آموزش زبان برنامه نویسی سی++

• تاریخجه زبان برنامه نویسی C++

در سال 1967 شخصی بنام آقای "مارتین ریچاردز" برای نوشتن سیستم عامل و طراحی کامپایلر زبان جدیدی بنام BCPL طراحی نمود.

سه سال بعد، یعنی در سال 1970، "کن تامپسون" با افزودن ویژگی های جدیدی به زبان BCPL زبان جدیدی طراحی نمود و نسخه های اولیه سیستم عامل unix را با آن طراحی نمود. او این زبان را B نامید.

BCPL و  B هر دو از زبانهای بدون نوع بودند. به همین جهت بررسی یک عنصر داده ای، دلیل وظیفه سنگینی بر عهده ی برنامه نویس بود. در این زبان هر عنصر داده ای یک کلمه از حافظه، معادل 2 بایت، را اشغال می کرد.

دو سال بعد، یعنی در سال 1972، آقای "دنیس ریچی" زبان جدیدی را بر پایه زبان B طراحی نمود. از آنجاییکه این زبان پس از زبان B طراحی شده بود، زبان C نام گرفت. زبان C بسیاری از ویژگی ها و مفاهیم زبانهای BCPL و B را دارا بود و ویژگی های دیگری، از جمله انواع داده ای، را نیز به آنها افزوده بود.

زبان C مستقل از سخت افزار است، به همین دلیل با طراحی خوب و دقیق نرم افزار می توان برنامه هایی نوشت که دارای قابلیت حمل در اکثر کامپیوترها باشند.

قدرت زبان C باعث شد که شرکت های مختلفی در صدد طراحی کامپایلرهای C برآیند.

این موضوع مشکل جدیدی برای طراحان برنامه هایی بود که می خواستند نرم افزارهای قابل حملی بنویسند که روی کامپیوترهای مختلفی اجرا

 شود.  19 سال پس از طراحی زبان C، "کمیته استاندارد ملی آمریکا" ،ANSI ، نسخه ی استاندارد زبان C را تصویب نمود.

            گامی به عقب :

در اواخر دهه 1970 هنگامی که "بیارنه استراس تروپ" بر روی تز دکترایش در دانشگاه کمبریج انگلستان کار می کرد مجبور بود برنامه های خود را به زبان Simula بنویسد. Simula از Algol مشتق شده و برای اولین بار مفاهیم کلاس به عنوان اشیا داده ای دراین زبان (Simula) مطرح شده بود. کلاس در Simula، جرقه ی طراحی و ساخت کامپایلر C++ را در ذهن "بیارنه" شعله ور نمود. او پس از مهاجرت از انگلستان به آمریکا و کار در شرکت AT&T تعمیم و گسترش زبان C را آغاز کرد. زبان جدید در سال 1980 طراحی شده و در 1982 با استقبال فراوانی روبرو شده بود.

این زبان با عناوین متفاوتی از جمله "New C" و "C With Classes" و "C84" مشهور بود! یکی از همکاران "استراس تروپ" بنام Rick Mascitti نام C++ را برای آن برگزید.

17 سال بعد از طراحی C++ یعنی در نوامبر سال 1997 C++  نیز استاندارد شد.

C++  زبانی دو رگه است! چنانچه این قابلیت را دارد که هم به صورت "پیمانه ای" و هم بصورت "شی گرا" نرم افزارهای قابل اعتمادی را ایجاد نماید. چند سال بعد زبان جاوا نیز بر پایه ی C و C++ طراحی شد.

·         کتابخانه استاندارد C++

برنامه های  C++از قطعاتی به نام کلاس ها و توابع تشکیل می شود. شما در عین حال که برای برنامه نویسی به این قطعات از پیش ساخته شده نیاز دارید، می توانید این قطعات را نیز خودتان بسازید.

"کتابخانه استاندارد C++" دارای کلاس های و توابع زیادی می باشد که مجموعه ای غنی، جهت برنامه نویسی را در اختیار برنامه نویسان قرار می دهد.

بنابراین برای یادگیری زبان C++ باید به دو امر مهم همت گماشت :

1-      یادگیری ساختار و نحو زبان C++

2-     یادگیری کلاس ها و توابع از پیش ساخته شده، در "کتابخانه ی استاندارد C++".

تذکر : برای آموختن دقیقتر این توابع و کلاس ها می توانید به کتاب The Draft Standard C++ Library مراجعه نمایید.

·             پایه و اساس یک محیط نمونه برنامه نویسی C++

طراحی برنامه در C++ اغلب شامل 5 مرحله می باشد :

1-                ویرایشگر        : شامل تایپ کدهای برنامه در ویراستار C++ و ذخیره بر روی هارد دیسک با پسوند *.C و یا *C++. [Editor]

2-               پیش پردازنده : افزودن فایل های متنی مورد نیاز، در فایلی که قرار است کامپایل شود. [PreProcessor]

3-              کامپایلر           : ترجمه ی کدهای برنامه به زبان ماشین توسط کامپایلر و ساختن فایل *Obj. [Compiler]

4-              پیوند دهنده    : ساختن فایل اجرایی (*.Exe) و افزودن تمام چیزهایی که برای اجرای برنامه بدون حضور به کامپایلر لازم است.[Linker]

5-              بار کننده          : انتقال کدهای زبان ماشین از روی دیسک سخت در حافظه ی اصلی کامپیوتر. [Loader]

تمامی این قسمت ها در جای مناسب مفصلا توضیح داده خواهند شد.

عملگرها و متغییرها

·        عملیات ریاضی :

در زبان C++ بیش از هفتاد عملگر وجود دارد!

تعدادی از این عملگرها ماهیت ریاضی دارند. در این قسمت به بررسی این عملگرها خواهیم پرداخت.

جدول زیر بیانگر قابلیت عملگرهای اصلی ریاضی می باشد.

 

·        تصمیم گیری : عملگرهای مقایسه ای !

تعدادی از عملگرهای زبان C++ مربوط به عملگرهای مقایسه ای می شود. این نوع عملگرها تقریبا در تمام زبانهای برنامه نویسی یافت می شوند. جدول زیر بیانگر قابلیت عملگرهای مقایسه ای می باشد :

 

·        عملگرهای درج در جریان و استخراج از جریان:

در زبان C++  دو عملگر خاص وجود دارند که جهت کنترل صفحه نمایش بکار می روند.

این عملگرها برای نوشتن داده ها در صفحه نمایش و خواندن داده ها ازکاربر بکار می رود.

 

·        انواع داده ای و تعریف متغییر :

متغییر چیست؟ فضا ای از حافظه ی اصلی، که در اختیار برنامه نویش قرار می گیرد. کامپایلر از این فضا محافظت می کند که سایر برنامه های در حال اجرا مقدار آن را تغییر ندهند.

در C++ چهار نوع اصلی وجود دارد :

 

 تذکر : برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد انواع متغییرها، می توانید به راهنمای کامپایلر خود مراجعه نمایید.

تعریف کردن یک متغییر در زبان C++ بسیار ساده تر از آن است که فکرش را می کنید!

ابتدا نام نوع را می نویسیم و سپس نام متغییر !

دقت کنید :

int a ;

float f ;

double d ;

char ch ;

چهار متغییر به ترتیب از نوع «اعداد صحیح»، «اعداد اعشاری»، «اعدا حقیقی بزرگ» و «کاراکتری» تعریف شده است.

در قسمت های بعدی کاربرد عملی این قسمت را مشاهده خواهید کرد.

ساختار یک برنامه ی C++

·        در حاشیه  C++

در صورتی که یک برنامه ی C++ به طرز صحیحی طراحی و پیاده سازی شود، قابلیت خوانایی آن با برنامه هایی که با سایر زبان ها نوشته می شوند قابل مقایسه نیست! شاید مهمترین مزیت C++ نسبت به C و سایر زبانهای برنامه نویسی خاصیت شی گرایی آن باشد. این ویژگی که انقلابی در عرصه ی تولید نرم افزار تولید کرده است، در عین سادگی برای مبتدیان پیچیدگی خاصی دارد. شاید اصلی ترین دلیل پیچیدگی، همان سادگی اش باشد!

برای کسانی که با زبان C++ آشنایی ندارند، علائم بکار رفته در این زبان شاید عجیب و حتی خنده دار باشد!

نظر شما چیست؟

#include <iostream.h>

void mian()

{

          cout << "Learning The Art Of Object Oriented Programming In  www.yosafy.blogsky.com" ;

};

حقیقت این است که برای یادگیری C++ باید ابتدا C را آموخت. در واقع می توان گفت که :

C++   =   C + Classes

با یادگیری زبان C و سپس افزودن مباحث مربوط به کلاس ها به معلومات خویش می توان به C++ مسلط شد. برای یادگیری زبان قدرتمند visual C++ ، به ناچار باید با معلومات جامع و کاملی از C++ و ترجیجا یک زبان ویژوال داشت و سپس سراغ این اعجوبه قرن رفت.

·             بررسی ساختار یک برنامه به زبان C++

در این قسمت می خواهیم ساختار عمومی یک برنامه به زبان C++ را بیاموزیم.

قطعا با معلوماتی که تا به اینجا آموختید درصد قابل قبولی از ساختار یک برنامه ی C++ را درک خواهید کرد:

1)      #inlcude <iostream.h>

2)      Functions Prototype

3)      void mian()

4)      {

5)                The Programme Body (Declaration Variable, Call Functions & Objects)

6)      };

7)      Implementation Functions

تذکر : شماره گذاری ها برای درک ساده تر می باشد. بدیهی است که در یک برنامه شماره گذاری خطوط منجر به خطای دستوری(Syntax Error) خواهد شد.

حال به بررسی مختصر هر قسمت می پردازیم :

#include <iostream.h>

این خط (که اولین خط برنامه ی C++ هم می باشد) در واقع یک دستور پیش پردازنده است!

در واقع تمام خطوطی که با # شروع می شوند یک دستور پیش پردازنده هستند.

این دستور به "پیش پردازنده" می گوید که :

"محتویات فایل iostream.h را به برنامه اضافه کن".

در داخل فایل iostream.h دستورات مربوط به ورودی و خروجی قرار دارد. در واقع اگر برنامه ما بخواهد از دستورات ورودی و خروجی استفاده نماید باید ابتدا فایل iostream.h را به کمک دستور پیش پردازنده به بدنه برنامه اضافه نماید و آنگاه بتواند از توابع درون آن استفاده نماید.

این سبک عملکرد دقیقا مانند به کار بردن توابع API در زبان ویژوال بیسیک می باشد. در زبان ویژوال بیسیک ابتدا باید به مفسر بیسیک بگوییم که از کدام فایل های DLL می خواهیم استفاده نماییم پس از آن است که می توانیم در بدنه برنامه از توابع آن فایل DLL استفاده کنیم.

نکته : به فایل هایی مثل iostream.h  «سرفایل» یا «هدر فایل» می گویند.

void mian()

مطمئنا در تمام برنامه های C++  شاهد این خط خواهیم بود.

تعریف اشیاء داده ای، تعریف متغییرها، نوشتن دستورات برنامه و ... همگی در زیر این عبارت تعریف می شوند.

یک برنامه C++ از فراخوانی متدهای کلاس ها و احیانا فراخوانی توابع ایجاد می شود. همگی این اعمال در این قسمت از برنامه انجام می شود. به این قطعه از برنامه، «تابع اصلی» گفته می شود.

توضیحات کاملتر در این مورد را به قسمت «توابع» واگذار می کنیم.

توضیحی پیرامون علامت های "{" و "}" : زبان C++ ،مانند بسیاری از زبانهای برنامه نویسی، از بلاک بندی کدها استفاده می نماید. یک بلوک از برنامه دارای ویژگی های خاص خود می باشد که از حوصله ی بحث ما خارج است(برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد بلوک بندی در زبانهای برنامه نویسی می توانید به کتاب «طراحی و پیاده سازی زبانهای برنامه سازی» نویسنده : ترنس پرات، رجوع نمایید.)

بلوک بندی در زبان پاسکال با کلمات کلیدی begin و end ساخته می شود. در زبان ویژوال بیسیک کدهای بین private sub و end sub و همچنین کدهای نوشته شده بین if  و end if در واقع یک بلوک تشکیل داده اند. در زبان C++ نیز یک بلوک با "}" آغاز گشته و با "{"  خاتمه می یابد. تمام توابع، از جمله تابع اصلی، باید در یک بلوک ساخته شوند.

            تذکر : توضیحات بیشتر در مورد بلوک بندی و همچنین خطوط 2 و 7 را به قسمت سوم این سلسله مقالات یعنی "توابع" موکول می کنیم.

            تذکر : در پایان هر خط از برنامه C++ باید یک یک علامت سمی کولن «;» گذاشته شود.

·             آغاز برنامه نویسی

به خط مقدم خوش آمدید!

بد نیست کم کم شروع کنیم:

#include <iostream.h>

void mian()

{

          cout << "Learning The Art Of Object Oriented Programming In   www.yosafy.blogsky.com" ;

};

در واقع تنها دستوری که باید توضیح داده شود عبارت cout می باشد!

cout << "Learning The Art Of Object Oriented Programming In  www.yosafy.blogsky.com" ;

اولین دستور خروجی!

همانطور که در قسمت «عملگرها» گفته شد این قطعه کد، عبارت مقابلش را در صفحه نمایش چاپ می کند.

نحو این دستور چنین است :

cout << "عبارتی که باید در صفحه نمایش چاپ شود"   ;

تذکر : در پایان هر خط از خطوط زبان C++ باید یک سمی کولن «;» گذاشته شود.

البته از این دستور به طور متوالی نیز می توان استفاده نمود. دقت کنید:

cout  << "Learning The Art Of " << "Object Oriented Programming " << "In " << " www.yosafy.blogsky.com"  ;

·       گامی فراتر :

قصد داریم برنامه دیگری بنویسیم و از آموخته هایمان هر چه بیشتر استفاده نماییم.

این برنامه شامل اعمال استفاده از سرفایل، تعریف متغییر، خواندن مقادیر از ورودی، چاپ در صفحه نمایش، یافتن عدد بزرگتر و کوچکتر می باشد.

#include <iostream.h>

void main()

{

          int a;

          int b;

          cout<< "Please Enter A Number : " ;

          cin>> a ;

          cout<< "Please Enter Next Number : " ;

          cin>>b ;

          if (a>b)

                   cout<< "a > b";

          else if (a

                   cout<< "a

          else

                   cout << "a=b";

};

با ساختار شرطی if بعدها آشنا خواهید شد. با توجه به آشنایی که با سایر زبانهای برنامه نویسی دارید انتظار می رود که بتوانید عملکرد برنامه بالا را درک نمایید!

راستی برنامه بالا چه کاری انجام می دهد؟

در قسمت بعدی این مقاله به بررسی انواع ساختارهای کنترل خواهیم پرداخت.