Grundkurs C++

Dieser Grundkurs ist genau das Richtige für alle, die einen schnellen Einstieg in die Programmiersprache C++ und einen Überblick über die Grundlagen ohne viel Beiwerk suchen. Ausführlich und jederzeit verständlich erklären Martin Guddat und Jürgen Wolf alles, was notwendig ist, damit Sie modernes C++ lernen und objektorientiert programmieren können. Von der ersten Seite an geht es sofort los mit einfachen Programmen bis hin zur Entwicklung komplexerer Anwendungen. Übungen am Ende jedes Kapitels helfen Einsteiger*innen und vor allem Selbstlerner*innen beim Verstehen der Sprache. Die kompakte Darstellung macht das Buch zu einer unverzichtbaren Referenz für die Arbeit mit C++. Diese fünfte Auflage wurde umfassend überarbeitet und modernisiert. Das Buch eignet sich hervorragend als Begleiter für das Studium der Informatik und anderer technischer Fächer.

Aus dem Inhalt:

• Das erste Programm in C++
• Basisdatentypen
• Typumwandlung
• Verzweigungen
• Schleifen
• Funktionen
• Präprozessor-Direktiven
• Arrays und Zeichenketten (Strings)
• Zeiger (Pointer)
• Dynamische Speicherobjekte und Strukturen
• Namensräume
• Modulare Programmierung
• Klassen und Objekte
• Vererbung
• Operatoren überladen
• Templates
• Exceptionhandling (Fehlerbehandlung)
• Modernes C++ bis C++23

1. Einstieg in die Welt von C++ . . . 19
1. 1 . . . Der C++-Standard . . . 19
1. 2 . . . Die nötigen Werkzeuge für C++ . . . 20
1. 3 . . . Übersetzen mit g++ und clang++ . . . 24
1. 4 . . . Übersetzen mit einer Entwicklungsumgebung . . . 26
1. 5 . . . Listings zum Buch . . . 30
1. 6 . . . Kontrollfragen und Aufgaben im Buch . . . 30
1. 7 . . . Aufgabe . . . 30
1. 8 . . . Aufgabe zu C++ 23 . . . 31

2. Erste Schritte in C++ . . . 33
2. 1 . . . Das erste Programm in C++ . . . 33
2. 2 . . . Anweisungen und Ausdrücke . . . 35
2. 3 . . . Die Standardeingabe- und -ausgabestreams . . . 37
2. 4 . . . Einige Begriffe zu C++ . . . 43
2. 5 . . . Kontrollfragen und Aufgaben . . . 45

3. Die eingebauten C++-Basisdatentypen . . . 46
3. 1 . . . Variablen . . . 46
3. 2 . . . Definition und Deklaration von Variablen . . . 47
3. 3 . . . Initialisierung und Zuweisung von Werten . . . 48
3. 4 . . . Ganzzahltypen . . . 51
3. 5 . . . Ganzzahldatentyp für Zeichen . . . 58
3. 6 . . . Fließkommazahlentypen . . . 68
3. 7 . . . Der »auto«-Typ . . . 71
3. 8 . . . Konstanten . . . 72
3. 9 . . . Die Byte-Größe mit dem »sizeof«-Operator . . . 73
3. 10 . . . Limits für die Basisdatentypen . . . 74
3. 11 . . . Kontrollfragen und Aufgaben . . . 77

4. Arbeiten mit den eingebauten Typen . . . 78
4. 1 . . . Arithmetische Operatoren . . . 78
4. 2 . . . Ungenaue Fließkommazahlen . . . 86
4. 3 . . . Typumwandlung . . . 88
4. 4 . . . Formatierte Ausgabe von Werten . . . 94
4. 5 . . . Kontrollfragen und Aufgaben . . . 95

5. Kontrollstrukturen . . . 97
5. 1 . . . Der eingebaute Datentyp »bool« . . . 97
5. 2 . . . Vergleichsoperatoren . . . 98
5. 3 . . . Bedingte Anweisung mit »if« . . . 101
5. 4 . . . Anweisungsblock für Kontrollstrukturen . . . 102
5. 5 . . . Alternative »else«-Verzweigung . . . 103
5. 6 . . . Bedingte Anweisung mit Initialisierung . . . 105
5. 7 . . . Mehrfache Verzweigung . . . 105
5. 8 . . . Der Bedingungsoperator »? :« . . . 108
5. 9 . . . Logische Operatoren . . . 109
5. 10 . . . Die Fallunterscheidung -- »switch« . . . 111
5. 11 . . . Die kopfgesteuerte »while«-Schleife . . . 114
5. 12 . . . Die fußgesteuerte »do-while«-Schleife . . . 116
5. 13 . . . Die Zählschleife »for« . . . 117
5. 14 . . . Kontrollierte Sprunganweisungen . . . 121
5. 15 . . . Kontrollfragen und Aufgaben . . . 123

6. Arrays und Strings . . . 125
6. 1 . . . Arrays . . . 125
6. 2 . . . Strings in C++ . . . 139
6. 3 . . . Kontrollfragen und Aufgaben . . . 145

7. Referenzen und Zeiger . . . 146
7. 1 . . . Referenzen . . . 146
7. 2 . . . Zeiger . . . 149
7. 3 . . . Kontrollfragen und Aufgaben . . . 158

8. Funktionen . . . 160
8. 1 . . . Grundlegendes zu Funktionen . . . 160
8. 2 . . . Referenzen als Parameter und Rückgabe . . . 180
8. 3 . . . Zeiger als Parameter und Rückgabewert . . . 187
8. 4 . . . Übergabe großer Elemente als Funktionsparameter . . . 188
8. 5 . . . C-Arrays oder C-Strings als Funktionsparameter . . . 190
8. 6 . . . Kontrollfragen und Aufgaben . . . 191

9. Modularisierung und Präprozessor . . . 193
9. 1 . . . Präprozessor-Direktiven . . . 193
9. 2 . . . Modulare Programmierung . . . 199
9. 3 . . . Namensräume . . . 205
9. 4 . . . Spezifizierer und Qualifikatoren . . . 217
9. 5 . . . Kontrollfragen und Aufgaben . . . 223

10. Strukturen, Aufzählungen und dynamische Speicherobjekte . . . 226
10. 1 . . . Erste eigene Datentypen mit Strukturen . . . 226
10. 2 . . . Der Aufzählungstyp »enum« . . . 235
10. 3 . . . Eigene Namen mit »using« . . . 237
10. 4 . . . Dynamische Speicherobjekte . . . 238
10. 5 . . . Kontrollfragen und Aufgaben . . . 249

11. Klassen . . . 250
11. 1 . . . Klassen . . . 250
11. 2 . . . Konstruktoren . . . 264
11. 3 . . . Destruktoren . . . 281
11. 4 . . . Weitere Formen von Methoden . . . 286
11. 5 . . . Kontrollfragen und Aufgaben . . . 295

12. Objekte und Klassenelemente . . . 297
12. 1 . . . Objekt als Parameter . . . 297
12. 2 . . . Freundfunktionen (»friend«) . . . 302
12. 3 . . . Objekte einer Klasse als Rückgabewerte . . . 304
12. 4 . . . Arrays von Objekten . . . 310
12. 5 . . . Dynamische Objekte . . . 311
12. 6 . . . Klassenobjekte als Klassenattribute . . . 313
12. 7 . . . Eine Containerklasse als Klassenattribut . . . 318
12. 8 . . . Smart Pointer als Klassenattribut . . . 321
12. 9 . . . Statische und konstante Klassenelemente . . . 325
12. 10 . . . Die Nullregel (Rule of Zero) . . . 333
12. 11 . . . Kontrollfragen und Aufgaben . . . 336

13. Operatoren überladen . . . 338
13. 1 . . . Das Schlüsselwort »operator« . . . 340
13. 2 . . . Zweistellige (arithmetische) Operatoren überladen . . . 341
13. 3 . . . Einstellige Operatoren überladen . . . 348
13. 4 . . . Den Zuweisungsoperator überladen . . . 352
13. 5 . . . Ausgabe- und Eingabeoperatoren überladen . . . 357
13. 6 . . . Vergleichsoperatoren . . . 361
13. 7 . . . Weitere Operatorüberladungen . . . 364
13. 8 . . . Konvertierungsoperatoren . . . 364
13. 9 . . . Kontrollfragen und Aufgaben . . . 368

14. Vererbung (Abgeleitete Klassen) . . . 370
14. 1 . . . Die Vorbereitung . . . 371
14. 2 . . . Das Ableiten einer Klasse . . . 373
14. 3 . . . Kontrollfragen und Aufgaben . . . 393

15. Templates . . . 395
15. 1 . . . Funktionstemplates . . . 395
15. 2 . . . Klassentemplates . . . 405
15. 3 . . . Kontrollfragen und Aufgaben . . . 411

16. Ausnahmebehandlung (Fehlerbehandlung) . . . 413
16. 1 . . . Grundlagen der Fehlerbehandlung . . . 413
16. 2 . . . Eine Ausnahme auslösen . . . 415
16. 3 . . . Eine Ausnahme auffangen und behandeln . . . 416
16. 4 . . . Standardausnahmen (Fehlerklassen) . . . 426
16. 5 . . . Die Alternative »std::expected« . . . 431
16. 6 . . . Vermeidung von Fehlern mit [[nodiscard]] . . . 433
16. 7 . . . Fehlerdiagnose mit »std::source_location« . . . 434
16. 8 . . . Kontrollfragen . . . 435

17. Ein-/Ausgabestreams für Dateien . . . 436
17. 1 . . . Der Umgang mit Dateien in C++ . . . 436
17. 2 . . . Verschiedene Streams für Dateien . . . 436
17. 3 . . . Eine Datei öffnen und schließen . . . 437
17. 4 . . . Mit »std::filesystem« arbeiten . . . 449
17. 5 . . . Kontrollfragen und Aufgaben . . . 450

18. Die Standardbibliothek und weitere Sprachelemente . . . 452
18. 1 . . . Die Container der Standardbibliothek . . . 452
18. 2 . . . Algorithmen der Standardbibliothek . . . 465
18. 3 . . . Fortgeschrittene Sprachelemente . . . 468
18. 4 . . . Fortgeschrittene Funktionskonzepte . . . 473
18. 5 . . . Smart Pointer . . . 483
18. 6 . . . Textansichten und Formatierung . . . 494
18. 7 . . . Die Zeitbibliothek . . . 501
18. 8 . . . Ausblick auf das Multithreading . . . 507

Anhang . . . 509
A . . . Lösungen der Übungsaufgaben . . . 509

Index . . . 533