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使用 Eclipse C/C++ Development Toolkit 开发应用程序

使用标准模板库(Standard Template Library)和 CDT 创建 C++ 应用程序

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本文是 “用 Eclipse 平台进行 C/C++ 开发” 的后续文章,适用于需要学习使用 Eclipse CDT 进行 C++ 开发的 C++ 开发人员。本文开发了一个简单的 C++ 应用程序。该应用程序将使用 C++ STL。读者们应当熟悉 STL,并且熟悉基本的面向对象编程原理,例如继承和多态。熟悉 Eclipse 将会有帮助,但不作硬性要求。

开始之前

您需要安装以下软件:

Eclipse
我们将使用 Eclipse 的插件 CDT,因此您当然需要使用 Eclipse。本文将使用 Eclipse V3.2。
Java Runtime Environment
我们要构建 C++ 应用程序,但是我们将使用 Eclipse。Eclipse 本身是 Java 应用程序,因此它需要使用 Java Runtime Environment (JRE)。本文使用 Eclipse V3.2,它要求使用 JRE V1.4 或更高版本。如果还需要使用 Eclipse 进行 Java 开发,则需要使用 Java Development Kit (JDK)。
Eclipse C/C++ Development Toolkit (CDT)
本文是 CDT 的介绍性文章,因此当然需要使用 CDT。要获得在早期版本的 Eclipse 中安装 CDT 的说明,阅读 2003 年发表在 developerWorks 中标题为 “用 Eclipse 平台进行 C/C++ 开发” 的文章。
Cygwin
如果要使用 Microsoft Windows®,您将会发现 Cygwin 十分有用,Cygwin 在 Windows 中提供了类似 Linux® 的环境。
GNU C/C++ Development Tools
CDT 将使用标准的 GNU C/C++ 工具编译代码、构建项目和调试应用程序。这些工具包括 GNU Compiler Collection (GCC) for C++ (g++)、make 和 GNU Project Debugger (GDB)。如果您是一名使用 Linux 或 Mac OS X 的程序员,则可以将这些工具安装到计算机上。本文包含针对 Windows 设置这些工具的说明。

Eclipse CDT

Eclipse CDT 是 Eclipse 插件,它将把 Eclipse 转换为功能强大的 C/C++ IDE。它被设计为将 Java 开发人员喜爱的许多 Eclipse 优秀功能提供给 C/C++ 开发人员,例如项目管理、集成调试、类向导、自动构建、语法着色和代码完成。当 Eclipse 被用作 Java IDE 时,它将利用 JDK 并与之集成。同样地,CDT 将利用标准的 C/C++ 工具并与之集成,例如 g++、make 和 GDB。这使得 CDT 在 Linux 中变得非常流行,这些工具都可在 Linux 中使用并用于大多数 C++ 开发。可以在 Windows 上设置 CDT 以使用相同的工具。目前还在努力将 CDT 与 Microsoft 的 C++ 工具结合使用,以使 CDT 对 Windows C++ 开发人员更有吸引力。

安装 CDT

首先假定您安装了 Eclipse 并可以运行它。如果不能,请访问 Eclipse 的 Web 站点以获得启动和运行说明。让我们来安装 CDT。CDT 是 Eclipse 插件,因此它将使用 Eclipse 的 Software Updates 功能。选择 Help > Software Updates > Find and Install

图 1. Eclipse Software Updates
Eclipse Software Updates
Eclipse Software Updates

接下来,您将需要选择 Search 以查找要安装的新功能。

图 2. 搜索新功能
搜索新功能
搜索新功能

如果使用的是最新版本的 Eclipse,则应当附带了 Callisto 或 Europa 搜索站点。(编者注:由于本文撰写于 2007 年 4 月,因此 Europa 发行版仍处于计划阶段。但是,人们期望安装 Europa 就像安装 Callisto 一样)。只需选中它并单击 Finish

图 3. Callisto 搜索站点
Callisto 搜索站点
Callisto 搜索站点

Eclipse 可能会要求您从镜像站点列表中选择 Callisto 搜索站点。任选一个看似与您距离最近的镜像站点。您应当会看到来自 Callisto 搜索站点中的插件列表。您将需要选择 C and C++ Development 并单击 Next

图 4. 可用 Callisto 插件
可用 Callisto 插件
可用 Callisto 插件

系统将询问您是否接受 CDT 的许可。完成后,您可以单击 Next。您将看到将要下载和安装软件的摘要。只需单击 Finish

图 5. 下载和安装摘要
下载和安装摘要
下载和安装摘要

Eclipse 的 Update Manager 随后将从先前选定的镜像站点中下载 CDT 插件。CDT 总共大约 11 MB,因此这可能需要花费一些时间,这取决于 Internet 连接速度。下载所有软件及插件后,系统将要求您确认是否需要安装新功能。单击 Install All

图 6. 确认安装
确认安装
确认安装

安装完 CDT 之后,将要求您重新启动 Eclipse。请重新启动。在 Eclipse 重新启动后,CDT 已经准备就绪。

Windows 配置

如果是在 Linux 或 Mac OS X 上运行 Eclipse,则已经准备好开始使用 CDT 开发 C++ 应用程序。如果是在 Windows 中,则可能还需几个额外步骤。如前述,CDT 依赖于标准的 GNU C++ 开发工具:g++、make 和 GDB。Linux 或 Mac OS X 中通常附带了这些开发工具。Window 则没有。但是不必担心。这些工具都可以轻松地安装到 Windows 中。最简单的方法可能是安装 Cygwin。Cygwin 在 Windows 中提供了类似 Linux 的环境(请参阅 参考资料)。安装 Cygwin 时,将要求您选择需要安装的软件包。确保转到开发部分并选择 gcc:g++、make 和 GDB。这样也将安装这些开发工具的先决条件。

安装完 Cygwin 之后,您将需要把 g++、make 和 GDB 添加到路径中。完成此操作的最简单方法是将 Cygwin 的 bin 目录添加到路径中,因为那是可以找到 g++、make 和 GDB 的位置。完成后,请重新启动 Eclipse。

搏彩

此时,我们应当已经准备好开始用 CDT 开发应用程序。让我们暂停一下来勾勒所需开发的应用程序。样例应用程序是用于生成彩票号码的简单命令行程序。很多州都有彩票,并且规则各异。我们将允许用户选取需要生成哪个州的彩票号码。这将为我们提供一种优秀的方法来使用 C++ 的多态支持。

创建项目

Eclipse 将使用透视图的概念以允许各种插件来自定义其命令和视图。默认情况下,Eclipse 将在 Java 透视图中启动。CDT 附带了自己的透视图,因此我们将需要切换到该透视图。为此,请选择 Window > Open Perspective > Other。您应当会看到可用的透视图列表。选择 C/C++ 透视图并单击 OK

图 7. 选择 C/C++ 透视图
选择 C/C++ 透视图
选择 C/C++ 透视图

Eclipse 现在应当类似图 8 所示:

图 8. C/C++ 透视图
C/C++ 透视图
C/C++ 透视图

Eclipse 将把代码组织成项目,因此我们需要创建一个新项目。请选择 File > New > Managed Make C++ Project

图 9. 新建 C++ 项目
新建 C++ 项目
新建 C++ 项目

您可能已经注意到该项目有几个不同选项。我们需要一个 C++ 项目。选择了 “Managed Make”,因为那将允许 Eclipse 为我们创建 make 文件。您可以选择 “Standard Make” 风格并编写您自己的 make 文件。我们现在应当已经在 New Project 向导中,在其中把项目命名为 Lottery 并单击 Finish

此操作将创建一个空项目,您应当会在 C/C++ Projects 窗口中看到该项目。在项目上右键单击并选择 New > Source Folder。此操作将打开 “New Source Folder” 向导,在其中把文件夹命名为 src 并单击 Finish

基本的彩票

我们已经准备好开始创建一些代码。首先创建应用程序的可执行文件。右键单击刚创建的源文件夹并且选择 New > Source File,如图 10 所示:

现在让我们创建一个空的 main 方法。这只是一个占位符;我们将在创建项目的其余部分之后将更多内容添加到此方法中。

int main()
{
     return 0;
}

保存项目,然后 Eclipse 将为您自动创建该方法。您应当会在控制台中看到表明已成功编译该方法的一些输出。

我们已经准备好创建第一个类。右键单击刚创建的源文件夹并且选择 New > Class

图 10. 新建类
新建类
新建类

此操作应当会打开 New Class 向导。我们将给类提供一个名称空间 lotto,并且将把类称为 Lottery

图 11. Lottery 类
Lottery 类
Lottery 类

Eclipse 现在将为您的类创建存根。CDT 可以为您提供很多有益的帮助。它将在头文件中生成相应的编译器指令。通过生成独立的接口(Lottery.h)和实现(Lottery.cpp)文件,有助于采用最佳实践,它还通过将类的析构函数声明为虚函数实现另一项最佳实践。我们可以向这些类输入清单 1 和清单 2 中所示的这些类的源代码。

清单 1. Lottery.h
#ifndef LOTTERY_H_
#define LOTTERY_H_
#include <string>
#include <sstream>
#include <cstdlib>
#include <time.h>
using namespace std;
namespace lotto
{

class Lottery
{
     protected:
          int ticketSize, maxNum;
          int* generateNumbers();
public:
     Lottery(int,int);
     virtual ~Lottery();
     virtual string printTicket();
};

}

#endif /*LOTTERY_H_*/

清单 2 显示了 Lottery 类的实现文件。

清单 2. Lottery.cpp
#include "Lottery.h"

namespace lotto
{

Lottery::Lottery(int size, int num)
{
     this->ticketSize = size;
     this->maxNum = num;
}

Lottery::~Lottery()
{
}

int* Lottery::generateNumbers()
{
     int* allNums = new int[this->maxNum +1];
     for (int i=0; i <= this->maxNum ; i++)
     {
          allNums[i] = 0;
     }
     int* nums = new int[this->ticketSize];
     for (int i=0; i < this->ticketSize; i++)
     {
          int val = 1 + rand() % (this->maxNum);
          if (allNums[val])
          {
               i--;
          }
          else 
          {
               nums[i] = val;
               allNums[val] =1;
          }
     }
     return nums;
}

string Lottery::printTicket()
{
     ostringstream str;
     int* nums = this->generateNumbers();
     for (int i=0;i< this->ticketSize; i++)
     {
          str << *nums << ' ';
          nums++;
     }
     return str.str();
}

}

这段代码有什么功能?我们的 Lottery 类有两个属性。ticketSize 属性是彩票号码的数目。maxNum 是最大的彩票号码。稍后,我们将使用佛罗里达州彩票作为示例。其中,您将从 1 到 53 之间选择六个数字,因此 ticketSize 将是 6 并且 maxNum 将是 53。

generateNumbers 方法将根据彩票上的号码生成一个数字数组。它将使用 STL 函数 rand() 随机生成数字。allNums 数组用于跟踪到目前为止已经生成的数字,这样我们可以确保不会在彩票上获得重复数字。最后,printTicket() 将创建彩票的一个字符串表示。

保存文件时,Eclipse 将自动构建项目。同时,如果保存项目,那么它应当被编译并且您应当会在控制台中看到编译消息,如清单 3 所示:

清单 3. 控制台中的编译器输出
**** Build of configuration Debug for project Lottery ****

make -k all 
Building file: ../src/Main.cpp
Invoking: GCC C++ Compiler
g++ -O0 -g3 -Wall -c -fmessage-length=0 -MMD -MP -MF"src/Main.d" -MT"src/Main.d" 
-o"src/Main.o" "../src/Main.cpp"
Finished building: ../src/Main.cpp
 
Building target: Lottery
Invoking: MacOS X C++ Linker
g++  -o "Lottery"  ./src/Lottery.o ./src/Main.o   
Finished building target: Lottery
 
Build complete for project Lottery

MegaLottery

您可能已经注意到我们在头文件中声明 printTicket() 方法时把它声明成了一个虚方法。这将允许我们生成 Lottery 的子类并覆盖此方法。我们需要这样做的原因是某些州有 “mega” 号码的彩票。这是一个单独生成的号码,它是除了生成的其他号码以外任何彩票必须匹配的号码。让我们为这些州创建一个 Lottery 的子类 MegaLottery 类。

像以前所做的那样,再次右键单击源文件夹并且选择 New > Class。这次在 New Class 向导中,我们将在同一个名称空间中声明新类,但是把它称为 MegaLottery

图 12. MegaLottery
MegaLottery 类
MegaLottery 类

要生成 Lottery 的子类,请选择 Base Classes 部分旁边的 Add 按钮。此操作将打开 Choose Base Class 对话框。您可以开始键入类名,并且 Eclipse 将快速缩小基本候选类的列表。您需要选择 Lottery 并单击 OK

图 13. 选择基类
选择基类
选择基类

我们可以输入 MegaLottery 的代码,如清单 4 和清单 5 所示:

清单 4. MegaLottery.h
#ifndef MEGALOTTERY_H_
#define MEGALOTTERY_H_

#include "Lottery.h"

using std::string;

namespace lotto
{

class MegaLottery : public lotto::Lottery
{
     protected:
          int maxMegaNum;
public:
     MegaLottery(int,int,int);
     virtual ~MegaLottery();
     string printTicket();
};

}

#endif /*MEGALOTTERY_H_*/

清单 5 显示了 MegaLottery 类的实现文件。

清单 5. MegaLottery.cpp
#include "MegaLottery.h"

using namespace std;

namespace lotto
{

MegaLottery::MegaLottery(int ticketSize, int maxNum, int maxMegaNum) : 
    Lottery(ticketSize,maxNum)
{
     this->maxMegaNum = maxMegaNum;
}

MegaLottery::~MegaLottery()
{
}

string MegaLottery::printTicket()
{
     ostringstream tick;
     tick << Lottery::printTicket() << " Mega: ";
     int mega = 1 + rand() % this->maxMegaNum;
     tick << mega;
     return tick.str();
}

}

LotteryMegaLottery 之间的主要差别是 MegaLottery 有一个附加属性 maxMegaNum。这是 mega 号码可以获得的最大值。它将覆盖 printTicket() 方法。它将使用基类来生成彩票的第一部分,然后将生成 mega 号码并将其附加到彩票的字符串表示后面。

只是需要一种创建各种彩票的方法。我们将使用 Factory Pattern 类来完成此操作。我们将通过添加 LotteryFactory 类来完成此操作。我们需要所有 Lotteries 都来自同一个工厂,因此我们将使 LotteryFactory 保持独立。其代码如清单 6 和清单 7 所示:

清单 6. #ifndef LOTTERYFACTORY_H_
#define LOTTERYFACTORY_H_

#include "Lottery.h"

namespace lotto
{

class LotteryFactory
{
    
public:
    enum State { California, Florida };
    static LotteryFactory* getInstance();
    Lottery* getLottery(State);
private:    
    LotteryFactory();
};

}

#endif /*LOTTERYFACTORY_H_*/

清单 7 显示了 LotteryFactory 类的实现文件。

清单 7. LotteryFactory.cpp
#include "LotteryFactory.h"
#include "MegaLottery.h"

namespace lotto
{

LotteryFactory::LotteryFactory()
{
    srand(time(NULL));
}

Lottery* LotteryFactory::getLottery(State s)
{
    if (s == LotteryFactory::California)
    {
        Lottery* lotto = new MegaLottery(5,47,27);
        return lotto;
    }
    else 
    {
        Lottery* lotto = new Lottery(6,53);
        return lotto;
    }
}

LotteryFactory* LotteryFactory::getInstance()
{
    static LotteryFactory instance;
    return &instance;
}

}

LotteryFactory 有彩票的各种枚举类型。我们在示例中仅采用了 Florida 和 California,但是添加所需数目的类型应当不难。LotteryFactory 的构造函数将构造我们的彩票类所使用的 rand() 函数。我们只需实现可执行文件的 main 方法。

清单 8. Main.cpp
#include <iostream>
#include "LotteryFactory.h"

using namespace lotto;
int main()
{
    LotteryFactory* factory = LotteryFactory::getInstance();
    cout << "What lottery do you want to play?" << endl;
    cout << "(1) California, (2) Florida" << endl;
    int cmd;
    scanf("%d", &cmd);
    Lottery* lotto = 0;
    switch (cmd)
    {
        case 1 :
        lotto = factory->getLottery(LotteryFactory::California);
        break;
        
        case 2 :
        lotto = factory->getLottery(LotteryFactory::Florida);
        break;
        
        default :
        cout << "Sorry didn't understand that" << endl;
    }
    cout << "Ticket: " << lotto->printTicket() << endl;
    delete lotto;
    return 0;
}

运行程序

我们已经准备好运行程序。选择 Run > Run

图 14. 选择基类
选择基类
选择基类

选择 C/C++ Local Application 并单击 New 按钮。

图 15. 新建 C/C++ 运行配置文件
新建 C/C++ 运行配置文件
新建 C/C++ 运行配置文件

此操作将打开 Lottery 项目的创建运行配置文件界面。您需要通过单击 Search Project 按钮来选择它的可执行文件。

图 16. 搜索项目查找可执行文件
搜索项目查找可执行文件
搜索项目查找可执行文件

您可以选择 Eclipse 为您创建的二进制文件并单击 OK

图 17. 搜索项目查找可执行文件
搜索项目查找可执行文件
搜索项目查找可执行文件

只需单击 Run,并且程序应当已经在控制台中运行。下面的代码将显示一些样例输出。

What lottery do you want to play?
(1) California, (2) Florida
2
Ticket: 12 28 24 15 35 22

调试程序

程序应当运行正常,但是让我们看一下如何调试应用程序。首先,在代码中创建一个断点。选取一行并在它的旁边点击鼠标右键,然后选择 Toggle Breakpoint

图 18. 创建断点
创建断点
创建断点

我们需要创建调试配置,就像创建运行配置一样。选择 Run > Debug

图 19. 创建调试配置
创建调试配置
创建调试配置

此操作应当会打开调试配置。这是基于运行配置的,并且应当不需要更改任何内容。只需单击 Debug

图 20. 调试配置
调试配置
调试配置

调试程序启动后,它将提示您切换到 Debugger 透视图。请按照提示操作。注意,在配置中,我们将设定调试程序在 main 方法启动时自动断开。因而,调试程序应当立即断开并且您应当会看到类似图 21 所示的屏幕。

图 21. 调试程序
调试程序
调试程序

结束语

我们已经构建并调试了彩票应用程序。您可以向其中轻松地添加更多彩票模式。这其中的一些模式可以包括附加子类。CDT 使您可以比以往更轻松地创建这些类和类层次结构,以及更轻松地运行和调试应用程序进行测试。


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Zone=Open source
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ArticleTitle=使用 Eclipse C/C++ Development Toolkit 开发应用程序
publish-date=09062007