Torsten T. Will, Jahrgang 1970, beschäftigte sich bereits während seines Diploms in Informatik mit Programmiersprachen und ihren Konzepten. C++ hat ihn schon in seinen Anfängen fasziniert und begleitet. Andere Programmierprojekte bewältigte er vor allem in Pascal, Java, Scala und Python. Seit 2004 schreibt er im Fachmagazin c't gelegentlich über C++ und Python. Was dann noch an Zeit übrig bleibt, geht in die Fotografie.

C++ Core Guidelines und Techniken für guten Code

Vorwort ... 23

Vorwort zur 1. Auflage ... 25

TEIL I Grundlagen ... 27

1. Das C++-Handbuch ... 29

1.1 ... Neu und modern ... 30

1.2 ... »Dan«-Kapitel ... 30

1.3 ... Darstellung in diesem Buch ... 31

1.4 ... Verwendete Formatierungen ... 31

1.5 ... Sorry for my Denglish ... 32

2. Programmieren in C++ ... 35

2.1 ... Übersetzen ... 36

2.2 ... Übersetzungsphasen ... 36

2.3 ... Aktuelle Compiler ... 38

2.4 ... Entwicklungsumgebungen ... 40

2.5 ... Die Kommandozeile unter Ubuntu ... 42

2.6 ... Die IDE »Microsoft Visual Studio Community« unter Windows ... 45

2.7 ... Das Beispielprogramm beschleunigen ... 48

3. C++ für Umsteiger ... 49

4. Die Grundbausteine von C++ ... 57

4.1 ... Kommentare ... 60

4.2 ... Die »include«-Direktive ... 60

4.3 ... Die Standardbibliothek ... 60

4.4 ... Die Funktion »main()« ... 61

4.5 ... Typen ... 61

4.6 ... Variablen ... 62

4.7 ... Initialisierung ... 62

4.8 ... Ausgabe auf der Konsole ... 63

4.9 ... Anweisungen ... 63

4.10 ... Ohne Eile erklärt ... 65

4.11 ... Operatoren ... 91

4.12 ... Eingebaute Datentypen ... 105

5. Guter Code, 1. Dan: Lesbar programmieren ... 143

5.1 ... Kommentare ... 144

5.2 ... Dokumentation ... 144

5.3 ... Einrückungen und Zeilenlänge ... 145

5.4 ... Zeilen pro Funktion und Datei ... 146

5.5 ... Klammern und Leerzeichen ... 147

5.6 ... Namen ... 148

6. Höhere Datentypen ... 151

6.1 ... Der Zeichenkettentyp »string« ... 152

6.2 ... Streams ... 158

6.3 ... Behälter und Zeiger ... 164

6.4 ... Die einfachen Sequenzcontainer ... 166

6.5 ... Algorithmen ... 171

6.6 ... Zeiger und C-Arrays ... 172

7. Funktionen ... 173

7.1 ... Deklaration und Definition einer Funktion ... 174

7.2 ... Funktionstyp ... 175

7.3 ... Funktionen verwenden ... 175

7.4 ... Eine Funktion definieren ... 177

7.5 ... Mehr zu Parametern ... 178

7.6 ... Funktionskörper ... 182

7.7 ... Parameter umwandeln ... 184

7.8 ... Funktionen überladen ... 186

7.9 ... Default-Parameter ... 188

7.10 ... Beliebig viele Argumente ... 190

7.11 ... Alternative Schreibweise zur Funktionsdeklaration ... 190

7.12 ... Spezialitäten ... 191

8. Anweisungen im Detail ... 195

8.1 ... Der Anweisungsblock ... 198

8.2 ... Die leere Anweisung ... 200

8.3 ... Deklarationsanweisung ... 201

8.4 ... Die Ausdrucksanweisung ... 203

8.5 ... Die »if«-Anweisung ... 204

8.6 ... Die »while«-Schleife ... 208

8.7 ... Die »do-while«-Schleife ... 210

8.8 ... Die »for«-Schleife ... 211

8.9 ... Die bereichsbasierte »for«-Schleife ... 213

8.10 ... Die »switch«-Verzweigung ... 215

8.11 ... Die »break«-Anweisung ... 219

8.12 ... Die »continue«-Anweisung ... 220

8.13 ... Die »return«-Anweisung ... 221

8.14 ... Die »goto«-Anweisung ... 222

8.15 ... Der »try-catch«-Block und »throw« ... 224

8.16 ... Zusammenfassung ... 225

9. Ausdrücke im Detail ... 227

9.1 ... Berechnungen und Seiteneffekte ... 228

9.2 ... Arten von Ausdrücken ... 229

9.3 ... Literale ... 230

9.4 ... Bezeichner ... 231

9.5 ... Klammern ... 231

9.6 ... Funktionsaufruf und Indexzugriff ... 232

9.7 ... Zuweisung ... 232

9.8 ... Typumwandlung ... 234

10. Fehlerbehandlung ... 237

10.1 ... Fehlerbehandlung mit Fehlercodes ... 239

10.2 ... Was ist eine Ausnahme? ... 242

10.3 ... Kleinere Fehlerbehandlungen ... 245

10.4 ... Weiterwerfen -- »rethrow« ... 245

10.5 ... Die Reihenfolge im »catch« ... 246

10.6 ... Typen für Exceptions ... 248

10.7 ... Wenn eine Exception aus »main« herausfällt ... 249

11. Guter Code, 2. Dan: Modularisierung ... 251

11.1 ... Programm, Bibliothek, Objektdatei ... 251

11.2 ... Bausteine ... 252

11.3 ... Trennen der Funktionalitäten ... 253

11.4 ... Ein modulares Beispielprojekt ... 255

11.5 ... Spezialthema: Unity-Builds ... 265

TEIL II Objektorientierte Programmierung und mehr ... 267

12. Von der Struktur zur Klasse ... 269

12.1 ... Initialisierung ... 271

12.2 ... Rückgabe eigener Typen ... 272

12.3 ... Methoden statt Funktionen ... 273

12.4 ... Das bessere »drucke« ... 276

12.5 ... Eine Ausgabe wie jede andere ... 278

12.6 ... Methoden inline definieren ... 279

12.7 ... Implementierung und Definition trennen ... 280

12.8 ... Initialisierung per Konstruktor ... 281

12.9 ... Struktur oder Klasse? ... 288

12.10 ... Zwischenergebnis ... 292

12.11 ... Verwendung eigener Datentypen ... 293

12.12 ... Typinferenz mit »auto« ... 308

12.13 ... Eigene Klassen in Standardcontainern ... 311

13. Namensräume und Qualifizierer ... 315

13.1 ... Der Namensraum »std« ... 315

13.2 ... Anonymer Namensraum ... 319

13.3 ... »static« macht lokal ... 321

13.4 ... »static« teilt gern ... 322

13.5 ... »static« macht dauerhaft ... 325

13.6 ... Zusammenfassung ... 328

13.7 ... »const« ... 329

13.8 ... Flüchtig mit »volatile« ... 344

14. Guter Code, 3. Dan: Testen ... 347

14.1 ... Arten des Tests ... 347

14.2 ... Frameworks ... 355

14.3 ... Boost.Test ... 359

14.4 ... Hilfsmakros für Assertions ... 363

14.5 ... Ein Beispielprojekt mit Unittests ... 366

15. Vererbung ... 379

15.1 ... Beziehungen ... 380

15.2 ... Vererbung in C++ ... 383

15.3 ... Hat-ein versus ist-ein ... 384

15.4 ... Gemeinsamkeiten finden ... 384

15.5 ... Abgeleitete Typen erweitern ... 387

15.6 ... Methoden überschreiben ... 388

15.7 ... Wie Methoden funktionieren ... 389

15.8 ... Virtuelle Methoden ... 390

15.9 ... Konstruktoren in Klassenhierarchien ... 392

15.10 ... Typumwandlung in Klassenhierarchien ... 394

15.11 ... Wann virtuell? ... 396

15.12 ... Andere Designs zur Erweiterbarkeit ... 397

16. Der Lebenszyklus von Klassen ... 399

16.1 ... Erzeugung und Zerstörung ... 400

16.2 ... Temporary: kurzlebige Werte ... 402

16.3 ... Der Destruktor zum Konstruktor ... 404

16.4 ... Yoda-Bedingung ... 408

16.5 ... Konstruktion, Destruktion und Exceptions ... 410

16.6 ... Kopieren ... 411

16.7 ... Zuweisungsoperator ... 414

16.8 ... Streichen von Methoden ... 417

16.9 ... Verschiebeoperationen ... 419

16.10 ... Operatoren ... 424

16.11 ... Eigene Operatoren in einem Datentyp ... 427

16.12 ... Besondere Klassenformen ... 432

17. Guter Code, 4. Dan: Sicherheit, Qualität und Nachhaltigkeit ... 437

17.1 ... Die Nullerregel ... 437

17.2 ... RAII -- Resource Acquisition Is Initialization ... 443

18. Spezielles für Klassen ... 453

18.1 ... Dürfen alles sehen -- »friend«-Klassen ... 453

18.2 ... Non-public-Vererbung ... 457

18.3 ... Signaturklassen als Interfaces ... 463

18.4 ... Multiple Vererbung ... 467

18.5 ... Rautenförmige multiple Vererbung -- »virtual« für Klassenhierarchien ... 476

18.6 ... Literale Datentypen -- »constexpr« für Konstruktoren ... 480

19. Guter Code, 5. Dan: Klassisches objektorientiertes Design ... 483

19.1 ... Objekte in C++ ... 485

19.2 ... Objektorientiert designen ... 486

TEIL III Fortgeschrittene Themen ... 505

20. Zeiger ... 507

20.1 ... Adressen ... 508

20.2 ... Zeiger ... 509

20.3 ... Gefahren von Aliasing ... 511

20.4 ... Heapspeicher und Stapelspeicher ... 513

20.5 ... Smarte Pointer ... 516

20.6 ... Rohe Zeiger ... 526

20.7 ... C-Arrays ... 530

20.8 ... Iteratoren ... 536

20.9 ... Zeiger als Iteratoren ... 538

20.10 ... Zeiger im Container ... 538

20.11 ... Die Ausnahme: wann das Wegräumen nicht nötig ist ... 539

21. Makros ... 541

21.1 ... Der Präprozessor ... 542

21.2 ... Vorsicht vor fehlenden Klammern ... 546

21.3 ... Vorsicht vor Mehrfachausführung ... 547

21.4 ... Typvariabilität von Makros ... 548

21.5 ... Zusammenfassung ... 551

22. Schnittstelle zu C ... 553

22.1 ... Mit Bibliotheken arbeiten ... 554

22.2 ... C-Header ... 555

22.3 ... C-Ressourcen ... 558

22.4 ... »void«-Pointer ... 559

22.5 ... Daten lesen ... 559

22.6 ... Das Hauptprogramm ... 561

22.7 ... Zusammenfassung ... 561

23. Templates ... 563

23.1 ... Funktionstemplates ... 564

23.2 ... Funktionstemplates in der Standardbibliothek ... 574

23.3 ... Eine Klasse als Funktion ... 578

23.4 ... Templateklassen ... 593

23.5 ... Templates mit variabler Argumentanzahl ... 607

23.6 ... Eigene Literale ... 611

TEIL IV Die Standardbibliothek ... 621

24. Container ... 623

24.1 ... Grundlagen ... 624

24.2 ... Iteratoren-Grundlagen ... 631

24.3 ... Allokatoren: Speicherfragen ... 635

24.4 ... Containergemeinsamkeiten ... 638

24.5 ... Ein Überblick über die Standardcontainerklassen ... 639

24.6 ... Die sequenziellen Containerklassen ... 643

24.7 ... Assoziativ und geordnet ... 680

24.8 ... Nur assoziativ und nicht garantiert ... 712

24.9 ... Containeradapter ... 742

24.10 ... Sonderfälle: »string«, »basic_string« und »vector« ... 743

24.11 ... Sonderfälle: »vector«, »array« und »bitset« ... 744

24.12 ... Sonderfall: Value-Array mit »valarray<>« ... 747

25. Containerunterstützung ... 757

25.1 ... Algorithmen ... 757

25.2 ... Iteratoren ... 758

25.3 ... Iteratoradapter ... 759

25.4 ... Algorithmen der Standardbibliothek ... 760

25.5 ... Parallelle Ausführung ... 762

25.6 ... Liste der Algorithmusfunktionen ... 765

25.7 ... Berechnungen auf Containern mit »« ... 780

25.8 ... Kopie statt Zuweisung -- Werte in uninitialisierten Speicherbereichen ... 785

25.9 ... Eigene Algorithmen ... 787

26. Guter Code, 6. Dan: Für jede Aufgabe der richtige Container ... 791

26.1 ... Alle Container nach Aspekten sortiert ... 791

26.2 ... Rezepte für Container ... 796

26.3 ... Iteratoren sind mehr als nur Zeiger ... 802

26.4 ... Algorithmen je nach Container unterschiedlich implementieren ... 804

27. Streams und Dateien ... 807

27.1 ... Ein- und Ausgabekonzept ... 807

27.2 ... Globale, vordefinierte Standardstreams ... 808

27.3 ... Methoden für die Aus- und Eingabe von Streams ... 810

27.4 ... Fehlerbehandlung und Zustand von Streams ... 814

27.5 ... Streams manipulieren und formatieren ... 818

27.6 ... Streams für die Dateiein- und Dateiausgabe ... 829

27.7 ... Streams für Strings ... 843

27.8 ... Streampuffer ... 848

27.9 ... »filesystem« ... 851

28. Standardbibliothek -- Extras ... 855

28.1 ... »pair« und »tuple« ......