4.2 Die Problematik des gestörten Programmflusses

20.5 Übungen

Teil IV – Profikurs

21 Profikurs: Allgemeine Techniken

21.1 Vorzeichen und Überlauf

21.2 Arithmetische Konvertierungen

21.3 Lokale static-Variablen

21.4 Der ?:-Operator

21.5 Bit-Operatoren

21.5.1 Multiplikation mit 2

21.5.2 Division durch 2

21.5.3 Klein- und Großschreibung

21.5.4 Flags umschalten

21.5.5 Gerade Zahlen erkennen

21.6 Zeiger auf Funktionen

21.7 Rekursion

21.8 constexpr-Funktionen

21.9 Variablendefinition in if und switch

22 Profikurs: Objektorientierte Techniken

22.1 Zeiger auf Memberfunktionen

22.2 Friends

22.3 Überladung von Operatoren

22.3.1 Syntax

22.3.2 Überladung des Inkrement-Operators ++

22.3.3 Überladung arithmetischer Operatoren +, +=

22.3.4 Überladung der Streamoperatoren <<>>

22.4 Objekte vergleichen

22.4.1 Gleichheit

22.4.2 Größenvergleiche

22.5 Objekte kopieren

23 Profikurs: Gültigkeitsbereiche und Lebensdauer

24 Profikurs: Templates

24.1 Funktionen-Templates

24.2 Klassen-Templates

25 Profikurs: Reguläre Ausdrücke

25.1 Syntax regulärer Ausdrücke

25.1.1 Zeichen und Zeichenklassen

25.1.2 Quantifizierer

25.1.3 Gruppierung

25.1.4 Assertionen (Anker)

25.2 Musterabgleich mit regulären Ausdrücken

25.3 Suchen mit regulären Ausdrücken

25.4 Ersetzen mit regulären Ausdrücken

26 Profikurs: Lambda-Ausdrücke

26.1 Syntax

26.2 Einsatz

A Anhang A: Lösungen

B Anhang B: Die Beispiele zum Buch

B.1 Installation der Visual Studio Community Edition

B.2 Ausführung der Beispielprogramme

B.2.1 Ausführung mit VS Community Edition 2017

B.2.2 Ausführung mit beliebigen integrierten Entwicklungsumgebungen

B.2.3 Ausführung mit GNU-Konsolen-Compiler

C Anhang C: Zeichensätze

C.1 Der ASCII-Zeichensatz

C.2 Der ANSI-Zeichensatz

D Anhang D: Syntaxreferenz

D.1 Schlüsselwörter

D.2 Elementare Typen

D.3 Strings

D.4 Operatoren

D.5 Ablaufsteuerung

D.6 Ausnahmebehandlung

D.7 Aufzählungen

D.7.1 enum

D.7.2 enum class (C++11)

D.8 Arrays

D.9 Zeiger

D.10 Strukturen

D.11 Klassen

D.12 Vererbung

D.13 Namensräume

E Anhang E: Die Standardbibliothek

E.1 Die C-Standardbibliothek

E.2 Die C++-Standardbibliothek

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