Osnove

V tem poglavju si bomo ogledali osnove programiranja, s katerimi lahko vzpostavimo osnovno komunikacijo z računalnikom in naredimo zelo enostavne programe, pogledali si bomo predpisano strukturo programa in nekaj osnovnih ukazov.

Osnovna struktura programa

Osnovni „Hello world“ program zgleda tako:

#include <iostream>

int main() {
    std::cout << "Hello world!" << std::endl;
    return 0;
}

Na začetku so vedno #include direktive, ki so podobne Pythonovim import-om, ki vključujejo različne knjižnice. V našem primeru vključujemo knjižnico za input in output (input output stream).

Program izvede vse in samo to, kar se nahaja v funkciji main. Ta funkcija lahko seveda kliče druge funkcije. Funkcija mora vrniti število, ki pomeni „exit status“ programa in mora biti 0, če je program zaključil uspešno. Vsi naši programi bodo imeli na koncu return 0.

Vsak stavek se mora končati s podpičjem. Presledki v kodi niso obvezni, tako kot v Pythonu, zamikanje je samo zaradi berljivosti. Tako je koda kot na primer

int main(){std::cout<<"Hello world!"<<std::endl;return 0;}

sicer veljavna, a se je izogibajte vsaj toliko kot določenih profesorjev.

C vs. C++ vs. C++11

C++ je nadgradnja C-ja, zaradi tega podpira veliko večino C stvari, hkrati pa nudi svojo novo funkcionalnost. C++ je imel tudi večjo posodobitev leta 2011, ki je prinesla veliko novosti, ki jih bomo mi z veseljem uporabljali in jih tudi večina compilerjev že podpira. V splošnem bomo uporabljali bolj C++ funkcije namesto starih C funkcij. Če si boste doma instalirali kakšen predpotopni compiler, lahko da kakšnih novosti ne bo podpiral, a to ne bi smel biti hud problem.

Vse funkcije, ki jih podpira standarda knjižnica C++ so v namespace-u std. Tako je treba, kot zgoraj v primeru, pred vsako uporabo stvari iz standardne knjižnice pisati std::. Temu se lahko izognemo, tako da na začetku programa (za #include-i in pred uporabo funkcij) napišemo using namespace std;. To sicer ni najbolj higienično v velikih programih saj lahko povzroči poplavo imen in se temu raje izogibajte, v kratkih programih pa nam lahko prihrani nekaj pisanja.

Obstajajo C-jevske funkcije za stdio, random, sezname, vendar bomo uporabljali C++-ovske, pogosto celo C++11.

Spremenljivke

Spremenljivke so prostori v spominu, ki hranijo določeno vrednost in jih lahko tekom programa spreminjamo. Vsako spremenljivko moramo deklarirati z njenim tipom, nato pa ji lahko pripišemo vrednost.

int a;
a = 8;
a = 7;
int b = 9;
int b;      // compiler error - dvakrat definirana spremenljivka
c = 6;      //  compiler error - nedefinirana spremenljivka

Če spremenljivki vrednosti ne pripišemo, bo njena vrednost pogosto neko sranje, ki je ravno takrat v RAM-u, tako da je vse spremenljivke zelo priporočljivo inicializirati.

Osnovni tipi so int za števila, double za decimalna števila, bool za logične vrednosti in char za znake.

Komentarji

Komentarji so enovrstični z // in več vrstični s parom /* */.

Input in output

Za manipulacijo standardnega vhoda in izhoda uporabljamo knjižnico iostream, ki definira objekta cin in cout, s katerima pišemo in beremo v stdio. Pri nizih to prebere vse do prvega whitespace-a. Če želimo prebrati celo vrstico uporabimo funkcijo getline.

#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
    int a;
    cout << "Vpiši število: ";
    cin >> a;
    cout << "Vpisali ste število " << a << endl;
}

Opomba

Obstajajo ljudje, ki bodo trdili, da je potrbno uporabljati C-jevski verziji scanf in printf, saj sta mnogo hitrejši. To ni nujno res, pri uporabi cin in cout se je samo potrebno izgoniti endl, ki neporebno flusha in nastaviti cin.sync_with_stdio(false), da nove verzije pozabijo na C funkcije in delujejo samostojno. Za kakršnekoli resne programe je časovna razlika nepomembna, veliko več prednosti prinese ekstenzibilnost in type-safety.

If stavki

If stavki v C++-u so strukture, ki izvedejo blok kode, samo če je izpolnjen določen pogoj. Blok kode je definiran kot en stavek ali več stavkov znotraj { in }. Običajna sintaksa if stavkov:

if (pogoj) {
    koda ...
} else if (pogoj) {
    koda ...
} else {
    koda ...
}

Pogoji so sestavljeni (ponavadi) iz logičnih (&&, ||, !) in primerjalnih operatorjev (==, <, >=, …).

Primer:

// program preveri ali je a sodo število
if (a % 2 == 0) {
    cout << "sodo" << endl;
} else {
    cout << "liho" << endl;
}

Opozorilo

Če je v if stavku en sam stavek, potem lahko oklepaje izpustimo, saj je stavek že sam od sebe blok. Zgornjo kodo lahko napišemo tudi tako:

if (a % 2 == 0)
    cout << "sodo" << endl;
else
    cout << "liho" << endl;

To lahko vodi v buge, ko dodamo še en stavek,

if (a % 2 == 0)
    cout << "sodo" << endl;
else
    cout << "liho" << endl;
    cout << "vedno" << endl;

Stavek vedno se izvede vedno, čeprav indentacija namiguje dugače, kajti else „zagrabi“ le en naslednji stavek.

Nevarno

V C++ je veljavno imeti v if stavku operator =, ki nastavi spremenljivke. Torej, človek se zmoti in namesto == napiše =, kar je lahko katastrofalno. Primer:

if (password_valid = true) {
    // omogoči dostop do bančnih računov in slečenih slik
} else {
    cout << "Invalid password" << endl;
}

Zgornja koda je enaka, ko če bi kar direktno omogočili ves dostop, password_valid se namreč nastavi na true, kar tudi vrne vrednost true in je pogoj v if stavku vedno pravilen.

Obstaja tudi stavek switch, ki se ga ponavadi uporablja kot lepši if, else if. Primer uporabe:

switch (vrednost) {
    case 1:
        // koda
        break;
    case 2:
        // koda
        break;
    case 13:
        // koda
        break;
    default:
        // koda
        break;
}

Vrednosti pri case-ih morajo biti konstantne in stavek glede na vrednost spremenljivke vrednost izvede primerno kodo, če dane vrednosti ni naštete, potem izvede kodo pod default.

Break pri vsakem case-u je nujen, sicer se izvede tudi koda naslednjega primera – tako imenovan „fall through“ feature switch stavka.

Primer:

switch (vrednost) {
    case 1:
        // koda 1
    case 2:
        // koda 2
        break;
    case 14:
    case 13:
        // koda
        break;
    default:
        // koda
        break;
}

Če je vrednost spremenljivke enaka 1, se izvedeta koda 1 in koda 2, ce je vrednost enaka 2, samo koda 2. Koda za 14 in 13 je enaka.

Zanke

For zanka

For zanke se uporabljajo za ponavljanje določenega, ponavadi oštevilčenega opravila do nekega števila ponovitev. Sintaksa:

for (inicializacija; pogoj; korak) {
    // koda
}

Primer:

for (int i = 0; i < 100; ++i) {
    cout << i << endl;
}

V C++ obstaja tudi „range for“ zanka, ki je podobna Pythonovi for zanki, ali pa foreach zankam v drugih jezikih, ampak si jo bomo pogledali v poglavju Range for zanka.

While zanka

While zanka se izvaja, dokler je pogoj izpolnjen. Kot pri for zanki se zanka lahko ne izvede nikoli, če je pogoj že na začetku neresničen. Sintaksa:

while (pogoj) {
    // koda
}

Obstaja tudi do-while zanka, ki je pravzaprav obrnjena while zanka, pogoj se preverja na koncu. To pomeni, da se vsa koda v telesu zanke izvede vsaj enkrat. Sintaksa:

do {
    // koda
} while (pogoj);

Primer programa, ki od uporabnika bere število \(s\) in izpiše vse popolne kvadrate manjše od \(s\), lihe na desno, sode na levo. Števila bere dokler so različna od 0.

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int s;
    cin >> s;

    while (s != 0) {
        for (int i = 1; i*i < s; ++i) {
            if (i % 2 == 1) {
                cout << "      " << i*i << endl;
            } else {
                cout << i*i << endl;
            }
        }
        cout << endl;
        cin >> s;
    }
    return 0;
}

Nevarno

V pogojih velja enako opozorilo kot pri if stavku – pazite na operator = v pogoju, da ne bi po nesreči spremenili vrednosti spremenljivke.