C++-Tutorial

1. Was ist C++?

C++ ist eine leistungsfähige, weit verbreitete Programmiersprache, die als Erweiterung von C entwickelt wurde. Sie wird in Systemprogrammierung, Spieleentwicklung, eingebetteten Systemen, wissenschaftlicher Software und vielen weiteren Bereichen eingesetzt.
C++ unterstützt prozedurale, objektorientierte und generische Programmierung.
Typische Anwendungen: Spiele, Betriebssysteme, Datenbanken, Echtzeitsysteme, Simulationen.

2. Installation und erste Schritte

• Compiler: GCC (g++), Clang, Microsoft Visual C++, MinGW, Xcode
• IDE: Code::Blocks, Visual Studio, Eclipse
• Online: LearnCpp.com, W3Schools, Tutorialspoint

Erstes Programm („Hello, World!“)

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    cout << "Hello, World!" << endl;
    return 0;
}

3. Grundlagen: Syntax, Variablen & Datentypen

Datentypen

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    int alter = 30;
    double preis = 19.99;
    char zeichen = 'Z';
    bool fertig = false;
    string name = "Maria";
    cout << name << " ist " << alter << " Jahre alt." << endl;
    return 0;
}

4. Einfache Ein- und Ausgabe

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    string name;
    cout << "Wie heißen Sie? ";
    cin >> name;
    cout << "Hallo, " << name << "!" << endl;
    return 0;
}

cin liest Eingaben, cout gibt aus. Für mehrere Wörter als Eingabe verwende getline(cin, name);.

5. Operatoren und Rechnen

int a = 7, b = 3;
cout << a + b << endl;   // Addition
cout << a - b << endl;   // Subtraktion
cout << a * b << endl;   // Multiplikation
cout << a / b << endl;   // Ganzzahl-Division
cout << a % b << endl;   // Rest (Modulo)

Vergleichsoperatoren: ==, !=, <, >, <=, >=
Logische Operatoren: && (und), || (oder), ! (nicht)

6. Kontrollstrukturen: Bedingungen und Schleifen

Bedingungen (if, else if, else)

int zahl;
cout << "Geben Sie eine Zahl ein: ";
cin >> zahl;
if (zahl > 0) {
    cout << "Positiv" << endl;
} else if (zahl == 0) {
    cout << "Null" << endl;
} else {
    cout << "Negativ" << endl;
}

Schleifen

for-Schleife

for (int i = 1; i <= 10; i++) {
    cout << i << " ";
}

while-Schleife

int i = 1;
while (i <= 10) {
    cout << i << " ";
    i++;
}

do-while-Schleife

int i = 1;
do {
    cout << i << " ";
    i++;
} while (i <= 10);

break und continue

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    if (i == 5) break;    // Schleife beenden
    if (i % 2 == 0) continue; // nächsten Durchlauf
    cout << i << " ";
}

7. Funktionen und Argumente

int addiere(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    int summe = addiere(5, 7);
    cout << "Summe: " << summe << endl;
    return 0;
}

Funktionen mit Standardwerten

int multipliziere(int a, int b = 2) {
    return a * b;
}

Funktionsprototypen

int quadrat(int x); // Prototyp

int main() {
    cout << quadrat(4) << endl;
    return 0;
}

int quadrat(int x) {
    return x * x;
}

8. Arrays und Strings

Arrays

int zahlen[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    cout << zahlen[i] << " ";
}

Strings

#include <string>
string text = "Hallo";
cout << text.length() << endl;
cout << text.substr(0, 3) << endl;

9. Zeiger und Referenzen

Zeiger

int a = 5;
int* ptr = &a;      // Zeiger auf a
cout << *ptr << endl; // Dereferenzierung (Wert von a)

Referenzen

void verdoppeln(int &x) {
    x = x * 2;
}
int main() {
    int zahl = 10;
    verdoppeln(zahl);
    cout << zahl << endl; // 20
    return 0;
}

Dynamische Speicherverwaltung

int* arr = new int[10]; // Speicher reservieren
arr[0] = 42;
delete[] arr;           // Speicher wieder freigeben

10. Strukturen und Enums

Strukturen

struct Person {
    string name;
    int alter;
};

Person p1;
p1.name = "Anna";
p1.alter = 28;
cout << p1.name << " (" << p1.alter << ")" << endl;

Enums

enum Wochentag { Mo, Di, Mi, Do, Fr, Sa, So };
Wochentag heute = Mi;
if (heute == Mi) cout << "Es ist Mittwoch." << endl;

11. Klassen und Objektorientierte Programmierung

class Auto {
public:
    string marke;
    int baujahr;
    void hupen() {
        cout << "Hup Hup!" << endl;
    }
};

int main() {
    Auto meinAuto;
    meinAuto.marke = "VW";
    meinAuto.baujahr = 2020;
    meinAuto.hupen();
    return 0;
}

Konstruktoren und Destruktoren

class Auto {
public:
    Auto() { cout << "Auto gebaut!" << endl; }
    ~Auto() { cout << "Auto verschrottet!" << endl; }
};

Vererbung

class Fahrzeug {
public:
    void fahren() { cout << "Fährt!" << endl; }
};

class Auto : public Fahrzeug {
public:
    void hupen() { cout << "Hup Hup!" << endl; }
};

Auto a;
a.fahren();
a.hupen();

Polymorphismus

class Tier {
public:
    virtual void sprich() { cout << "Ein Tier macht ein Geräusch." << endl; }
};

class Hund : public Tier {
public:
    void sprich() override { cout << "Wuff!" << endl; }
};

Tier* t = new Hund();
t->sprich(); // "Wuff!"
delete t;

Freundfunktionen und -klassen

class Geheimnis {
private:
    int geheim = 42;
    friend void zeigeGeheimnis(const Geheimnis& g);
};

void zeigeGeheimnis(const Geheimnis& g) {
    cout << g.geheim << endl;
}

12. Templates

template <typename T>
T maximum(T a, T b) {
    return (a > b) ? a : b;
}

int main() {
    cout << maximum(4, 7) << endl;
    cout << maximum(3.5, 2.1) << endl;
    return 0;
}

Templates ermöglichen generische Programmierung (z.B. für Listen beliebigen Typs).

13. Standardbibliothek (STL)

• Vektoren: Dynamische Arrays (#include <vector>)
• Listen: Doppelt verkettete Listen (#include <list>)
• Maps: Assoziative Arrays (#include <map>)
• Sets: Mengen (#include <set>)
• Algorithmen: #include <algorithm> (z.B. sort(), find())

#include <vector>
#include <algorithm>

vector<int> zahlen = {4, 2, 8, 1};
sort(zahlen.begin(), zahlen.end());
for (int x : zahlen) cout << x << " ";

14. Dateien lesen und schreiben

#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    ofstream datei("beispiel.txt");
    datei << "Hallo Datei!" << endl;
    datei.close();

    ifstream eingabe("beispiel.txt");
    string zeile;
    while (getline(eingabe, zeile)) {
        cout << zeile << endl;
    }
    eingabe.close();
    return 0;
}

15. Fehlerbehandlung

try {
    throw runtime_error("Ein Fehler ist aufgetreten!");
} catch (const exception& e) {
    cout << "Fehler: " << e.what() << endl;
}

Fehler werden mit throw ausgelöst und mit catch behandelt. Die Standardbibliothek bietet viele Ausnahme-Typen (std::exception und abgeleitete Klassen).

16. Praxisprojekte und Übungen

• Schreibe einen Rechner für Grundrechenarten.
• Erstelle ein Programm, das Namen sortiert und ausgibt.
• Implementiere eine einfache Kontaktverwaltung mit Datei-Speicherung.
• Simuliere ein Lotto-Spiel.
• Baue ein kleines Text-Adventure.
• Erstelle eine Klasse „Bruch“ mit Operatorüberladung für +, -, *, /.

17. Empfohlene Ressourcen

• LearnCpp.com – Sehr ausführliches, modernes Online-Tutorial
• W3Schools C++ Tutorial – Interaktiv und einsteigerfreundlich
• Tutorialspoint C++ – Kompakt und umfassend
• Learn-Cpp.org – Interaktives Lernen im Browser
• Cprogramming.com – Viele Beispiele und Tipps
• cppreference.com – Referenz für Sprache und Standardbibliothek