Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание - Бьёрн Страуструп

требующие практических занятий. Невозможно научиться плавать, играть на музыкальном инструменте или водить автомобиль, просто прочитав учебник, — необходима практика. Точно так же невозможно научиться программировать, не прочитав и не написав большое количество программ. Основное внимание в книге сосредоточено на программах, которые сопровождаются пояснениями и диаграммами. Вы должны понять идеи, концепции и принципы программирования, а также овладеть языковыми конструкциями, необходимыми для их выражения. Это очень важно, но само по себе не может дать практического опыта программирования. Для того чтобы приобрести такой опыт, следует выполнить упражнения, используя средства редактирования, компиляции и выполнения программ. Вы должны делать свои собственные ошибки и учиться их исправлять. Заменить разработку собственных программ нельзя ничем. Кроме того, это так увлекательно!

С другой стороны, программирование нельзя сводить к изучению нескольких правил и чтению справочника. В этой книге специально не акцентируется синтаксис языка С++. Для того чтобы стать хорошим программистом, необходимо понимать основные идеи, принципы и методы. Только хорошо разработанный код имеет шанс стать частью правильной, надежной и легкой в эксплуатации системы. Помимо прочего, основы — это то, что останется даже после того, как современные языки и средства программирования будут усовершенствованы или сойдут с арены.

Что можно сказать о компьютерных науках, разработке программного обеспечения, информационных технологиях и т.д.? Сводятся ли эти отрасли знаний к программированию? Разумеется, нет! Программирование — это один из фундаментальных предметов, лежащих в основе всех областей, связанных с использованием компьютеров. Оно занимает свое законное место в курсе компьютерных наук. Я привожу в книге краткий обзор основных понятий и методов, связанных с алгоритмами, структурами данных, пользовательским интерфейсом и программным обеспечением. Тем не менее эта книга не может заменить подробного и сбалансированного учебника по этим темам.

Программа может быть как прекрасной, так и полезной. Надеюсь, эта книга поможет вам понять эту истину. Я старался объяснить, какие программы можно назвать прекрасными, изложить основные принципы их разработки и помочь овладеть практическими навыками по разработке таких программ. Удачи!

Обращение к студентам

Обучение по этой книге уже прошли более тысячи студентов Техасского университета агрокультуры и машиностроения (Texas A&M University). Из них около 60% уже имели опыт программирования, а остальные 40% до обучения не написали ни одной строчки программы в своей жизни. Большинство из них вполне успешно справились с заданиями, значит, справитесь и вы.

Вы не обязаны читать эту книгу как часть учебного курса. Я предполагаю, что эта книга будет широко использоваться для самообучения. Однако, независимо от того, учитесь ли вы в университете или овладеваете программированием самостоятельно, постарайтесь работать в группе. Программирование часто совершенно неправильно считают занятием одиночек. Большинство людей лучше работают и быстрее обучаются в коллективе, имеющем общую цель. Совместное обучение и обсуждение задач с друзьями нельзя сводить к обмену программами для обмана преподавателей! Это один из наиболее эффективных, а также наиболее приятных способов совершенствования своего профессионального мастерства. Кроме того, коллективная работа приучает студентов правильно выражать свои идеи, что является одним из наиболее эффективных способов самопроверки и запоминания. Не обязательно самостоятельно искать решения давно известных задач, связанных с языком программирования или особенностями сред для разработки программ. Однако не следует также обманывать себя, не выполняя упражнения (даже если преподаватель их не проверяет). Помните: программирование (помимо всего прочего) — это практический навык, которым следует овладеть. Если вы не пишете программ (т.е. не выполняете упражнения, приведенные в конце каждой главы), то чтение книги сведется к бессмысленному теоретическому занятию.

 У большинства студентов — особенно хороших студентов — иногда возникает вопрос, стоит ли так тяжело работать. Если у вас возникнет такой вопрос, сделайте перерыв, перечитайте предисловие и просмотрите главу 1 “Компьютеры, люди и программирование”, а также главу 22 “Идеалы и история”. В этих главах я попробовал объяснить, чем меня восхищает программирование и почему я считаю, что именно программирование играет ключевую роль в улучшении мира. Если вас интересуют мои педагогические принципы, прочитайте главу 0 “Обращение к читателям”.

Возможно, вы сочтете книгу слишком большой. Частично это объясняется тем, что я либо многократно повторяю объяснения, либо иллюстрирую их дополнительными примерами, вместо того чтобы заставлять читателей удовлетвориться одним единственным толкованием. Кроме того, часть II представляет собой справочник и содержит дополнительный материал, позволяющий читателям углубить свои знания в конкретных областях программирования, например в области встроенных систем программирования, анализа текстов или математических вычислений. Пожалуйста, сохраняйте терпение. Изучение новых идей и приобретение важных практических навыков требует времени, но результат стоит затраченных усилий.

Обращение к преподавателям

Нет, это не традиционный курс по компьютерным наукам, принятый в США (Computer Science 101). Эта книга о том, как создать работающее программное обеспечение. Поэтому за ее рамками осталось многое из того, что обычно включается в учебник по компьютерным наукам (сложность алгоритмов по Тьюрингу, конечные автоматы, дискретная математика, грамматики Хомского и т.д.). В книге проигнорирована даже тема, связанная с аппаратным обеспечением, поскольку я полагаю, что студенты с детства умеют работать с компьютерами. В книге даже не упоминается большинство важных тем из области компьютерных наук. Это книга о программировании (а точнее, о том, как разработать программное обеспечение), поэтому в ней нет того, что обычно включается в традиционные учебники. Поскольку компьютерные науки невозможно изложить в рамках одного курса, я не стал распылять внимание. Если вы будете использовать эту книгу как часть курса по компьютерным наукам, вычислительной технике, электротехнике (большинство наших первых студентов специализировались именно по электротехнике), информатике или какой-либо иной научной дисциплине, то предлагаю выделить ее в виде самодостаточного введения.

 Пожалуйста, прочитайте главу 0, “Обращение к читателю”, чтобы понять мои педагогические принципы, общий подход и т.д. Я прошу вас передать эти идеи вашим студентам.

Веб-сайт

Книге посвящен отдельный веб-сайт www.stroustrup.com/Programming[2], содержащий дополнительные материалы для обучения программированию. Со временем этот материал, по-видимому, будет уточняться, но в данный момент читатели найдут там следующие материалы.

• Слайды лекций по этой книге.

• Справочник преподавателя.

• Заголовочные файлы и реализации библиотек, использованных в книге.

• Тексты программ, используемых в книге в качестве примеров.

• Решения избранных упражнений.

• Потенциально полезные ссылки.

• Список найденных ошибок.

Любые замечания и предложения по улучшению книги будут приняты с благодарностью.

Благодарности

Я особенно благодарен моему коллеге Лоуренсу “Питу” Петерсену (Lawrence “Pete” Petersen) за то, что он вдохновил меня взяться за обучение новичков и полезные практические советы по преподаванию. Без его помощи первый вариант этого курса оказался бы неудачным. Мы работали вместе над первым вариантом