Книга "Язык программирования C++. Лекции и упражнения" представляет собой тщательно проверенный, качественно составленный и полный учебник по одной из ключевых тем для программистов и разработчиков. Эта классическая работа по вычислительной технике обучает принципам программирования, среди которых структурированный код и нисходящее проектирование, а также использованию классов, наследования, шаблонов, исключений, лямбда-выражений, интеллектуальных указателей и семантики переноса.

Автор и преподаватель Стивен Прата создал поучительное, ясное и строгое введение в C++. Фундаментальные концепции программирования излагаются вместе с подробными сведениями о языке C++. Множество коротких практических примеров иллюстрируют одну или две концепции за раз, стимулируя читателей осваивать новые темы за счет непосредственной их проверки на практике.

Вопросы для самоконтроля и упражнения по программированию, предлагаемые в конце каждой главы, помогут читателям сосредоточиться на самой критически важной информации и систематизировать наиболее сложные концепции.

Написанное в дружественном стиле, простое в освоении руководство для самостоятельного изучения подойдет как студентам, обучающимся программированию, так и разработчикам, имеющим дело с другими языками и стремящимся лучше понять фундаментальные основы этого ключевого языка программирования.

Шестое издание этой книги обновлено и расширено с учетом последних тенденций в разработке на C++, а также для детального отражения нового стандарта C++11.

Книга "Язык программирования C++. Лекции и упражнения" отличается следующими особенностями:

- Всеобъемлющее обсуждение классического языка C и дополнительных средств языка C++
- Строгое и ясное руководство по использованию каждой функциональной возможности
- Практическое обучение на кратких и простых примерах, которые развивают понимание одной или двух концепций за раз
- Сотни полезных примеров программ
- Вопросы для самоконтроля и упражнения по программированию, приводимые в конце каждой главы для самостоятельной проверки степени усвоения материала
- Освещение обобщенного языка C++ предоставляет максимально возможную гибкость
- Обучение стандарту ISO, включая обсуждение шаблонов, стандартной библиотеки шаблонов (STL), класса string, исключений, RTTI и пространств имен

Об авторе книги "Язык программирования C++. Лекции и упражнения":
Стивен Прата изучал астрономию, физику и вычислительную технику в Морском колледже (Кентфилд, Калифорния). Он получил степень бакалавра в Калифорнийском институте технологий и степень доктора философии в Университете Калифорнии в Беркли. Является автором и соавтором свыше десятка книг по программированию, среди которых New C Primer Plus, выигравшая в 1990 году номинацию лучшей справочной компьютерной книги (Computer Press Association's 1990 Best How-to Computer Book Award), и C++ Primer Plus, в 1991 году выдвинутая на номинацию Computer Press Association's Best How-to Computer Book Award.



Содержание книги Стивена Прата "Язык программирования C++. Лекции и упражнения"




Благодарности 20
Об авторе 22
От издательства 22
Введение 23
Принятый подход 23
Примеры кода, используемые в книге 24
Организация книги 24
Примечание для преподавателей 28
Соглашения, используемые в этой книге 29
Системы, на которых разрабатывались примеры для книги 30

Глава 1. Начало работы с C++ 31
Изучение языка C++: с чем придется иметь дело 32
Истоки языка C++: немного истории 33
Язык программирования C 33
Философия программирования на языке C 34
Переход к C++: объектно-ориентированное программирование 35
C++ и обобщенное программирование 37
Происхождение языка программирования C++ 37
Переносимость и стандарты 38
Развитие языка 41
Эта книга и стандарты C++ 41
Порядок создания программы 41
Создание файла исходного кода 42
Компиляция и компоновка 43
Компиляция и связывание в Unix 44
Компиляция и связывание в Linux 45
Компиляторы командной строки для режима командной строки Windows 45
Компиляторы для Windows 46
C++ в Macintosh 48
Резюме 48

Глава 2. Приступаем к изучению C++ 49
Первые шаги в C++ 50
Возможности функции main() 51
Заголовок функции как интерфейс 52
Почему функции main() нельзя назначать другое имя 54
Комментарии в языке C++ 54
Препроцессор C++ и файл iostream 55
Имена заголовочных файлов 56
Пространства имен 57
Вывод в C++ с помощью cout 58
Манипулятор endl 60
Символ новой строки 60
Форматирование исходного кода C++ 61
Лексемы и пробельные символы в исходном коде 61
Стиль написания исходного кода C++ 62
Операторы в языке C++ 63
Операторы объявления и переменные 63
Операторы присваивания 65
Новый трюк с объектом cout 66
Другие операторы C++ 67
Использование cin 67
Конкатенация с помощью cout 68
cin и cout: признак класса 68
Функции 70
Использование функции, имеющей возвращаемое значение 70
Разновидности функций 74
Функции, определяемые пользователем 75
Использование определяемых пользователем функций,
имеющих возвращаемое значение 78
Местоположение директивы using в программах с множеством функций 80
Резюме 81
Вопросы для самоконтроля 82
Упражнения по программированию 83

Глава 3. Работа с данными 85
Простые переменные 86
Имена, назначаемые переменным 87
Целочисленные типы 88
Целочисленные типы short, int, long и long long 89
Типы без знаков 94
Выбор целочисленного типа 96
Целочисленные литералы 97
Определение компилятором C++ типа константы 99
Тип char: символы и короткие целые числа 100
Тип bool 109
Квалификатор const 109
Числа с плавающей точкой 111
Запись чисел с плавающей точкой 111
Типы чисел с плавающей точкой 112
Константы с плавающей точкой 114
Преимущества и недостатки чисел с плавающей точкой 115
Арифметические операции в C++ 116
Порядок выполнения операций: приоритеты операций и ассоциативность 117
Операция нахождения остатка от деления 119
Преобразования типов 120
Объявления auto в C++11 126
Резюме 127
Вопросы для самоконтроля 128
Упражнения по программированию 129

Глава 4. Составные типы 131
Введение в массивы 132
Замечания по программе 134
Правила инициализации массивов 135
Инициализация массивов в C++11 136
Строки 136
Конкатенация строковых литералов 138
Использование строк в массивах 138
Риски, связанные с вводом строк 140
Построчное чтение ввода 141
Смешивание строкового и числового ввода 145
Введение в класс string 146
Инициализация строк в C++11 148
Другие формы строковых литералов 153
Введение в структуры 154
Использование структур в программах 155
Инициализация структур в C++11 158
Может ли структура содержать член типа string? 158
Прочие свойства структур 158
Массивы структур 160
Битовые поля в структурах 161
Объединения 162
Перечисления 163
Установка значений перечислителей 165
Диапазоны значений перечислителей 165
Указатели и свободное хранилище 166
Объявление и инициализация указателей 169
Опасность, связанная с указателями 171
Указатели и числа 172
Выделение памяти с помощью операции new 172
Освобождение памяти с помощью операции delete 175
Использование операции new для создания динамических массивов 176
Указатели, массивы и арифметика указателей 179
Замечания по программе 180
Указатели и строки 184
Использование операции new для создания динамических структур 189
Автоматическое, статическое и динамическое хранилище 192
Комбинации типов 194
Альтернативы массивам 196
Шаблонный класс vector 196
Шаблонный класс array (C++11) 197
Сравнение массивов, объектов vector и объектов array 198
Резюме 199
Вопросы для самоконтроля 201
Упражнения по программированию 202

Глава 5. Циклы и выражения отношений 205
Введение в циклы for 206
Части цикла for 207
Возврат к циклу for 213
Изменение шага цикла 214
Доступ внутрь строк с помощью цикла for 215
Операции инкремента и декремента 216
Побочные эффекты и точки следования 217
Сравнение префиксной и постфиксной форм 218
Операции инкремента и декремента и указатели 219
Комбинация операций присваивания 220
Составные операторы, или блоки 221
Дополнительные синтаксические трюки - операция запятой 222
Выражения отношений 225
Присваивание, сравнение и вероятные ошибки 226
Сравнение строк в стиле C 228
Сравнение строк класса string 230
Цикл while 231
Замечания по программе 233
Сравнение циклов for и while 234
Построение цикла задержки 235
Цикл do while 237
Цикл for, основанный на диапазоне (C++11) 239
Циклы и текстовый ввод 240
Применение для ввода простого cin 240
Спасение в виде cin.get(char) 242
Выбор используемой версии cin.get() 243
Условие конца файла 243
Еще одна версия cin.get() 246
Вложенные циклы и двумерные массивы 250
Инициализация двумерного массива 251
Использование двумерного массива 252
Резюме 253
Вопросы для самоконтроля 254
Упражнения по программированию 255

Глава 6. Операторы ветвления и логические операции 257
Оператор if 258
Оператор if else 259
Форматирование операторов if else 261
Конструкция if else if else 262
Логические выражения 264
Логическая операция "ИЛИ": || 264
Логическая операция "И": && 265
Логическая операция "НЕ": ! 270
Факты, связанные с логическими операциями 271
Альтернативные представления 272
Библиотека символьных функций cctype 272
Операция ?: 275
Оператор switch 276
Использование перечислителей в качестве меток 279
Операторы switch и if else 280
Операторы break и continue 281
Замечания по программе 282
Циклы для чтения чисел 283
Замечания по программе 286
Простой файловый ввод-вывод 287
Текстовый ввод-вывод и текстовые файлы 287
Запись в текстовый файл 288
Чтение текстового файла 292
Резюме 297
Вопросы для самоконтроля 298
Упражнения по программированию 300

Глава 7. Функции как программные модули C++ 303
Обзор функций 304
Определение функции 305
Прототипирование и вызов функции 307
Аргументы функций и передача по значению 310
Множественные аргументы 312
Еще одна функция с двумя аргументами 314
Функции и массивы 316
Как указатели позволяют функциям обрабатывать массивы 318
Последствия использования массивов в качестве аргументов 318
Дополнительные примеры функций для работы с массивами 321
Функции, работающие с диапазонами массивов 327
Указатели и const 329
Функции и двумерные массивы 332
Функции и строки в стиле C 333
Функции с аргументами - строками в стиле C 334
Функции, возвращающие строки в стиле C 335
Функции и структуры 337
Передача и возврат структур 337
Еще один пример использования функций со структурами 339
Передача адресов структур 344
Функции и объекты класса string 346
Функции и объекты array 347
Замечания по программе 349
Рекурсия 349
Рекурсия с одиночным рекурсивным вызовом 349
Рекурсия с множественными рекурсивными вызовами 351
Указатели на функции 352
Основы указателей на функции 353
Пример с указателем на функцию 355
Вариации на тему указателей на функции 356
Упрощение объявлений с помощью typedef 360
Резюме 361
Вопросы для самоконтроля 362
Упражнения по программированию 363

Глава 8. Дополнительные сведения о функциях 367
Встроенные функции C++ 368
Ссылочные переменные 371
Создание ссылочных переменных 371
Ссылки как параметры функций 374
Свойства и особенности ссылок 377
Временные переменные, ссылочные аргументы и квалификатор const 379
Использование ссылок при работе со структурами 381
Использование ссылок на объект класса 388
Еще один урок ООП: объекты, наследование и ссылки 391
Когда целесообразно использовать ссылочные аргументы 394
Аргументы по умолчанию 395
Перегрузка функций 398
Пример перегрузки 400
Когда целесообразно использовать перегрузку функций 403
Шаблоны функций 404
Перегруженные шаблоны 407
Ограничения шаблонов 408
Явные специализации 409
Создание экземпляров и специализация 412
Какую версию функции выбирает компилятор? 414
Эволюция шаблонных функций 421
Резюме 424
Вопросы для самоконтроля 425
Упражнения по программированию 426

Глава 9. Модели памяти и пространства имен 429
Раздельная компиляция 430
Продолжительность хранения, область видимости и компоновка 435
Область видимости и связывание 436
Автоматическая продолжительность хранения 437
Переменные со статической продолжительностью хранения 442
Спецификаторы и классификаторы 452
Функции и связывание 455
Языковое связывание 456
Схемы хранения и динамическое выделение памяти 457
Инициализация с помощью операции new 458
Когда new дает сбой 458
new: операции, функции и заменяющие функции 458
Операция new с размещением 459
Пространства имен 463
Традиционные пространства имен C++ 463
Новое средство пространств имен 465
Пример пространства имен 472
Пространства имен и будущее 475
Резюме 476
Вопросы для самоконтроля 477
Упражнения по программированию 479

Глава 10. Объекты и классы 483
Процедурное и объектно-ориентированное программирование 484
Абстракции и классы 485
Что такое тип? 486
Классы в C++ 486
Реализация функций-членов класса 492
Использование классов 496
Изменение реализации 498
Обзор ситуации на текущий момент 499
Конструкторы и деструкторы классов 500
Усовершенствование класса Stock 505
Обзор конструкторов и деструкторов 513
Изучение объектов: указатель this 514
Массив объектов 520
Область видимости класса 522
Абстрактные типы данных 526
Резюме 530
Вопросы для самоконтроля 531
Упражнения по программированию 531

Глава 11. Работа с классами 535
Перегрузка операций 537
Время в наших руках: разработка примера перегрузки операции 538
Добавление операции сложения 540
Ограничения перегрузки 543
Дополнительные перегруженные операции 545
Что такое друзья? 547
Создание друзей 549
Общий вид друга: перегрузка операции << 550
Перегруженные операции: сравнение функций-членов и функций,
не являющихся членами 556
Дополнительные сведения о перегрузке: класс Vector 557
Использование члена, хранящего состояние 564
Перегрузка арифметических операций для класса Vector 566
Комментарии к реализации 568
Использование класса Vector при решении задачи случайного блуждания 569
Автоматические преобразования и приведения типов в классах 572
Преобразования и друзья 583
Резюме 585
Вопросы для самоконтроля 587
Упражнения по программированию 587

Глава 12. Классы и динамическое выделение памяти 591
Динамическая память и классы 592
Простой пример и статические члены класса 592
Специальные функции-члены 601
Новый усовершенствованный класс String 609
О чем следует помнить при использовании операции new в конструкторах 619
Замечания о возвращаемых объектах 622
Использование указателей на объекты 625
Обзор технических приемов 634
Моделирование очереди 635
Класс Queue 636
Класс Customer 646
Моделирование работы банкомата 649
Резюме 653
Вопросы для самоконтроля 655
Упражнения по программированию 656

Глава 13. Наследование классов 659
Начало: простой базовый класс 661
Порождение класса 663
Конструкторы: варианты доступа 664
Использование производного класса 667
Особые отношения между производным и базовым классами 669
Наследование: отношение является 671
Полиморфное открытое наследование 673
Разработка классов Brass и BrassPlus 674
Статическое и динамическое связывание 685
Совместимость типов указателей и ссылок 685
Виртуальные функции-члены и динамическое связывание 687
Что следует знать о виртуальных методах 690
Управление доступом: protected 693
Абстрактные базовые классы 694
Применение концепции абстрактных базовых классов 697
Философия АБК 702
Наследование и динамическое выделение памяти 703
Случай 1: производный класс не использует операцию new 703
Случай 2: производный класс использует операцию new 704
Пример наследования с динамическим выделением памяти
и дружественными функциями 706
Обзор структуры класса 711
Функции-члены, генерируемые компилятором 711
Другие соображения относительно методов класса 713
Соображения по поводу открытого наследования 716
Сводка функций классов 720
Резюме 721
Вопросы для самоконтроля 721
Упражнения по программированию 723

Глава 14. Повторное использование кода в C++ 727
Классы с объектами-членами 728
Класс valarray: краткий обзор 729
Проект класса Student 730
Пример класса Student 731
Закрытое наследование 738
Новый вариант класса Student 738
Включение или закрытое наследование? 745
Защищенное наследование 746
Переопределение доступа с помощью using 746
Множественное наследование 748
Краткий обзор множественного наследования 764
Шаблоны классов 765
Определение шаблона класса 766
Более внимательный взгляд на шаблонные классы 771
Пример шаблона массива и нетипизированные аргументы 776
Универсальность шаблонов 778
Специализации шаблона 781
Шаблоны-члены 784
Шаблонные классы и друзья 788
Резюме 795
Вопросы для самоконтроля 797
Упражнения по программированию 799

Глава 15. Друзья, исключения и многое другое 805
Друзья 806
Дружественные классы 806
Дружественные функции-члены 811
Другие дружественные отношения 813
Вложенные классы 815
Вложенные классы и доступ 817
Вложение в шаблонах 818
Исключения 821
Вызов abort() 822
Возврат кода ошибки 823
Механизм исключений 825
Использование объектов в качестве исключений 827
Спецификации исключений в C++11 831
Раскручивание стека 832
Дополнительные свойства исключений 837
Класс exception 839
Исключения, классы и наследование 843
Потеря исключений 847
Предостережения относительно использования исключений 850
Динамическая идентификация типов 852
Для чего нужен механизм RTTI 852
Как работает механизм RTTI 852
Операция dynamic_cast 853
Операции приведения типов 860
Резюме 863
Вопросы для самоконтроля 864
Упражнения по программированию 865

Глава 16. Класс string и стандартная библиотека шаблонов 867
Класс string 868
Создание объекта string 868
Ввод для класса string 872
Работа со строками 875
Другие возможности, предлагаемые классом string 880
Разновидности строк 881
Классы шаблонов интеллектуальных указателей 882
Использование интеллектуальных указателей 883
Соображения по поводу интеллектуальных указателей 886
Выбор интеллектуального указателя 890
Стандартная библиотека шаблонов (STL) 892
Класс шаблона vector 892
Что еще можно делать с помощью векторов 894
Дополнительные возможности векторов 899
Цикл for, основанный на диапазоне (C++11) 903
Обобщенное программирование 903
Предназначение итераторов 904
Виды итераторов 908
Иерархия итераторов 911
Концепции, уточнения и модели 912
Виды контейнеров 918
Ассоциативные контейнеры 929
Неупорядоченные ассоциативные контейнеры (C++11) 935
Функциональные объекты (функторы) 936
Концепции функторов 937
Предопределенные функторы 939
Адаптируемые функторы и функциональные адаптеры 941
Алгоритмы 943
Группы алгоритмов 944
Основные свойства алгоритмов 944
Библиотека STL и класс string 946
Сравнение функций и методов контейнеров 947
Использование STL 949
Шаблон initializer_list (C++11) 957
Замечания по программе 960
Резюме 960
Вопросы для самоконтроля 962
Упражнения по программированию 963

Глава 17. Ввод, вывод и файлы 967
Обзор ввода и вывода в C++ 968
Потоки и буферы 969
Потоки, буферы и файл iostream 971
Перенаправление 973
Вывод с помощью cout 975
Перегруженная операция << 975
Другие методы ostream 977
Очистка выходного буфера 980
Форматирование с помощью cout 981
Ввод с помощью cin 996
Восприятие ввода операцией cin >> 998
Состояния потока 1000
Другие методы класса istream 1004
Другие методы класса istream 1011
Файловый ввод и вывод 1015
Простой файловый ввод-вывод 1016
Проверка потока и is_open() 1019
Открытие нескольких файлов 1020
Обработка командной строки 1020
Режимы файла 1022
Произвольный доступ 1032
Внутреннее форматирование 1040
Резюме 1042
Вопросы для самопроверки 1044
Упражнения по программированию 1045

Глава 18. Новый стандарт C++ 1049
Обзор уже известных функциональных средств C++11 1050
Новые типы 1050
Унифицированная инициализация 1050
Объявления 1052
nullptr 1054
Интеллектуальные указатели 1054
Изменения в спецификации исключений 1054
Перечисления с областью видимости 1054
Изменения в классах 1055
Изменения в шаблонах и STL 1056
Ссылка rvalue 1058
Семантика переноса и ссылка rvalue 1059
Необходимость в семантике переноса 1059
Пример семантики переноса 1061
Исследование конструктора переноса 1065
Присваивание 1067
Принудительное применение переноса 1067
Новые возможности классов 1071
Специальные функции-члены 1071
Явно заданные по умолчанию и удаленные методы 1072
Делегирование конструкторов 1074
Наследование конструкторов 1074
Управление виртуальными методами: override и final 1076
Лямбда-функции 1077
Как работают указатели на функции, функторы и лямбда 1077
Более подробно о лямбда-функциях 1081
Оболочки 1083
Оболочка function и неэффективность шаблонов 1084
Решение проблемы 1086
Дополнительные возможности 1087
Шаблоны с переменным числом аргументов 1088
Пакеты параметров шаблонов и функций 1089
Распаковка пакетов 1090
Использование рекурсии в шаблонных функциях с переменным
числом аргументов 1090
Другие средства C++11 1093
Параллельное программирование 1093
Библиотечные дополнения 1094
Низкоуровневое программирование 1094
Смешанные средства 1095
Языковые изменения 1096
Проект Boost 1096
Проект TR1 1097
Использование Boost 1097
Что дальше? 1098
Резюме 1099
Вопросы для самоконтроля 1100
Упражнения по программированию 1102

Приложение А. Основания систем счисления 1105
Десятичные числа (основание 10) 1105
Восьмеричные целые числа (основание 8) 1106
Шестнадцатеричные числа (основание 16) 1106
Двоичные числа (основание 2) 1107
Двоичная и шестнадцатеричная формы записи 1107

Приложение Б. Зарезервированные слова C++ 1109
Ключевые слова С++ 1109
Альтернативные лексемы 1110
Зарезервированные имена библиотеки С++ 1110
Идентификаторы со специальным назначением 1111

Приложение В. Набор символов ASCII 1113

Приложение Г. Приоритеты операций 1119

Приложение Д. Другие операции 1123
Битовые операции 1123
Операции сдвига 1123
Логические битовые операции 1125
Альтернативные представления битовых операций 1127
Примеры использования битовых операций 1128
Операции разыменования членов 1129
alignof (C++11) 1133
noexcept (C++11) 1134

Приложение Е. Шаблонный класс string 1135
Тринадцать типов и константа 1136
Информация о данных, конструкторы и вспомогательные элементы 1137
Конструктор по умолчанию 1139
Конструкторы, использующие строки в стиле C 1140
Конструкторы, использующие часть строки в стиле C 1140
Конструкторы, использующие ссылку lvalue 1140
Конструкторы, использующие ссылку rvalue (C++11) 1142
Конструктор, использующий n копий символа 1142
Конструктор, использующий диапазон 1142
Конструктор, использующий список инициализаторов (C++11) 1143
Различные действия с памятью 1143
Доступ к строке 1143
Базовое присваивание 1145
Поиск в строках 1145
Семейство find() 1145
Семейство rfind() 1146
Семейство find_first_of() 1147
Семейство find_last_of() 1147
Семейство find_first_not_of() 1147
Семейство find_last_not_of() 1148
Методы и функции сравнения 1148
Модификация строк 1149
Методы присоединения и добавления 1150
Дополнительные методы присваивания 1150
Методы вставки 1151
Методы очистки 1152
Методы замены 1152
Другие методы модификации: copy() и swap() 1153
Ввод и вывод 1153

Приложение Ж. Методы и функции стандартной библиотеки шаблонов 1155
Библиотека STL и C++11 1155
Новые контейнеры 1155
Изменения в контейнерах C++98 1156
Члены, общие для всех или большинства контейнеров 1157
Дополнительные члены для контейнеров последовательностей 1160
Дополнительные операции для множеств и карт 1164
Неупорядоченные ассоциативные контейнеры (C++11) 1166
Функции библиотеки STL 1168
Операции, не модифицирующие последовательности 1169
Операции, видоизменяющие последовательности 1174
Операции сортировки и связанные с ними операции 1184
Числовые операции 1197

Приложение З. Рекомендуемая литература и ресурсы в Интернете 1201
Рекомендуемая литература 1201
Ресурсы в Интернете 1203

Приложение И. Переход к стандарту ANSI/ISO C++ 1205
Используйте альтернативы для некоторых директив препроцессора 1205
Используйте const вместо #define для определения констант 1205
Используйте inline вместо #define для определения коротких функций 1207
Используйте прототипы функций 1208
Используйте приведения типов 1208
Знакомьтесь с функциональными возможностями C++ 1209
Используйте новую организацию заголовочных файлов 1209
Используйте пространства имен 1209
Используйте интеллектуальные указатели 1211
Используйте класс string 1211
Используйте библиотеку STL 1211

Приложение К. Ответы на вопросы для самоконтроля 1213