Теория программирования c
Записная книжка программиста-новичка, C#, SQL, PHP и все-все-все
Я ведь это уже делал, но хрен теперь найдешь тот кусок кода, гуглим снова… Где бы найти простое и понятное руководство для начинающего, а не тонкости для мега-гуру?
Навигация по записям
Самоучитель по C# для начинающих. 01. Основы языка, переменные, логика, циклы.
1.1 Начальные понятия
Данный самоучитель рассчитан на людей, совершенно не знакомых с программированием, но способных скачать, установить и запустить программу — в данном случае Visual Studio 2010 (2008,2012). В первой части я кратко расскажу о основах языка C#. Формат самоучителя подразумевает краткое и упрощенное изложение — за подробностями касательно отдельных функций и классов обращайтесь в гугл и msdn, за продвинутыми методиками программирования в продвинутые книги. В принципе почти всю информацию можно найти в интернете, надо лишь знать что искать, так что в отличие от классических книг на несколько сотен страниц я буду давать ту основу, зная которую вы уже сможете сформулировать поисковый запрос — ни в одном разделе я сознательно не даю полной и исчерпывающей информации, ее место в документации. Крайне желательно знать английский язык хотя бы на уровне чтения со словарем — в англоязычном интернете информации на порядок больше, невероятно полезные сайты вроде StackOverflow не имеют русских аналогов, а русскоязычные форумы и обсуждения чаще всего напоминают знаменитый анекдот (под американским форумом можно смело понимать англоязычный с немцами, индусами и бразильцами):
Чем отличаются русский, американский и еврейский форумы?
— на американском форуме вы задаете вопрос и вам дают ответ
— на еврейском форуме вы задаете вопрос и вам задают встречный вопрос
— на русском форуме вы задаете вопрос и вам долго объясняют почему вы такой мудак.
Современные языки программирования вообще и C# в частности скрывают многие низкоуровневые особенности работы компьютеров, так что детально разбираться в особенностях работы регистров процессора и тому подобной зауми новичку не надо (99% программистов тоже). Но некоторые вещи стоит держать в уме.
Что такое язык программирования? Это язык, который понимает компьютер. (ваш Капитан Очевидность) Но на самом деле компьютер понимает только нули и единицы. Так что любой современный язык программирования на самом деле промежуточен — после того как вы напишете программу, он переводится на настоящий язык компьютера — компилируется. Таким образом сначала мы пишем программу на языке программирования в обычном текстовом файле, потом компиллируем в двоичный язык компьютера.
С# в этом плане еще сложней — сначала ваша программа на C# переводится в специальный промежуточный язык — байт-код, после чего уже этот промежуточный язык переводится в двоичный код. Промежуточный язык рассчитан на специальный набор промежуточных программ, которые надо установить на компьютер перед запуском программы на C# — .Net Framework.
Схема работы .Net и C#
Таким образом мы:
1. Пишем код на языке C# в обычный текстовый файл
2. Компилируем программу в байт-код с помощью компилятора C# (1 и 2 можно делать без Visual Studio, например набрать исходный текст в Блокноте и скомпилировать через командную строку)
3. Запускаем полученную программу на компьютере, где уже установлен .Net Framework соответствующей версии), который переводит программу в двоичный код и собственно запускает, давая доступ к компьютеру. (соответственно на компьютере без Net Framework программа не запустится вообще).
1.2 Привет мир
Перейдем к практике, для создания самой простой программы мы запустим Visual Studio и выполним следующее:
1. Пойдем в меню File-New Project (Файл — Новый проект) или сразу кликнем на Create New Project
2. Выберем шаблон Console Application (Консольное приложение)
3. Выберем каталог на диске, где будет расположен наш проект
4. Добавим две строчки в текст программы, чтобы он выглядел вот так
4. Нажмем F5 (можно выбрать в меню Debug — Start Debugging ) и увидим черное окошко с нашим Привет мир, которое закроется после нажатия Enter.
Что это и зачем оно надо? В теории это программа без кнопок и меню, которой можно управлять через командную строку. В наше время такие программы используются редко, в основном очень продвинутыми сисадминами или в мире Linux (что в принципе одно и то же), но знать об их существовании полезно — программисту может довестись с такой работать или даже писать. Нам она нужна по одной-единственной причине — такая программа меньше всего будет отвлекать от изучения универсальных особенностей языка C#.
В самом простом случае (это про нас) компьютер последовательно выполняет команды программиста — одну за другой:
System.Console.WriteLine(«Привет мир!»); — выводит в консоль (то самое черное окно) строку «Привет мир»»
System.Console.ReadLine(); — читает строку, которую мы вводим (ввод завершается нажатием Enter) и переходит к следующей команде.
Так как следующей команды нет, программа завершает работу и закрывает окно.
1.3 Простые переменные
Обычно программы используются для хранения и обработки какой-то информации. Например списока покупателей магазина, сотрудников фирмы или героев и монстров в компьютерной игре. При работе программы все ее данные хранятся в переменных. Переменные и сама программа хранятся в оперативной памяти.
Переменную можно рассматривать как ящик или сумку для данных. Однажды сделав такой ящик мы можем класть в него разные вещи. Само собой на нижнем уровне абсолютно все данные хранятся в виде нулей и единиц, но языки высокого уровня скрывают от нас ненужные сложности. Под каждый тип данных — строку, число, картинку — нужен ящик соответствующего типа, вы ведь не будете складывать деньги, спички, бензин и котят в одну и ту же коробку. Так что у каждой переменной есть тип, который надо указать при ее создании. Тип одновременно описывает и размер переменной — сколько данных в нее можно сложить.
Есть языки программирования, в которых переменные не делятся на типы. Что происходит с котятами в таком случае вы узнаете чуть позже, в разделе про обработку ошибок.
— int, целое число от -2,147,483,648 до 2,147,483,647
— string, строка
— double, число с дробной частью и переменным количеством знаков после запятой, например 1.38 принимает значения от -1,79769313486232 в 308 степени до 1,79769313486232 в 308 степени. Проще говоря очень большие.
— decimal, число с дробной частью и повышенной точностью рассчетов, специально для финансовых операций — в миллионных и более мелких долях float могут накапливаться мелкие ошибки, банки это не любят
— bool — специальный тип для передачи данных об истинности или ложности, принимает только два значения — true или false. В старых языках вместо него использовали int с значениями 1 и 0, но это было менее наглядно и приводило к ошибкам.
Как уже говорилось выше очень часто программы обрабатывают данные о людях. Попробуем это сделать и мы.
Не забудьте запустить по F5 и посмотреть результаты.
Здесь мы объявляем две переменные-строки, оставляем их пока пустыми, объявляем набор переменных с данными о людях, склеиваем из них одну большую строку и заносим в первую переменную-строку, заносим в тот же самый набор переменных другие данные, склеиваем все вместе и заносим в другую строку и только после этого выводим две финальные строки на экран.
Стоит обратить внимание на склеивание нескольких строк в одну с помощью +. Больше информации можно найти здесь, подробное описание всевозможных издевательств над строками — здесь.
1.4 Арифметические операции
Компьютеры почти всегда что-то считают. Собственно само слово computer означает вычислитель. В этой области даже самый слабенький процессор намного превосходит человеческий мозг.
Почему произошло столь странное недоразумение с дробным числом во второй раз? Все дело в том, что внутри одной строки мы выполнили сразу несколько операций. А в каком порядке они выполняются? В порядке приоритета. И у оператора присваивания =, который записывает данные в переменную, этот приоритет один из самых низких
Сначала выполнилось деление двух целочисленных переменных a и b и только после этого целый результат деления записался в дробную переменную doubleResult.
Небольшое отступление:
В дальнейших примерах кода подразумевается, что вы самостоятельно вставите их внутрь
1.5 Управление и логика
На данный момент наша программа не отличается умом — Скайнет из нее не получится, уничтожение человечеству не грозит. Мы просто выполняем команды по очереди, одну за другой, а хотелось бы принимать решения в зависимости от внешних условий — например «если есть возможность, уничтожить всех людей, иначе работать над созданием такой возможности». Делается это с с помощью специальной конструкции если-иначе, или, на родном для C# английском if-else и специальных операторов сравнения:
- — величина слева больше
- = — меньше либо равно и больше либо равно
- == — просто равно, обратите внимание, что равенство очень похоже на оператор присваивания, который записывает значение в переменную = — не путайте их, равенство — это двойное «равно»
- != — не равно
- и другие
Компьютерная логика проста — высказывание или результат сравнения может быть либо истиной либо ложью, либо true либо flase, либо уничтожать человечество либо нет. Третьего компьютеру не дано. Для хранения таких данных существует специальный тип данных — логический — bool — который может принимать только два значения (догадываетесь какие?). Если вы хотите чего-то посложней и похардкорней — то все вместе это булева алгебра, изучайте и просвещайтесь.
Нам важно понять, что любая операция сравнения, на пример 2
C++ с нуля
Этот самоучитель создан для тех, кто хочет освоить основы программирования на C++. Уроки рассчитаны, в первую очередь на новичков, но будут полезны и тем, кто уже имеет небольшой опыт в программировании. Мы начнем с основных принципов и закончим данный курс уже на более сложных примерах.
Первая программа на C++ — урок 1
В качестве среды разработки под Windows автор советует использовать Visual Studio 2008 (800 Мб), если у вас Windows XP, Visual Studio 2013 (6.5 Гб) для Windows 7 и выше, или Dev C++ 5 (41 Мб) для тех, у кого слишком медленный интернет для загрузки Visual Studio. Пользователям Unix-подобных систем, потребуется компилятор GCC и любой текстовый редактор, например Vim.
После того, как вы установили все необходимое, приступим к написанию первой программы.
Переменные и типы данных в C++ — урок 2
Из школьного курса математики мы все знаем, что такое переменные. В программировании принципы довольно схожи. Переменная — это «ячейка» оперативной памяти компьютера, в которой может храниться какая-либо информация.
Конструкция ветвления в C++ — урок 3
Встречаются ситуации, когда программе нужно выбрать, какую операцию ей выполнить, в зависимости от определенного условия.
К примеру, мы вводим с клавиатуры целое число. Если это число больше десяти, то программа должна выполнить одно действие, иначе — другое. Реализуем этот алгоритм на C++ с помощью конструкции ветвления.
Циклы в C++ — урок 4
Иногда необходимо повторять одно и то же действие несколько раз подряд. Для этого используют циклы. В этом уроке мы научимся программировать циклы на C++, после чего посчитаем сумму всех чисел от 1 до 1000.
Массивы в C++ — урок 5
Сегодня мы с поговорим о массивах. Вы уже знаете, что переменная — это ячейка в памяти компьютера, где может храниться одно единственное значение. Массив — это область памяти, где могут последовательно храниться несколько значений.
Возьмем группу студентов из десяти человек. У каждого из них есть фамилия. Создавать отдельную переменную для каждого студента — не рационально. Создадим массив, в котором будут храниться фамилии всех студентов.
Функции в C++ — урок 6
Сегодня мы поговорим о функциях в C++. Очень часто в программировании необходимо выполнять одни и те же действия. Например, мы хотим выводить пользователю сообщения об ошибке в разных местах программы, если он ввел неверное значение. без функций это выглядело бы так:
Указатели в C++ — урок 7
При выполнении любой программы, все необходимые для ее работы данные должныбыть загружены в оперативную память компьютера. Для обращения к переменным, находящимся в памяти, используются специальные адреса, которые записываются в шестнадцатеричном виде, например 0x100 или 0x200 .
Если переменных в памяти потребуется слишком большое количество, которое не сможет вместить в себя сама аппаратная часть, произойдет перегрузка системы или её зависание.
Динамические массивы в C++ — урок 8
В пятом уроке мы разобрали понятие массива. При объявлении, мы задавали массиву определенный постоянный размер.
Параметры командной строки в C++ — урок 9
При запуске программы из командной строки, ей можно передавать дополнительные параметры в текстовом виде.
Классы в C++ — урок 10
Весь реальный мир состоит из объектов. Города состоят из районов, в каждом районе есть свои названия улиц, на каждой улице находятся жилые дома, которые также состоят из объектов.
Практически любой материальный предмет можно представить в виде совокупности объектов, из которых он состоит. Допустим, что нам нужно написать программу для учета успеваемости студентов. Можно представить группу студентов, как класс языка C++. Назовем его Students .
Общие сведения о языке программирования С++
Что такое язык программирования?
Язык программирования — формальный язык, предназначенный для записи компьютерных программ. Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, определяющих внешний вид программы и действия, которые выполнит исполнитель (обычно — ЭВМ) под её управлением.
Программой называют алгоритм составленный на языке исполнителя. Далее под исполнителем мы будем понимать ЭВМ* (электронно-вычислительную машину).
Язык программирования (формальный язык) отличается от естественных языков тем, что предназначен для управления ЭВМ, в то время как естественные языки используются, для общения людей между собой. Большинство языков программирования использует специальные конструкции для определения и манипулирования структурами данных и управления процессом вычислений.
Со времени создания первых программируемых машин человечество придумало более восьми тысяч языков программирования (включая эзотерические, визуальные и игрушечные). Каждый год их число увеличивается. Некоторыми языками умеет пользоваться только небольшое число их собственных разработчиков, другие становятся известны миллионам людей. Профессиональные программисты могут владеть десятком и более разных языков программирования. (Подробнее)
Язык программирования С++
C++ (читается си-плюс-плюс) — компилируемый, статически типизированный язык программирования общего назначения, на котором можно создавать программы любого уровня сложности.
Более 20 лет этот язык находится в тройке самых популярных и востребованных языков программирования. (В этом можно убедиться, посетив сайт TIOBE).
Язык возник в начале 1980-х годов, когда сотрудник фирмы Bell Labs Бьёрн Страуструп придумал ряд усовершенствований к языку C под собственные нужды.
Bjarne Stroustrup – создатель языка C++
Страуструп решил дополнить язык C возможностями, имеющимися в языке Симула. Язык C, будучи базовым языком системы UNIX, на которой работали компьютеры Bell, является быстрым, многофункциональным и переносимым. Страуструп добавил к нему возможность работы с классами и объектами. В результате практические задачи моделирования оказались доступными для решения как с точки зрения времени разработки (благодаря использованию Симула-подобных классов), так и с точки зрения времени вычислений (благодаря быстродействию C).
Вот как об этом говорит сам разработчик языка:
В 1998 году был опубликован первый стандарт языка, известный как C++98, разработанный комитетом по стандартизации. C++ продолжает развиваться, чтобы отвечать современным требованиям. Одна из групп, разрабатывающих язык C++ и направляющих комитету по стандартизации C++ предложения по его улучшению — это Boost, которая занимается, в том числе, совершенствованием возможностей языка путём добавления в него особенностей метапрограммирования. Последний стандарт вышел в 2017 году и носит наименование С++17. Следующий стандарт не заставит себя долго ждать и появится, как ожидают, в 2020 году.
Никто не обладает правами на язык C++, он является свободным. В марте 2016 года в России была создана рабочая группа РГ21 С++. Группа была организована для сбора предложений к стандарту C++, отправки их в комитет и защиты на общих собраниях Международной организации по стандартизации.
С++ – это мультипарадигмальный язык (от слова парадигма – стиль написания компьютерных программ), включающий широкий спектр различных стилей и технологий программирования. Часто его причисляют к объектно-ориентированным языкам, но, строго говоря, это не так. В процессе работы разработчик получает абсолютную свободу в выборе инструментов для того, чтобы задача, решаемая с помощью того или иного подхода, была решена максимально эффективно. Иными словами, С++ не понуждает программиста придерживаться только одного стиля разработки программы (например, объектно-ориентированного).
Синтаксис C++ унаследован от языка C. Одним из принципов разработки было сохранение совместимости с C. Тем не менее, C++ не является в строгом смысле надмножеством C. Со временем, практическая совместимость между языками C и C++ постепенно будет утрачиваться, так как языки разрабатывают разные группы по стандартизации, не взаимодействующие друг с другом.
C++ повлиял на многие языки программирования, в их числе: Java, C#, D.
C++ имеет богатую стандартную библиотеку, которая включает в себя распространённые контейнеры и алгоритмы, ввод-вывод, регулярные выражения, поддержку многопоточности и другие возможности. (Подробнее)
За время своего существования за языком С++ закрепились устойчивые мифы, которые легко опровергаются (см. здесь: Часть1 и Часть2)
Алфавит языка (п. 3.1.1)
Алфавит языка C++ составляют символы включенные в 7-битную кодировку ISO 646/ECMA-6:
space, ! , » , % , & , ( , ) , * , + , — , . , / , 0..9 , : , ; , , = , > , ? , A..Z , _ , a..z .
Тем не менее, часть символов, используемых в алфавите C++, не входит в кодовую базу этой кодировки: < , >, [ , ] , # , , ^ , | ,
Лексема
Символы алфавита образуют лексемы. Лексема (token) – это минимальная единица языка, имеющая самостоятельный смысл. Лексемы – формируют базовый словарь языка, понятный компилятору. Всего существует пять видов лексем:
- Ключевые слова (keywords)
- Идентификаторы (identifiers)
- Литералы (literals)
- Операции (operators)
- Знаки пунктуации (разделители, punctuators)
Ключевые слова
Ключевые слова (уч. – служебные слова) – это лексемы специального назначения. Они зарезервированы, использовать их в качестве идентификаторов (имен объектов программы) запрещено. Список ключевых слов см. в методичке (Таблица 3).
Идентификаторы
Идентификатор – это имя программного объекта: переменной, константы, массива, функции, класса и т. п. В идентификаторах могут использоваться латинские буквы, цифры и знак нижнего подчеркивания ( _ ). В C++ различаются строчные и прописные буквы (т. е. имена регистро-зависимы), так: Name, name и NAME – это разные идентификаторы. Правила использования идентификаторов:
- можно использовать латинские символы: A..Z, a..z;
- можно использовать арабские цифры: 0..9 и символ нижнего подчеркивания, но не в начале;
- пробелы в имени не допускаются;
- не рекомендуется начинать с нижнего подчеркивания или с двух нижних подчеркиваний и заглавной буквы, например: _S (такие идентификаторы имеют специальное назначение);
- двойное подчеркивание используется только для служебных целей to__boo
- не допускается использования ключевых слов;
- необходимо воздерживаться от использования ключевых слов, как части имени, например: for_and_if (за исключением наименования типов)
При составлении имен желательно придерживаться какого-либо стиля, например, стиля CamelCase : имена пишутся слитно, каждое слово, описывающее назначение идентификатора, пишется с заглавной буквы. Этот стиль используется в двух вариантах: UpperCamelCase и lowerCamelCase . Первый используется для именования классов, второй для прочего: переменных, методов и т.п.
Литералы
Литералы, иначе константы – это неизменяемые величины. Примеры различных констант:
Целые
0 , -1 , 10000
По умолчанию целочисленные лексемы имеют тип int .
Представление целых литералов в различных системах счисления:
Двоичной: 0b1010 , 0B111100111
Восьмеричной: 01 , 020 , 07155
Шестнадцатеричной: 0xA , 0x1B8 , 0X00FF
Действительные
С фиксированной точкой: 5.7 , .001 , -35. , 0.0
С плавающей точкой (экспоненциальный): -0.2E6 , .11e-3 , 5E10 , 2.e-10
По умолчанию они имеют тип double .
Символьные
Один или два символа заключенные в апострофы: ‘S’ , ‘щ’ , ‘t’ , ‘