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O. Ronneberger: C++ Kurs Teil 3 Seite 1

C++ Kurs Teil 3

● Standard Template Library (STL)

– Übersicht

– vector<>

– algorithm: sort, for_each

– map<>

● Exceptions

● Kommunikation mit der shell


Standard Template Library (STL)

● Containers (vector, list, map, ...)

● General Utilities (date, time, ...)

● Algorithms (sort, for_each, ...)

● Strings (string, wide-character stuff, ...)

● Input/Output (streams, manipulators...)

● Language Support (numeric limits, dynamic memory, ...)

● Numerics (sqrt, sin, cos, complex, ...)


Übersicht über die Standard Container

● vector<T>eindimen-sionales Array

● list<T>doppelt verketteteListe



● map<Key,T> assoziatives Array (Binärbaum)

● string: Zeichenkette


c-style-strings und std::string

/* ein c-style string ist nur ein Pointer! das Ende des strings ist durch '\0' gekennzeichnet */const char* name = "Olaf";

/* std::string ist eine Klasse. Umwandlung von c-style in std::string z.B. durch Zuweisung */std::string name2 = name;

// std::strings können verkettet werdenname2 += ".txt";

/* Umwandlung zurück mit c_str(), z.B. als File Name für einen ifstream */std::ifstream file( name.c_str());

name: 0xdbca0

'O' 'l' 'a' 'f' '\0'0xdbca0:



● stack<T>"last in first out" Container

● queue<T>"first in first out" Container (fifo)

● priority_queue<T>teilsortierte Queue (top() liefert immer das größte Element)

● komplette Übersicht in Stroustrup Kapitel 17


STL vector(eindimensionales Array)

#include <string>#include <vector>

int main( int argc, char** argv){ std::vector<std::string> people; people.push_back( "Chris"); people.push_back( "Bert"); people.push_back( "Detlef"); people.push_back( "Alfons"); people.push_back( "Gerhard"); std::cout << "Der 5. heißt: " << people[4] <<std::endl; people.resize( 7); people[5] = "Fred"; people[6] = "Ernie"; return 0;}

Leeres Array aus strings

Einige strings anfügen (Array wächst automatisch)

Zugriff auf das 5. Element

Vergrößern


Elemente ausgeben und sortieren

#include <vector>#include <string>#include <algorithm> ....

// Alle Elemente ausgeben std::vector<std::string>::const_iterator p; for( p = people.begin(); p != people.end(); ++p) { std::cout << *p << std::endl; }

// Sortieren std::sort( people.begin(), people.end()); Element, auf

das der Iterator zeigt

Iterator (verhält sich wie ein Pointer)

Quicksort aus 'algorithm'


Sortieren mit eigener Vergleichs-Funktion

// rückwärts sortieren std::sort( people.begin(), people.end(), myGreaterThan);

bool myGreaterThan( const string &a, const string &b){ return (a > b);}

Die Vergleichsfunktion muß extra definiert werden:


Andere Methode zur Ausgabe aller Elemente (for_each)

// Alle Elemente ausgeben std::for_each( people.begin(), people.end(), print_entry);

void print_entry( const std::string& name){ std::cout << name << std::endl;}

Für jedes Element zwischen begin() und end() die Funktion print_entry() aufrufen

print_entry() muß extra definiert werden und bekommt eine Referenz auf das jeweilige Element übergeben


STL map(assoziatives Array)

std::map<std::string, int> histogram;

std::ifstream documentFile( "GPL_V2");

std::string word; while( documentFile >> word) { histogram[word] += 1; } for( std::map<std::string, int>::const_iterator p = histogram.begin(); p != histogram.end(); ++p) { std::cout << p->first << ": " << p->second << std::endl; }

„Array“ vom Typ int mit string als index (wird intern als balancierter Baum gespeichert)

Datei „GPL_V2“ zum Lesen öfnen

Element-Zugriff: Wenn noch kein Eintrag existiert, wird automatisch ein neuer erzeugt

Ausgabe aller Histogramm-Einträge (automatisch alphabetisch sortiert)



insert() push_front() push_back()Beispiele:


Exceptions

● Im traditionellen C (und vielen anderen Sprachen) ist es nicht möglich, die Fehlerbehandlung sauber vom eigentlichen Code zu trennen.

● Fehlerbehandlung wird dort typischerweise über verschiedene Rückgabewerte realisiert.


Traditionelle Fehlerbehandlung

handle = dc1394_create_handle(0);if (handle==NULL){ exit( 1);}status = dc1394_setup_capture(handle,..., &camera);if( status != DC1394_SUCCESS){ raw1394_destroy_handle(handle); exit(1);}status = dc1394_start_iso_transmission(handle,camera.node);if( status != DC1394_SUCCESS){ dc1394_release_camera(handle,&camera); raw1394_destroy_handle(handle); exit(1);}status = dc1394_single_capture(handle,&camera);if( status != DC1394_SUCCESS){ ...

● Das eigentliche Programm besteht nur aus 4 Zeilen

● Durch die Fehlerbehandlung ist die Struktur des Programmes kaum noch zu erkennen

● Schließen der Firewire-Verbindung erfolgt an etlichen verschiedenen Stellen


Traditionelle Fehlerbehandlungmeistgenutze Alternative: Fehler ignorieren...

handle = dc1394_create_handle(0);dc1394_setup_capture(handle,..., &camera);dc1394_start_iso_transmission(handle,camera.node);dc1394_single_capture(handle,&camera);

● Da die trad. Fehlerbehandlung zu umständlich ist, wird vielfach der Rückgabewert gar nicht abgefragt. Daraus resultieren dann unerklärliche Abstürze des Programms durch Nutzung von kaputten Datenstrukturen.


Exceptions

● Exceptions erlauben es, das eigentliche Programm und die Fehlerbehandlung sauber zu trennen.

● Wenn in einer Funktion eine exception "geworfen" wird, wird nicht von der Funktion zurückgesprungen, sondern stattdessen ein passendes catch() gesucht.

try{ handle = dc1394_create_handle(0); dc1394_setup_capture(handle,..., &camera); dc1394_start_iso_transmission(handle,camera.node); dc1394_single_capture(handle,&camera);}catch( int errorNumber){ ....}


throw, try und catch

● Um eine Exception zu werfen wird der 'throw' Befehl genutzt. Hier wird einfach ein 'int' geworfen

● Die geworfene Exception hangelt sich solange nach oben, bis es ein passendes 'catch' findet. Wenn es keines gibt, wird das Programm abgebrochen.

void irgendeineFunktion(){ ... if (a != b) throw 42; if (x == y) throw 137;}


Fehlerklassen

● throw( xyz) kann als Aufruf der Methode catch() mit dem Parameter xyz aufgefaßt werden, wobei nach Beendigung des catch-Block natürlich nicht zum Punkt des throws zurückgekehrt wird.

● Einen 'int' als Exception zu werfen, ist nur bedingt brauchbar. Besser ist es, die Standard-Fehlerklassen zu benutzen, oder eine eine eigene FehlerKlasse dafür zu erzeugen, die dann auch noch weitere Information vom throw zum catch transportieren kann


FehlerklassenEinem try-Block dürfen mehrere catch-Blöcke folgen

void myFunction(){ ...

if( file == 0) { FileOpenError err( fileName); throw err; } ...

if( format == -1) { throw WrongFormatError(); } ...}

try{ ... myFunction(); ...}catch( FileOpenError& err){ std::cerr << "Can't open file " << err.fileName() << std::endl;}catch( WrongFormatError& err){ std::cerr << "File has wrong format\n";}catch( ...) // hier stehen wirklich drei Punkte!{ std::cerr << "Unknown error occured\n";}


Klassenhierarchien für exceptions

● catch( SppError& err) fängt alle Fehlerklassen (also auch die abgeleiteten)

● catch( SppInternalError& err) fängt alle "internen" Fehler.

● catch( SppErrorDeviceBusy& err) fängt nur den "device busy error"

● Bei Fehlerklassen-Hierarchien Immer "catch by reference", nie "catch bei value"!(siehe Thinking in C++ Vol 2: Programming with exceptions)

// normal errorsclass SppError { .... };class SppErrorDeviceBusy : public SppError {....};...// internal errorsclass SppInternalError : public SppError {....};class SppErrorSaneNotInitialized : public SppInternalError{....};...


"Resource allocation is initialization"

● Damit geöffnete Resourcen automatisch wieder geschlossen werden, wenn eine exception auftritt, kann man die Methode "Resource allocation is initialization" anwenden:

try{ handle = dc1394_create_handle(0); dc1394_setup_capture(handle,..., &camera); dc1394_start_iso_transmission(handle,camera.node); dc1394_single_capture(handle,&camera);}catch( int errorNumber){ /* Wir wissen nicht, ob raw1394_destroy_handle(handle); aufgerufen werden muß */}


"Resource allocation is initialization"

try{ ... std::ifstream hurz( "abcdeg.txt"); ...} // hier wird das File hurz durch den Destructor automatisch geschlossencatch( int errorNumber){ /* An dieser Stelle befinden sich die Resourcen wieder in einem "sauberen" Zustand */}


Kommunikation mit der shell

#include <iostream>

int main( int argc, char** argv){ std::cout << "Der Programmname ist: " << argv[0] << std::endl; std::cout << "Es wurden " << argc-1 << " Argumente übergeben\n"; std::cout << "Das 1. Argument ist: " << argv[1] << std::endl; std::cout << "Das 2. Argument ist: " << argv[2] << std::endl; std::cout << "Das 3. Argument ist: " << argv[3] << std::endl; return 0;}

> sample_code hallo du daDer Programmname ist: sample_codeEs wurden 3 Argumente übergebenDas 1. Argument ist: halloDas 2. Argument ist: duDas 3. Argument ist: da


Neue Aufgabe: Erweiterung der GrayImage-Klasse, Region-Properties

● Ziel: Koordinaten der Lampen im Bild finden, und Kreuze dort einzeichnen

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