Schnelleinführung in C++14 (und 17 und 20) für jemanden, der C# kennt. :-)

https://en.cppreference.com/w/

Geschichte & Verwandtschaft zu C

https://en.cppreference.com/w/cpp/language/history

• K&R C → ISO C 90 → (C95) → C99 (→ C11 → C18 …) 
• "C with classes" → ISO C++98 → (C++03) → C++11 → C++14 (→ C++17 → C++20 … )
• ISO C, ISO C++, POSIX, …
• C: "Trust the programmer"
• C++: "You don't pay for what you don't need"
• Fluch und Segen: Kompatibilität (zu C und zu älteren C++-Versionen)

Übersetzungsschritte

https://en.cppreference.com/w/cpp/language/translation_phases

• de jure 9 Schritte/"Phases", de facto können sie zusammengefasst werden ("as-if" rule)

• Praxis, meist folgende 4 Schritte

  • "Präprozessor" (.hh+.cc → .ii) – Phases 1…4
  • Compiler ( → .s) – Phase 7
    • "translation unit"
    • Template-Instanziierungen (implizit, explizit) – Phase 8
  • Assembler (→ .o)
  • Linker (→ .so, .a, executable) – Phase 9
    • "linkage"
    • Link-time optimization (LTO)

• Exkurs: Wie werden C/C++-Programme üblicherweise gelinkt?

Begriffsbestimmungen

• identifier vs. names – https://en.cppreference.com/w/cpp/language/identifiers#Names

  • Reserved identifier: keywords, …__…, _X…, ::_…_
  • Nicht-ASCII-Zeichen sind möglich (nicht alle), aber unüblich
  • "Ungarische Notation" ist unüblich und i.A. misbilligt (mag aber in manchen Libs andere Konventionen geben)

• declaration vs. definition

  • One-definition rule – Ausnahmen ("inline") – https://en.cppreference.com/w/cpp/language/definition

• Sichtbarkeit, Name Lookup

  • https://en.cppreference.com/w/cpp/language/lookup
  • https://en.cppreference.com/w/cpp/language/adl

• object vs. function

  • Lebensdauer (storage duration)

• Value categories

  • rvalue, lvalue, prvalue, glvalue, xvalue
  • https://en.cppreference.com/w/cpp/language/value_category#prvalue

• Beobachtbares Verhalten – https://en.cppreference.com/w/cpp/language/as_if

  • Ausnahmen:
    • https://en.cppreference.com/w/cpp/language/copy_elision
    • …

• Auswertungsreihenfolge (evaluation order, sequence order)

  • https://en.cppreference.com/w/cpp/language/eval_order
  • "sequence points" (vor C++11)
  • "sequenced-before" (seit C++11)
  • Regeln änder(te)n des öfteren. Nicht "zu schlau" coden!

• Implementation-defined behavior, unspecified behavior, undefined behavior

  • https://en.cppreference.com/w/cpp/language/ub
  • UB macht das gesamte Programm ungültig!

• RAII

  • Zur sicheren Verwaltung aller Ressourcen, nicht nur von Speicher
  • exception-safety

Typen

https://en.cppreference.com/w/cpp/language/type

• incomplete types vs. complete types

• Nullzeiger

• Pointer vs. Array — const char* p = "Foobar": vs. const char a[] = "Foobar";

• Pointer vs. References

• type qualifiers

  • const, volatile
  • const-pointer vs. pointer-to-const
  • mutable

• constexpr – https://en.cppreference.com/w/cpp/language/constexpr

• Zeichenliterale und Zeichenkettenliterale

  Typ	Literal	C++-String-Typ	Literal	Bemerkung
  char	'f' "foo"	std::string	"foo"s
  wchar_t	L'f' L"foo"	std::wstring	L"foo"s	"wide strings", Wie in C
  char16_t	u'f' u"foo"	std::u16string	u"foo"s	UTF-16
  char32_t	U'f' U"foo"	std::u32string	U"foo"s	UTF-32

  • Und UTF-8?

    • u8"foo" — char-Array, aber garantiert UTF-8, seit C++11
    • u8'f' — seit C++17, nur 0x00…0x7f
    • seit C++20: char8_t – wie unsigned char, aber eigener Datentyp. std::u8string
    • de-factor einfach char und std::string in Verwendung

  • "raw strings": const char* s = R"--(foo bar)--";

• Funktionen und Funktionszeiger

  • double (*mean)(double, double) = &arithmetic_mean;
  • https://en.cppreference.com/w/cpp/language/pointer#Pointers_to_functions

• komplexe Deklarationen: char *(*(**foo[][8])())[]; http://unixwiz.net/techtips/reading-cdecl.html

  • Lösung:

    typedef	using declaration
    typedef unsigned long int ulong;	using ulong = unsigned long int;
    typedef void (*func_t)(int, int);	using func_t = void (*)(int, int);
    typedef int (Foo::*Bar)(int);	using Bar = int (Foo::*)(int);
    ❌	template <class T> Symbol = std::map<std::string, T>;

• Typ"umwandlungen":

  • implizit vs. explizit – https://en.cppreference.com/w/cpp/language/implicit_conversion
  • Promotion, Conversion
  • werterhaltend vs. verlustbehaftet
  • vordefiniert (built-in) vs. benutzerdefiniert
  • static_cast, dynamic_cast, const_cast, reinterpret_cast, Function-Style casts und C-Style casts: int i=(int)3.14;
  • Umwandlungen von Zeigertypen
    • char* → const char* ✅
    • char** → const char** ❌

Benutzerdefinierte Typen

• struct, class, union, enum
• Member (data member, member functions, virtual member functions)
  • const Member, Referenzen als Member
• Speicherlayout
  • Empty base optimization – https://en.cppreference.com/w/cpp/language/ebo
• Konstruktoren, Destruktoren, Operatoren
  • Copy-C'tor, Move-C'tor, "Rule of 3", RAII, explicit
  • =default, =delete
  • operator()
  • Konvertierungsoperatoren
• Vererbung
  • Mehrfachvererbung, "virtual base class"
  • Abstrakte (Basis-)klassen
• Pointer to member int T::*pm = &T::x; T t; t.*pm = 42;

Namensräume

• Unterschiede zu Klassen
• globaler Namensraum
• unbenannte / anonyme Namensräume

Lambda-Ausdrücke

https://en.cppreference.com/w/cpp/language/lambda

• catch clause
• return type
• generic Lambdas (seit C++14)

Templates

https://en.cppreference.com/w/cpp/language/templates

• Klassentemplates, Funktionstemplates, Variablen-Template
• Aliastypes
• Type parameter, non-type parameter, template parameter
• variadic templates

Standardbibliothek

Designkriterien & Konzepte

• Templates statt Vererbung ("Compilezeit-Polymophie" statt Laufzeit-Polymorphie)
• Iteratorkonzept
  • Halboffene Intervalle
  • Iteratorkategorien https://en.cppreference.com/w/cpp/iterator
  • Iterator-Adapter
    • Reverse-Iterator
    • Insert-Iterator
    • Move-Iterator

Zeichenketten

• std::basic_string<T> T=char, wchar_t, char16_t, char32_t
• kann NUL characters
• "Foo"s (seit C++14)
• kein genormter Zeichensatz/Zeichenkodierung. UTF-8 ist üblich heute unter Unix
• std::string_view (C++17) od. boost::string_view (C++11/14)

Container

https://en.cppreference.com/w/cpp/container

• Heterogene Container:
  • std::vector<Base*> vs. std::vector< shared_ptr<Base> > vs boost::ptr_vector<Base>
  • Vererbung: vector<Base> ist nicht verwandt mit vector<Derived>

Algorithmen

https://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm

• Ranges über Iteratoren
• Input-Range i.d.R. begrenzt (begin, end), Output i.d.R. unbegrenzt.