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© 2017 Carl Hanser Fachbuchverlag. Alle Rechte vorbehalten. Keine unerlaubte Weitergabe oder Vervielfältiugulnrgi.ch BREYMANN
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C++
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Breymann
Der C++-Programmierer
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Ulrich Breymann
Der C++-Programmierer
C++ lernen –
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Aktuell zu C++17
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5., überarbeitete Auflage
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Prof. Dr. Ulrich Breymann lehrte Informatik an der Fakultät Elektrotechnik und Informatik
der Hochschule Bremen.
Kontakt: breymann@hs-bremen.de
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werden dürften.
Bibliogr-af ioscrhed Inefrorimda ti-o n2 d5er4 D0eu3ts0ch6en9 N -a titornaalbnibsliiodth e-k : 25403069_1D -
Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbiblio-
grafie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.
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nicht für Zwecke der Unterrichtsgestaltung – reproduziert oder unter Verwendung elektroni-
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© 2018 Carl Hanser Verlag München, www.hanser-fachbuch.de
Lektorat: Brigitte Bauer-Schiewek
Copy editing: Petra Kienle, Fürstenfeldbruck
Herstellung: Irene Weilhart
Umschlagdesign: Marc Müller-Bremer, www.rebranding.de, München
Umschlagrealisation: Stephan Rönigk
Datenbelichtung, Druck und Bindung: Kösel, Krugzell
Ausstattung patentrechtlich geschützt. Kösel FD 351, Patent-Nr. 0748702
Printed in Germany
Print-ISBN: 978-3-446-44884-1
E-Book-ISBN: 978-3-446-45386-9
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Inhalt
Vorwort........................................................................................... 23
Teil I: Einführung in C++ ........................................................ 27
1 Esgehtlos!............................................................................... 29
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1.1 Historisches.................................................................................... 29
1.2 ObjektorientierteProgrammierung......................................................... 30
1.3 WerkzeugezumProgrammieren............................................................ 32
1.4 DasersteProgramm.......................................................................... 33
1.4.1 Namenskonventionen ............................................................. 39
1.5 IntegrierteEntwicklungsumgebung........................................................ 39
1.6 EinfacheDatentypenundOperatoren...................................................... 42
1.6.1 Ausdruck............................................................................ 42
1.6.2 GanzeZahlen....................................................................... 42
1.6.3 ReelleZahlen....................................................................... 49
1.6.4 Konstanten.......................................................................... 53
1.6.5 Zeichen.............................................................................. 54
1.6.6 LogischerDatentypbool.......................................................... 58
1.6.7 Referenzen.......................................................................... 59
1.6.8 RegelnzumBildenvonAusdrücken ............................................ 60
1.6.9 Standard-Typumwandlungen .................................................... 61
1.7 GültigkeitsbereichundSichtbarkeit........................................................ 62
1.7.1 Namespacestd...................................................................... 64
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6 Inhalt
1.8 Kontrollstrukturen............................................................................ 65
1.8.1 Anweisungen....................................................................... 65
1.8.2 Sequenz(Reihung)................................................................. 67
1.8.3 Auswahl(Selektion,Verzweigung) .............................................. 67
1.8.4 Fallunterscheidungenmitswitch ................................................ 72
1.8.5 Wiederholungen.................................................................... 75
1.8.6 Kontrollemitbreakundcontinue ............................................... 82
1.9 BenutzerdefinierteundzusammengesetzteDatentypen................................. 84
1.9.1 Aufzählungstypen ................................................................. 84
1.9.2 Strukturen........................................................................... 87
1.9.3 DerC++-Standardtypvector ..................................................... 88
1.9.4 Zeichenketten:DerC++-Standardtypstring ................................... 93
1.9.5 ContainerundSchleifen .......................................................... 95
1.9.6 Typermittlungmitauto ........................................................... 97
1.9.7 DeklarationeinerstrukturiertenBindungmitauto............................ 98
1.9.8 UnionsundBitfelder .............................................................. 99
1.10 EinfacheEin-undAusgabe ................................................................. 101
1.10.1 Standardein-und-ausgabe....................................................... 101
1-.1 0o.2rdEeirn-idun d- A2us5g4ab0e3m0it6Da9te i-e nt.r..a...n..s..i.d... .-.. .2...5..4..0...3..0...6..9..._..1..D.... .-.... 104
2 Programmstrukturierung..............................................................109
2.1 Funktionen..................................................................................... 110
2.1.1 AufbauundPrototypen........................................................... 110
2.1.2 GültigkeitsbereicheundSichtbarkeitinFunktionen.......................... 112
2.1.3 Lokalestatic-Variable:FunktionmitGedächtnis.............................. 113
2.2 SchnittstellenzumDatentransfer........................................................... 114
2.2.1 ÜbergabeperWert................................................................. 115
2.2.2 ÜbergabeperReferenz ............................................................ 119
2.2.3 GefahrenbeiderRückgabevonReferenzen.................................... 120
2.2.4 VorgegebeneParameterwerteundunterschiedlicheParameterzahl......... 121
2.2.5 ÜberladenvonFunktionen ....................................................... 122
2.2.6 Funktionmain().................................................................... 123
2.2.7 BeispielTaschenrechnersimulation.............................................. 124
2.2.8 SpezifikationvonFunktionen.................................................... 129
2.2.9 AlternativeFunktions-Syntax.................................................... 129
2.3 ModulareProgrammgestaltung............................................................. 129
2.3.1 SteuerungderÜbersetzungnurmit#include.................................. 130
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Inhalt 7
2.3.2 EinbindenvorübersetzterProgrammteile....................................... 131
2.3.3 Übersetzungseinheit,Deklaration,Definition .................................. 132
2.3.4 DateiübergreifendeGültigkeitundSichtbarkeit................................ 134
2.3.5 PräprozessordirektivenundMakros............................................. 136
2.4 Namensräume ................................................................................. 144
2.5 inline-Funktionenund-Variable ........................................................... 146
2.5.1 inline-Variablen.................................................................... 147
2.6 constexpr-Funktionen........................................................................ 147
2.7 Rückgabetypauto............................................................................. 150
2.8 Funktions-Templates ......................................................................... 151
2.8.1 SpezialisierungvonTemplates................................................... 153
2.8.2 EinbindenvonTemplates......................................................... 154
2.9 C++-Header.................................................................................... 156
2.9.1 EinbindenvonC-Funktionen .................................................... 158
3 Objektorientierung1 ....................................................................159
3.1 AbstrakterDatentyp.......................................................................... 160
3.2 KlassenundObjekte.......................................................................... 161
3.2.1 const-ObjekteundMethoden..................................................... 164
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3.2.2 inline-Elementfunktionen......................................................... 165
3.3 InitialisierungundKonstruktoren.......................................................... 166
3.3.1 Standardkonstruktor............................................................... 167
3.3.2 DirekteInitialisierungderAttribute............................................. 168
3.3.3 AllgemeineKonstruktoren........................................................ 168
3.3.4 Kopierkonstruktor.................................................................. 171
3.3.5 Typumwandlungskonstruktor.................................................... 174
3.3.6 Konstruktorundmehrvorgebenoderverbieten............................... 176
3.3.7 EinheitlicheInitialisierungundSequenzkonstruktor.......................... 176
3.3.8 DelegierenderKonstruktor........................................................ 179
3.3.9 constexpr-Konstruktorund-Methoden......................................... 180
3.4 Beispiel:RationaleZahlen................................................................... 183
3.4.1 Aufgabenstellung.................................................................. 183
3.4.2 Entwurf.............................................................................. 184
3.4.3 Implementation..................................................................... 187
3.5 Destruktoren................................................................................... 192
3.6 WiekommtmanzuKlassenundObjekten?EinBeispiel................................ 194
3.7 GegenseitigeAbhängigkeitvonKlassen................................................... 199
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8 Inhalt
4 Intermezzo:Zeiger......................................................................201
4.1 ZeigerundAdressen.......................................................................... 202
4.2 C-Arrays........................................................................................ 205
4.2.1 C-Array,std::size()undsizeof.................................................... 207
4.2.2 InitialisierungvonC-Arrays...................................................... 208
4.2.3 Zeigerarithmetik.................................................................... 208
4.2.4 IndexoperatorbeiC-Arrays....................................................... 209
4.2.5 C-Arraymitbegin()undend()durchlaufen .................................... 209
4.3 C-Zeichenketten............................................................................... 210
4.3.1 SchleifenundC-Strings........................................................... 213
4.4 DynamischeDatenobjekte................................................................... 217
4.4.1 FreigebendynamischerObjekte.................................................. 220
4.5 ZeigerundFunktionen....................................................................... 222
4.5.1 ParameterübergabemitZeigern.................................................. 222
4.5.2 ArrayalsFunktionsparameter.................................................... 224
4.5.3 constundZeiger-Parameter...................................................... 225
4.5.4 Parameterdesmain-Programms................................................. 225
4.5.5 GefahrenbeiderRückgabevonZeigern........................................ 226
4.6 th-i so-Zredigeerr..i.d... .-.. .2..5...4..0...3..0..6...9.. ..-. .t..r..a...n..s..i.d... .-.. .2...5..4..0...3..0...6..9..._..1..D.... .-.... 227
4.7 MehrdimensionaleC-Arrays................................................................. 229
4.7.1 StatischemehrdimensionaleC-Arrays.......................................... 229
4.7.2 MehrdimensionalesArrayalsFunktionsparameter............................ 230
4.7.3 DynamischerzeugtemehrdimensionaleArrays................................ 233
4.7.4 KlassefürdynamischeszweidimensionalesArray ............................ 235
4.8 BinäreEin-/Ausgabe ......................................................................... 241
4.9 ZeigeraufFunktionen........................................................................ 244
4.10 TypumwandlungenfürZeiger............................................................... 248
4.11 ZeigeraufElementfunktionenund-daten ................................................ 249
4.11.1 ZeigeraufElementfunktionen.................................................... 249
4.11.2 ZeigeraufElementdaten.......................................................... 250
4.12 KomplexeDeklarationenlesen.............................................................. 250
4.12.1 Lesbarkeitmittypedefundusingverbessern .................................. 251
4.13 AlternativezurohenZeigern,newunddelete............................................ 253
5 Objektorientierung2 ...................................................................255
5.1 EineString-Klasse ............................................................................ 255
5.1.1 friend-Funktionen ................................................................. 261
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Inhalt 9
5.2 String-Ansicht................................................................................. 262
5.3 KlassenspezifischeDatenundFunktionen ................................................ 265
5.3.1 KlassenspezifischeKonstante..................................................... 269
5.4 Klassen-Templates............................................................................ 271
5.4.1 EinStack-Template................................................................ 271
5.4.2 StackmitstatischfestgelegterGröße............................................ 274
5.5 Typbestimmungmitdecltypeunddeclval................................................. 275
6 Vererbung .................................................................................279
6.1 VererbungundInitialisierung............................................................... 285
6.2 Zugriffsschutz................................................................................. 286
6.3 TypbeziehungzwischenOber-undUnterklasse.......................................... 288
6.4 Code-Wiederverwendung.................................................................... 289
6.4.1 Konstruktorerben.................................................................. 290
6.5 ÜberschreibenvonFunktioneninabgeleitetenKlassen................................. 292
6.5.1 VirtuelleFunktionen............................................................... 294
6.5.2 AbstrakteKlassen.................................................................. 299
6.5.3 VirtuellerDestruktor............................................................... 304
6.5.4 PrivatevirtuelleFunktionen...................................................... 307
- orderid - 25403069 - transid - 25403069_1D -
6.6 ProblemederModellierungmitVererbung................................................ 309
6.7 Mehrfachvererbung........................................................................... 312
6.7.1 Namenskonflikte................................................................... 314
6.7.2 VirtuelleBasisklassen ............................................................. 315
6.8 Standard-Typumwandlungsoperatoren.................................................... 319
6.9 TypinformationenzurLaufzeit.............................................................. 322
6.10 Using-Deklarationfürprotected-Funktionen............................................. 323
6.11 Private-undProtected-Vererbung.......................................................... 324
7 Fehlerbehandlung........................................................................329
7.1 Ausnahmebehandlung ....................................................................... 331
7.1.1 Exception-SpezifikationinDeklarationen...................................... 334
7.1.2 Exception-HierarchieinC++..................................................... 335
7.1.3 BesondereFehlerbehandlungsfunktionen....................................... 337
7.1.4 ErkennenlogischerFehler ........................................................ 338
7.1.5 ArithmetischeFehler/Divisiondurch0........................................ 340
7.2 Speicherbeschaffungmitnew............................................................... 341
7.3 Exception-Sicherheit ......................................................................... 342
