Все статьи / Простые программы на C++

В статье мы напишем пару простейших программ на C++ и посмотрим, как происходит их компиляция.

Следуйте инструкциям. Также выполните задания, указанные в тексте.

Создаём каталог проекта

Перейдите в каталог пользователя, и создайте каталог, в котором вы будете размещать свои проекты. Его можно назвать, например, “lw1” (laboratory work 1)

Иллюстрация

В Visual Studio Code откройте этот каталог. Для этого используйте меню “File”>”Open Folder…”.

Иллюстрация

Теперь вы можете добавить новый файл в каталог прямо из Visual Studio Code. Попробуйте, это так просто!

Иллюстрация

Простейшая программа

Откройте редактор, создайте файл hello.cpp и перепишите следующий текст:

Скриншот

Это — минимальная программа на языке C++. Она выводит в терминал строку “Hello, world!” и завершается. Она состоит из:

  • директива #include <iostream> подключит библиотеку потоков ввода-вывода, в том числе станут доступны поток вывода std::cout и манипулятор std::endl.
  • функция main служит точкой входа в программу в тот момент, когда операционная система запускает программу
  • в функции сейчас находится ровно одна инструкция, которая передаёт строку в поток вывода cout и затем передаёт туда же манипулятор endl (сокращение от end line), чтобы добавить перенос строки и завершить операцию вывода cout

Сохраните файл — это можно сделать в меню “File” либо горячей клавишей Ctrl+S:

Скриншот

Затем откройте терминал. В Visual Studio Code терминал можно открыть в меню “Вид”>”Интегрированный терминал” либо сочетанием клавиш “CTRL + `”

Скриншот

Введите в терминале команду dir. Команда выведет список файлов, и среди этих файлов должен быть файл hello.cpp.

Введите команду g++ --version. Программа g++ — это компилятор C++ из состава GCC (GNU Compiler Collections). Передав ей флаг --version, вы заставите программу вывести свою версию и завершиться. Ожидается, что у вас будет g++ 7.0 или выше:

C:\Code\CppProjects>g++ --version
g++ (GCC) 7.2.0
Copyright (C) 2017 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

Введите команду g++ hello.cpp -o hello. Эта команда компилирует файл hello.cpp в исполняемую программу называет исполняемый файл hello.exe на платформе Windows либо hello на Linux и MacOSX. Команда не должна выводить чего-либо, она должна просто успешно завершиться.

Теперь вы можете запустить исполняемую программу hello.exe, набрав в терминале команду hello.

C:\Code\CppProjects>hello
Hello, world!

Задание cpp1.1

Убедитесь, что у вас есть файл hello.cpp, в котором записана работоспособная программа “Hello, World”. Доработайте программу, чтобы вместо “Hello, World” она выводила “Hello, Name”, где Name - ваше имя в английской транскрипции.

Ошибки компиляции

Теперь попробуем составить неправильную программу. Например, уберём символ ; в конце единственной инструкции:

Скриншот

Запустите компиляцию снова. Вы увидите ошибку компиляции, примерно такую:

C:\Code\CppProjects\other>hello
Hello, world!

C:\Code\CppProjects\other>g++ hello.cpp -o hello
hello.cpp: In function 'int main()':
hello.cpp:6:1: error: expected ';' before '}' token
 }
 ^

Компилятор достаточно умён, чтобы показать вам точное место ошибки и способ её исправления! Именно поэтому сообщения от компиляторов C/C++ следует внимательно читать.

Теперь попробуем внедрить другую ошибку: точку с запятой вернём на место, а в названии cout перепутаем две буквы: “cuot”

Скриншот

Запустите компилятор и прочитайте сообщение. Оно должно быть таким:

C:\Code\CppProjects\other>g++ hello.cpp -o hello
hello.cpp: In function 'int main()':
hello.cpp:5:10: error: 'cuot' is not a member of 'std'
     std::cuot << "Hello, world!" << std::endl;
          ^~~~
hello.cpp:5:10: note: suggested alternative: 'clog'
     std::cuot << "Hello, world!" << std::endl;
          ^~~~
          clog

Компилятор снова показал себя с лучшей стороны: он догадался, что программист опечатался, и предложил свой вариант замены. К сожалению, вариант не самый удачный: компилятор предложил clog вместо cout. Тем не менее, во многих случаях компилятор угадывает правильно.

Задание cpp1.2

  • Попробуйте самостоятельно найти такую опечатку в слове cout, чтобы компилятор правильно предложил способ исправления опечатки.
  • Этот вариант программы сохраните в файле hello_err.cpp, чтобы затем показать преподавателю.

Вывод в стиле языка C

Вывод в cout, которым мы воспользовались, относится к языку C++. Есть и другой способ: C++ позволяет использовать возможности языка C, в том числе функции ввода-вывода в стиле языка C.

Мы воспользуемся функцией std::puts. Для доступа к ней надо подключить <cstdio>. Теперь программа будет выглядеть так:

Скриншот

Выполните в терминале команду del hello.exe для удаления старого исполняемого файла, затем g++ hello.cpp -o hello для компиляции и запустите программу hello.exe. Вы должны получить тот же результат, что и раньше:

C:\Code\CppProjects\other>hello
Hello, world!

Ввод-вывод

Теперь напишем программу, которая читает два числа из стандартного ввода и пишет их обратно в стандартный вывод. Эта программа будет использовать функции языка C: std::scanf и std::printf.

Создайте файл ab.cpp и напечатайте в нём следующий код:

Скриншот

Скомпилируйте код командой g++ ab.cpp -o ab. Запустите, и введите

  • два целых числа: 12 88
  • одно целое число и одно число с плавающей точкой: 12 88.7
  • одно целое число и одну букву f: 12 f
  • только букву f: f
  • ничего не вводить, сразу нажать “Ctrl+Z” на Windows или “Ctrl+D” на остальных платформах, что означает “конец ввода”

Если что-то пошло неправильно, вы можете нажать в терминале Ctrl+C для завершения программы.

Мы прокомментировали код, чтобы вы поняли, что происходит. В языке C++ однострочные комментарии начинаются с символов //. Комментарии помогают понять текст программы, и поэтому хороший комментарий поясняет намерение там, где оно не очевидно из кода. Плохие комментарии поясняют очевидные вещи: писать такое — бесполезный труд. В то же время хороший комментарий может уберечь программиста от неосторожных и неправильных действий.

// Подключаем заголовок cstdio из стандартной библиотеки
#include <cstdio>

// Определяем функцию main, возвращающую целочисленный код завершения.
int main()
{
    // Объявляем переменные a и b, инициализируем их нулями.
    int a = 0;
    int b = 0;

    // Считываем из стандартного ввода данные в определённом формате: "%d %d"
    //  "%d" означает "считать целое число и положить результат по переданному адресу",
    //  " " означает "считать любое количество пробелов"
    //  адреса для записи считанных значений передаются в дополнительных аргументах, начиная со 2-го
    // Документация: https://www.opennet.ru/man.shtml?topic=scanf&category=3&russian=0
    std::scanf("%d %d", &a, &b);

    // Записываем данные в определённом формате: "%d %d\n"
    //  "\n" кодирует символ переноса строки
    // Документация: https://www.opennet.ru/man.shtml?topic=printf&category=3&russian=0
    std::printf("%d %d\n", a, b);
}

Теперь доработаем программу

Задание cpp1.3

Создайте файл abc.cpp и напишите программу, которая читает три числа и складывает их, а результат выводит в терминал.

Решение линейного уравнения

Рассмотрим линейное уравнение ax + b = 0 — оно также называется уравнением прямой. Мы напишем программу, способную решать такие уравнения. Но прежде чем приступить к кодированию, мы составим план действий с помощью комментариев:

#include <cstdio>

int main()
{
	// 1. prompt user to enter coefficients

	// 2. read coefficients for equation `ax + b = 0`
    
	// 3. solve equation `ax + b = 0`
	// solution: `x = -b / a`
}

Первый шаг мы реализуем с помощью puts. Второй — с помощью scanf и объявления переменных a, b. Третий шаг - с помощью printf. Создайте файл linear_equation.cpp.

Перепечатайте в него следующий код:

Скриншот

Скомпилируйте программу и запустите её. Попробуйте ввести две пары коэффициентов:

  • -10 и 2
  • 2 и -10
  • 0 и 2
  • 0 и 0

Везде ли программа решила задачу правильно?

Числа с плавающей точкой

Конечно же, решить уравнение в целых числах получится не всегда. Но в C++ есть поддержка чисел с плавающей точкой:

  • тип данных называется float
  • ему соответствует формат %f для scanf и printf

Перепишите программу следующим образом:

Скриншот

Попробуйте снова ввести две пары коэффициентов:

  • -10 и 2
  • 2 и -10
  • 0 и 2
  • 0 и 0

Как вы думаете, что получилось в последних двух случаях? Почему такое происходит?

Задание cpp1.4

Создайте файл square_equation.cpp и напишите программу, которая читает три коэффициента уравнения ax^2+bx+c=0 и вычисляет корни уравнения.

  • Программа должна использовать числа с плавающей точкой.
  • Вам пригодится функция std::sqrt, помогающая извлечь квадратный корень; в документации к ней сказано, какой заголовочный файл требуется подключить через #include <...>.