C++ lühikursus

Kursusest

ITK robootikaklubis kasutatakse pilditöötlusplatvormina enda poolt C++, QT4 ja OpenCV vanenditega loodud raamistiku. Kuna õppekavas C++ puudub:( ja samas on seda vähemalt robootikutel vaja siis siin lehel on kursuse materjalid ja tegevused.

Harjutustunnid

1. Structure of a program läbi lugeda

Sissejuhatus

Mis on C++ ja miks meil seda vaja on? programmeerimiskeelte populaarsus

Keele põhikonstruktsioonid

if - tingimuslause

Esimene tüüp - puhas IF

if("tingimus mille puhul seda tingimuslauset täidetakse"){ "tegevus mis sooritatakse kui tingimus tõele vastab" }

NÄIDE

#include <iostream>
using namespace std;
int main (){	
//defineerin boolean i mille väärtus on true
	bool i =true;
//if lause mis käivitub siis kui boolean i väärtuseks on true		
                if (i){
			cout << "Hello World!";
		}
	
}

Teine tüüp -if else

Kui me näiteks meil on rohkem kui üks stsenaarium mille puhul soovime kasutada erinevaid tingimuslauseid võime kasutada "if else" lauset. Eriti mugav on seda kasutada väärtusvahemike eraldamiseks

NÄIDE:

#include <iostream>
using namespace std;
int main(void)
{
   int number;
   cout << "Sisesta number ";
//küsib käsurealt numbrit
   cin >> number;
//kui number on suurem kui 75 siis väljastab sõna "kala"
   if (number >75 )
      cout << "kala" << endl;
//kui number on suurem kui 50 aga väiksem kui 75  siis väljastab sõna "koer"
   else if (number >50 )
      cout << "koer" << endl;
//kui number on väiksem kui 50
   else 
      cout << "mauntz" << endl;
   return 0;
}

Kolmas tüüp - valikulause (switch statement)

Kui meil näiteks on vaja, et muutuja iga konkreetse väärtuse peale käivituks erinev tingimus, võime kasutada valiklauset (switch case). Valiklauseid on suhteliselt kerge jälgida ning modifitseerida. Töötab see nii, et alustades ülaltpoolt hakkab programm võrdlema tingimusi- juhul kui tingimus sobib käivitab ta selle bloki. Viimane case blokk on "default" mis käivitatakse alati kui programm sinna jõuab. Kuna iga bloki lõpus on ka break käsk siis sinnani jõudes katkestatakse valiklause ning lõpetatakse seal oleva koodi täitmine.

NÄIDE

#include <iostream>
using namespace std;
int main(void)
{
   int number;
   cout << "Sisesta number 1,2 või 3 ";
   cin >> number;
	switch (number) {
//juhul kui number on üks käivitame selle bloki
	   case 1:
	      cout << "sisestati number 1 " << endl;
		break;
//juhul kui number on 2 käivitame selle bloki
	   case 2:
	      cout << "Sisestati number 2" << endl;
		break;
//juhul kui eelnevaid blokke pole üldse käivitatud lähme siia blokki
	   default:
		cout << "Sisestati number mis pole kaks ega üks" << endl;
	}
}

While kordus

while(tingimus){kood mida täidetakse nii kaua kuni tingimus kehtib}

NÄIDE

#include <iostream>
using namespace std;

int main ()
{
  int n;
  cout << "Number";
  cin >> n;
// while loop millest ei väljuta ennne kui tingimus ei vasta enam tõele (ehk n on väiksem kui 0)
  while (n>0) {
    cout << n << ", ";
//lahutame 'n'ist iga tsükli käivitamise korral ühe
    n=n-1;
  }
  return 0;
}

Do-while kordus

Do while kordus on põhimõtteliselt sama nagu while kordus ühe väikse erandiga: nimelt kontrollitakse tsüklist väljumise tingimust peale seda kui tsükkel on juba käivitatud. See tagab, et antud tsükkel käivitatakse vähemalt üks kord ka siis kui tingimus ei pruugi tõele vastata. Mis on väga kasulik juhul kui kontrolltingimus tsüklist väljumiseks on defineeritud tsükli enda sees .

NÄIDE

#include <iostream>
using namespace std;

int main ()
{
  unsigned long n;
  do {
    cout << "Enter number (0iga väljud tsüklist): ";
    cin >> n;
    cout << "sisestati: " << n << "\n";
  } while (n != 0);
  return 0;
}
}

Muutujate deklareerimine

Deklareerimine

Muutuja deklareerimine ütleb kompileerimise ajal kompilaatorile muutuja tüübi ning selle võimaliku suuruse - double (8 baiti), int (4 baiti), short (2 baiti), char (1 bait) jne.

Deklareerime int tüüpi muutuja 'a'.

Näide:

int a;

Defineerimine

Muutuja defineerimine sisaldab endas muutujale mälu eraldamist ning muutuja (esmase) väärtuse salvestamist mällu.

Defineerimine eelnevalt deklareeritud int tüüpi muutuja 'a'.

Näide:

a = 10;

Kui muutuja pole eelnevalt deklareeritud, siis on võimalik deklareerimine ja defineerimine omavahel kombineerida. Näide:

int a = 10;

Muutujate deklareerimine funktsioonides

Muutuja deklareerimine funktsiooni sees eraldab automaatselt muutujale mälu (defineerib muutuja).

Näide:

int main()
{
    int a;
    return 0;
}

Selline deklareermine on ohtlik, sest me ei tea, mis on muutuja 'a' väärtus. Kuna kompilaator defineerib muutuja 'a' automaatselt, siis ta väärtuseks saab see, mis parasjagu talle eraldatud mälu aadressil salvestatud oli.

Muutujate väärtustamine

Muutuja deklareerimisel on ta väärtus esialgu määramata või teadmata. Esmakordset väärtustamist nimetatakse muutuja initsialiseerimiseks (initialization).

Näide:

int a = 0;
int a (0); //constructor initialization

Mõlemal kujul initsialiseerimine on C++ puhul korrektne.

Lisalugemist

Rohkem näiteid ja täpsemalt muutujate deklareerimise kohta saab lugeda aadressidelt: http://www.cplusplus.com/doc/tutorial/variables/

http://stackoverflow.com/posts/671984/revisions

Operaatorid ja tehted

Muutuja väärtustamine (=)

#include <iostream>
int main () {
    int a,b,c;        // a:?,  b:?,  c:?
    c = 0xFF;         // c:255
    a = 2 + (b = 5);  // a:7,  b:5
    a = b = c = 5;    // kõik väärtusega 5
}

Aritmeetilised tehted ( +, -, *, /, % )

Liitmine(+), lahutamine(-), korrutamine(*) ja jagamine(/) on üsna tavalised tehted ja nendest siin kirjutama ei hakka. Millega lugeja ehk kokku puutunud pole on jäägiga jagamine(%).

x = 9 % 6

X väärtuseks saab 3, sest üheksa jagamisel kuuega on jääk 3.

Bititehted ( &, |, ^, ~, <<, >> )

Bititehted modifitseerivad muutujaid arvestades nendes hoitavate väärtuste bitte.

&	AND		short int a = 0xFF0F; short int b = 0xF0FF; int c = a & b; // c:0xF00F
|	OR		short int a = 0xFF0F; short int b = 0xF0FF; int c = a | b; // c:0xFFFF
^	XOR		short int a = 0xFF0F; short int b = 0xF0FF; int c = a ^ b; // c:0xFF0
~	NOT		short int a = 0xFF0F; int b = ~a; // b:0xF0
<<	SHL	Vasakule nihe	short int a = 0xFF0F; short int b = a << 8; // b:0xF0F0 b = a << 5; // b:0xE1E0 b = a << 12; // b:0xF000
>>	SHR	Paremale nihe	short int a = 0xFF0F; short int b = a >> 8; // b:0x0FF0 b = a >> 16; // b:0x0

Tehtega väärtustamine (+=, -=, *=, /=, %=, >>=, <<=, &=, ^=, |=)

Kui me tahame modifitseerida muutuja väärtust rakendades talle mingit tehet hetkel salvestatud väärtusele selles muutujas. Näiteks:

Tehtega omistamine	<->	On samaväärne
a -= b; a += b; a %= b;	<->	a = a - b; a = a + b; a = a % b;

Suurendamine, vähendamine ühe võrra (++, --)

Ühe võrra suurendamisega samaväärsed tehted.

a++;
a+=1;
a=a+1;

Prefix ja postfix (suffix).

int a = 5;
// prefix, väärtustamine peale a väärtuse inkrementeerimist
int b = ++a;  // b:6, a:6
// postfix, väärtustamine enne a väärtuse inkrementeerimist
int c = a++;  // c:5, a:6

Sama kehtib ka vähendamisel.

Võrdlustehted ( ==, !=, >, <, >=, <= )

Võrdlevad arvulisi väärtusi, tagastab true või false.

==	Võrdus
!=	Mittevõrdus
>	Suurem kui
<	Väiksem kui
>=	Suurem või võrdne
<=	Väiksem või võrdne

(7 == 5)     // false.
(5 > 4)      // true.
(3 != 2)     // true.
(6 >= 6)     // true.
(5 < 5)      // false.

int a = 2;
int b = 3;
int c = 6;

(a == 5)     // false, sest a ei ole võrdne viiega.
(a*b >= c)   // true, sest (2*3 >= 6) on tõene. 
(b+4 > a*c)  // false, sest (3+4 > 2*6) on väär. 
((b=2) == a) // true, sest b väärtustatakse kahega (2 == 2). 

Loogikatehted ( !, &&, || )

Võrdlevad kahendväärtusi (true, false)

!	NOT	bool a = false; bool b = !a; // b:true
&&	AND	bool a = false; bool b = true; bool c = a && b; // c:false
||	OR	bool a = false; bool b = true; bool c = a || b; // c:true

Tingimus operaator (?:)

Tingimus (true/false) ? tulemus1, kui on tõene : tulemus2, kui on väär

int a,b,c;

a=2;
b=7;
c = (a>b) ? a : b;
// c:7, sest (2>7) on väär ja valitakse teine muutuja b väärtusega 7

koma (,)

Koma operaatorit kasutatakse seal, kus on oodatud ainult üks tehe, aga tehakse rohkem kui üks tehe.

a = (b=3, b+2);   // a:5
a = b=3, b+2;     // a:3

Comma operator

Tüübiteisendus

C++ Type Casting

Tehete järjekord

vaata linke lisalugemise all.

Lisalugemist

Operators

Operators in C and C++

Kui klaviatuurilt ei saa mõnda operaatorit sisestada Alternative Operators

Tehete järjekord ja operaatorite üledefinerimise näide C++ Operator Precedence and overloading

Sisendi ja väljundi manipuleerimine

IOStream'i manipulaatorid
Ekraanil oleva teksti sisendi ja väljundi manipuleerimiseks on vaja kaasata "iomanip" header:

#include <iomanip>

Välja laius

setw(x), kus x on tähemärkide arv väljal.
Näide korralikult formeeritud korrutustabelist:

#include <iostream>
#include <iomanip>

using namespace std;

int main()
{
	const int max = 12;
	const int width = 6;
	for(int row = 1;row <= max;row++) {
		for(int col = 1;col <= max;col++) {
			cout << setw(width) << row * col;
		}
		cout << endl;
	}
	return 0;
}

Joondamine väljal

Väljal olevat teksti saab joondada vasakule ja paremale. Algselt joondatakse numbrid paremala ja selle jaoks on vaja ainult vasakjoondus sisse ja välja lülitada.
Sisse ja välja lülitamine:

setiosflags(ios::left);
resetiosflags(ios::left);

Kui teiste juhtumite korral on vaja paremjoondust, siis tasub kasutada ios::right lippu.
Näide, kus üle rea vahetatakse joondust:

#include <iostream>
#include <iomanip>

using namespace std;

int main()
{
	const int max = 12;
	const int width = 6;
	for(int row = 1;row <= max;row++) {
		if(row % 2) {
			cout << setiosflags(ios::left);
		}
		else {
			cout << resetiosflags(ios::left);
		}
		for(int col = 1;col <= max;col++) {
			cout << setw(width) << row * col;
		}
		cout << endl;
	}
	return 0;
}

OpenCV

CvPoint

Open CV-s on 5 erinevat punkti klassi, millega võib meelde jäta punkti kordinaate pinnal või ruumis. Järgnevad näited erinevate punktide loomisest ja seletused nende järel.

int main()
{
      CvPoint uus = CvPoint(int x, int y)                           // Maht on vastav protsessori arhitektuurile (tavaliselt 32bit või 64bit). Klass on täisarvulise 2D punkti hoidmiseks mõeldud.
      CvPoint2D32f uus = cvPoint2D32f(float x, float y)             // Maht on 32bit. Klass on komakohaga 2D punkti hoidmiseks mõeldud.
      CvPoint3D32f uus = cvPoint3D32f(float x, float y, float z)    // Maht on 32bit. Klass on komakohaga 3D punkti hoidmiseks mõeldud.
      CvPoint2D64f uus = cvPoint2D64f(double x, double y)           // Maht on 64bit. Klass on komakohaga 2D punkti hoidmiseks mõeldud.
      CvPoint3D64f uus = cvPoint3D64f(double x, double y, double z) // Maht on 64bit. Klass on komakohaga 3D punkti hoidmiseks mõeldud.
      
      return 0;
}

cvLine

Joone joonistamiseks pinnal kasutatakse cvLine funktsiooni, mis võtab sisse : pildi, alguspunkti, lõpppunkti, värvi (RGB), joone paksuse(pixlites), joone tüübi(0-8), Number of fractional bits in the point coordinates.
funktsioon: cvLine(CvArr* img, CvPoint pt1, CvPoint pt2, CvScalar color, int thickness=1, int lineType=8, int shift=0)

Näide kuidas laadida pilt ja sellele kriips joonistada:

int main(int argc, char *argv[]) // argc - mitu argumenti käsurealt kaasa anti programmi käivitamisel, argv[?] - argumentide massiiv
{
      IplImage* img = cvLoadImage(argv[1]); // proovime laadida pilti kasurealt ette antud asukohast
      if(!img) // kui pilti ei leitud, siis pole mõtet jätkata
      {
            cout << "Pilti ei leitud!" << endl; // teavitame kasutajat, et pilti ei leitud
            exit(0); // ja valjume programmist
      }
      CvPoint algus = cvPoint( (img->width/2), 0); // maarame alguspunkti pildi ülemisse äärde keskele
      CvPoint lopp = cvPoint( (img->width/2), img->height ); // määrame lõpppunkti pildi alumisse äärde keskele

      cvLine(img, algus, lopp, CV_RGB(0,255,0), 1, 8, 0); // joonistame joone

      return 0;
}

Lingid

C++ tutorial

kuidas c ja c++ arraydega tegeleda C kursus, mida kunagi ITK's õpetati - Hea materjal