C++ mit Visual Studio 2022 und Windows Forms-Anwendungen: C++17 für Studierende und erfahrene Programmierer – Windows-Programme mit C++ entwickeln

Vorwort
Inhalt
1 Die Entwicklungsumgebung
1.1 Windows Forms Projekte mit C++
1.1.1 Installation von Visual Studio für Windows Forms Projekte
1.1.2 Installation der Visual Studio Erweiterung für Windows Forms Projekte
1.1.3 Ein Windows Forms Projekt erstellen
1.1.4 Probleme beim Erstellen eines Windows Forms Projekts Ө
1.1.5 Ein Windows Forms Projekt manuell erstellen Ө
1.1.6 Projektvorlagen exportieren
1.2 Visuelle Programmierung: Ein erstes kleines Programm
1.3 Das Eigenschaftenfenster
1.4 Erste Schritte in C++
1.5 Der Quelltexteditor
1.5.1 Tastenkombinationen
1.5.2 Intellisense
1.5.3 Die Formatierung des Quelltexts
1.5.4 Definitionen einsehen
1.5.5 Symbole suchen
1.5.6 Namen umbenennen
1.5.7 Zeichenfolgen suchen und ersetzen
1.6 Kontextmenüs und Symbolleisten
1.7 Einige Tipps zur Arbeit mit Projekten
1.8 Online-Dokumentation
1.8.1 Die Microsoft-Dokumentation
1.8.2 en.cppreference.com
1.9 Projekte und der Projektmappen-Explorer
1.9.1 Projekte, Projektdateien und Projektoptionen
1.9.2 Projektmappen und der Projektmappen-Explorer
1.10 Weiterführende Möglichkeiten Ө
1.10.1 Navigieren
1.10.2 Code-Ausschnitte
1.10.3 Aufgabenliste
1.10.4 Der Objektkatalog und die Klassenansicht Ө
1.10.5 Die Fenster von Visual Studio anordnen Ө
1.10.6 Einstellungen für den Editor Ө
1.11 Hilfsmittel zur Gestaltung von Formularen
1.12 Windows Forms Anwendungen auf anderen Rechnern ausführen
2 Steuerelemente für die Benutzeroberfläche
2.1 Namen
2.2 Labels, Datentypen und Compiler-Fehlermeldungen
2.3 Funktionen, Methoden und das Steuerelement TextBox
2.3.1 Funktionen
2.3.2 Mehrzeilige TextBoxen
2.4 Klassen, ListBox und ComboBox
2.5 Buttons und Ereignisse
2.5.1 Parameter der Ereignisbehandlungsroutinen
2.5.2 Der Fokus und die Tabulatorreihenfolge
2.5.3 Eventhandler verwalten
2.6 CheckBoxen, RadioButtons und einfache if-Anweisungen
2.7 Container-Steuerelemente: GroupBox, Panel, TabControl
2.8 Hauptmenüs und Kontextmenüs
2.8.1 Hauptmenüs und der Menüdesigner
2.8.2 Kontextmenüs
2.9 Standarddialoge
2.10 Einfache Meldungen mit MessageBox::Show anzeigen
2.11 Eine Vorlage für viele Projekte und Übungsaufgaben
2.11.1 Die Erweiterung „C++ Windows Forms Project with GUI for VS 2022“
2.11.2 CppCLR_Utils und SimpleUnittests
3 Elementare Datentypen und Anweisungen
3.1 Syntaxregeln
3.2 Variablen und Bezeichner
3.3 Ganzzahldatentypen
3.3.1 Die interne Darstellung von Ganzzahlwerten
3.3.2 Ganzzahlliterale und ihr Datentyp
3.3.3 Typ-Inferenz: Implizite Typzuweisungen mit auto
3.3.4 Initialisierungslisten und Konversionen
3.3.5 Zuweisungen und Standardkonversionen bei Ganzzahlausdrücken Ө
3.3.6 Operatoren und die „üblichen arithmetischen Konversionen“
3.3.7 Die Datentypen char und wchar_t
3.3.8 Der Datentyp bool
3.3.9 Ganzzahlwerte bei Formularanwendungen ein- und ausgeben
3.4 Kontrollstrukturen und Funktionen
3.4.1 Die if- und die Verbundanweisung
3.4.2 Die for- und die while-Schleife
3.4.3 Funktionen und der Datentyp void
3.4.4 Eine kleine Anleitung zum Erarbeiten der Lösungen
3.4.5 Wert- und Referenzparameter
3.4.6 Die Verwendung von Bibliotheken und Namensbereichen
3.4.7 Zufallszahlen
3.4.8 Default-Argumente
3.4.9 if und switch mit Variablendefinitionen
3.4.10 Programmierstil für Funktionen
3.4.11 Rekursive Funktionen
3.4.12 Die switch-Anweisung Ө
3.4.13 Die do-Anweisung Ө
3.4.14 Bedingte Kompilation mit if constexpr Ө
3.4.15 Die Sprunganweisungen goto, break und continue Ө
3.4.16 Assembler-Anweisungen Ө
3.5 Gleitkommadatentypen
3.5.1 Die interne Darstellung von Gleitkommawerten
3.5.2 Der Datentyp von Gleitkommaliteralen
3.5.3 Standardkonversionen
3.5.4 Mathematische Funktionen
3.5.5 Gleitkommawerte bei Formularanwendungen ein- und ausgeben
3.6 Der Debugger, Tests und Ablaufprotokolle
3.6.1 Der Debugger
3.6.2 Meldungen in Ausgabefenster/Konsolenfenster
3.6.3 Der Debugger – Weitere Möglichkeiten Ө
3.6.4 CPU Auslastung beobachten mit dem Leistungs-Profiler Ө
3.6.5 Speicherauslastung beobachten mit dem Leistungs-Profiler Ө
3.6.6 Systematisches Testen
3.6.7 Unittests: Funktionen, die Funktionen testen
3.6.8 Ablaufprotokolle
3.6.9 Symbolische Ablaufprotokolle
3.7 Konstanten
3.7.1 Laufzeitkonstanten mit const
3.7.2 Compilezeit-Konstanten mit constexpr
3.7.3 constexpr Funktionen
3.7.4 static_assert und Unittests zur Compilezeit
3.8 Kommentare
3.8.1 Kommentare zur internen Dokumentation
3.8.2 Intellisense-- und Doxygen Kommentare
3.9 Exception-Handling Grundlagen: try, catch und throw
3.10 Namensbereiche – Grundlagen
3.10.1 .Net-Elemente in Header-Dateien ansprechen Ө
3.11 Präprozessoranweisungen
3.11.1 Die #include-Anweisung
3.11.2 Makros Ө
3.11.3 Bedingte Kompilation
3.11.4 Pragmas Ө
3.12 Attribute
4 Die Stringklassen: string, wstring usw.
4.1 Die Definition von Variablen eines Klassentyps
4.2 Strings mit .NET Steuerelementen anzeigen und einlesen
4.3 Einige Elementfunktionen der Klasse string
4.4 Raw-String-Literale (Rohzeichenfolgen)
4.5 Stringkonversionen
4.5.1 C++11-Konversionsfunktionen: to_string, stoi usw.
4.5.2 C++17-Konversionsfunktionen: to_chars und from_chars
4.5.3 Konversionen mit Stringstreams Ө
4.6 string_view –Strings zum Anschauen
4.7 Reguläre Ausdrücke Ө
5 Arrays und Container
5.1 Synonyme für Datentypen
5.1.1 Einfache typedef-Deklarationen
5.1.2 Synonyme für Datentypen mit using
5.2 Eindimensionale Arrays
5.2.1 Arrays im Stil von C
5.2.2 Arrays des Typs std::array
5.2.3 Dynamische Arrays des Typs std::vector
5.2.4 Die Initialisierung von Arrays bei ihrer Definition
5.2.5 Vorteile von std::array und std::vector gegenüber C-Arrays
5.2.6 Ein einfaches Sortierverfahren (Auswahlsort)
5.3 Arrays als Container
5.4 Mehrdimensionale Arrays Ө
5.5 Dynamische Programmierung Ө
6 Einfache selbstdefinierte Datentypen
6.1 Mit struct definierte Klassen
6.2 Aufzählungstypen
6.2.1 Schwach typisierte Aufzählungstypen (C/C++03)
6.2.2 enum Konstanten und Konversionen Ө
6.2.3 Stark typisierte Aufzählungstypen (C++11)
7 Zeiger, dynamisch erzeugte Variablen und smart pointer
7.1 Die Definition von Zeigervariablen
7.2 Der Adressoperator, Zuweisungen und generische Zeiger
7.3 Explizite Konversionen Ө
7.4 Ablaufprotokolle für Zeigervariable
7.5 Dynamisch erzeugte Variablen
7.5.1 new und delete
7.5.2 Der Unterschied zu „gewöhnlichen“ Variablen
7.5.3 Der Smart Pointer Typ unique_ptr
7.5.4 Dynamische erzeugte eindimensionale Arrays
7.6 Stringliterale, nullterminierte Strings und char*-Zeiger
7.7 Arrays, Zeiger und Zeigerarithmetik
7.8 Memory Leaks finden
7.9 Verkettete Listen
7.10 Binärbäume Ө
8 Überladene Funktionen und Operatoren
8.1 Inline-Funktionen Ө
8.2 Überladene Funktionen
8.2.1 Funktionen, die nicht überladen werden können
8.2.2 Regeln für die Auswahl einer passenden Funktion
8.3 Überladene Operatoren mit globalen Operatorfunktionen
8.3.1 Globale Operatorfunktionen
8.3.2 Die Ein- und Ausgabe von selbst definierten Datentypen
8.3.3 new und delete überladen
8.4 Referenztypen, Wert- und Referenzparameter
8.4.1 Wertparameter
8.4.2 Referenztypen
8.4.3 Referenzparameter
8.4.4 Referenzen als Rückgabetypen
8.4.5 Konstante Referenzparameter
8.5 Reihenfolge der Auswertung von Ausdrücken seit C++17
9 Objektorientierte Programmierung
9.1 Klassen
9.1.1 Datenelemente und Elementfunktionen
9.1.2 Der Gültigkeitsbereich von Klassenelementen
9.1.3 Datenkapselung: Die Zugriffsrechte private und public
9.1.4 Der Aufruf von Elementfunktionen und der this-Zeiger
9.1.5 Konstruktoren und Destruktoren
9.1.6 shared_ptr: Smart Pointer für Klassenelemente und RAII
9.1.7 OO Analyse und Design: Der Entwurf von Klassen
9.1.8 Klassendiagramme
9.1.9 Initialisierungslisten für Variablen, Argumente und Rückgabewerte
9.1.10 Initialisierungslisten als Parameter
9.1.11 Implizite Typzuweisungen mit auto
9.2 Klassen als Datentypen
9.2.1 Der Standardkonstruktor
9.2.2 Elementinitialisierer
9.2.3 friend-Funktionen und –Klassen
9.2.4 Überladene Operatoren mit Elementfunktionen
9.2.5 Der Kopierkonstruktor
9.2.6 Der Zuweisungsoperator = für Klassen
9.2.7 Die Angaben =delete und =default
9.2.8 Konvertierende und explizite Konstruktoren Ө
9.2.9 Konversionsfunktionen mit und ohne explicit Ө
9.2.10 Statische Klassenelemente
9.2.11 inline Variablen, insbesondere static inline Datenelemente
9.2.12 Konstante Objekte und Elementfunktionen
9.2.13 std::function: Ein Datentyp für Funktionen und aufrufbare Objekte
9.2.14 Delegierende Konstruktoren Ө
9.2.15 Klassen und Header-Dateien
9.3 Vererbung und Komposition
9.3.1 Die Elemente von abgeleiteten Klassen
9.3.2 Zugriffsrechte auf die Elemente von Basisklassen
9.3.3 Verdeckte Elemente
9.3.4 Konstruktoren, Destruktoren und implizit erzeugte Funktionen
9.3.5 Vererbung bei Formularen in Windows Forms Anwendungen
9.3.6 OO Design: public Vererbung und „ist ein“-Beziehungen
9.3.7 OO Design: Komposition und „hat ein“-Beziehungen
9.3.8 Konversionen zwischen public abgeleiteten Klassen
9.3.9 Mehrfachvererbung und virtuelle Basisklassen
9.4 Virtuelle Funktionen, späte Bindung und Polymorphie
9.4.1 Der statische und der dynamische Datentyp
9.4.2 Virtuelle Funktionen in C++03
9.4.3 Virtuelle Funktionen mit override in C++11
9.4.4 Die Implementierung von virtuellen Funktionen: vptr und vtbl
9.4.5 Virtuelle Konstruktoren und Destruktoren
9.4.6 Virtuelle Funktionen in Konstruktoren und Destruktoren
9.4.7 OO-Design: Einsatzbereich und Test von virtuellen Funktionen
9.4.8 OO-Design und Erweiterbarkeit
9.4.9 Rein virtuelle Funktionen und abstrakte Basisklassen
9.4.10 OO-Design: Virtuelle Funktionen und abstrakte Basisklassen
9.4.11 Interfaces und Mehrfachvererbung
9.4.12 Objektorientierte Programmierung: Zusammenfassung
9.5 R-Wert Referenzen und Move-Semantik
9.5.1 R-Werte und R-Wert Referenzen
9.5.2 move-Semantik
9.5.3 R-Werte mit std::move erzwingen
9.5.4 Move-Semantik in der C++11 Standardbibliothek
9.5.5 Move-Semantik für eigene Klassen
9.5.6 Perfect forwarding Ө
10 Namensbereiche
10.1 Die Definition von Namensbereichen
10.2 Die Verwendung von Namen aus Namensbereichen
10.3 Header-Dateien und Namensbereiche
10.4 Aliasnamen für Namensbereiche Ө
10.5 inline namespaces Ө
11 Exception-Handling
11.1 Die try-Anweisung
11.2 Exception-Handler und Exceptions der Standardbibliothek
11.3 Einige vordefinierte C++/CLI und .NET Exceptions
11.4 throw-Ausdrücke und selbst definierte Exceptions
11.5 Exceptions weitergeben
11.6 Fehler und Exceptions
11.7 Die Freigabe von Ressourcen bei Exceptions: RAII
11.8 Exceptions in Konstruktoren und Destruktoren
11.9 noexcept
11.10 Exception-Sicherheit
12 Containerklassen der C++-Standardbibliothek
12.1 Sequenzielle Container der Standardbibliothek
12.1.1 Die Container-Klasse vector
12.1.2 Iteratoren
12.1.3 Geprüfte Iteratoren (Checked Iterators)
12.1.4 Die bereichsbasierte for-Schleife
12.1.5 Iteratoren und die Algorithmen der Standardbibliothek
12.1.6 Die Speicherverwaltung bei Vektoren Ө
12.1.7 Mehrdimensionale Vektoren Ө
12.1.8 Gemeinsamkeiten und Unterschiede der sequenziellen Container
12.1.9 Die Container-Adapter stack, queue und priority_queue Ө
12.1.10 Container mit Zeigern
12.2 Assoziative Container
12.2.1 Die Container set und multiset
12.2.2 Die Container map und multimap
12.2.3 Iteratoren der assoziativen Container
12.2.4 Ungeordnete Assoziative Container (Hash-Container)
12.3 Zusammenfassungen von Datentypen
12.3.1 Wertepaare mit std::pair
12.3.2 Tupel mit std::tuple
12.3.3 Strukturierte Bindungen Ө
12.3.4 std::optional – Eine Klasse für einen oder keinen Wert
12.3.5 std::variant – Eine Klasse für Werte bestimmter Typen
12.3.6 std::any: Ein Datentyp für Werte beliebiger Typen Ө
13 Dateibearbeitung mit den Stream-Klassen
13.1 Stream-Variablen, ihre Verbindung mit Dateien und ihr Zustand
13.2 Fehler und der Zustand von Stream-Variablen
13.3 Lesen und Schreiben von Binärdaten mit read und write
13.4 Lesen und Schreiben mit den Operatoren << und >>
13.5 Filesystem
13.6 Ein selbstgestrickter Windows-Explorer
13.6.1 Die Anzeige von Listen mit ListView
13.6.2 ListView nach Spalten sortieren
13.6.3 Die Anzeige von Baumstrukturen mit TreeView
13.6.4 SplitContainer: Ein selbstgestrickter Windows Explorer
14 Funktoren, Funktionsobjekte und Lambda-Ausdrücke
14.1 Der Aufrufoperator ()
14.2 Prädikate und Vergleichsfunktionen
14.3 Binder Ө
14.4 Lambda-Ausdrücke
14.5 Lambda-Ausdrücke – Weitere Konzepte Ө
14.5.1 Lambda-Ausdrücke werden zu Funktionsobjekten
14.5.2 Nachstehende Rückgabetypen
14.5.3 Generische Lambda-Ausdrücke
14.5.4 Lambda-Ausdrücke höherer Ordnung Ө
15 Templates
15.1 Generische Funktionen: Funktions-Templates
15.1.1 Die Deklaration von Funktions-Templates mit Typ-Parametern
15.1.2 Spezialisierungen von Funktions-Templates
15.1.3 Fehlersuche bei Template-Instanziierungen
15.1.4 Funktions-Templates mit Nicht-Typ-Parametern
15.1.5 Explizit instanziierte Funktions-Templates Ө
15.1.6 Explizit spezialisierte und überladene Templates
15.1.7 Rekursive Funktions-Templates Ө
15.2 Generische Klassen: Klassen-Templates
15.2.1 Die Deklaration von Klassen-Templates mit Typ-Parametern
15.2.2 Spezialisierungen von Klassen-Templates
15.2.3 Klassen-Templates mit Nicht-Typ-Parametern
15.2.4 Explizit instanziierte Klassen-Templates Ө
15.2.5 Partielle und vollständige Spezialisierungen Ө
15.2.6 Vererbung mit Klassen-Templates Ө
15.2.7 Die Ableitung von Typ-Argumenten bei Klassen-Templates
15.2.8 Alias Templates Ө
15.3 Variablen-Templates Ө
15.4 Typ-Argument abhängige Templates mit Type Traits
15.4.1 Eine Konstruktion von type traits
15.4.2 Die type traits Kategorien
15.4.3 Type traits und static_assert
15.4.4 Templates mit if constexpr und type traits optimieren
15.4.5 Typ-Inferenz mit decltype
15.5 Variadische Templates
15.5.1 Variadische Funktions-Templates
15.5.2 Fold Ausdrücke
15.5.3 Variadische Klassen-Templates am Beispiel von std::tuple
16 STL-Algorithmen und Lambda-Ausdrücke
16.1 Iteratoren
16.1.1 Die verschiedenen Arten von Iteratoren
16.1.2 Umkehriteratoren
16.1.3 Einfügefunktionen und Einfügeiteratoren
16.1.4 Stream-Iteratoren
16.1.5 Container-Konstruktoren mit Iteratoren
16.1.6 Globale Iterator-Funktionen Ө
16.2 Nichtmodifizierende Algorithmen
16.2.1 Lineares Suchen
16.2.2 Zählen
16.2.3 Der Vergleich von Bereichen
16.2.4 Suche nach Teilfolgen
16.2.5 Minimum und Maximum
16.2.6 Mit all_of, any_of, none_of alle Elemente in einem Bereich prüfen
16.3 Kopieren und Verschieben von Bereichen
16.4 Elemente transformieren und ersetzen
16.5 Elementen in einem Bereich Werte zuweisen Ө
16.6 Elemente entfernen– das erase-remove Idiom
16.7 Die Reihenfolge von Elementen vertauschen
16.7.1 Elemente vertauschen
16.7.2 Permutationen Ө
16.7.3 Die Reihenfolge umkehren und Elemente rotieren Ө
16.7.4 Elemente durcheinander mischen Ө
16.8 Algorithmen zum Sortieren und für sortierte Bereiche
16.8.1 Partitionen Ө
16.8.2 Bereiche sortieren
16.8.3 Binäres Suchen in sortierten Bereichen
16.8.4 Mischen von sortierten Bereichen
16.9 Numerische Algorithmen und Datentypen
16.9.1 Numerische Algorithmen
16.9.2 Valarrays Ө
16.9.3 Zufallszahlen mit Ө
16.9.4 Komplexe Zahlen Ө
16.9.5 Numerische Bibliotheken neben dem C++-Standard Ө
17 Zeiten und Kalenderdaten mit chrono
17.1 Brüche als Datentypen: Das Klassen-Template ratio
17.2 Ein Datentyp für Zeiteinheiten: duration
17.3 Datentypen für Zeitpunkte: time_point
17.4 Uhren: system_clock und steady_clock
18 Multithreading
18.1 Funktionen als Threads starten
18.1.1 Funktionen mit thread als Threads starten
18.1.2 Lambda-Ausdrücke als Threads starten
18.1.3 Zuweisungen und move für Threads
18.1.4 Exceptions in Threads
18.1.5 Informationen über Threads
18.1.6 Sleep-Funktionen
18.1.7 Threads im Debugger
18.2 Kritische Abschnitte
18.2.1 Atomare Datentypen
18.2.2 Kritische Bereiche mit mutex und lock_guard bzw. scoped_lock sperren
18.2.3 Read/Write-Mutexe mit shared_mutex und shared_lock
18.2.4 Deadlocks
18.2.5 call_once zur Initialisierung von Daten
18.2.6 Thread-lokale Daten
19 Smart Pointer: shared_ptr, unique_ptr und weak_ptr
19.1 Gemeinsamkeiten von unique_ptr und shared_ptr
19.2 unique_ptr
19.3 shared_ptr
19.4 Deleter und Smart Pointer für Arrays
19.5 weak_ptr Ө
20 C++/CLI, .NET-Bibliotheken und C++ Interoperabilität
20.1 Native C++-Code in C# verwenden – .NET Framework DLLs
20.2 Native C++-Code in C# verwenden – .NET DLLs
20.3 C++/CLI Grundlagen
20.3.1 Verweisklassen
20.3.2 System::String und std::string konvertieren
20.3.3 Garbage Collection und der GC-Heap
20.3.4 Destruktoren und Finalisierer
20.4 Assemblies
20.4.1 Anwendungen und die main-Funktion
20.4.2 DLLs
20.4.3 Disassembler und Obfuscation
20.5 .NET Klassen mit C++/CLI in Windows Forms verwenden
20.5.1 Steuerelemente manuell erzeugen
20.5.2 Ein Steuerelement manuell einem Formular hinzufügen
20.6 Weitere Formulare und eigene Dialoge
20.7 EMails versenden
20.8 Grafiken zeichnen
20.9 Microsoft Office Anwendungen steuern
20.9.1 Microsoft Office Word
20.9.2 Excel
20.10 WinAPI-Funktionen aus windows.h verwenden
Literaturverzeichnis
Index