C++

Vorwort . . . 25TEIL I. Grundlagen . . . 29 1. Das C++-Handbuch . . . 31 1. 1 . . . Neu und modern . . . 32 1. 2 . . . »Dan«-Kapitel . . . 32 1. 3 . . . Darstellung in diesem Buch . . . 33 1. 4 . . . Verwendete Formatierungen . . . 33 1. 5 . . . Sorry for my Denglish . . . 34 2. Programmieren in C++ . . . 37 2. 1 . . . Übersetzen . . . 38 2. 2 . . . Übersetzungsphasen . . . 39 2. 3 . . . Aktuelle Compiler . . . 40 2. 4 . . . Entwicklungsumgebungen . . . 41 2. 5 . . . Die Kommandozeile unter Ubuntu . . . 43 2. 6 . . . Die IDE »Visual Studio Code« unter Windows . . . 47 2. 7 . . . Das Beispielprogramm beschleunigen . . . 54 3. C++ für Umsteiger . . . 55 4. Die Grundbausteine von C++ . . . 63 4. 1 . . . Ein schneller Überblick . . . 66 4. 2 . . . Ohne Eile erklärt . . . 71 4. 3 . . . Operatoren . . . 100 4. 4 . . . Eingebaute Datentypen . . . 116 4. 5 . . . Undefiniertes und unspezifiziertes Verhalten . . . 157 5. Guter Code, 1. Dan: Lesbar programmieren . . . 159 5. 1 . . . Kommentare . . . 160 5. 2 . . . Dokumentation . . . 160 5. 3 . . . Einrückungen und Zeilenlänge . . . 161 5. 4 . . . Zeilen pro Funktion und Datei . . . 162 5. 5 . . . Klammern und Leerzeichen . . . 163 5. 6 . . . Namen . . . 164 6. Höhere Datentypen . . . 167 6. 1 . . . Der Zeichenkettentyp »string« . . . 168 6. 2 . . . Streams . . . 174 6. 3 . . . Behälter und Zeiger . . . 181 6. 4 . . . Die einfachen Sequenzcontainer . . . 183 6. 5 . . . Algorithmen . . . 189 6. 6 . . . Zeiger und C-Arrays . . . 189 7. Funktionen . . . 191 7. 1 . . . Deklaration und Definition einer Funktion . . . 192 7. 2 . . . Funktionstyp . . . 193 7. 3 . . . Funktionen verwenden . . . 194 7. 4 . . . Eine Funktion definieren . . . 195 7. 5 . . . Mehr zu Parametern . . . 197 7. 6 . . . Funktionskörper . . . 201 7. 7 . . . Parameter umwandeln . . . 203 7. 8 . . . Funktionen überladen . . . 205 7. 9 . . . Defaultparameter . . . 208 7. 10 . . . Beliebig viele Argumente . . . 209 7. 11 . . . Alternative Schreibweise zur Funktionsdeklaration . . . 210 7. 12 . . . Spezialitäten . . . 211 8. Anweisungen im Detail . . . 215 8. 1 . . . Der Anweisungsblock . . . 218 8. 2 . . . Die leere Anweisung . . . 221 8. 3 . . . Deklarationsanweisung . . . 221 8. 4 . . . Die Ausdrucksanweisung . . . 224 8. 5 . . . Die »if«-Anweisung . . . 224 8. 6 . . . Die »while«-Schleife . . . 229 8. 7 . . . Die »do-while«-Schleife . . . 231 8. 8 . . . Die »for«-Schleife . . . 232 8. 9 . . . Die bereichsbasierte »for«-Schleife . . . 234 8. 10 . . . Die »switch«-Verzweigung . . . 236 8. 11 . . . Die »break«-Anweisung . . . 240 8. 12 . . . Die »continue«-Anweisung . . . 241 8. 13 . . . Die »return«-Anweisung . . . 242 8. 14 . . . Die »goto«-Anweisung . . . 243 8. 15 . . . Der »try-catch«-Block und »throw« . . . 245 8. 16 . . . Zusammenfassung . . . 247 9. Ausdrücke im Detail . . . 249 9. 1 . . . Berechnungen und Seiteneffekte . . . 250 9. 2 . . . Arten von Ausdrücken . . . 251 9. 3 . . . Literale . . . 253 9. 4 . . . Bezeichner . . . 253 9. 5 . . . Klammern . . . 254 9. 6 . . . Funktionsaufruf und Indexzugriff . . . 254 9. 7 . . . Zuweisung . . . 255 9. 8 . . . Typumwandlung . . . 25710. Fehlerbehandlung . . . 259 10. 1 . . . Fehlerbehandlung mit Fehlercodes . . . 261 10. 2 . . . Was ist eine Ausnahme? . . . 264 10. 3 . . . Kleinere Fehlerbehandlungen . . . 267 10. 4 . . . Weiterwerfen -- »rethrow« . . . 268 10. 5 . . . Die Reihenfolge im »catch« . . . 268 10. 6 . . . Typen für Exceptions . . . 271 10. 7 . . . Wenn eine Exception aus »main« herausfällt . . . 27211. Guter Code, 2. Dan: Modularisierung . . . 273 11. 1 . . . Programm, Bibliothek, Objektdatei . . . 273 11. 2 . . . Bausteine . . . 274 11. 3 . . . Trennen der Funktionalitäten . . . 275 11. 4 . . . Ein modulares Beispielprojekt . . . 277TEIL II. Objektorientierte Programmierung und mehr . . . 28912. Von der Struktur zur Klasse . . . 291 12. 1 . . . Initialisierung . . . 294 12. 2 . . . Rückgabe eigener Typen . . . 295 12. 3 . . . Methoden statt Funktionen . . . 297 12. 4 . . . Das bessere »drucke« . . . 300 12. 5 . . . Eine Ausgabe wie jede andere . . . 302 12. 6 . . . Methoden inline definieren . . . 303 12. 7 . . . Implementierung und Definition trennen . . . 304 12. 8 . . . Initialisierung per Konstruktor . . . 305 12. 9 . . . Struktur oder Klasse? . . . 313 12. 10 . . . Zwischenergebnis . . . 318 12. 11 . . . Eigene Datentypen verwenden . . . 318 12. 12 . . . Typinferenz mit »auto« . . . 335 12. 13 . . . Eigene Klassen in Standardcontainern . . . 33913. Namensräume und Qualifizierer . . . 343 13. 1 . . . Der Namensraum »std« . . . 344 13. 2 . . . Anonymer Namensraum . . . 347 13. 3 . . . »static« macht lokal . . . 349 13. 4 . . . »static« teilt gern . . . 350 13. 5 . . . Ferne Initialisierung oder »static inline«-Datenfelder . . . 353 13. 6 . . . Garantiert zur Compilezeit initialisiert mit »constinit« . . . 354 13. 7 . . . »static« macht dauerhaft . . . 354 13. 8 . . . »inline namespace« . . . 356 13. 9 . . . Zusammenfassung . . . 358 13. 10 . . . »const« . . . 358 13. 11 . . . Flüchtig mit »volatile« . . . 38014. Guter Code, 3. Dan: Testen . . . 383 14. 1 . . . Arten des Tests . . . 383 14. 2 . . . Frameworks . . . 391 14. 3 . . . Boost. Test . . . 396 14. 4 . . . Hilfsmakros für Assertions . . . 400 14. 5 . . . Ein Beispielprojekt mit Unittests . . . 40315. Vererbung . . . 417 15. 1 . . . Beziehungen . . . 418 15. 2 . . . Vererbung in C++ . . . 421 15. 3 . . . Hat-ein versus ist-ein . . . 422 15. 4 . . . Gemeinsamkeiten finden . . . 422 15. 5 . . . Abgeleitete Typen erweitern . . . 425 15. 6 . . . Methoden überschreiben . . . 426 15. 7 . . . Wie Methoden funktionieren . . . 427 15. 8 . . . Virtuelle Methoden . . . 429 15. 9 . . . Konstruktoren in Klassenhierarchien . . . 431 15. 10 . . . Typumwandlung in Klassenhierarchien . . . 433 15. 11 . . . Wann virtuell? . . . 434 15. 12 . . . Andere Designs zur Erweiterbarkeit . . . 43616. Der Lebenszyklus von Klassen . . . 439 16. 1 . . . Erzeugung und Zerstörung . . . 440 16. 2 . . . Temporary: kurzlebige Werte . . . 442 16. 3 . . . Der Destruktor zum Konstruktor . . . 444 16. 4 . . . Yoda-Bedingung . . . 449 16. 5 . . . Konstruktion, Destruktion und Exceptions . . . 450 16. 6 . . . Kopieren . . . 452 16. 7 . . . Zuweisungsoperator . . . 455 16. 8 . . . Streichen von Methoden . . . 459 16. 9 . . . Verschiebeoperationen . . . 461 16. 10 . . . Operatoren . . . 466 16. 11 . . . Eigene Operatoren in einem Datentyp . . . 470 16. 12 . . . Besondere Klassenformen . . . 47817. Guter Code, 4. Dan: Sicherheit, Qualität und Nachhaltigkeit . . . 483 17. 1 . . . Die Nullerregel . . . 483 17. 2 . . . RAII -- Resource Acquisition Is Initialization . . . 48918. Spezielles für Klassen . . . 499 18. 1 . . . Dürfen alles sehen -- »friend«-Klassen . . . 499 18. 2 . . . Non-public-Vererbung . . . 504 18. 3 . . . Signaturklassen als Interfaces . . . 510 18. 4 . . . Multiple Vererbung . . . 514 18. 5 . . . Rautenförmige multiple Vererbung -- »virtual« für Klassenhierarchien . . . 524 18. 6 . . . Literale Datentypen -- »constexpr« für Konstruktoren . . . 52819. Guter Code, 5. Dan: Klassisches objektorientiertes Design . . . 531 19. 1 . . . Objekte in C++ . . . 533 19. 2 . . . Objektorientiert designen . . . 534TEIL III. Fortgeschrittene Themen . . . 55520. Zeiger . . . 557 20. 1 . . . Adressen . . . 558 20. 2 . . . Zeiger . . . 560 20. 3 . . . Gefahren von Aliasing . . . 562 20. 4 . . . Heapspeicher und Stapelspeicher . . . 563 20. 5 . . . Smarte Pointer . . . 567 20. 6 . . . Rohe Zeiger . . . 576 20. 7 . . . C-Arrays . . . 582 20. 8 . . . Iteratoren . . . 588 20. 9 . . . Zeiger als Iteratoren . . . 590 20. 10 . . . Zeiger im Container . . . 590 20. 11 . . . Die Ausnahme: wann das Wegräumen nicht nötig ist . . . 59121. Makros . . . 595 21. 1 . . . Der Präprozessor . . . 596 21. 2 . . . Vorsicht vor fehlenden Klammern . . . 600 21. 3 . . . Featuremakros . . . 601 21. 4 . . . Information über den Quelltext . . . 602 21. 5 . . . Warnung vor Mehrfachausführung . . . 603 21. 6 . . . Typvariabilität von Makros . . . 604 21. 7 . . . Zusammenfassung . . . 60722. Schnittstelle zu C . . . 609 22. 1 . . . Mit Bibliotheken arbeiten . . . 610 22. 2 . . . C-Header . . . 611 22. 3 . . . C-Ressourcen . . . 614 22. 4 . . . »void«-Pointer . . . 615 22. 5 . . . Daten lesen . . . 616 22. 6 . . . Das Hauptprogramm . . . 617 22. 7 . . . Zusammenfassung . . . 61823. Templates . . . 619 23. 1 . . . Funktionstemplates . . . 621 23. 2 . . . Funktionstemplates in der Standardbibliothek . . . 631 23. 3 . . . Eine Klasse als Funktion . . . 637 23. 4 . . . C++ Concepts . . . 654 23. 5 . . . Templateklassen . . . 662 23. 6 . . . Templates mit variabler Argumentanzahl . . . 677 23. 7 . . . Eigene Literale . . . 681TEIL IV. Die Standardbibliothek . . . 69324. Container . . . 695 24. 1 . . . Grundlagen . . . 696 24. 2 . . . Iteratoren-Grundlagen . . . 709 24. 3 . . . Allokatoren: Speicherfragen . . . 714 24. 4 . . . Containergemeinsamkeiten . . . 717 24. 5 . . . Ein Überblick über die Standardcontainerklassen . . . 719 24. 6 . . . Die sequenziellen Containerklassen . . . 723 24. 7 . . . Assoziativ und geordnet . . . 769 24. 8 . . . Nur assoziativ und nicht garantiert . . . 805 24. 9 . . . Containeradapter . . . 837 24. 10 . . . Sonderfälle: »string«, »basic_string« und »vector« . . . 840 24. 11 . . . Sonderfälle: »vector«, »array« und »bitset« . . . 842 24. 12 . . . Sonderfall: Value-Array mit »valarray<>« . . . 84525. Containerunterstützung . . . 855 25. 1 . . . Algorithmen . . . 857 25. 2 . . . Iteratoren und Ranges . . . 858 25. 3 . . . Iteratoradapter . . . 860 25. 4 . . . Algorithmen der Standardbibliothek . . . 861 25. 5 . . . Parallele Ausführung . . . 863 25. 6 . . . Liste der Algorithmusfunktionen und Range-Adapter . . . 866 25. 7 . . . Elemente verknüpfende Algorithmen aus »« und »« . . . 892 25. 8 . . . Kopie statt Zuweisung -- Werte in uninitialisierten Speicherbereichen . . . 899 25. 9 . . . Eigene Algorithmen . . . 901 25. 10 . . . Eigene Views und Range-Adapter schreiben . . . 90326. Guter Code, 6. Dan: Für jede Aufgabe der richtige Container . . . 907 26. 1 . . . Alle Container nach Aspekten sortiert . . . 907 26. 2 . . . Rezepte für Container . . . 913 26. 3 . . . Algorithmen je nach Container unterschiedlich implementieren . . . 91927. Streams, Dateien und Formatierung . . . 921 27. 1 . . . Ein- und Ausgabekonzept mit Streams . . . 922 27. 2 . . . Globale, vordefinierte Standardstreams . . . 922 27. 3 . . . Methoden für die Aus- und Eingabe von Streams . . . 925 27. 4 . . . Fehlerbehandlung und Zustand von Streams . . . 929 27. 5 . . . Streams manipulieren und formatieren . . . 933 27. 6 . . . Streams für die Dateiein- und Dateiausgabe . . . 945 27. 7 . . . Streams für Strings . . . 961 27. 8 . . . Streampuffer . . . 966 27. 9 . . . »filesystem« . . . 969 27. 10 . . . Formatieren . . . 97128. Standardbibliothek -- Extras . . . 979 28. 1 . . . »pair« und »tuple« . . . 979 28. 2 . . . Reguläre Ausdrücke . . . 987 28. 3 . . . Zufall . . . 997 28. 4 . . . Mathematisches . . . 1006 28. 5 . . . Systemfehlerbehandlung mit »system_error« . . . 1033 28. 6 . . . Laufzeittypinformationen -- »« und »« . . . 1043 28. 7 . . . Hilfsklassen rund um Funktoren -- »« . . . 1047 28. 8 . . . »optional« für einen oder keinen Wert . . . 1055 28. 9 . . . »variant« für einen von mehreren Typen . . . 1056 28. 10 . . . »any« hält jeden Typ . . . 1058 28. 11 . . . Spezielle mathematische Funktionen . . . 1059 28. 12 . . . Schnelle Umwandlung mit »« . . . 106029. Threads -- Programmieren mit Mehrläufigkeit . . . 1063 29. 1 . . . C++-Threading-Grundlagen . . . 1064 29. 2 . . . Gemeinsame Daten . . . 1082 29. 3 . . . Andere Möglichkeiten zur Synchronisation . . . 1100 29. 4 . . . Im eigenen Speicher mit »thread_local« . . . 1104 29. 5 . . . Mit »condition_variable« auf Ereignisse warten . . . 1105 29. 6 . . . Einmal warten mit »future« . . . 1110 29. 7 . . . Atomics . . . 1122 29. 8 . . . Koroutinen . . . 1127 29. 9 . . . Zusammenfassung . . . 1133 A. Guter Code, 7. Dan: Richtlinien . . . 1137 A. 1 . . . Guideline Support Library . . . 1138 A. 2 . . . C++ Core Guidelines . . . 1139 B. Cheat Sheet . . . 1153 Index . . . 1157