Основные понятия языка

Программирование алгоритмов линейной структуры

2.1. Общая характеристика языка программирования С++

C++ – компилируемый статически типизированный язык программирования общего назначения.

Поддерживает такие парадигмы программирования как процедурное программирование, объектно-ориентированное программирование, обобщённое программирование, обеспечивает модульность, раздельную компиляцию, обработку исключений, абстракцию данных, объявление типов (классов) объектов, виртуальные функции. Стандартная библиотека включает, в том числе, общеупотребительные контейнеры и алгоритмы. C++ сочетает свойства как высокоуровневых, так и низкоуровневых языков. В сравнении с его предшественником – языком C, – наибольшее внимание уделено поддержке объектно-ориентированного и обобщённого программирования.

C++ широко используется для разработки программного обеспечения, являясь одним из самых популярных языков программирования. Область его применения включает создание операционных систем, разнообразных прикладных программ, драйверов устройств, приложений для встраиваемых систем, высокопроизводительных серверов, а также развлекательных приложений (игр). Существует множество реализаций языка C++, как бесплатных, так и коммерческих и для различных платформ. Например, на платформе x86 это GCC, Visual C++, Intel C++ Compiler, Embarcadero (Borland) C++ Builder и другие. C++ оказал огромное влияние на другие языки программирования, в первую очередь на Java и C#.

Синтаксис C++ унаследован от языка C. Одним из принципов разработки было сохранение совместимости с C. Тем не менее, C++ не является в строгом смысле надмножеством C; множество программ, которые могут одинаково успешно транслироваться как компиляторами C, так и компиляторами C++, довольно велико, но не включает все возможные программы на C [1].

Основу любого языка программирования образуют три, его составляющие: алфавит, синтаксис и семантика.

Алфавит - это фиксированный для данного языка программирования набор основных символов (букв алфавита), из которых состоит любой текст на этом языке. Никакие другие символы в тексте, не допускаются. Все символы в тексте кодируются с использованием стандартной кодовой таблицы ASCII. Каждый символ кода ASCII имеет неотрицательный порядковый номер, т.е. множество всех символов является упорядоченным.

Алфавит С ++ включает:

1. Прописные и строчные латинские буквы и знак подчеркивания.

2. Арабские цифры от 0 до 9.

3. Специальные знаки:
“ {} , | [ ] ( ) + - / % * . \ ` : ? < = > ! & # ~ ; ^

4. Пробельные символы: пробел, символы табуляции, символы перехода на новую строку.

Синтаксис – это система правил, определяющих допустимые конструкции букв алфавита. С помощью этих конструкций, представляются отдельные компоненты алгоритма и алгоритм в целом, записанные на данном языке программирования. Таким образом, для каждой последовательности символов алфавита синтаксис позволяет ответить, на вопрос, является ли она текстом на данном языке программирования или нет.

Синтаксис C++ устанавливает, как можно на этом языке сформировать корректный текст и писать программы. Синтаксически правильная программа компилируется без ошибок.

Из символов алфавита формируются лексемы языка:

- идентификаторы;

- ключевые (зарезервированные) слова;

- знаки операций;

- константы;

- разделители (скобки, точка, запятая, пробельные символы).

Лексема, или элементарная конструкция - минимальная единица языка, имеющая самостоятельный смысл. Границы лексем определяются другими лексемами, такими, как разделители или знаки операций.

Одним из важнейших синтаксических понятий любого языка программирования является понятие идентификатора.

Идентификатор – имя программного объекта.

В идентификаторе могут использоваться латинские буквы, цифры и знак подчеркивания. Прописные и строчные буквы различаются, например, alpha, Alpha и ALPHA – три различных имени. Первым символом идентификатора может быть буква или знак подчеркивания, но не цифра. Пробелы внутри имен не допускаются.

Для улучшения читаемости программы следует давать объектам осмысленные имена. Существует соглашение о правилах создания имен, называемое венгерской нотацией (поскольку предложил ее сотрудник компании Microsoft венгр по национальности), по которому каждое слово, составляющее идентификатор, начинается с прописной буквы, а вначале ставится префикс, соответствующий типу величины, например, lpfnSetFirstDialog. Другая традиция – разделять слова, составляющие имя, знаками подчеркивания: max_length, number_of_galosh [2].

Длинна идентификатора по стандарту не ограничена, но некоторые компиляторы и компоновщики налагают на нее ограничения. Идентификатор создается на этапе объявления переменной, функции, типа, и т. п., после этого его можно использовать в последующих операторах программы. При выборе идентификатора необходимо иметь в виду следующее:

- идентификатор не должен совпадать с ключевыми словами и именами используемых стандартных объектов языка;

- не рекомендуется начинать идентификаторы с символа подчеркивания, поскольку они могут совпасть с именами системных функций или переменных, и, кроме того, это снижает мобильность программы;

- на идентификаторы, используемые для определения внешних переменных, налагаются ограничения компоновщика.

Примеры правильных идентификаторов: value25, My_File, index, Operation.

Примеры синтаксически неправильных идентификаторов:

1_Side (имя не должно начинаться с цифры),

Том 2 (не допускается пробел),

New-Name (не допускается дефис),

break(служебное слово),

ехр(предопределенное имя функции-экспоненты).

Заметим, что имена, константы, служебные слова нельзя писать слитно друг с другом, они должны отделяться один от другого пробелом, переводом строки или комментарием.

Служебные (зарезервированные, ключевые) слова – это идентификаторы, имеющие специальное значение для компилятора. Их можно использовать только в том смысле, в котором они определены. Например, const – ключевое слово, обозначающее невозможность модификации значения, int – ключевое слово, используемое для обозначения целого типа данных, bool – для логического типа данных.

Знаки операций. Знак операции – это один или более символов, определяющих действие над операндами. Внутри знака операции пробелы не допускаются. Операции делятся на унарные, бинарные и тернарные по количеству участвующих в них операндов. Один и тот же знак может интерпретироваться по-разному в зависимости от контекста. Все знаки операций за исключением [ ] ,( ) и ? : представляют собой отдельные лексемы.

Семантика языка – это смысловое значение слов. В программировании – начальное смысловое значение операторов, основных конструкций языка, т.п. [1].

Пример. Первый код: i=0; while(i<5){i++;}

Второй код: i=0; do{i++;}while(i<5);

Логически эти два фрагмента кода выполняют одно и то же, результаты их работы идентичны. В то же время семантически это два разных цикла.

Таким образом,

- синтаксис – формальный набор правил, определяющий способ построения любых конструкций языка;

- семантика– множество правил, определяющих смысл синтаксических конструкций.

Комментарии – это текст, который игнорируется при компиляции, что бывает полезно программистам для пояснения тех или иных участков кода. Компилятор обрабатывает комментарии как пустое пространство. Комментарии можно использовать и для временного отключения части кода при отладке.

Комментарии в программе на С++ либо начинаются с двух символов «прямая косая черта» (//однострочный комментарий) и заканчивается символом перехода на новую строку, либо заключается между символами – скобками /*многострочный комментарий*/. Внутри комментария можно использовать любые допустимые на данном компьютере символы, а не только символы из алфавита языка С++, поскольку компилятор комментарии игнорирует. Вложенные комментарии – скобки стандартом не допускаются, хотя в некоторых компиляторах разрешены.