Bài giảng Ngôn ngữ Lập trình C++ - Chương I: Giới thiệu ngôn ngữ C++ - Trần Minh Châu

Nội dung text: Bài giảng Ngôn ngữ Lập trình C++ - Chương I: Giới thiệu ngôn ngữ C++ - Trần Minh Châu

1. 1 Ngôn ngữ Lập trình C++ Chương I - Giới thiệu ngôn ngữ C++ © 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU Chương 1. 2 Nội dung chính •Mã máy, Hợp ngữ, và ngôn ngữ bậc cao •Một số ngôn ngữ lập trình bậc cao •Lịch sử C và C++ •Hệ thống và môi trường lập trình C++ •Giới thiệu về C++ –ví dụ về chương trình C++ đơn giản – khái niệm biến – vào ra dữ liệu – các phép toán số học – ra quyết định - các phép toán quan hệ © 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU Chương 1.
2. 3 1.1 Mã máy, Hợp ngữ, và Ngôn ngữ bậc cao 1. Mã máy (machine language) – Là ngôn ngữ duy nhất máy tính trực tiếp hiểu được, là “ngôn ngữ tự nhiên” của máy tính – Được định nghĩa bởi thiết kế phần cứng, phụ thuộc phần cứng –Gồm các chuỗi số, => chuỗi các số 0 và 1 – Dùng để lệnh cho máy tính thực hiện các thao tác cơ bản, mỗi lần một thao tác –Nặng nề, khó đọc đối với con người –Ví dụ: +1300042774 +1400593419 +1200274027 © 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU Chương 1. 4 1.1 Mã máy, Hợp ngữ, và Ngôn ngữ bậc cao 2. Hợp ngữ (assembly) –Những từ viết tắt kiểu tiếng Anh, đại diện cho các thao tác cơ bản của máy tính –Dễ hiểu hơn đối với con người – Máy tính không hiểu •Cần đến các chương trình dịch hợp ngữ (assembler) để chuyển từ hợp ngữ sang mã máy –Ví dụ: LOAD BASEPAY ADD OVERPAY STORE GROSSPAY © 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU Chương 1.
3. 5 1.1 Mã máy, Hợp ngữ, và Ngôn ngữ bậc cao 3. Các ngôn ngữ bậc cao (high-level languages) –Tương tự với tiếng Anh, sử dụng các ký hiện toán học thông dụng –Một lệnh thực hiện được một công việc mà hợp ngữ cần nhiều lệnh để thực hiện được. –Ví dụ: grossPay = basePay + overTimePay –Các chương trình dịch (compiler) để chuyển sang mã máy –Các chương trình thông dịch (interpreter program) trực tiếp chạy các chương trình viết bằng ngôn ngữ bậc cao. •Chậm hơn •Thuận tiện khi đang phát triển chương trình © 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU Chương 1. 6 1.2 Một số ngôn ngữ lập trình bậc cao • FORTRAN – FORmula TRANslator (1954-1957: IBM) – Tính toán toán học phức tạp, thường dùng trong các ứng dụng khoa học và kỹ thuật • COBOL – COmmon Business Oriented Language (1959) – Thao tác chính xác và hiệu quả đối với các khối lượng dữ liệu lớn, • Các ứng dụng thương mại • Pascal – Tác giả: Niklaus Wirth – Dùng trong trường học. • Java – Tác giả: Sun Microsystems (1991) – Ngôn ngữ điều khiển theo sự kiện (event-driven), hoàn toàn hướng đối tượng, tính khả chuyển (portable) rất cao. – Các trang Web với nội dung tương tác động – Phát triển các ứng dụng quy mô lớn © 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU Chương 1.
4. 7 1.2 Một số ngôn ngữ lập trình bậc cao •BASIC – Beginner’s All-Purpose Symbolic Instruction Code –Từ giữa những năm1960 • Visual Basic – GUI, xử lý sự kiện (event handling), sử dụng Win32 API, lập trình hướng đối tượng (object-oriented programming), bắt lỗi (error handling) • Visual C++ – C++ của Microsoft và mở rộng •Thư viện của Microsoft (Microsoft Foundation Classes -MFC) •Thư viện chung – GUI, đồ họa, lập trình mạng, đa luồng (multithreading), – Dùng chung giữa Visual Basic, Visual C++, C# •C# –Bắt nguồn từ C, C++ và Java – Ngôn ngữ điều khiển theo sự kiện (event-driven), hoàn toàn hướng đối tượng, ngôn ngữ lập trình trực quan (visual programming language) © 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU Chương 1. 8 1.3 Lịch sử ngôn ngữ C và C++ •C – Dennis Ritchie (Bell Laboratories) – Là ngôn ngữ phát triển của hệ điều hành UNIX – Độc lập phần cứng => có thể viết các chương trình khả chuyển –Chuẩn hóa năm 1990 – ANSI C – Kernighan & Ritchie “The C Programming Language”, 2nd, 1988 •C++ –Là mở rộng của C – Đầu những năm 1980: Bjarne Stroustrup (phòng thí nghiệm Bell) – Cung cấp khả năng lập trình hướng đối tượng. – Ngôn ngữ lai •Lập trình cấu trúc kiểu C •Lập trình hướng đối tượng •Cả hai • Có cần biết C trước khi học C++? © 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU Chương 1.
5. 9 1.4 Hệ thống C++ –Môi trường phát triển chương trình (Program-development environment) – Ngôn ngữ –Thư viện chuẩn (C++ Standard Library) © 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU Chương 1. 10 1.4 Môi trường cơ bản cho lập trình C++ Chương trình được viết Editor Disk bằng chương trình soạn Các giai đoạn của thảo và lưu trên đĩa. Preprocessor Disk Chương trình tiền xử lý chương trình C++: thực hiện xử lý mã nguồn Trình biên dịch tạo object 1. Soạn thảo - Edit Compiler Disk code và lưu trên đĩa. Trình kết nối kết hợp Linker Disk objectcode với các thư viện, 2. Tiền xử lý - Preprocess tạo file chạy được và lưu Primary lên đĩa Memory 3. Biên dịch - Compile Loader Trình nạp nạp chương trình vào bộ nhớ Disk 4. Liên kết - Link 5. Nạp - Load Primary Memory CPU CPU nhận từng lệnh, thực thi lệnh đó, có thể lưu các 6. Chạy - Execute giá trị dữ liệu mới khi chương trình chạy. © 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU Chương 1.
6. 11 1.4 Môi trường cơ bản cho lập trình C++ •Soạn thảo – File có kiểu mở rộng *.cpp, *cxx, *.cc, *.C – Unix/Linux: vi, emacs – MS.Windows: các môi trường soạn thảo tích hợp: Dev- cpp, Microssoft Visual C++, Borland C++ Builder, • Chú ý mức độ hỗ trợ C++ chuẩn – ANSI/ISO C++ © 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU Chương 1. 12 Ví dụ 1: Hello World! Chú thích 1 /* A first program in C++. 2 Print a line of text to standard output */ 3 #include hàm main trả về một giá trị kiểu số nguyên. 4 5 // function main begins program execution 6 int main() Định hướng tiền xử lý (preprocessor directive) để khai 7 { báo sử dụng thư viện ra/vào chuẩn . 8 std::cout << “Hello World!\n"; 9 10 return 0; // indicate that program ended successfully 11 hàm main xuất hiện đúng Viết một dòng ra output 12 } // end function main một lần trong mỗi chương chuẩn (màn hình) trình C++. Ngoặc trái { bắt đầu thân hàm. Các lệnh kết thúc bằng dấu Hello World! chấm phảy; Từ khóa return là một cách Tương ứng, ngoặc phải } thoát khỏi hàm; giá trị 0 được kết thúc thân hàm. trả về có nghĩa chương trình kết thúc thành công. © 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU Chương 1.
7. 13 1.5 Các thành phần cơ bản Chú thích và định hướng tiền xử lý • Chú thích - comment // A first program in C++. – Làm tài liệu cho các chương trình – Làm chương trình dễ đọc dễ hiểu hơn – được trình biên dịch (compiler) bỏ qua – 1 dòng chú thích bắt đầu với // •Các định hướng tiền xử lý - directive #include – Được xử lý ngay trước khi biên dịch –Bắt đầu bằng # © 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU Chương 1. Ví dụ 1 - mở rộng 1 14 fig01_04.cpp 1 // Fig. 1.4: fig01_04.cpp 2 // Printing a line with multiple statements. 3 #include 4 5 // function main begins program execution Nhiều dòng lệnh tạo output 6 int main() trên một dòng. 7 { 8 std::cout << "Welcome "; 9 std::cout << "to C++!\n"; 10 11 return 0; // indicate that program ended successfully 12 13 } // end function main Welcome to C++! ©2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU.
8. Ví dụ 1 - mở rộng 2 15 1 // Fig. 1.5: fig01_05.cpp 2 // Printing multiple lines with a single statement 3 #include 4 5 // function main begins program execution Dùng ký tự dòng mới \n để in 6 int main() trên nhiều dòng. 7 { 8 std::cout Enter second integer 4 72 5 // function main begins program execution Sum is 117 6 int main() 7 { Khai báo các biến nguyên. 8 int integer1; // first number to be input by user 9 int integer2; // second number to be input by user 10 int sum; // variable in whichNh ậsump m ộwillt số nguyênbe stored từ input chuẩn, 11 ghi vào biến integer1 12 std::cout > integer1; // read an integer trống. 14 15 std::cout > integer2; Tính toán có // th ểread đượ can th ựintegerc hiện trong lệnh output: Thay cho các 17 dòng 18 và 20: 18 sum = integer1 + integer2; cout// assign << "Sum result is " to<< suminteger1 + integer2 << endl; 19 20 std::cout << "Sum is " << sum << endl; // print sum 21 22 return 0; // indicate that program ended successfully 23 ©2004 Trần Minh Châu. 24 } // end function main FOTECH. VNU.
9. 17 1.5 Các thành phần cơ bản Biến chương trình •Biến - variable: Một nơi trong bộ nhớ, có thể lưu các giá trị thuộc một kiểu nào đó. •Các kiểu dữ liệu cơ bản • int -số nguyên • char – ký tự • double -số chấm động • bool – các giá trị logic true hoặc false •Các biến phải được khai báo tên và kiểu trước khi sử dụng int integer1; int integer2; int sum; •Có thể khai báo nhiều biến thuộc cùng một kiểu dữ liệu trong một dòng khai báo biến. int integer1, integer2, sum; © 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU Chương 1. 18 1.5 Biến chương trình • Quy tắc đặt tên biến •Chuỗi ký tự (chữ cái a z, A Z, chữ số 0 9, dấu gạch dưới _ ) • Không được bắt đầu bằng chữ số • Phân biệt chữ hoa chữ thường. Ví dụ: Tên biến hợp lệ: h678h_m2, _adh2, taxPayment Không hợp lệ: áadàn, so chia, 2n, © 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU Chương 1.
10. 19 1.5 Biến chương trình • Các khái niệm về bộ nhớ (memory) –Mỗi biến tương ứng với một khu trong bộ nhớ máy tính –Mỗi biến có tên, kiểu, kích thước, và giá trị – Khi biến được gán một giá trị mới, giá trị cũ bị ghi đè – Đọc giá trị của các biến trong bộ nhớ không làm thay đổi các biến trong bộ nhớ. © 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU Chương 1. 20 1.5 Biến chương trình std::cin >> integer1; integer1 45 –giả sử người dùng nhập45 std::cin >> integer2; integer1 45 –giả sử người dùng nhập72 integer2 72 integer1 45 sum = integer1 + integer2; integer2 72 sum 117 © 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU Chương 1.
11. 21 1.6 Vào ra dữ liệu Các đối tượng vào/ra cơ bản • cin • dòng dữ liệu vào chuẩn - Standard input stream •thường là từ bàn phím • cout • dòng dữ liệu ra chuẩn - Standard output stream •thường là màn hình máy tính • cerr • dòng báo lỗi chuẩn - Standard error stream •hiện các thông báo lỗi © 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU Chương 1. 22 1.6 Vào ra dữ liệu In dòng văn bản ra màn hình std::cout << "Enter first integer\n"; // prompt • Đối tượng ra chuẩn - Standard output stream object – std::cout –“nối” với màn hình – << • toán tử chèn vào dòng dữ liệu ra – stream insert operator • giá trị bên phải (right operand) được chèn vào dòng dữ liệu ra • Không gian tên - Namespace – std:: có nghĩa là sử dụng tên thuộc “namespace” std – std:: được bỏ qua nếu dùng các khai báo using • Escape characters \ – đánh dấu các ký tự đặc biệt •ví dụ \\, \’, \n, \t © 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU Chương 1.
12. 23 1.6 Vào ra dữ liệu Các chuỗi escape Chuỗi Escape Mô tả \n Dòng mới. Đặt con trỏ màn hình tại đầu dòng tiếp theo. \t Tab. Di chuyển con trỏ đến điểm dừng tab tiếp theo. \r Về đầu dòng. Chuyển con trỏ màn hình tới đầu dòng hiện tại; không xuống dòng mới. \a Chuông. Bật chuông hệ thống. \\ Chéo ngược. Dùng để in một đấu chéo ngược. \" Nháy kép. Dùng để in một dấu nháy kép. © 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU Chương 1. 24 1.6 Vào ra dữ liệu Nhập dữ liệu từ thiết bị vào chuẩn std::cin >> integer1; // read an integer • Đối tượng dòng dữ liệu vào - Input stream object – >> (toán tử đọc từ dòng dữ liệu vào) • được sử dụng với std::cin • đợi người dùng nhập giá trị, rồi gõ phím Enter (Return) •lưu giá trị vào biến ở bên phải toán tử – đổi giá trị được nhập sang kiểu dữ liệu của biến • = (toán tử gán) –gán giá trị cho biến –toán tử hai ngôi - Binary operator –Ví dụ: sum = variable1 + variable2; © 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU Chương 1.
13. 25 1.7 Tính toán số học • Các phép toán số học – * Phép nhân – / Phép chia • Phép chia với số nguyên lấy thương là số nguyên và bỏ phần dư – 7 / 5 cho kết quả 1 • Phép chia với số thực cho kết quả là số thực – 7.0 / 5.0 cho kết quả 1.4 – % Phép lấy số dư – 7 % 5 cho kết quả 2 © 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU Chương 1. 26 1.7 Tính toán số học • Các quy tắc ưu tiên - Rules of operator precedence – Các phép toán trong ngoặc được tính trước • ngoặc lồng nhau – các phép toán ở bên trong nhất được tính trước nhất –tiếp theo là các phép nhân, chia, và phép lấy số dư • các phép toán được tính từ trái sang phải –cộng và trừ được tính cuối cùng • các phép toán được tính từ trái sang phải © 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU Chương 1.
14. 27 1 // Fig. 1.14: fig01_14.cpp 2 // Using if statements, relational 3 // operators, and equality operators. 4 #include fig01_14.cpp 5 (1 of 2) 6 using std::cout; // program uses cout 7 using std::cin; // program uses cin khai báo using để sau đó 8 using std::endl; // program uses endl không cần dùng tiền tố std:: 9 Khai báo biến. 10 // function main begins program execution 11 int main() Có thể viết cout và cin mà không cần tiền tố std:: 12 { 13 int num1; // first number to lbeệnh read if ki ểfromm tra userxem các giá trị của 14 int num2; // second number tonum1 be readvà num2 fromcó user bằng nhau không. 15 Nếu điều kiện là đúng (nghĩa 16 cout > num1 >> num2; // read two integers 19 lệnh if kiểm tra xem các giá trị của 20 if ( num1 == num2 ) num1 và num2 có khác nhau không. 21 cout num2 ) fig01_14.cpp 30 cout = num2 ) 37 cout << num1 << " is greater than or equal to " 38 << num2 << endl; 39 40 return 0; // indicate that program ended successfully 41 42 } // end function main Enter two integers, and I will tell you the relationships they satisfy: 22 12 22 is not equal to 12 22 is greater than 12 22 is greater than or equal to 12 ©2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU.
15. 29 Enter two integers, and I will tell you the relationships they satisfy: 7 7 7 is equal to 7 7 is less than or equal to 7 fig01_14.cpp 7 is greater than or equal to 7 output (2 of 2) ©2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU. 30 1.8 Ra quyết định: Các phép toán quan hệ Ký hiệu toán học Toán tử của C++ Ví dụ điều kiện C++ Ý nghĩa của điều kiện > > x > y x lớn hơn y = x >= y x lớn hơn hoặc bằng y ≤ <= x <= y x nhỏ hơn hoặc bằng y = == x == y x bằng y ≠ != x != y x khác y © 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU Chương 1.
16. 31 1.8 Ra quyết định: Các phép toán quan hệ •cấu trúc if – Đưa ra quyết định dựa vào kết quả đúng hoặc sai của điều kiện •Nếu điều kiện thỏa mãn thì thực hiện tập lệnh S •nếu không, tập lệnh S không được thực hiện if ( num1 == num2 ) cout 4 5 using namespace std; 6 // function main begins program execution 7 int main() 8 { 9 cout << "Welcome "; 10 std::cout << "to C++!\n"; 11 12 return 0; 13 14 } // end function main © 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU Chương 1.
17. 33 1.9 Khai báo using • Khai báo sử dụng từng tên using std::cout; // program uses cout using std::cin; // program uses cin using std::endl; // program uses endl cout > somevariable; © 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU Chương 1.