Hello, C++: একই program দুই ভাষায়

Bob রোজ C লেখে, আর STL-এ পৌঁছানোর জন্য ওর তর সইছে না। ও নিজের যোগের program-টা sum.cpp নামের একটা file-এ copy করে C++ হিসেবে compile করে। Compile হয়ে যায়, আর input 3 4 দিলে print করে 7। Bob জিজ্ঞেস করে, "তাহলে বদলাল কী?" এখনো কিছুই না। এই track-এর প্রথম কথাটাই এটা: বেশিরভাগ C আগে থেকেই C++।

Bob-এর C program আগে থেকেই C++

C track-এর জন্য Bob program-টা এভাবে লিখেছিল:

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int a = 0;
    int b = 0;

    scanf("%d %d", &a, &b);
    printf("%d\n", a + b);
    return 0;
}

7

ওই output-টা input 3 4-এর জন্য। Bob হুবহু একই লেখা sum.cpp নামে save করে g++ দিয়ে compile করেছে। এটা হলো GCC পরিবারের C++ compiler, যে পরিবার তোমাকে gcc-ও দেয়। GCC 12 কোনো বার্তা ছাড়াই compile করেছে, Playground-এর command line-এও, -Wall -Wextra-তেও। আর print করেছে সেই একই 7।

এটা কাকতালীয় না। Bjarne Stroustrup 1979 সালে Bell Labs-এ C++ শুরু করেছিলেন "C with Classes" নামে, আর ইচ্ছা করেই C-কে এর ভিতরে রেখে দিয়েছিলেন। তোমার loop, array, function, pointer, struct, সবই সঙ্গে চলে আসে। তাই একটা C program প্রায় একটা C++ program। এই "প্রায়" ঠিক কোথায় গিয়ে লাগে, সেটা এই lesson-এর পরের দিকে দেখবে।

একই program, C++-এর ভাষায়

এবার একই program, C++ programmer-রা যেভাবে লেখে। এটা পড়ে std::cin দিয়ে, আর print করে std::cout দিয়ে।

#include <iostream>

int main()
{
    int a = 0;
    int b = 0;

    std::cin >> a >> b;
    std::cout << a + b << '\n';
    return 0;
}

7

একই input, একই output। দুইটা program পাশাপাশি রেখে লাইন ধরে মেলাও, আলাদা শুধু চারটা লাইন।

std::cin >> variable >> variable ... ;
std::cout << value << value ... ;

লাইনটা শেষ হয় '\n' দিয়ে, একটা char, যার ভিতরে newline। অন্যদের code-এ তুমি std::endl-ও দেখবে। এটাও লাইন শেষ করে, তবে সাথে আরেকটা কাজ করে, যেটায় সময় খরচ হয়; lesson 02 সেটা মেপে দেখাবে। তাই C++ program-টাও সেই 7-ই print করে, বদলেছে শুধু পড়া আর print করার শব্দগুলো।

Stream: << পাঠায়, >> পড়ে

Stream হলো character-এর একটা সারি, যেটা এক দিকেই বয়ে যায়, পাইপের পানির মতো। তোমার program-এ একটা stream ঢোকে, standard input বা stdin। আরেকটা বের হয়, standard output বা stdout। Stdin হতে পারে তোমার keyboard, একটা file, বা Playground-এর input box; stdout হতে পারে screen, একটা file, বা একটা judge।

std::cin হলো stdin-এর মুখে বসানো একটা কল। প্রতিটা >> সেখান থেকে পরের মানটা টেনে এনে একটা variable-এ রাখে। std::cout হলো stdout-এ যাওয়ার পাইপ, আর প্রতিটা << তাতে একটা মান ঠেলে দেয়। তীর-চিহ্ন দেখায় data কোন দিকে যায়: std::cin থেকে বাইরে, std::cout-এর ভিতরে।

C-তে যে তিনটা জিনিস Bob-এর সময় খেত, সেগুলো আর নেই। প্রথমত, format string নেই। Compiler জানে a একটা int, তাই >> একটা int পড়ে; ওটাকে double বানাও, একই লাইন তখন double পড়বে। Bob-এর পুরনো %d আর %lf গুলিয়ে ফেলার ভুল আর হতেই পারে না।

দ্বিতীয়ত, & নেই। std::cin variable-এর ঠিকানা না, variable-টাকেই হাতে পায়। এটা যে C++ feature দিয়ে হয়, তার নাম reference, আর lesson 03 পুরোটা ওটা নিয়েই। তৃতীয়ত, >> সংখ্যার আগের space আর newline বাদ দিয়ে যায়, ঠিক scanf-এর %d-এর মতো, তাই 3 4 এক লাইনে দাও বা দুই লাইনে, পড়া একই হয়।

std::cin >> a >> b শিকলটা আগে a পড়ে, তারপর b। প্রতিটা >> stream-টা পরেরটার হাতে তুলে দেয়। <<-ও একইভাবে জোড়া লাগে, বাঁ থেকে ডানে।

লেখার জন্য আরেকটা জিনিস লাগে। std::string হলো লেখা রাখার একটা variable, যেটা নিজে নিজেই বড় হয়; আসে <string> header থেকে, আর ঠিকমতো শেখাবে Module 3। >> এতে একটা শব্দ পড়ে, প্রথম space পর্যন্ত।

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
    std::string name;

    std::cin >> name;
    std::cout << "Hello, " << name << '\n';
    return 0;
}

Hello, Maria

ওই output-টা input Maria Lopez-এর জন্য: শব্দটা space-এ এসে থেমে গেছে, আর Lopez stream-এই রয়ে গেছে। তাই >> কী পড়বে, সেটা ঠিক করে variable-এর type, আর একটা শব্দ শেষ হয় space-এ।

std:: আর using namespace std

C++ standard library তোমাকে যত নাম দেয়, সবগুলো থাকে একটা namespace-এর ভিতরে, মানে নামওয়ালা একটা নামের বাক্সে। Standard library-র বাক্সটার নাম std। তাই std::cout মানে "std-এর ভিতরে যে cout থাকে, সেটা", আর :: হলো সেই operator, যেটা বাক্সের ভিতরে তাকায়। C-তে কোনো namespace নেই: stdio.h-এর প্রতিটা নামই সরাসরি global।

বারবার std:: টাইপ করতে হয় বলেই অনেক contest code এক লাইন বেশি দিয়ে শুরু হয়। সেই লাইনসহ Bob-এর program:

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int a = 0;
    int b = 0;

    cin >> a >> b;
    cout << a + b << '\n';
    return 0;
}

7

ওই output-ও input 3 4-এর জন্য। using namespace std; বাক্সের সব নাম তোমার program-এ ঢেলে দেয়। মানে শত শত নাম, যেগুলো তুমি চোখেও দেখো না, যেমন count, max, sort আর size। নিজের কোনো variable-এর নাম ওগুলোর একটার মতো রাখলে compiler হয়তো বুঝবে না তুমি কোনটা বোঝাচ্ছ। তখন কী বার্তা আসে, দেখাবে lesson 07।

তাই এই track-এর নিয়ম একটাই। ছোট, এক file-এর contest program-এ লাইনটা চলে, আর সেজন্যই এত contest code-এ এটা দেখবে। কিন্তু header-এ কখনো না, মানে এমন .h file-এ, যেটা অন্য file-রা include করে, কারণ তখন সে std-কে ওদের প্রত্যেকের ভিতরে ঢেলে দেয়। এই module-এ আমরা প্রতিটা standard নামের আগে std:: লিখি, যাতে প্রতিটা নাম কোথা থেকে এল, সবসময় চোখে পড়ে।

তাই using namespace std;-এর পরের cout আর std::cout একই জিনিস। তফাত শুধু এটুকু, তুমি program-এ কয়টা নাম ঢুকতে দিলে।

প্রথম দিনেই C আর C++ যেখানে আলাদা হয়ে যায়

বেশিরভাগ C, C++ হিসেবে compile হয়, কিন্তু সব না। প্রথম সপ্তাহেই একজন C programmer তিনটা তফাতের মুখে পড়ে। প্রতিটা দেখানো হলো GCC 12-এর আসল বার্তা বা output দিয়ে।

১. void* নিজে নিজে অন্য pointer হয়ে যায় না। C-তে malloc ফেরত দেয় একটা void*, আর C চুপচাপ সেটাকে int* বানিয়ে নেয়। নিচের C program কোনো command line-এই কোনো বার্তা ছাড়া compile হয়।

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
    int *marks = malloc(3 * sizeof(int));

    marks[0] = 72;
    printf("%d\n", marks[0]);
    free(marks);
    return 0;
}

72

একই লাইন C++ হিসেবে compile করো, <stdlib.h>-এর জায়গায় <cstdlib> দিয়ে, GCC 12 মানা করে দেবে, Playground-এর flag-এও, -Wall -Wextra-তেও।

int* marks = malloc(3 * sizeof(int));

বার্তাটা হলো error: invalid conversion from 'void*' to 'int*' [-fpermissive]। C++ চায় তুমি conversion-টা মুখ ফুটে বলো, একটা cast দিয়ে: (int*)malloc(3 * sizeof(int))। [-fpermissive] এমন একটা flag-এর নাম, যেটা error-টাকে আবার warning বানিয়ে দেয়; ওটা ব্যবহার কোরো না। বাস্তবে C++-এ তুমি malloc খুব কমই call করবে, কারণ Module 2-এর std::vector নিজের memory নিজেই সামলায়।

২. bool ভাষার ভিতরেই আছে। C17-এ bool, true আর false আসে <stdbool.h> থেকে। Header-টা ভুলে গেলে GCC 12 -std=c17-এ থেমে যায়।

bool passed = true;

C compiler বলে error: unknown type name 'bool', তারপর error: 'true' undeclared (first use in this function), প্রতিটার সাথে একটা note, যেটা <stdbool.h>-এর কথা মনে করিয়ে দেয়। C++-এ bool ভাষারই নিজের একটা type, কোনো header লাগে না।

#include <iostream>

int main()
{
    bool passed = true;

    std::cout << passed << '\n';
    return 0;
}

1

std::cout একটা bool-কে print করে 1 বা 0 হিসেবে। C23-এ bool keyword হয়ে গেছে ঠিকই, কিন্তু GCC 12-এর C তো C23 না।

৩. Character literal একটা char। C-তে 'a'-এর type হলো int। C++-এ এর type char। sizeof-কে জিজ্ঞেস করো, দুই ভাষা দুই রকম উত্তর দেবে। আগে C:

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    printf("%zu\n", sizeof('a'));
    return 0;
}

4

এবার C++, সাথে আরেকটা লাইন, যেটা দেখায় ব্যাপারটা কেন গুরুত্বপূর্ণ।

#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << sizeof('a') << '\n';
    std::cout << 'a' << ' ' << 'a' + 1 << '\n';
    return 0;
}

1
a 98

std::cout type দেখে print করে। 'a' একটা char, তাই অক্ষরটাই print হয়। 'a' + 1 হলো হিসাব, আর হিসাবের আগে char-টা int হয়ে যায়, তাই print হয় 98, মানে b-এর ASCII code। তাই C++-এ একটা character ততক্ষণ character-ই থাকে, যতক্ষণ না তুমি ওটা দিয়ে হিসাব করো।

g++ -std=c++17 দিয়ে compile করা

C++ file-এর নাম শেষ হয় .cpp দিয়ে। নিজের মেশিনে g++ দিয়ে compile করো, আর standard-টার নাম বলে দাও: g++ -std=c++17 -Wall -Wextra sum.cpp -o sum। তারপর ./sum run করে input টাইপ করো। এই track শেখায় C++17, মানে C++ standard-এর 2017 সালের সংস্করণ।

Playground-এ C++ বেছে নাও, আর version id c++17, যেটা আগে থেকেই বাছা থাকে। বাকি id দুইটা হলো c++14 আর c++20। Runner compile করে g++ -O2 -std=c++17 দিয়ে, GCC 12-এ, কোনো -Wall ছাড়া। তাই যে warning-এর জন্য -Wall লাগে, সেটা ওখানে কখনো আসে না। এজন্যই এই track সবসময় বলে দেয়, কোন command line কোন বার্তা দিয়েছে।

একটা নতুন জিনিস আমাদের compiler-এ এখনো নেই। C++20-এর std::format একটা format string থেকে লেখা বানায়, printf-এর মতো, কিন্তু type-ও মিলিয়ে দেখে; এর জন্য GCC 13 লাগে, তাই আমাদের compiler-এ এখনো নেই। তাই একই .cpp file তোমার মেশিনে আর Playground-এ দুই জায়গাতেই compile হয়; আলাদা হতে পারে শুধু কোন warning চোখে পড়ে।

#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << "Hello, C++\n";
    return 0;
}

Hello, C++

#include <iostream>

int main()
{
    int quantity = 0;
    double price = 0.0;

    std::cin >> quantity >> price;
    std::cout << quantity << " x " << price << " = " << quantity * price << '\n';
    return 0;
}

3 x 2.5 = 7.5

#include <iostream>

int main()
{
    int m1 = 0;
    int m2 = 0;
    int m3 = 0;

    std::cin >> m1 >> m2 >> m3;
    int total = m1 + m2 + m3;
    std::cout << "total: " << total << '\n';
    std::cout << "average: " << total / 3.0 << '\n';
    return 0;
}

total: 217
average: 72.3333

cout << "hello\n";

int a = 0;

std::cin << a;

int a = 0;

std::cin >> &a;

#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << 1 << 2 << '\n';
    return 0;
}

#include <iostream>

int main()
{
    int a = 0;
    int b = 0;
    int c = 0;

    // Read the three integers with std::cin, then print them
    // in reverse order with std::cout, separated by single spaces.

    return 0;
}

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
    std::string name;
    int age = 0;

    // Read the name and the age with one std::cin line.
    // Print the sentence with one std::cout line.

    return 0;
}

#include <iostream>

int main()
{
    std::ios::sync_with_stdio(false);
    std::cin.tie(nullptr);
    int n = 0;
    std::cin >> n;

    // Read the n integers. Print the largest one and its position
    // (the first integer is position 1), separated by one space.
    // If the largest appears more than once, print its first position.

    return 0;
}

এরপর Kenji-র ঠিকঠাক program এক মিলিয়ন সংখ্যায় গিয়ে সময়ে কুলাতে পারে না, আর lesson 02 মেপে দেখে কোন দুইটা লাইন সেটা সারায়।