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Programmieren in C++

unter GNU/Linux-Systemen mit GCC

Basis zum Programmieren: GNU/Linux und GCC

Betriebssystem GNU/Linux als Programmierbasis

Embedded Systemen

Raspberry Pi

Erzeugen von Binaries mit der GNU‑Compilersammlung GCC

GNU Compiler Collection

LLVM / Clang

^𝔻 ) Die Programmiersprache D mit objektorientierten, imperativen sowie deklarativen / funktionalen Sprachelementen wird seit 1999 von Walter Bright entwickelt, der 2001 die erste Version (D1) des Compilers veröffentlichte – 2007 wurde diese unter Mitwirkung von Andrei Alexandrescu durch D2 abgelöst (und entwickelte sich seither inkrementell in über 100 Veröffentlichungen: aktuell ist 2.098.1 vom 19.12.2021, siehe Download bzw. Liste aller Versionen); die D‑Standardlaufzeitbibliothek namens Phobos wurde vom 2006 einsteigenden Andrei Alexandrescu entwickelt. D übernimmt die meisten Sprachmittel der Sprache C, verzichtet im Gegensatz zu C++ aber auf die Kompatibilität dazu (hält aber die ABI‑Kompatibilität, so dass alle Programme und Bibliotheken, ggf. über Funktionen und Wrapper, nutzbar bleiben – die Anbindung von C++-Code unterliegt dagegen Einschränkungen). Programme können in D ohne Zeiger geschrieben werden – anders als Java ist es aber dennoch möglich, Zeiger bei Bedarf nahezu wie in C zu benutzen und so maschinennah zu programmieren. D verfügt über Klassenvorlagen und überladbare Operatoren, bietet Design by contract und Module und besitzt Sprachmittel wie integrierte Unit‑Tests und String Mixins; Automatische Speicherbereinigung (Garbage Collector) ist im Gegensatz zu z.B. C/C++ fester, wenn auch prinzipiell optionaler Bestandteil der Sprache.  DMD, der Digital Mars D‑Compiler, bildet die Referenzimplementierung, von Walter Bright für die x86/x86-64‑Versionen von Windows, Linux, macOS und FreeBSD erhältlich. Der GNU D Compiler GDC verbindet das Frontend von DMD mit dem GCC‑Backend (ab GCC 9.1), so wie der LLVM D Compiler LDC das Frontend von DMD mit dem LLVM‑Backend verbindet. Ebenso wurden die Compiler Dil und Dang in D selbst programmiert, die kompatibel zu LLVM sind. Mit Poseidon existiert sogar eine in D geschrieben IDE, die Autovervollständigung sowie Refactoring unterstützt und einen integrierten Debugger bietet – unter den IDEs zum Programmieren in D sei auch auf den D Extended EDitor hingewiesen. GNU Debugger und WinDbg unterstützen D rudimentär (Stand: Ende 2019).
Weitere Infos siehe Wikipedia oder z.B. den Artikel in Heise‑Magazinen: iX, 12/2019, S. 150, und iX, 13/2020, S. 26-29, dem Buch Programming in D by Ali Çehreli (inkl. kostenlosem  PDF) oder schlicht einer Internet‑Suche nach dem Stichwort Dlang.

^🏗️ ) Rust ist eine recht neue, von Mozilla Research entwickelte und 2010 erschienene Sprache (erste stabile Version 1.0 am 15.05.2015; aktuell ist Rust 1.74.0 vom 16.11.2023, siehe rust‑lang.org; vgl. auch früherer Ankündigungen zu Rust 1.72.0 vom 24.08.2023, Rust 1.71.0 vom 13.07.2023, Rust 1.70.0 vom 01.06.2023, Rust 1.69.0 vom 20.04.2023, Rust 1.68.0 vom 09.03.2023, Rust 1.67.0 vom 26.01.2023; vgl. auch Heise‑Developer zu: Rust 1.66 (offizielle Ankündigung), Rust 1.65 (offizielle Ankündigung bzw. LWN‑Bericht), Rust 1.64 (offizielle Ankündigung), Rust 1.63 (offizielle Ankündigung), Rust 1.62 (offizielle Ankündigung), Version 1.61, Rust 1.60, Version 1.59, Rust 1.58, Version 1.57 sowie Version 1.45, Heise‑Developer, 17.07.2020 oder iX 13/2020, S. 16-19). Diese Programmiersprache, die sicher, nebenläufig und praxisnah sein sollte, habe ich zwar weiter unten nicht als eine meiner Empfehlungen aufgeführt, wohl aber bzgl. der Ranglisten der Programmiersprachen mit deutlichem Vorsprung vor Go herausgehoben.
Eine der Gründe liegt am immer wieder anvisierten möglichen Einsatz von Rust für Linux-Systemtreiber (siehe z.B. LKML vom 27.04.2019 oder den LWN‑Beitrag vom 29.08.2019 zur positiven Aufnahme zukünfigen Codes in Rust durch Greg Kroah‑Hartman), was ebenfalls deutlich in einer wissenschaftlichen Studie anklang, nach der die meisten Sicherheitsprobleme in den Treibern zu finden seien (siehe Preprint: arxiv.org/1909.06344 vom 13.09.2019). Und in 2020 scheint dies nun konkretere Formen anzunehmen (vgl. Heise‑Developer, 14.07.2020) und wird auch für den zukünftigen Gebrauch in Mesa diskutiert (vgl. Phoronix, 02.10.2020).
Ende 2019 gab es erneute Diskussionen, ein offizielles Frontend für Rust in GCC einzuführen – bisher gibt es lediglich Out‑Of‑Tree‑Fassungen (siehe den Phoronix‑Artikel vom 03.12.2013 sowie vom 29.05.2021 zu ersten Vorbereitungen zur Aufnahme in GCC), wobei eine Aufnahme auch zur allgemeinen Sprachdefinition zu begrüßen wäre (vgl. Phoronix‑Artikel vom 28.12.2019). Wenn die Rust‑Entwickler mitzögen, könnte so das Henne‑Ei‑Problem elegant vermieden werden.
Das Projekt 'rustc_codegen_gcc' von Antoni Boucher kann vom existierenden rustc‑Frontend geladen werden, so aber von GCC profitieren, so dass mehr Architekturen zur Verfügung stehen und ebenso die Optimierungen von GCC (siehe LWN‑Ankündigung, 01.04.2022) – ein bedeutender Meilenstein auf dem Weg, einen auf GCC basierenden Compiler als Alternative zum LLVM‑basierten offiziellen Compiler anzubieten (siehe Phoronix‑Artikel, 02.04.2022). Offenbar schreitet das Projekt gut voran, so dass man hofft, bis Nov. 2022 gültigen Rust‑Code mit Rustc Version ~1.4 zu unterstützen und libcore, liballoc sowie libstd wiederzuverwenden, so dass dies noch in GCC 13 aufgenommen werden könnte – borrow checker feature und proc macro crate sind dann in einem anschließenden 6‑Monate‑Projekt geplant (siehe Heise‑Online, 01.07.2022, LWN 29.06.2022 bzw. Phoronix‑Artikel, 27.06.2022). Bereits am 11.07.2022 stimmte das GCC Steering Committee für die Aufnahme des Rust Frontends in GCC (als GCC Rust; siehe LWN‑Information bzw. Phoronix‑Artikel, beides vom 11.07.2022) – und am 27.07.2022 wurde der Patch Set in anfänglicher Version 1 für das GCC‑Front‑End eingesandt (siehe Phoronix‑Artikel, 28.07.2022).
Vor diesen ersten beiden Ankündigungen zu den GCC‑Annäherungen bzgl. Rust erklärte Linus Torvalds auf der Open Source Summit North America (OSSNA) 2022 in Austin, Texas, dass Rust für Linux schon im nächsten Merge‑Fenster, d.h. in Linux 5.20 (nun 6.0 genannt), aufgenommen werden könnte (siehe Heise‑Online, 27.06.2022, LWN‑Artikel, 28.06.2022, bzw. Phoronix‑Artikel, 21.06.2022). Miguel Ojeda hat die neueste Patch‑Serie v8 für Linux eingereicht, der die Infrastruktur zur Programmiersprache Rust in 43,6 k Zeilen implementiert inkl. anfänglichem Beispielcode zum Linux Kernel (vgl. Phoronix‑Artikel, 02.08.2022). Auf Ratschlag von Greg Kroah‑Hartman wurde für Rust eine minimale Basis von 12,5 k Codezeilen als 'Rust for Linux v9' eingereicht – um eine Chance zu haben, diese Basis mit Linux 6.0 noch einbauen zu können, da es nicht mehr über viele Kernel‑Subsysteme verteilt ist ... Der Rest des mehr als 3× so großen v8 wird dann in mehreren Patches in folgenden Kerneln an die entsprechenden Maintainer geschickt und sukzessive ergänzt, wie es bei der Linux‑Entwicklung üblich ist, damit der Review‑Prozess handhabbar bleibt (siehe auch Phoronix‑Artikel, 05.08.2022). Dennoch muss die Rust‑Infrastruktur nun mindestens bis Linux 6.1 bzgl. der Aufnahme warten – und nach Einsenden der 10. Patch‑Version am 27. Sep. 2022 wurde es mit Linux 6.1‑rc1 aufgenommen (als initiale Entwicklungsumgebung mit 12,6k SLOC im 1. ReleaseCandidate vom 16.10.2022). Vielleicht wird schon für 6.2-rc die nächste Sammlung von "Rust for Linux"‑Patchen aufgenommen werden (vgl. Phoronix‑Artikel, 11.11.2022 bzw. 11.12.2022). Aktuell konzentriert sich alles auf die x86_64‑Architektur, aber bald soll auch AArch64 / ARM64 die Rust‑Umgebung nutzen können, wobei Arm dabei mithilft (vgl. Phoronix‑Artikel, 25.01.2023). Auch für  6.3-rc wurde bereits die nächste Sammlung von "Rust for Linux"‑Patchen Linus zugeschickt (vgl. Phoronix‑Artikel, 13.02.2023), mit weiteren Ergänzungen des Kern‑Bereichs, um bald auch die ersten Rust‑Module aufnehmen zu können.
Linux 6.5 wird die Rust 1.68.2 Toolchain verwenden, wobei diese nun häufiger geupdated werden soll, wobei dies ab einer sinnvollen Reife durch eine verpflichtende minimale Ziel‑Version (MSRV: Minimum Supported Rust Version genannt) für den Linux Kernel ersetzt werden soll (vgl. Phoronix‑Artikel, 06.12.2022). Dies wird nun umgesetzt, wobei aktuell die Toolchain auf den Stand von 1.71.1 mit Linux 6.6 gehoben werden soll (vgl. Phoronix‑Artikel, 30.07.2023 bzw. 25.08.2023) – zudem wird aktuell bereits die Umstellung auf 1.72 begonnen, möglicherweise mit Linux 6.7 oder später – wobei nun mit Linux 6.7 'Rust WQ Abstractions', 'Android Kernel Builds' wie auch ein Toolchain Upgrade auf Rust 1.73 vorgenommen wurde (vgl. Phoronix‑Artikel, 31.10.2023).
[Zur Info:  Der aktueller Stand der Entwicklung von Rust‑for‑Linux ist auf github ersichtlich – siehe auch README.md.]
Zudem wurden die GCC Rust Patches (v3) vom gccrs Projekt von Philip Herron bereits für GCC 13 eingereicht – und mit Rust Patches v4 steht nun der Aufnahme nichts mehr im Wege (vgl. Phoronix‑Artikel, 06.12.2022, sowie LWN‑Bericht, 07.12.2022, mit weiteren Hintergrundinformationen) und wurde bereits in GCC 13 eingebaut (vgl. Phoronix‑Artikel, 13.12.2022), aber es bleibt eine sehr frühe Fassung, mit der die Kernbibliothek noch nicht übersetzt werden kann.
Weitere Informationen über den aktuellen Stand des GCC‑Front‑Ends wurden auf der FOSDEM Entwickler‑Konferenz 02/2023 präsentiert (siehe Slide Deck und Phoronix‑Artikel, 13.02.2023) und zwei Monate später wurde über ein Update des gccrs Frontend auf LWN berichtet.
[Zur Info reimplementiert das gccrs Projekt rustc in C++, wohingegen das rustc_codegen_gcc Projekt rustc so erweitert, dass es GCC als Backend verwendet. Der Blog‑Beitrag zur Frage, ob Rust ein Standard werden muss oder eine Spezifikation ausreicht, weist auf den aktuell schwierigen Weg zu einem professionellen Rust‑Gebrauch hin – ohne den ein sinnvoller Einsatz von Rust in wesentlichen Projekten wie Linux oder Mesa kaum denkbar wäre, vgl. auch LWN‑Artikel.]

Linker von GCC

Linker

• ld – der klassische GNU‑Linker und Bestandteil der GNU Binary Utilities (vgl. 📍binutils weiter unten);
• gold – ein anfänglich von Google entwickelter Linker, der über das Compiler Flag -fuse-ld=gold oder über makefile, d.h. über Setzen der LD‑Umgebungsvariable auf ld.gold, verwendet werden kann; er beschränkt sich auf das ELF‑Binärformat, nutzt also nicht wie ld die BFD‑Bibliothek, ist aber wie der ld Bestandteil der GNU Binary Utilities (vgl. 📍binutils [ab 2.19] weiter unten);
• lld – der Linker der LLVM‑Compiler‑Architektur, der ELF, PE/COFF, Mach‑O und WebAssembly unterstützt und hauptsächlich von Rui Ueyama entwickelt wurde;
• mold – das 'new kid on the block', wie lld von Rui Ueyama entwickelt, wobei mold alle Geschwindigkeitsrekorde brach (auf Grund schneller Algorythmen, effizienter Datenstrukturen sowie höchster Parallelisierung) und ab GCC12 über das Compiler Flag -fuse-ld=mold (und bei vorigen GCC‑Versionen über -B/usr/local/libexec/mold) verwendet werden kann und seit Meson 0.63.0 vom 03.07.2022 unterstützt wird (siehe Meson; auswählbar über CC_LD bzw. CXX_LD für Clang und GCC >= 12.0.1);
  mold Version 1.0 kam Ende 2021, 1.1 am Anfang 2022 – kurz darauf 1.1.1, im April 1.2, im Juni 1.3.0, Ende September 1.5, Mitte Oktober 1.6, Mitte November 1.7, Ende Dezember 2022 1.8, Anfang Januar 2023 1.9, Ende Januar 1.10 [bzw. Bugfix 1.10.1], Mitte März 1.11, Ende Juli 2023 2.0, Mitte August 2023 2.1, Ende September 2023 2.2 und Mitte Oktober 2023 2.3 (vgl. Phoronix‑Artikel, 21.12.2021, 21.02.2022, 08.03.2022, 15.04.2022, 18.06.2022, 27.09.2022, 19.10.2022, 13.11.2022, 26.12.2022, 06.01.2023, 20.01.2023, 16.03.2023, 26.07.2023, 13.08.2023, 24.09.2023 bzw. 18.10.2023; vgl. Release‑Liste mit Datum‑Angaben per github‑Tags).

Fehlersuche im Binary mit dem Debugger GDB

Debugger GDB

Umgang mit Quelltexten: Editoren und IDEs

emacs

GNAT Programming Studio

(GNAT, GPS Homepage)

Code::Blocks

Lazarus

MonoDevelop

NetBeans

Eclipse

CodeLite

Bluefish

Geany

Anjuta

Qt Creator

KDevelop

Automatisierte Erstellung von Binaries: Makefiles als Steuerdatei des Utilitys make

Makefiles

(das vom Utility make verwendet wird; GNU make ist aktuell in Version 4.4.1 (26.02.2023) verfügbar und erschien am 31.10.2022 in Version 4.4, vgl. Phoronix & LWN; zuvor am 19.01.2020 in Version 4.3, vgl. Phoronix & LWN; siehe dessen Einsatz unterhalb des Makefile‑Beispiels; vgl. GNU Autoconf)

# ******************************************************************************
# * 'Makefile' des Verzeichnisses '~/mycpp/jmb/'                               *
# *                                                                            *
# * J.M.B.  [URL: https://www.jmb-edu.de/cpp_programming.html#makefileexamp]   *
# *                                                                            *
# * Lizenz:   (c) 2019 unter GPLv3: https://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.txt   *
# *                                                                            *
# * Erstellung:           05.08.2019                                           *
# *                                                                            *
# * Letzte Umgestaltung:  04.09.2019  (Phase 2; vgl. Phase 1 vom 08.08.2019)   *
# ******************************************************************************

# * Dafuer sorgen, dass 'all' und 'clean' auch dann ausgefuehrt werden,
#   wenn die jeweils entsprechende Datei existieren sollte:
.PHONY: all     clean   exampd  exampf  example_debug   example c       cf

# * Beim Hilfstext nicht durch doppelte Ausgabe verwirren, also das Kommando
#   nicht vor der Ausfuehrung ausgeben:
.SILENT:        info    help    h

# * Definitionen von sinnvollen Compiler-Flag-Kombinationen als Variable
#   (hier ist noch viel Raum fuer Verbesserungen - nur ein Anfang):

# o Debug Modus: optimierte Debugging-Faehigkeit mit allen Standard- sowie
#   allen Extra-Warnungen (zum Lernen beim Edit-Compile-Debug-Zyklus):
cppflagsd = -Og -Wall -Wextra

# o Space Modus: optimiert bzgl. Groesse und alles von -O2, das dem nicht
#   zuwider laeuft (falls man es mal brauchen sollte ;):
cppflagss = -Os

# o Final Modus: optimiert haerter bzgl. Kompilierzeit und Geschwindigkeit
#   des Binarys.
cppflagsf = -O2

# * Fuer Namensgebung der Backup-Datei Datum und Zeit als String besorgen:
bckdate := $(shell date +%Y%m%0e%0k%M%S)
bckname := ~/Downloads/mycpp_jmb_$(bckdate).tgz
humdate := $(shell date +%a.,\ %0e.%m.%Y,\ %0k:%M:%S)
humdatedate := $(shell date +%a.,\ %0e.%m.%Y)
humdatetime := $(shell date +%0k:%M:%S)

# ** Das nun kommende erste Target wird ausgefuehrt, wenn 'make' ohne
#    Argument, d.h. der Angabe des Targets, aufgerufen wird:

# * Hilfstext (zur Uebersicht, was alles gemacht werden kann; siehe Screenshot unten):
info help h:
                -echo "Zur Zeit sind die folgenden Parameter moeglich:         ^***************"
                -echo "  ep = ed = edit = e:                                     * Hilfs-Text *"
                -echo "    Quelltext des Programms mit vim editieren,             * zu 'make' *"
                -echo "  em:                                                     * von J.M.B. *"
                -echo "    Editieren von 'Makefile' mit vim,                   ^***********   *"
                -echo "  exampd = example_debug = c:                                      *   *"
                -echo "    Kompilieren & Linken von 'example_debug' & 'ls -l' vom Binary, *   *"
                -echo "  exampf =  example = cf:                                          *   *"
                -echo "    Kompilieren & Linken von 'example' und 'ls -l' vom Binary,     *   *"
                -echo "  all {= exampd & exampf}:                                         *   *"
                -echo "    Erzeugen beider Binaries: 'example_debug' & 'example',         *   *"
                -echo "  r:                                                               *   *"
                -echo "    Aufrufen von 'example_debug args' & Fehlercode ausgeben,       *   *"
                -echo "  run:                                                             *   *"
                -echo "    Aufrufen von 'example args' - danach Fehlercode ausgeben,      *   *"
                -echo "  clean:                                                           *   *"
                -echo "    Hausputz (: 'example_debug' loeschen),                         *   *"
                -echo "  superclean:                                                      *   *"
                -echo "    Fruehlingsputz (% 'clean' + loeschen von 'example'),           *   *"
                -echo "  backup = bck                                   **** [jmb-edu.de] *   *"
                -echo "    Erstellen einer tgz-Sicherung,               *  ****************   *"
                -echo "  help = h = info = '' {d.h. ohne Target}:       * Have Fun with GNU!  *"
                -echo "    Diesen Hilfstext ausgeben.                   ***********************"
                -echo "  == GNU 'make' ${MAKE_VERSION} gestartet am $(humdatedate), um $(humdatetime) Uhr ! =="

# * Was man unter `mach alles' verstehen soll (z.B. mehrere Binaries bauen;
#   dieses Target ist zumeist das erste und wird bei 'make' ausgefuehrt):
all:    exampd  exampf

# * Sprungpunkt/Target fuer das Programm (Name und was damit passieren soll):
# -a) Optimiert fuer optimale Debbuging-Faehigkeit, allen Standard-
#     sowie den Extra-Warnungen (zum Lernen beim Edit-Compile-Debug-Zyklus):
exampd c example_debug:         example.cpp
                -g++ $(cppflagsd) example.cpp -o example_debug
                -ls -l example_debug

# - b) Optimiert fuer Kompilierzeit und Geschwindigkeit des Binarys:
exampf cf example:              example.cpp
                -g++ $(cppflagsf) example.cpp -o example
                -ls -l example
# ... fuer weitere Verbesserungen siehe z.B.:
#  https://developers.redhat.com/blog/2018/03/21/compiler-and-linker-flags-gcc/

# * Editieren:

# o ... des Programm-Quellcodes:
ep ed edit e:
                -vim example.cpp

# o ... des Makefiles:
em:
                -vim Makefile

# * Binary aufrufen, danach Fehlercode auslesen (0 = OK; sonst = KO):
r:
                -./example_debug $(filter-out $@,$(MAKECMDGOALS)); echo "Fehlercode: "$$?" !"

# * Fuer andere als die ausgewiesenen Targets mache nichts
#   (wegen r/run-Optionen noetig, sie sonst je eine Fehlermeldung gaeben) -
#   Vorsicht: 'make quark' macht nichts - auch keine Fehlermeldung!:
%:
                @:

run:
                -./example $(filter-out $@,$(MAKECMDGOALS)); echo "Fehlercode: "$$?" !"

# * Waere Compilieren und Ausfuehren gewuenscht, dies auskommentieren:
#cr:    c       r

# * Hausputz (Problemreste und Debug-Binary werden geloescht):
clean:
                -rm -f core *.o *.bak *~ example_debug

# * Fruehlingsputz (auch das finale Binary wird nun geloescht):
superclean:     clean
                -rm -f example

# * Sicherung (als gezipptes tar-Archiv):
backup bck:     clean   exampd
                -echo "Sichere in: '$(bckname)' ..."
                -cd .. ; tar cfvz $(bckname) jmb/ ; cd jmb

# Zu beachten ist, dass nach "TARGET:" bzw. am leeren Zeilenanfang Tabs
# stehen muessen - Leerzeichen funktioniert nicht - ebenso zwischen
# multiple targets, die von einem anderen (hier 'all' oder 'bck')
# aufgerufen werden!
# Somit darf man auch nicht Copy&Paste machen (Blanks werden dann durch
# Leerzeichen ersetzt), sondern kopieren oder ueber 'tar' sichern ...

# ******************************************************************************
# * Das war's ...  Viel Spass beim eigenen Experimentieren und Programmieren ! *
# ******************************************************************************

if [ -f "$HOME/.alias" ]; then
  . "$HOME/.alias"
fi

Build‑System: Meson / mesonbuild

Meson

Versionsverwaltung und verteilte Versionsverwaltung: git

Versionsverwaltung

git

Einstimmung in Programmiersprachen

Historische Entwicklung der drei Generationen

Programmiersprache

Algorithmus

Compiler

Linker

Maschinensprache

(Interpreter können alternativ statt eines Compiler verwendet werden, sind aber langsamer, da die Erzeugung des Maschinencodes zur Laufzeit erfolgt)

Lochkarten

Assembler

Mnemonics

C

Fortran

Cobol

C als hardwarenahe Programmiersprache

Programmiersprache C

Dennis A. Ritchie

Bell Laboratories

Ken L. Thompson

Brian W. Kernighan

Chicken

EiffelStudio

Esterel

CPython/PyPy

Sather

Squeak

Vala

GNU C Library

[Info:  Hare ist eine neue System‑Programmiersprache ähnlich C, die aber nicht automatisch libc einbindet und als einfach, stabil und robust designt wurde, auf statische Typen, manuelle Speicherverwaltung sowie eine minimale Laufzeit setzt und am 25. April 2022 von Drew DeVault nach 2,5 Jahren Entwicklung als vernünftig (aber nicht vollständig) komplette Programmiersprache angekündigt wurde. Die LWN‑Diskussion in Kommentaren zeigt auch, dass viele mehr ein Ideal suchen und zum heiligen Krieg aufrufen und Wahl einer bestimmten Programmiersprache als gutes Programmieren sehen, weniger den steten Lernprozess der Programmierer, Reviewer und Tool‑Programmierer; Rust ist nicht per se sicherer, und wie viele und welche Fehler häufiger gemacht werden, hängt von Programmierern ab. Die Programmiersprache muss die Basis bereitstellen, was Anfängerprogrammiersprachen wie Basic und Java nicht hinreichend können. Und bislang auch Rust noch nicht bewiesen hat.
Da es in der Diskussion erwähnt wurde, möchte ich hier auch auf Zig hinweisen, ein ambitionierte Sprache, die C als System‑Sprache ersetzen soll: 'C – but with the problems fixed' (vgl. Wikipedia‑Artikel). Man sollte sich den Vortrag des Zig‑Autors anschauen, mit einer Prise Humor!
Ich erwähne beide als Beispiele neuer Kandidaten – aber nicht ohne Ermahnen, wie viele Sprachen es gibt – und wie wenige wirklich eine Rolle spielen.]

Empfehlung einer Programmiersprache

(ebenso die Desktops Gnome und XFCE oder das Bildverarbeitungsprogramm GIMP)

C

C++

Fortran

Python 3

(einen ersten Eindruck der schieren Fülle liefert bereits die Zeittafel der Programmiersprachen auf Wikipedia, obwohl hier nur ca. 7% enthalten sind)

objektorientiertes Programmieren

agile Softwareentwicklung

[Für einen Teil‑Überblick über moderne Programmiersprachen sei hier auf Magazin iX Special – Moderne Programmiersprachen 2020, 08.06.2020 hingewiesen.]

^🥈 ) Neben C, C++ und Fortran (1957; jüngste Norm ist Fortran 2018; von GCC unterstützt) verblassen die anderen – alle guten Dinge sind eben drei ;).
Nur mit Widerwillen habe ich Python 3 angegeben (Python wurde 1991‑94 entwickelt, die jüngste Hauptversion 3, ab 03.12.2008 verfügbar, ist inkompatibel zu den beiden Vorgängern, wobei Python 2 Ende 2019 mit EoL abtrat), weil es im schulischen Bereich die einzig halbwegs hochwertige Programmiersprache ist, die vermittelt wird, u.a. im Zusammenhang mit den Raspberry Pis. Aber dies muss nicht sein, wie z.B. der Artikel Raspberry Pi Pico und C/C++ – eine gute Kombination (Heise‑Online, 19.03.2021) zeigt.
Auch wenn es eine Zufallskoinzidenz ist, so sei dennoch erwähnt, dass die 3D‑Grafiksuite Blender, die auch für 🕹️Spiele eingesetzt wird, in C, C++ und Python geschrieben wurde (vgl. auch Projekte in mehreren Programmiersprachen in nachfolgender Fußnote).
Auch wenn Rust interessant wirkt (2010‑2015 Entwicklung durch Mozilla zur ersten stabilen Version), würde ich diese von Mozilla entwickelte Sprache nicht direkt empfehlen, auch wenn es manche bereits jetzt ganz anders sehen: es muss sich erst noch zeigen, ob Rust die Zukunft der Systemprogrammierung werden wird wie im Beitrag vom 27.08.2019 behauptet (siehe auch LWN‑Kommentare).
Allerdings scheint mir das ähnlich gehypte Go (2009‑2012 Entwicklung durch Google zur ersten stabilen Version; von GCC unterstützt; mit aktueller Version 1.21 vom 08.08.2023, siehe Phoronix‑Artikel bzw. den vom 21.06.2023 zum RC; und Vorgängerversion 1.20, siehe Phoronix‑Artikel, 01.02.2023; bzw. Vorversion 1.19, siehe LWN‑Artikel, 02.08.2022, bzw. deren Vorversion 1.18, siehe Phoronix‑Artikel, 15.03.2022; bzw. aktueller Dokumentation) eher ein Spielzeug zu sein, das allenfalls gegenüber Java oder C# überlegen ist.
Genau so unsinnig empfinde ich die neue Google‑Schöpfung Carbon (siehe Heise‑iX, 22.07.2022, Phoronix‑Artikel, 20.07.2022, bzw.  'Comparison between Carbon and Odin', 20.07.2022), da hier mit 'einfach' und 'Brechen der ABI' geworben wird, und dennoch ein Nachfolger von C++ angedacht wurde, man aber einen Syntax‑Mischmasch aus vielen Sprachen erstellte ... wenn man nun noch betrachtet, dass nur LLVM aktuell anvisiert wird, sehen die Erfolgsaussichten eher finster aus – zumal C++ eine sich entwickelnde Programmiersprache ist.

Man kann auch Ranglisten von Programmiersprachen finden, wobei ich hier einige aus diesem Jahr (ehemals 2019 – soweit möglich aber aktuell gehalten) erwähnen möchte – auch wenn ich gleichfalls vorausschicken sollte, dass man diesen Rängen keine hohe Bedeutung zuweisen sollte:

• Mit besonderem Renommee startet diese Aufzählung mit der IEEE Rangliste der Programmiersprachen von von 2022, bei der C auf Platz 2 und C++ auf Rang 3 landen, Platz 1 Phython, nach C++ liegt Java auf Platz 5, gefolgt von SQL, danach JavaScript auf Platz 7 und R auf 9, gefolgt von HTML auf Rang 10; Go liegt auf Platz 11, Rust auf Rang 20 – bei Job‑Ranking liegt aber SQL auf dem 1. Platz; zum Vergleich hier die Liste von 2019: IEEE Rangliste der Programmiersprachen, bei der C auf Platz 3 und C++ auf Rang 4 landen, Platz 1 Phython, Platz 2 Java, nach C++ liegt R auf Rang 5 und JavaScript auf Rang 6; die aktuelle IEEE Rangliste wies 2021 lediglich ab Platz 5 Änderungen auf: Javascript (#5) vor C# (#6) vor R (#7) vor Go (#8)
• Nach den Analysten RedMonk (07/2019) liegt C++ auf Rang 5 und C auf Rang 9, wobei die hier gezeigte Grafik von Beliebtheit auf GitHub gegen Beliebtheit des Entwicklerforums Stack Overflow interessant ist; RedMonk (08/2021) zeigt C auf dem 10. Platz.
• In einer Stack-Overflow-Umfrage unter Profientwicklern wurden 2019 Rust und Python zu den beliebtesten Sprachen gezählt, C++ stand auf Rang 19, C auf Rang 24.
• Nach einer anderen Umfrage von 2019 ist Python die populärste Programmiersprache für Data Science.
• Monatlich gibt es auch die TIOBE Rangliste, die im September 2019 C auf Rang 2 hinter Java und C++ auf Rang 4 hinter Python ausweist für 02/2022 haben bzgl. der ersten vier Plätze lediglich Python und Java die Plätze getauscht.

Bei der Menge an Programmiersprachen, den vielen Einsatzmöglichkeiten und den unterschiedlichen Qualitätsstandards sollte man diese Ranglisten nicht überbewerten. Allerding sind C und C++ wohl die beiden Sprachen, die jeder Kenner zu den Wichtigsten zählt, Rust ist das New Kid on the Block – Python löst auch kritische Stimmen aus, ist aber vielfach anwendbar. Java ist durch die Smartphones nicht zu verdrängen, hatte aber nicht einmal bei der Entwicklerfirma Sun jemals einen guten Ruf.
Und die Qualität  der Erzeugnisse (die in erster Linie vom Quellcode des Programms und der verwendeten Bibliotheken abhängt, aber ebenfalls vom Compiler, Linker, deren Flags beim Compilieren und schließlich auch vom Betriebssystem abhängt) hat bei mir eine Umdefinition von Begriffen ausgelöst:
eine App ist nichts Schickes oder Modernes, sondern etwas, das wenig kann und nur so benutzt werden kann, wie der Programmierer dies erdacht hat – also das Gegenteil von professionell.
Ein Programm ist qualitativ hochwertig, lässt sich vielseitig einsetzen und konfigurieren, dennoch effizient – also ein Qualitätsprodukt für unterschiedliche professionelle Workflows.
Eine Suite ist ein großes Programm, das eigentlich viele einzelne enthält (positive Beispiele wären LibreOffice [Schreibprogramm, Tabellenkalkulation, Präsentationsprogramm, Zeichenprogramm, Datenbank etc.] oder SeaMonkey / Mozilla Suite [WebBrowser, E‑Mail‑Programm, Kalender etc.]);
eine App Suite ist somit eher eine Müllhalde ...
Meine Kriterien sollten klar sein: keine zu junge Programmiersprache, keine, die auf den Gnadenschuss wartet, sondern eine, die viele Programmier‑Techniken möglich macht und damit zur Demonstration eingesetzt werden kann und dadurch zu vernetztem Wissen führt. Somit nur so viel Black‑Box, wie nötig. C und C++ stehen beide im Ruf, schwer zu sein – dies muss aber nicht sein. Zumal man mit beiden nicht plötzlich feststellen muss, dass man ein Projekt nur mit einer anderen Sprache sinnvoll beenden kann. Die hervorragenden Programme in diesen Sprachen, die besonders optimierenden Compiler, die gewachsenen Bibliotheken, ... all dies spricht für sich – besser als jede Rangliste.
Ich fand es damals erstaunlich, dass Kommilitonen, die Informatik studierten, ihre Zeit mit Miranda, einer toten Kunstsprache und geistigen Vorbild von Haskell, verschwenden mussten.
Die aktuellen Lehrpläne in Rheinland-Pfalz sprechen von `der eingeführten Programmiersprache' – und schränken diese nur insofern ein, dass diese objektorientiertes Programmieren zulassen (hier scheidet C aus; Rust kennt keine Vererbung, ab Fortran 2003 beherrscht auch dies OOP), damit sie auch in Sek. II verwendet werden kann. ABER als einzig genannte Programmiersprache (wenn auch nur in einem Aspekt) wird WHILE genannt, die zur theoretischen Informatik gehört.
In diesem Zusammenhang sind die hier genannten sechs Programmiersprachen alle sinvoll: C, C++, Fortran, Python, Rust und Go.
Ich rate dennoch zu einer der beiden ersten, C oder C++, als erste Programmiersprache, und habe mich als Vorbereitung, einen Einstiegskurs ins Programmieren zu halten, für C++ entschieden.

^😵 ) Der Aspekt, dass unter bestimmten Bedingungen eine Mischung von Sprachen sinnvoll ist, wird im Artikel Wie viele Programmiersprachen sind zu viel? (Heise Developer, 03.12.2019) beleuchtet.
So wie an entscheidender Stelle eines Kernels neben C auch mit Assembler zu programmieren erhebliche Performance bringen kann – wenn auch zu Lasten der Portierbarkeit, so dass der Assembleranteil minimal gehalten werden sollte (vgl. auch Blender in obiger Fußnote). Aber eine Aussage, mit allen Programmiersprachen ließe sich quasi alles machen (im theoretischen Sinne gleichermaßen mächtig), ist und bleibt Unsinn. Java ist für viele Anwendungsfälle eine Sackgasse, C und C++ haben bewiesen, dass sich alle möglichen Programme damit sinnvoll schreiben lassen. Hat jemand wenig Ahnung, wird Java bestimmte Probleme verhindern, will jemand etwas wirklich beherrschen, hat diese Person mit C/C++ alle Möglichkeiten. Ich würde daher die Zeit nicht auf eine Anfängersprache wie Basic oder Java verschwenden, wenn ich mich wirklich für Programmierung interessierte.
Weniger ist mehr, aber drei Sprachen zu mischen kann für ein großes Projekt lohnend sein – aber diese Sprachen haben jeweils ein klares Einsatzgebiet und werden nicht willkürlich eingesetzt – sonst wird die Software nie eine angemessene Qualität aufweisen.

Einstimmung  in C++

Historie und Normen von C++

C++

Bjarne Stroustrup

1985	Erste Version von C++
1989	Version 2.0 von C++
1998	C++ Norm ISO/IEC 14882:1998: C++98 🎇Neu🎉:   Templates, STL mit Containern und Algorithmen, Strings, I/O‑Streams
2003	Nachbesserung der C++ Norm ISO/IEC 14882:2003: C++03
2011	Modern C++ ISO/IEC 14882:2011: C++11 [ab GCC 4.8.1 und Clang 3.3 unterstützt {aus Linux‑Magazin 12/2017}] 🎇Neu🎉:   Vereinheitlichte Initialisierung, Move‑Semantik, Typinferenz mit auto (nun kein Speicherklassen‑Specifier mehr) und decltype, Einführung der Lambda‑Funktion (auch anonyme Funktion genannt), constexpt, Übernahmen aus C11: z.B. long long (Ganzzahl mit mindestens 64 bit) oder Zusicherungen zur Übersetzungszeit static_assert, Multithreading und das Speichermodell, Reguläre Ausdrücke, Smart Pointer, Hash‑Tabellen, std::array
2014	1. Erweiterung von C++11 ISO/IEC 14882:2014: {anfänglich C++1y} C++14 [ab GCC 5.0 und Clang 3.4 unterstützt {aus Linux‑Magazin 12/2017}, ab GCC 6.1 Default] 🎇Neu🎉:   Verallgemeinerte Lambda‑Funktion, Verallgemeinerte constexpr‑Funktion, Erleichterte Lesbarkeit durch ' in Zahlenliteralen: 22'324'573UL, Einführung des Binärliterals: 0b0101'1110, Typdefinition bei Nutzer‑definierten Literalen: als String "123"s, Imaginärteil complex imaginaer {6.9i}; oder Zeitdauern mit h, min, s, ms, us und ns (das doppelt definierte s macht keine Probleme, da das eine auf Strings und das andere auf Zahlen operiert), auto als Rückgabetyp von Funktionen, rand() wird nicht mehr empfohlen, neues Attribut deprecated, Reader Writer Locks, Ergänzung der Standard‑Bibliothek (z.B. std::make_unique)
2017	2. Erweiterung von C++11 ISO/IEC 14882:2017: {anfänglich C++1z} C++17 [ab GCC 7 und Clang 5 unterstützt {aus Linux‑Magazin 12/2017}, seit GCC 9 nicht mehr experimentell, Default ab GCC 11 {siehe Phoronix, 27.06.2020 bzw. Phoronix, 25.04.2021}] 🎇Neu🎉:   Zur besseren Compile‑Zeit tragen bei: Fold Expressions sowie constexpr if für bedingte Übersetzung, if und switch mit Initialisieren (ähnlich wie die Laufvariable in for), Structured Binding, neuer Typ std::byte zum byte‑weisen Zugriff auf den Speicher, Entfernung von auto_ptr (C++11 std::unique_ptr ist Ersatz) und Trigraphs (drei Zeichen, die Sonderzeichen darstellen, falls diese über Tastatur nicht eingebbar sind, z.B. ??= für #), std::stringview, Parallele Algorithmen der STL, Dateisystem‑Bibliothek, neue generische Container std::any, std::optional, std::variant
2020	3. Erweiterung von C++11 ISO/IEC 14882:2020: {anfänglich C++2a} C++20 (vgl. Artikel auf Heise Developer von Rainer Grimm zu C++20, jeweils vom 28.10.2019 + 04.11. + 11.11. + 18.11. + 25.11. + 02.12. + 09.12. + 16.12. + 23.12.2019 + 12.01.2020 + 20.01. + 27.01. + 02.02. + 10.02. + 17.02. + 24.02. + 02.03. + 09.03. + 16.03. + 23.03. + 30.03. + 06.04. + 13.04. + 20.04. + 27.04. + 04.05. + 11.05. + 18.05. + 25.05. + 01.06. + 08.06. + 15.06. + 22.06. + 29.06. + 06.07. + 13.07. + 20.07. + 27.07. + 03.08. + 10.08. + 17.08. + 24.08. + 14.09. + 21.09. + 28.09. + 05.10. + 12.10. + 19.10. + 26.10. + 02.11. + 09.11. + 16.11. + 23.11. + 30.11. + 07.12. + 14.12. + 21.12.2020 + 11.01.2021 + 18.01. + 25.01. + 01.02. + 08.02. + 15.02. + 22.02. + 01.03. + 08.03. + 15.03. + 22.03. + 29.03. + 05.04. + 12.04.2021: Die vier großen Neuerungen + Überblick zur Kernsprache + Überblick zur Bibliothek + Überblick zur Concurrency + Zwei Extreme und die Rettung dank Concepts + Concepts – die Details + Concepts – die Placeholder Syntax + Concepts – Syntactic Sugar + Concepts – was wir nicht bekommen + Vordefinierte Concepts + Concepts definieren + Die Concepts Equal und Ordering definieren + Die Concepts SemiRegular und Regular definieren + Concepts in C++20: Eine Evolution oder eine Revolution? + Die Ranges‑Bibliothek + Funktionale Pattern mit der Ranges‑Bibliothek + Pythonisch mit der Ranges‑Bibliothek + Pythons range‑Funktion, die zweite + Die map‑Funktion von Python + Coroutinen – ein erster Überblick + Mehr Details zu Coroutinen + Ein unendlicher Datenstrom mit Coroutinen + Thread-Synchronisation mit Coroutinen + Coroutinen mit cppcoro + Mächtige Coroutinen mit cppcoro + Thread‑Pools mit cppcoro + Die Vorteile von Modulen + Ein einfaches math‑Modul + Module Interface Unit und Module Implementation Unit + Module strukturieren + Weitere offene Fragen zu Modulen + Der Drei‑Weg‑Vergleichsoperator <=> + Mehr Details zum Spaceship‑Operator + Optimierte Vergleiche mit dem Spaceship Operator + Designated Initializers + Zwei neue Schlüsselwörter in C++20: consteval und constinit + Die Lösung des Static Initialization Order Fiasco mit C++20 + Verschiedene Template‑Verbesserungen mit C++20 + Mächtigere Lambda‑Ausdrücke mit C++20 + Mehr Lambda‑Features mit C++20 + Neue Attribute mit C++20 + volatile und andere kleine Verbesserungen in C++20 + Geschützter Zugriff auf Sequenzen von Objekten mit std::span + constexpr std::vector und constexpr std::string in C++20 + Neue praktische Funktionen für Container in C++20 + std::format in C++20 + std::format um benutzterdefinierte Datentypen erweitern + Noch mehr praktische Werkzeuge in C++20 + Kalender und Zeitzonen in C++20: 1. Tageszeit + 2. Kalendertag + 3. Umgang mit Kalendertagen + 4. Zeitzonen + Sicherer Vergleich von Ganzzahlen in C++20 + Prüfen von C++‑Features mit C++20 + Bit‑Manipulationen mit C++20 + Atomare Referenzen mit C++20 + Synchronisation mit atomaren Variablen in C++20 + Performanzvergleich von Bedingungsvariablen und Atomics in C++20 + Semaphoren in C++20 + Latches in C++20 + Barrieren und atomare Smart Pointers in C++20 + Kooperatives Unterbrechen eines Threads in C++20 + Ein verbesserter Thread mit C++20 + Synchronisierte Ausgabe‑Streams mit C++20 + C++20: Einfache Futures mit Coroutinen implementieren + Lazy Futures mit Coroutinen in C++20 + C++20: Mit Coroutinen einen Future in einem eigenen Thread ausführen + Ein unendlicher Datenstrom dank Coroutinen in C++20 + Ein generischer Datenstrom mit Coroutinen in C++20 + Jobs starten mit Coroutinen in C++20 + Coroutinen in C++20: Automatisches Fortsetzen eines Jobs auf einem anderen Thread) 🎇Neu🎉:   Module (Alternative zu Headern; Präprozessor wird unnötig), Coroutinen (zur asynchronen Programmierung), Range‑Bibliothek (um Algorithmen der STL direkt auf Container anzuwenden, die Bereichs‑Objekte erlauben Verknüpfungen mit dem Pipe‑Operator und deren Definition auf unendliche Datenströme), Concepts (eine Erweiterung der Templates; siehe C++20‑Konzepte: Neue Wege mit Konzepten, Heise Developer, 08/2021), Contracts (Interfaces für Funktionen/Methoden: Vorbedingungen, Nachbedingungen und Zusicherungen während der Ausführung) {Contracts wurden für den Entwurf genehmigt, danach aber wieder gelöscht – was gut ist, kommt wieder ;} Am 15.02.2020 wurde in Prag abgestimmt, C++20 als DIS (`Draft International Standard') zur endgültigen Zustimmung und Publikation zu schicken (vgl. reddit-Artikel). Er kann nun als abgeschlossen betrachtet werden und die Arbeit am nächsten Standard kann beginnen. Der Entwurf wurde am 05.09.2020 bestätigt (siehe Phoronix, 06.09.2020). Für einen Überblick über C++20 siehe Magazin iX Developer – Modernes C++, 28.09.2020 (vgl. auch Weniger stupide Schreibarbeit: Code reduzieren mit C++20, iX 03/2021).
2023	4. Erweiterung von C++11 ISO/IEC 14882:2023: C++23 C++23 ist Stand Juli 2023 inhaltlich fertig und steht zur endgültigen Abstimmung an (siehe Heise‑Artikel, Rainer Grimm, 10.07.2023): mit 'Deducing This' {ermöglicht, den implizit übergebenen this‑Zeiger in einer Mitgliedsfunktionsdefinition ähnlich wie in Python explizit zu machen und somit CRTP (Curiously Recurring Template Pattern) oder das Overload Pattern deutlich zu vereinfachen} erfolgt eine kleine, aber sehr effektive Erweiterung der Kernsprache; daneben wird die C++23‑Bibliothek viele wichtige Ergänzungen erhalten: so lässt sich die Standardbibliothek direkt mit 'import std;' importieren, die C++20‑Formatspezifikation lässt sich direkt in std::print und std::println anwenden, ferner erhalten wir aus Performancegründen flache assoziative Container wie std::flat_map – verwendbar anstelle von std::map, die Schnittstelle std::optional wird aus Gründen der Komposibilität um eine monadische Schnittstelle erweitert, der neue Datentyp std::expected hat bereits eine komponierbare Schnittstelle und kann einen erwarteten oder einen unerwarteten Wert zur Fehlerbehandlung speichern, dank std::mdspan erhalten wir einen mehrdimensionalen Span, und schließlich ist std::generator die erste konkrete Coroutine zur Erzeugung eines Zahlenstroms und Teil der in C++23 signifikant erweiterten ranges-Bibliothek [??? erste Vorschläge umfassten:   `Modular Standard Library', Bibliotheks-Unterstützung von `Coroutines', `Executors' und `Networking', auf der Sprachseite Intensivierung von `Reflection' inklusive `Introspection', Programmierung zur Compile‑Zeit und Generierung sowie `Pattern Matching' und `Contracts' ... ???]

Standardbibliothek

(STL: Standard Template Library oder libstdc++, als dessen Designer gilt Alexander Stepanow – Link zu seiner Homepage mit Veröffentlichungen von Alexander A. Stepanov; vgl. Core Guidelines)

Boost

Eigenschaften und sich daraus ergebende Haupt‑Anwendungsbereiche

(GUI; z.B. KDE; oder auch Schreibprogramme wie LibreOffice oder AbiWord)

(insb. bei 🕹️Spielen, z.B. SuperTux oder SuperTuxKart, wie auch bei der Spiel-Engine Godot [ab 4.0 soll C++11 verwendet werden; für einen englischen Überblick siehe  Godot & C++ – How, What and Why? sowie  Why Godot Over Unity or Unreal Engine? bzw. die Godot News]; siehe Literatur zur Spiele‑Programmierung sowie 🕹️Game‑Engines und Frameworks)

(auch wenn es dafür, anders als Fortran, nicht geschaffen wurde)

(vgl. Liste freier Computerspiele)

Vorstellen eines Beispiel‑Programms in C++

Quelltext 

Hello World

/******************************************************************************
 * C++-Programm 'example.cpp' im Verzeichnis '~/mycpp/jmb/'                   *
 *                                                                            *
 * Funktion:    "Zerlegung einer Zahl in ihre Primfaktoren"                   *
 *                                                                            *
 * J.M.B.   [URL: https://www.jmb-edu.de/cpp_programming.html#progcppexamp]   *
 *                                                                            *
 * Lizenz:  (c) 2019  unter GPLv3: https://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.txt   *
 *                                                                            *
 * Erstellung:           05.08.2019                                           *
 *                                                                            *
 * Letzte Umgestaltung:  07.09.2019  (Phase 2; vgl. Phase 1 vom 08.08.2019)   *
 ******************************************************************************
 */

/* Einbau von Bibliotheken der C++-Standardbibliothek: */
# include <string>                     // fuer std::string {Container-Typ}:
                                       //   std::stoi/stoll, std::to_string
# include <vector>                     // fuer std::vector {Container-Typ}
# include <iostream>                   // fuer std::cin, std::cout, std::endl
# include <sstream>                    // fuer std::stringstream/ostringstream
# include <fstream>                    // fuer std::ofstream (Datei: file)
# include <stdexcept>                  // exception - zur Ausnahme-Behandlung
# include <cmath>                      // C-Mathe-Lib in C++ fuer: std::sqrt(l)
# include <ctime>                      // " std::time_t/struct tm/time/localtime

/* Gebrauch von ANSI-Farben in kompatiblen Terminals:
 * ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 * Effekt          Code   |  Farbe   Vordergrund Hintergrund |  ASCII 27 = \033
 * zuruecksetzen     0    |  schwarz       30         40     |   = ESC-Zeichen
 * fett/hell         1    |  rot           31         41     | Z.B. hell rot
 * unterstrichen     4    |  gruen         32         42     |      auf schwarz
 * invertiert        7    |  gelb/orange   33         43     |  "\033[4;31;40m"
 * fett/hell aus    21    |  blau          34         44     | Clear Screan:
 * unterstri. aus   24    |  magenta       35         45     |"\033[2J\033[1;1H"
 * invertiert aus   27    |  cyan          36         46     | Reset: "\033[0m"
 *   * Just play ! *      |  weiss/grau    37         47     |  * Have fun! *
 */
// * Globale String-Konstanten zur Festlegung der ANSI-Steuercodes, hier
// *   bzgl. STIL_VGFARBE_HGFARBE (siehe Erklaerung oben; Esc=x1B=27=\033):
const std::string              // Definition aller ANSI-ESC-Sequenzen / Farben
// Anstelle: '# define RESET "\033[0m"' fuer Praeprozessor nun:
  RESET            = "\x1B[0m",        // Reset to Defaul: zuruecksetzen
  CLRSCR           = "\x1B[2J\x1B[1;1H", // wie in C++ 'std::system("clear");'
  UL_LWHITE_BROWN  = "\x1B[1;4;37;43m",// unterstrichen weiss auf orange
  LWHITE_BROWN     = "\x1B[1;37;43m",  // weiss auf braun/orange
  UL_LYELLOW_BROWN = "\x1B[1;4;33;43m",// unterstrichen gelb auf braun/orange
  LYELLOW_BROWN    = "\x1B[1;33;43m",  // gelb auf braun/orange
  UL_LRED_BLACK    = "\x1B[1;4;31;40m",// unterstrichen rosa auf schwarz
  LRED_BLACK       = "\x1B[1;31;40m",  // rosa auf schwarz
  LYELLOW_BLACK    = "\x1B[1;33;40m",  // gelb auf schwarz
  UL_LYELLOW_GREEN = "\x1B[1;4;33;42m",// unterstrichen gelb auf gruen
  RED_BROWN        = "\x1B[31;43m";    // rot auf braun/orange

// * Globale Variable zur Festlegung, ob Ausgabe ohne ANSI-Farben gewuenscht ist
bool farbLos = false;                  // wird nur von main umgeaendert!

// * Nun eine zweiteilige Funktion zum (ggf. farbigen) Start bzw. Ende ;)
void begruessung (std::ostream& os, bool anfang, std::string prgname)
{ using std::endl;                     // endl bedeutet nun std::endl
  if (anfang)                          // * anfang: 1 = true (= Begruessung)
  { /* Begruessung */
    if (farbLos)
    {                                  // prgname = argv[0], d.h. Aufrufstring
      os << " * Programm '" << prgname << "' zur Ausgabe der Primfaktoren *";
      os << endl;
    } else
    {                                  // prgname = argv[0], d.h. Aufrufstring
      os << UL_LYELLOW_BROWN << " * Programm '" << UL_LYELLOW_GREEN << prgname;
      os << UL_LYELLOW_BROWN << "' zur Ausgabe der Primfaktoren *" << RESET;
      os << endl;
    }
  } else                               // * anfang: 0 = false (= Abschied)
  { /* Verabschiedung */
    if (farbLos)
    {
    os << " * Macht's gut, Kinners!  \U0001F609 * -<\u00A9 2019 J.M.B., GPLv3\U0001F60E>-";
    os << endl;
    } else
    {
    os << UL_LWHITE_BROWN << " * Macht's gut, Kinners! ";
    os << LYELLOW_BROWN << "\U0001F609" << UL_LWHITE_BROWN;
    os << " * -<\u00A9 2019 J.M.B., GPLv3" << RED_BROWN << "\U0001F60D";
    os << UL_LWHITE_BROWN << ">-" << RESET << endl;
    }
  }
} // Ende: void begruessung (std::ostream& os, bool anfang, std::string prgname)

// * Nun eine Funktion zur Ausgabe von Fehler-Hinweisen:
void meldeInfo (std::ostream& os, bool errMsg, std::string msgStr)
{ using std::endl;                     // endl bedeutet nun std::endl
  if (errMsg)                          // errMsg = 1: "Fehler: ..."
  { /* ehemals void fehlerInfo (std::ostream& os, std::string fehlerStr) */
    if (farbLos)
    {
    os << " * Fehler: " << msgStr << "!" << endl;
    } else
    {
    os << LRED_BLACK << " * " << UL_LRED_BLACK << "Fehler:" << RESET;
    os << " " << msgStr << "!" << endl;
    }
  } else                               // errMsg = 0: "Info: ..."
  { /* ehemals void hinweisInfo (std::ostream& os, std::string hinweisStr) */
    if (farbLos)
    {
    os << " * Info: " << msgStr << endl;
    } else
    {
    os << LYELLOW_BROWN << " * " << UL_LYELLOW_BROWN << "Info:" << RESET;
    os << " " << msgStr << endl;
    }
  }
} // Ende: void meldeInfo (std::ostream& os, bool errMsg, std::string msgStr)

void ausgabeInfotext (std::ostream& os, bool hlpMsg)
{
  if (hlpMsg)                          // hlpMsg = 1: Hilfs-Text ..."
  {
    if (!(farbLos))
     os << LYELLOW_BROWN << " * Hilfstext:" << LWHITE_BROWN << "\n";
    os << " *******************************************************************\n";
    os << " * Generelle Funktion und Spezialparameter des Programms 'example' *\n";
    os << " *-===============================================================-*\n";
    os << " * Es ist moeglich, als 1. Parameter ein Steuerflag einzugeben:    *\n";
    os << " * o Keinen Spezialparameter (d.h. kein Steuerflag):               *\n";
    os << " *   Parameter / interaktiv einzugebende Zahlen als Strings holen  *\n";
    os << " *   und nacheinander bearbeiten: jeweils Ganzzahlen zwischen      *\n";
    os << " *   2 und 18446744073709551615 (2^64-1), auch hex. wie 0x9AFE,    *\n";
    os << " *   in Primfaktoren zerlegen und die Faktoren ausgeben.           *\n";
    os << " *   Alle Nichtzahlen werden ignoriert - sie koennen aber als      *\n";
    os << " *   Zahlentrenner eingesetzt werden (wie 66,0x1B bzw. 66/12/9).   *\n";
    os << " *   Eingabe eines Zeichens: 'H' - Hilfs-, 'V'- Versions-Text und  *\n";
    os << " *   'B' - beide interaktiv abrufbar, mit '1'/'Q' abbrechen.       *\n";
    os << " * o -f --file    => Ausgabe des Parameter-Teils in eine Datei -   *\n";
    os << " *                   eine interaktive Abfrage erfolgt nicht.       *\n";
    os << " * o -m --mono    => Monochromatisch mit Default-Farben vom xterm  *\n";
    os << " * o -i --inverse => Invertierte Darstellung (mit Nostalgie \U0001F917 )   *\n";
    os << " *                   gelb auf schwarz (wie Turbo Pascal 3.0)       *\n";
    os << " * o -h --help    => Diesen Hilfstext ausgeben und beenden         *\n";
    os << " * o -v --version => Version, Datum, Autorinfo, Lizenz & beenden   *\n";
    os << " * o -b -vh -hv   => Versions- und Hilfs-Text ausgeben & beenden   *\n";
    os << " *******************************************************************";
  } else                               // hlpMsg = 1: Versions-Text ..."
  {
    if (!(farbLos))
     os << LYELLOW_BROWN << " * Versionstext:" << LWHITE_BROWN << "\n";
    os << " *******************************************************************\n";
    os << " * C++-Programm fuer GNU/Linux >example< in Version 2.00 (Phase 2) *\n";
    os << " * \u00A9 2019  J.M.B. (URL: https://www.jmb-edu.de/)  03.09.2019 GPLv3 *\n";
    os << " * [URL: https://www.jmb-edu.de/cpp_programming.html#progcppexamp] *\n";
    os << " *******************************************************************";
  }
  if (!(farbLos))
    os << RESET;
  os << std::endl;
} // Ende: void ausgabeInfotext (std::ostream& os)

// * Globale Variable fuer Dateiname
std::string outputFilename = "";  // v- spaeter mit Zeitstempel YYYYMMDDHHMMSS..
std::string myOutputFilename = "PrimZahlZerlegung_JMB.txt";// Ueberschreibschutz

// * Zwei Funktionen zum Erhalt des Datumsstrings (braucht '# include <ctime>'):
std::string addZeroIOD (std::ostream& os, std::string addStr)
{
  if (addStr.length() == 1)
  {
    addStr = std::string("0")+addStr;  // ergaenze fuehrende 0 bei einer Ziffer
  } else if ((addStr.length() == 0) || (addStr.length() > 2))  // 2 ist OK :)
  {
    meldeInfo (os, 1, "Falsche Stringlaenge in addZeroIOD!");
    return "";                         // macht nichts kaputt - Fehler sichtbar
  }
  return addStr;
} // Ende: addZeroIOD (std::ostream& os, std::string addStr)

std::string getDatStr (std::ostream& os)
{ using namespace std;                 // sollte vermieden werden; hier klein
  tm *nun;                             // ein struct fuer Zeitangaben: tm_*
  time_t now = time(0);                // Sekunden seit 00:00, Jan 1 1970 UTC
  nun = localtime(&now);               // Konvertieren in Kalenderzeit
  int dateYear = 1900 + nun->tm_year;  // Jahr:     seit 1900 (= 0)
  int dateMonth =   1 + nun->tm_mon;   // Monate:   0-11
  int dateDay =         nun->tm_mday;  // Tage:     1-31
  int timeHour =        nun->tm_hour;  // Stunden:  0-23
  int timeMin =         nun->tm_min;   // Minuten:  0-59
  int timeSec =         nun->tm_sec;   // Sekunden: 0-60 (Schaltsekunde)
  string dateTime = to_string (dateYear);  // Start dateTime mit Jahreszahl
  string addStr = addZeroIOD (os, to_string (dateMonth)); // Monat zweist. ..
  dateTime += addStr;                  // .. in addStr und diesen anfuegen
  addStr = addZeroIOD(os, to_string (dateDay));      // Tag zweistellig ..
  dateTime += addStr;                  // .. in addStr und diesen anfuegen
  addStr = addZeroIOD(os, to_string (timeHour));     // Stunden zweistellig ..
  dateTime += addStr;                  // .. in addStr und diesen anfuegen
  addStr = addZeroIOD(os, to_string (timeMin));      // Minuten zweistellig ..
  dateTime += addStr;                  // .. in addStr und diesen anfuegen
  addStr = addZeroIOD(os, to_string (timeSec));      // Sekunden zweistellig ..
  dateTime += addStr;                  // .. in addStr und diesen anfuegen
  return dateTime;                     // Zeitstring als YYYYMMDDHHMMSS zurueck
} // Ende: std::string getDatStr (std::ostream& os)

// * Globale Variable fuer Primfaktorliste:
// *   Funktion suchePrimFaktoren bestueckt sie,
// *   Funktion ausgabePrimFaktoren liest sie
// *     fuer Ausgabe aus und setzt sie zurueck.
std::vector<unsigned long long> wertepfs;

// * Globale Variable, die bei ausgabePrimFaktoren ausgelesen und
// *   ausgegeben wird und an deren Ende auch inkrementiert (+1) wird.
unsigned long long anzFaktorZerlegungen = 1;

// * Globale Variablen fuer Eingabe ueber Parameter/Tastatur ...
std::string inputStr = "";             // Einlese-String
std::string::size_type sz = 0;         // Entspricht size_t (ein Alias)
// sz dient als Marker fuer StringRest-Kopie in verwandleStringInULL !

// * Funktion zur PF-Ermittlung - der eigentliche Algorithmus (d.h. das Herz)
void suchePrimFaktoren (unsigned long long n)
{
  /* 1. Schritt: */
  // Anzahl 2-en ausgeben, durch die n (vor 1. Schritt) dividiert werden kann
  while (n%2 == 0)                     // wenn bei Division kein Rest
  {
    wertepfs.push_back (2);            // jeder Faktor wird gemerkt -> wertepfs
    n = n/2;
  }
  /* 2. Schritt: */
  // n (Anfang 2. Schritt) muss nun ungerade sein - Primfaktoren 2 wurden
  // entdeckt, somit kann man immer eine Zahl uebergehen, daher i=i+2
  for (unsigned long long i = 3; i <= std::sqrt(n); i = i+2)
  { // .. nach GCC Namspace-Fix sqrtl statt^^^^ verwenden (C++17-Voraussetzung)
    // Solange n durch i teilbar ist, wird i ausgegeben (analog 2 oben)
    while (n%i == 0)                   // wenn bei Division kein Rest
    {
      wertepfs.push_back (i);          // jeder Faktor wird gemerkt -> wertepfs
      n = n/i;
    }
  }
  /* 3. Schritt: */
  // Wenn for bis i = Wurzel n (n nach 1. Schritt) nicht n=1 (Ende 2. Schritt)
  // liefert, muss n der letzte fehlende Primfaktor der Zerlegung sein
  if (n > 2)                           // n ist der letzte fehlende PF ...
  {
    wertepfs.push_back (n);            // n wird als PF gemerkt -> wertepfs
  }
} // Ende: void suchePrimFaktoren (unsigned long long n)

void ausgabePrimFaktoren (std::ostream& os, unsigned long long wert)
{
  int pfanz = 0;                       // Anzahl Primfaktoren - hier int OK!
  std::string pfliststring = "  ";     // Def.+Initialisierung von String
  std::string dummystring = "";
  unsigned int curoutstrllength = 0;   // Laenge der aktuellen pfliststring-Z.
  unsigned int addfutstrlength= 0;     // Laenge der naechsten Ergaenzung
  const unsigned int maxlength = 75;   // Angabe der maximalen Zeilenlaenge - 1
  std::string zeilUmbrStr = ",\n *   ";
  if (!(farbLos))
    zeilUmbrStr = ",\n"+LYELLOW_BROWN+" * "+RESET+"  ";
  for (unsigned long long primfaktor : wertepfs)
  {
    if (pfanz < 1)
    {
      pfliststring += std::to_string (primfaktor);  // to_string ab C++11
      curoutstrllength = pfliststring.length();     // Startlaenge der Zeile
    } else                                          // es gab Vorgaenger: +' ,'
    {
      dummystring = std::to_string (primfaktor);
      addfutstrlength = (2+dummystring.length());
      if (!(curoutstrllength+addfutstrlength+2 < maxlength))
      {
        pfliststring += zeilUmbrStr;                // Zeilenumbruch + Platz
        curoutstrllength = addfutstrlength;         // Neuer Start Zeilenlaenge
      } else
      {
        pfliststring += ", ";                       // Komma + wenig Platz
        curoutstrllength += addfutstrlength;        // Zeilenlaenge vergroess.
      }
      pfliststring += std::to_string (primfaktor);  // aktuelle PF dem Str. zuf.
    }
    ++pfanz;
  }
  pfliststring += ".";                 // Abschlusspunkt
  if (pfanz < 2)
  {
    if (!(farbLos))
    {
      os << LYELLOW_BROWN << " * " << RESET;
    } else
    {
     os << " * ";
    }
    os << "Der " << anzFaktorZerlegungen << ". Wert '" << wert;
    os << "' ist bereits prim." << std::endl;   // \n und Flushen am Schluss
  } else
  {
    if (!(farbLos))
    {
      os << LYELLOW_BROWN << " * " << RESET;
    } else
    {
      os << " * ";
    }
    os << " Der " << anzFaktorZerlegungen << ". Wert '" << wert;
    os << "' konnte in " << pfanz << " Primfaktoren zerlegt werden:\n";
    if (!(farbLos))
    {
      os << LYELLOW_BROWN << " * " << RESET;
    } else
    {
      os << " * ";
    }
    os << pfliststring << std::endl;   // Liste als Abschluss, \n und Flushen!
  } // Angaben x86_64-Linux, signed|uns. int|long|long long ist systemabhaengig:
  if        (wert == 18446744073709551615ull)// 2^64-1 groesster 64 Bit - Wert!
  {
    meldeInfo (os, 0, "Ende von 'unsigned long long' erreicht - groesser nur mit Spezial-Libs!");
  } else if (wert >  9223372036854775807)  // 2^63-1 grosster signed 64 Bit - W!
  {
    meldeInfo (os, 0, "Hier war 'unsigned long long' statt '>long long<' notwendig!");
  } else if (wert >           4294967295)  // 2^32-1 grosster unsigned 32 Bit-W!
  {
    meldeInfo (os, 0, "Hier war 'unsigned long long' statt '>unsigned int<' notwendig!");
  } else if (wert >           2147483647)  // 2^31-1 grosster signed 32 Bit-W!
  {
    meldeInfo (os, 0, "Hier war 'unsigned long long' statt '>int<' notwendig!");
  } else if (wert >                  255)  // 2^8-1  grosster unsigned 8 Bit-W!
  {
    meldeInfo (os, 0, "Hier war 'unsigned long long' statt '>unsigned char<' notwendig!");
  } else if (wert >                  127)  // 2^7-1  grosster signed 8 Bit-W!
  {
    meldeInfo (os, 0, "Hier war 'unsigned long long' statt '>signed char<' notwendig!");
  }
  /* Vector wertepfs loeschen, damit Platz fuer neue Eintraege ist */
  wertepfs.clear();
  ++anzFaktorZerlegungen;              // Globale Variable als Zaehler: +1
} // Ende: void ausgabePrimFaktoren (std::ostream& os, unsigned long long wert)

// * Diese Funktion loescht fuehrende Zahlen (zu gross fuer ULL), indem diese
// *   im Uebergabestring geloescht werden und der Rest uebergeben wird.
// * Fuer vorzeichenlose Ganzzahl-Typen ist die Funktion schon allgemein.
std::string loescheFuehrendeZahlen (std::ostream& os, std::string stringRest)
{
  unsigned int stringRestLength = stringRest.length();  // Laenge stringRest
  if (stringRestLength == 0)
  { // die Funktion kann mit Leerstring starten und damit enden - kein Fehler!
    meldeInfo (os, 1, "Leerstring bei loescheFuehrendeZahlen sollte nicht vorkommen");
    return "";
  }
  if (!(std::isdigit(stringRest[0])))
  {
    meldeInfo (os, 1, "Aufruf von loescheFuehrendeZahlen mit 1. Zeichen keine Zahl");
    return stringRest;                 // Parameter startet mit Zahl - nix tun
  } else
  {                                    // 1. Zeichen [0] wird geloescht - mehr?
    for (unsigned int i = 1; i < stringRestLength; ++i)
    {                                  // wieviele Zeichen werden geloescht: i
      if (!(std::isdigit(stringRest[i])))  // keine Zahl, dann hier Abbruch
      {
        return (stringRest.erase(0, i)); // ab 0 {= Anfang}: i Zeichen loeschen
      }
    }
    return "";                           // alle Zeichen Zahlen - Leerstring
  }
} // Ende: string loescheFuehrendeZahlen (ostream& os, std::string stringRest)

// * Diese Funktion loescht fuehrende Nicht-Zahlen, indem diese im
// *   Uebergabestring geloescht werden und der Rest uebergeben wird.
// * Fuer vorzeichenlose Ganzzahl-Typen ist die Funktion schon allgemein,
// *   wenn man nicht strenger mit dem Anwender sein will/muss.  ;)
std::string loescheFuehrendeNichtZahlen (std::ostream& os, std::string stringRest)
{
  unsigned int stringRestLength = stringRest.length();  // Laenge stringRest
  if (stringRestLength == 0)
  { // die Funktion kann mit Leerstring starten und damit enden - kein Fehler!
    return "";
  }
  if (std::isdigit(stringRest[0]))
  {
    return stringRest;                 // Parameter startet mit Zahl - nix tun
  } else
  {                                    // 1. Zeichen [0] wird geloescht - mehr?
    if ((stringRest[0] == '-') && (std::isdigit(stringRest[1])))
      meldeInfo (os, 1, "Negative Zahlen sind nicht erlaubt: '-' wird verworfen");
    for (unsigned int i = 1; i < stringRestLength; ++i)
    {                                  // wieviele Zeichen werden geloescht: i
      if (std::isdigit(stringRest[i]))
      {
        return (stringRest.erase(0, i)); // ab 0 {= Anfang}: i Zeichen loeschen
      } else if ((stringRest[i] == '-') && (std::isdigit(stringRest[(i+1)])))
      {                                  // nur bei - Meldung - Rest stumm weg
        meldeInfo (os, 1, "Negative Zahlen sind nicht erlaubt: '-' wird verworfen");
      }                                  // alles andere wird uebergangen
    }
    return "";                           // alle Zeichen keine Zahlen - Leerstr.
  }
} // Ende: string loescheFuehrendeNichtZahlen (ostream& os, string stringRest)

// * Diese Funktion wandelt einen String in die zugehoerige ULL
// *   (groesster positiver C++-Standard-Ganzzahltyp) und faengt
// *   alle Probleme ab - da negative Werte ohne jede Kennzeichnung
// *   unsinnig konvertiert werden, wird zur Eliminierung von '-'
// *   die obige Funktion loescheFuehrendeNichtZahlen vorgeschaltet.
// * Sollte diese Funktion in anderem Zusammenhang verwendet werden,
// *   darf nicht mehr 0 angemahnt und ansonsten zum Weitermachen verwendet
// *   werden, sondern sollte ueber einen Fehlerstatus weitergegeben werden,
// *   der ggf. eine globale Variable ist als ullConvErr oder ULL global und
// *   den Boolean als Rueckgabe, da eine Funktion nur einen Rueckgabewert
// *   hat (wenn man kein Konstrukt uebergeben will) - zudem sollte als
// *   Parameter einfach "(std::string teilString)" mitgegeben werden - hier
// *   werden globale Variablen wegen komplexer KBD-Schleife verwendet ... -
// *   und der Reststring wird in dieser Funktion mit sz beschnittet ... -
// *   ansonsten ist die Funktion bereits allgemein.
unsigned long long verwandleStringInULL (std::ostream& os)
{
  unsigned long long wert = 0;         // Definition mit Startwert: Rueckgabe
  try                                  // Solange kein Fehlert auftritt ...
  {
    wert = std::stoull (inputStr,&sz,0);  // ... sollte dies die Zahl sein.
    if (wert == 0)                     // 0 wird sonst verwendet als 'continue'
    {
      meldeInfo (os, 1, "Es wurde '0' eingegeben"); // 0 bei Faktorzerlegung unsinnig
    }
  } catch (std::invalid_argument &exc) // --- Erster Handler ...
  {
    meldeInfo (os, 1, "Ungueltiger Aufrufparameter: nicht in ULL konvertierbar");
    inputStr = loescheFuehrendeZahlen(os, inputStr);
    return 0;                          // hier abbrechen, aussen weitermachen
  } catch (std::out_of_range &exc)     // --- zweiter Handler ...
  { // bei ULL bedeutet ^- dies zu gross - negativ wird nicht erkannt!
    meldeInfo (os, 1, "Ungueltiger Aufrufparameter: ausserhalb der ULL-Grenzen (zu gross)");
    inputStr = loescheFuehrendeZahlen(os, inputStr);
    return 0;                          // hier abbrechen, aussen weitermachen
  } catch( ... )                       // ... dritter Handler fuer den Rest.
  {
    meldeInfo (os, 1, "Seltsames Problem bei der Umwandlung in ULL-Grenzen aufgetreten");
    inputStr = loescheFuehrendeZahlen(os, inputStr);
    return 0;                          // hier abbrechen, aussen weitermachen
  }
  // Nur Loeschen der Zahl bei Ueberlauf/Umwandlung verlaesst zuvor - return 0:
  inputStr = inputStr.substr(sz);      // inputStr ist nun der Rest ...
  return wert;
} // Ende: unsigned long long verwandleStringInULL (std::ostream& os)

// * Nun zwei Funktionen, zuerst werden Kommandozeilen-Parameter gesucht (CLP),
// * dann wird eine Eingabe ueber die Tastatur erbeten und gelesen (KBD).
// * Wegen der zentralen Schleifen stehen sie direkt vor main ...

// Diese Funktion ermittelt die Parameter und wertet diese einzeln als String
// aus, die in jeweils eine oder mehrere Zahlen ueberfuehrt werden,
// die in einer Schleife abgearbeitet werden:
// sie sollen in Primfaktoren zerlegt und so ausgegeben werden.
unsigned long long eingabeCLPZahlZumFaktorisieren (std::ostream& os, int argc,
  const char* argv[], bool frstParamUsed)
{
  unsigned long long wert = 0;         // < 2 ist Fehlercode, > 1 ist ges. Wert
    for (int i = 1; i < argc; ++i)
    {
      if ((i == 1) && (frstParamUsed))    // 1. Parameter "-f" wegwerfen!
      {
        meldeInfo (os, 0, "1. Parameter enthielt Steuerflag - ist kein Input.");
        continue;
      }
      inputStr = argv[i];  // fuer meine Funktionen editierbar als std::string
      // * String muss mit Zahl beginnen, kein '-' oder gar Buchstabe:
      inputStr = loescheFuehrendeNichtZahlen (os, inputStr);
      while (!inputStr.empty())
      {
        wert = verwandleStringInULL (os);  // inputStr wird verwendet
// * Bedeutet: std::stoull (dummyString,&sz,0) & inputStr.substr(0,sz) kopiert.
        if (wert > 1)                    // OK, wert kann zerlegt werden
        {
          /* PFs ermitteln und in vector wertepfs speichern */
          suchePrimFaktoren (wert);
          /* PFs aus wertepfs lesen, mit "," getrennt ausgeben & "." am Ende */
          ausgabePrimFaktoren (os, wert);
        } else if (wert == 1)          // wegen Benchmark auch hier Abbruch
        {
          meldeInfo (os, 0, "Abbruch des Programms wurde gewuenscht! - Benchmark?");
          return 0;                    // Programmabbruch mit OK-Code gewuenscht
        } // = 0 wird nicht behandelt, da verwandleStringInULL Fehler meldet
        // * String muss mit Zahl beginnen, kein '-' oder gar Buchstabe:
        inputStr = loescheFuehrendeNichtZahlen (os, inputStr);
      }
    }
  if (wert == 0)                       // wenn nicht ueber return: continue
    wert = 5;                          // uninteressanter wird - unbeachtet
  return wert;                         // Weitergabe der Zahl ...
} // Ende: unsigned long long eingabeCLPZahlZumFaktorisieren (std::ostream& os,
//   \       int argc, const char* argv[], bool frstParamUsed)

// Diese Funktion liest bei Bedarf einen Sting, der in eine oder mehrere
// Zahlen ueberfuehrt wird, die in einer Schleife abgearbeitet werden:
// sie sollen in Primfaktoren zerlegt und so ausgegeben werden.
unsigned long long eingabeKBDZahlZumFaktorisieren (std::ostream& os)
{
  unsigned long long wert = 0;         // < 1 ist falsch - d.h. wiederholen,
                                       // 1 ist Fehlercode zum Programmabbruch,
                                       // > 1 ist gesuchter Wert!
  while (wert < 1)                     // Bis wert mindestens 1 ist einlesen
  {
    inputStr = "";
    // * Eingabe-Aufforderung:
    meldeInfo (os, 0, "Spezial:  'H': Hilfe \U0001F198-'B'-'V': Versionsinfo \U0001F6C8 , '1'/'Q': Abbruch \u274C.");
    meldeInfo (os, 0, "Gib ansonsten eine ganze Zahl \u2115 in [2;18446744073709551615]\u2705 ein:");
    if (farbLos)
    {
      os << " * ";
    } else
    {
      os << LYELLOW_BROWN << " * " << RESET;
    }
    os << "      \U0001F644          \U0001F635";
    os << "          \U0001F634         \U0001F612 ";
    // * Lese von Tastatur in String:
    std::getline(std::cin, inputStr);
    if (inputStr.length() == 1)
    {
      switch (inputStr[0])
      {
        case 'H': case 'h':
        { // * Hilfsinfo und Abbruch der Funktion mit '5' {= continue}
          ausgabeInfotext (os, 1);
          return 5;
        }
        case 'V': case 'v':
        { // * Versionsinfo und Abbruch der Funktion mit '5' {= continue}
          ausgabeInfotext (os, 0);
          return 5;
        }
        case 'B': case 'b':
        { // * Versionsinfo und Abbruch der Funktion mit '5' {= continue}
          ausgabeInfotext (os, 0);
          ausgabeInfotext (os, 1);
          return 5;
        }
        case '1': case 'Q': case 'q':
        { // * Programm-Abbruch: '1' - break kann (wie zuvor: '5') entfallen.
          return 0;
        } // ein Zweig: 'default : ...' als Joker ist nicht noetig.
      }
    }
    // * String muss mit Zahl beginnen, kein '-' oder gar Buchstabe:
    inputStr = loescheFuehrendeNichtZahlen (os, inputStr);
    while (!inputStr.empty())
    {
      wert = verwandleStringInULL (os);  // inputStr wird verwendet
// * Bedeutet: std::stoull (dummyString,&sz,0) & inputStr.substr(0,sz) kopiert.
      if (wert > 1)                    // OK, wert kann zerlegt werden
      {
        /* PFs ermitteln und in vector wertepfs speichern */
        suchePrimFaktoren (wert);
        /* PFs aus wertepfs lesen, mit "," getrennt ausgeben und "." am Ende */
        ausgabePrimFaktoren (os, wert);
      } else if (wert == 1)
      {
        meldeInfo (os, 0, "Abbruch des Programms wurde gewuenscht!");
        break;
      } // = 0 wird nicht behandelt, da verwandleStringInULL Fehler meldet
      // * String muss mit Zahl beginnen, kein '-' oder gar Buchstabe:
      inputStr = loescheFuehrendeNichtZahlen (os, inputStr);
    }
  }
  if (wert == 1)
  {
    wert = 0;
  }
  return wert;                         // Weitergabe der Zahl zur Faktorisierung
} // Ende: unsigned long long eingabeKBDZahlZumFaktorisieren (std::ostream& os)

// * Die folgende Funktion enthaelt den Grossteil des ehemaligen Kerns
// * von main, der wegen Uebergabe von ostream nun besser als Funktion
// * aufgerufen werden kann.
// * Es wird die Hauptfunktion als CLP = Parameter-Abfrage und als Schleife
// * KBD als interaktive Tastaturabfrage behandelt und Return-Codes ermittelt.
int abfrageSchleifePFBestimmungAusgabe (std::ostream& os, const int argc,
  const char* argv[], bool frstParamUsed)
{
  /* Zahl aus Kommandozeilen-Parameter ermitteln,
     die im Anschluss in PFs aufgespalten werden soll */
  unsigned long long wert = eingabeCLPZahlZumFaktorisieren (os, argc, argv, frstParamUsed);
  // * Variablen-Deklaration von wert als Rueckgabewert der beiden
  // * Eingabefunktionen; in abfrageSchleifePFBestimmungAusgabe bedeutet:
  // *   '> 1': continue (Programm laeuft weiter - Tastatureingabe-Schleife),
  // *  '== 1': Abbruch mit Fehlercode 1 und
  // *  '== 0': Abbruch gewuenscht, d.h. mit Code 0 fuer alles OK!
  // CLP-Einlesen nun beendet ... noch die letzten Auswertungen von wert
  if (outputFilename == myOutputFilename)
  { // * Datei-Ausgabe hat keinen KBD-Teil
    if (wert > 1)                      // Keine Abbruchbedingung bislang,
      wert = 0;                        //   also regulaeres Ende
    meldeInfo (os, 0, "Hier noch zum Abschluss der Versions- und Hilfs-Text des Programms:");
    ausgabeInfotext (os, 0);           // Versions-Text ausgeben
    ausgabeInfotext (os, 1);           // Hilfs-Text ausgeben
    return wert;                       // Verabschiedung erfolgt im main-Zweig
  }
  if (wert == 0)                       // {(wert < 2): return (wert) ginge auch}
  { // * Abbruch nach CLP gewuenscht (kein KBD) - Benchmark
    return 0;                          // dann Abbruch mit Fehlercode 0
  } else if (wert == 1)
  {                                    // Wesentliches Problem
    return 1;                          // dann Abbruch mit Fehlercode 1
  }                                    // ausser 0 und 1 bedeutet alles continue
  do                                   // Schleife bzgl. Tastatureingabe ...
  {
    /* Zahl aus Tastatureingabe (KBD; von cin) ermitteln,
       die im Anschluss in PFs aufgespalten werden soll */
    wert = eingabeKBDZahlZumFaktorisieren (os);
    if (wert == 1)                   // Wesentliches Problem
      return 1;                      // dann Abbruch mit Fehlercode 1
    if (wert == 0)                   // Abbruch durch Eingabe 1 gewaehlt
      return 0;                      // -> Abbruch ohne Fehlercode (0 = OK)
// * Zur Erinnerung, main verabschiedet (ausser Dateiausgabe) und reicht
// *   am Ende den Return-Code an das Betriebssystem/xterm/Shell weiter ...
  } while (wert > 1);                // gleichbedeutend mit !(wert == 1),
                                     // und dies sollte oben abbrechen ...
  // *** HIER SOLLTE NICHTS LANDEN - EINFACH DURCHSCHAUEN ...
  meldeInfo (os, 1, "Hier sollte - am Ende von abfrageSchleifePFBestimmungAusgabe - nichts landen");
  return 1;                            // Uebergabewert (= Fehlercode) an main
} // Ende: int abfrageSchleifePFBestimmungAusgabe (ostream& os, const int argc,
//   \       const char* argv[], bool frstParamUsed)

// * Hauptfunktion - nimmt Parameter entgegen und ermittelt ggf. einen
// * Steuer-Parameter, aendert ggf. die globale Variable farbLos und setzt
// * ggf. die an CLP durchgereichte Variable frstParamUsed (beides passiert
// * nur hier), gibt dann viele Parameter wie genauer outputstream und
// * Parameter an die Steuerfunktion abfrageSchleifePFBestimmungAusgabe
// * weiter, die die eigentliche Programmfunktionalitaet ausloest und
// * die Return-Codes liefert.
// * Im wesentlichen kuemmert sich main um die Aenderung von ostream fuer
// * unterschiedliche Ausgaben: neben cout (7. Moeglichkeit, und mit
// * Farbaenderungen auch 2.+3. Moeglichkeit) und Datei (1. Moeglichkeit)
// * waere auch in einen String denkbar, was hier eher stoeren wuerde,
// * zu Testzwecken aber praktisch ist ...:
// *     ``std::ostringstream oss{};'', so dass dieser abgfragt werden kann:
// *     ``if (oss.str() == "...") { ... }''.
int main (int argc, const char* argv[])
{                                      // Hauptfunktion mit Aufruf-Parametern
  try                                  // Absichern gegenueber Exceptions ...
  {
    std::string prgname = argv[0];     // Aufrufname des Programms
    std::string frstParamStr = "";
    bool frstParamUsed = 0;            // neue bool an CLP: 1. Param. continue
    int retStat = 0;                   // Fehlercode an OS/xterm/shell
    // nach Parameter fragen bzgl. output - bool fileOut setzen!
    if (argc > 1)                      // mindestens ein Parameter gegeben ...
      frstParamStr = argv[1];          // String hat 1. Parameter oder ist leer
    if ((frstParamStr == "-f") || (frstParamStr == "--file"))
    { // * 1. Moeglichkeit: Ausgabe in Datei
      frstParamUsed = 1;               // 1. Parameter wurde verwendet
      /* Begruessung */                // Erst auf den Bildschirm ..
      begruessung (std::cout, 1, prgname); // .. Begruessung
      myOutputFilename = std::string("PrimZahlZerlegung_")+
                         getDatStr(std::cout)+std::string("_JMB.txt");
      outputFilename = myOutputFilename;
      meldeInfo (std::cout, 0, "Die wirkliche Ausgabe erfolgt nun ueber die Datei:");
      meldeInfo (std::cout, 0, std::string(" * '")+outputFilename+std::string("'!"));
      farbLos = true;                  // keine ANSI-Farben
      std::ofstream datei {outputFilename};
      // Datei outputFilename -^ wird neu erzeugt oder bei Existenz
      // ueberschrieben (daher ggf. sinnvoller mit Zeitstempel im Namen);
      // dass Oeffnen und Schliessen ueberlaesst man sicherheitshalber
      // den Mechanismen von ofstream (Konstruktor und Destruktor) - AWG!
      /* Begruessung */                // .. nun auch in die Datei
      begruessung (datei, 1, prgname);
      meldeInfo (datei, 0, std::string("Diese Ausgabe-Datei heisst: '")+outputFilename+std::string("'!"));
      /* Hauptteil */
      retStat = abfrageSchleifePFBestimmungAusgabe (datei, argc, argv, frstParamUsed);
      if (anzFaktorZerlegungen == 1)
      { // Info, wenn Primfaktoren ueberhaupt berechnet werden sollten
        meldeInfo (datei, 1, "Es konnte keine sinnvolle Eingabe gefunden werden");
      }
      /* Verabschiedung */             // erst in die Datei ..
      begruessung (datei, 0, prgname); // Verabschiedung
      farbLos = false;                 // nun wieder mit ANSI-Farben
      if (anzFaktorZerlegungen == 1)
      { // Info, wenn Primfaktoren ueberhaupt berechnet werden sollten
        meldeInfo (std::cout, 1, "Es konnte keine sinnvolle Eingabe gefunden werden");
      }
      /* Verabschiedung */             // nun auch auf den Bildschirm ..
      begruessung (std::cout, 0, prgname); // Verabschiedung
    } else if ((frstParamStr == "-m") || (frstParamStr == "--mono"))
    { // * 2. Moeglichkeit: monochromatische Darstellung - Default von xterm
      frstParamUsed = 1;               // 1. Parameter wurde verwendet
      farbLos = true;                  // keine ANSI-Farben
      /* Begruessung */                // Auf den Bildschirm ..
      begruessung (std::cout, 1, prgname); // Begruessung monochrom
      meldeInfo (std::cout, 0, "Die wirkliche Ausgabe erfolgt nun monochromatisch:");
      /* Hauptteil */
      retStat = abfrageSchleifePFBestimmungAusgabe (std::cout, argc, argv, frstParamUsed);
      if (anzFaktorZerlegungen == 1)
      { // Info, wenn Primfaktoren ueberhaupt berechnet werden sollten
        meldeInfo (std::cout, 1, "Es konnte keine sinnvolle Eingabe gefunden werden");
      }
      /* Verabschiedung */             // Auf den Bildschirm ..
      begruessung (std::cout, 0, prgname); // Abschied monochrom
    } else if ((frstParamStr == "-i") || (frstParamStr == "--inverse"))
    { // * 3. Moeglichkeit: inverse Darstellung (gelb auf schwarz - Tur.Pascal3)
      frstParamUsed = 1;               // 1. Parameter wurde verwendet
      farbLos = true;                  // keine ANSI-Farben
      std::cout  << LYELLOW_BLACK << "\n";
      /* Begruessung */                // Auf den Bildschirm ..
      begruessung (std::cout, 1, prgname); // Begruessung invers
      meldeInfo (std::cout, 0, "Die wirkliche Ausgabe erfolgt nun invers:");
      /* Hauptteil */
      retStat = abfrageSchleifePFBestimmungAusgabe (std::cout, argc, argv, frstParamUsed);
      if (anzFaktorZerlegungen == 1)
      { // Info, wenn Primfaktoren ueberhaupt berechnet werden sollten
        meldeInfo (std::cout, 1, "Es konnte keine sinnvolle Eingabe gefunden werden");
      }
      /* Verabschiedung */             // Auf den Bildschirm ..
      begruessung (std::cout, 0, prgname); // Abschied invers
      std::cout  << RESET << std::endl;
    } else if ((frstParamStr == "-h") || (frstParamStr == "--help"))
    { // * 4. Moeglichkeit: Hilfstext
      frstParamUsed = 1;               // 1. Parameter wurde verwendet
      std::cout << CLRSCR;             // Bildschirm loeschen
      /* Begruessung */                // Auf den Bildschirm ..
      begruessung (std::cout, 1, prgname); // Begruessung zur Hilfe
      /* Hilfstext-Ausgabe */
      ausgabeInfotext (std::cout, 1);  // Hilfs-Text ausgeben
      meldeInfo (std::cout, 0, "Ende Hilfs-Text.");
      /* Verabschiedung */             // Auf den Bildschirm ..
      begruessung (std::cout, 0, prgname); // Abschied von Hilfe
    } else if ((frstParamStr == "-v") || (frstParamStr == "--version"))
    { // * 5. Moeglichkeit: Versionsinfo
      frstParamUsed = 1;               // 1. Parameter wurde verwendet
      std::cout << CLRSCR;             // Bildschirm loeschen
      /* Begruessung */                // Auf den Bildschirm ..
      begruessung (std::cout, 1, prgname); // Begruessung zum Versionstext
      /* Versions-Ausgabe */
      ausgabeInfotext (std::cout, 0);  // Versions-Text ausgeben
      meldeInfo (std::cout, 0, "Ende Versions-Text.");
      /* Verabschiedung */             // Auf den Bildschirm ..
      begruessung (std::cout, 0, prgname); // Abschied vom Versionstext
    } else if ((frstParamStr == "-b") || (frstParamStr == "-vh") || (frstParamStr == "-hv"))
    { // * 6. Moeglichkeit: Versions- und Hilfs-Text
      frstParamUsed = 1;               // 1. Parameter wurde verwendet
      std::cout << CLRSCR;             // Bildschirm loeschen
      /* Begruessung */                // Auf den Bildschirm ..
      begruessung (std::cout, 1, prgname); // Begruessung zur vollen Info
      /* Versions-Ausgabe */
      ausgabeInfotext (std::cout, 0);  // Versions-Text ausgeben
      /* Hilfstext-Ausgabe */
      ausgabeInfotext (std::cout, 1);  // Hilfs-Text ausgeben
      meldeInfo (std::cout, 0, "Ende Versions- und Hilfs-Text.");
      /* Verabschiedung */             // Auf den Bildschirm ..
      begruessung (std::cout, 0, prgname); // Abschied von vollen Info
    } else
    { // * 7. Moeglichkeit: Bildschirm - Standard {= Default}, ohne Spezial-Par.
      farbLos = false;                 // Abschluss auf cout mit ANSI-Farben
      /* Begruessung */                // Auf den Bildschirm ..
      begruessung (std::cout, 1, prgname); // Begruessung zum Standardprogramm
      meldeInfo (std::cout, 0, "Die gesamte Ausgabe erfolgt auf dem Bildschirm ...");
      /* Hauptteil */
      retStat = abfrageSchleifePFBestimmungAusgabe (std::cout, argc, argv, frstParamUsed);
      if (anzFaktorZerlegungen == 1)
      { // Info, wenn Primfaktoren ueberhaupt berechnet werden sollten
        meldeInfo (std::cout, 1, "Es konnte keine sinnvolle Eingabe gefunden werden");
      }
      /* Verabschiedung */             // Auf den Bildschirm ..
      begruessung (std::cout, 0, prgname); // Abschied vom Standardprogramm
    }
    return retStat;                    // Programm-Ende mit Fehlercode-Rueckgabe
  } catch (...)                        // Ende des try-Blocks zur Ausnahme-Beh.
  {                                    // Behandlung der Ausnahmebedingung ...
    meldeInfo (std::cout, 1, "Das Programm fand eine seltsame Ausnahmebedingung in main");
    if (anzFaktorZerlegungen == 1)
      meldeInfo (std::cout, 1, "Es konnte keine sinnvolle Eingabe gefunden werden");
    return 1;
  }
  meldeInfo (std::cout, 1, "Das Programm sollte nicht an diese Stelle gelangen");
} // Ende: int main (int argc, const char* argv[])
/******************************************************************************
 * Das war's - ein erstes Hobby - C++ - Programm - nicht zu trivial ...  :))  *
 ******************************************************************************
 */

Erläuterung zum Quelltext

•  Kommentare:  Alles von // bis zum Zeilenende wird vom Compiler ignoriert (z.B. Zeilen 39‑42 oder 43), ebenso alles zwischen /* und */ (z.B. Zeilen 1‑14 oder Zeile 93; vgl. Kommentar‑Arten unten). Hier sollen Kommentare verwendet werden, die den Quelltext auch nach Monaten bis Jahren schnell verständlich machen sollen.
  Man sollte sich merken, dass bei C und C++ als Kommentar immer der Slash / mit einem weiteren Zeichen (genauer // bzw. /* ... */) kombiniert wird – bei Shell-Skripten bzw. Makefiles ist es das Doppelkreuz (oder hash) #, bei 📜L^AT_EX das Prozentzeichen %, bei 🌐HTML <!-- ... --> (vgl. Kommentarbeispiele aus Wikipedia).
•  Hauptteil:  Jedes C++/C‑Programm enthält genau eine main-Funktion (im obigen Beispiel Zeile 635; hier in der komplizierten Fassung unter Heranziehen von mit dem Aufruf mitgegebenen Parametern). Diese Funktion entspricht dem aufgerufenen Programm – alles weitere muss von dort aufgerufen werden, wie im Beispiel die Funktion begruessung (in Zeile 650+663+672+679+685+694+701+710+717+722+728+733+739+746+751+760, die Funktion selbst ist in Zeilen 58‑87 zu finden) oder auch der überweigende Bestandteil von main aus Phase 1: abfrageSchleifePFBestimmungAusgabe (in Zeilen 666+688+704+754, die Funktion selbst ist in Zeilen 569‑619 zu finden) und dem dortigen Aufruf deren beider Unterfunktionen zum Einlesen von Parametern eingabeCLPZahlZumFaktorisieren (in Zeile 579, die Funktion selbst ist in Zeilen 443‑488 zu finden) und von Tastatureingaben eingabeKBDZahlZumFaktorisieren (in Zeile 606, die Funktion selbst ist in Zeilen 490‑567 zu finden), da das neue main vorrangig die Betriebsart und damit auch die Datenausgabe an Bildschirm oder in eine Datei steuert (in einen String wäre zu Testzwecken auch ostringstream denkbar (wie im Kommentar in Zeilen 628‑634 angedeutet) – hier machte dies wenig Sinn).
  Will man Aufrufparameter ignorieren, reicht ein einfaches: int main () // Hauptfunktion ohne Aufruf-Parameter Die Hauptfunktion main sollte mit return 0 abgebrochen werden, was das sofortige Programmende bedeutet mit Übergabewert 0 für alles OK, jede andere Zahl (aus Kompatibilitätsgründen besser nur bis 127, zumeist aber 1, bedeutet einen Fehler{code}, den man in der Shell [unter Linux meist die Bash (26.09.2022: Bash 5.2), zu überprüfen über echo $SHELL mit typischer Ausgabe: /bin/bash] aufrufen kann: ./example; echo "Fehlercode: "$?).
•  Präprozessor:  Alle Zeilen, die mit Doppelkreuz # beginnen, werden vom Präprozessor ausgeführt, noch bevor der Compiler seine Arbeit aufnimmt. #include weist diesen an, die anzugebende Standard-Bibliothek (im obigen Beispiel Zeilen 14‑25; hier mit im Kommentar angegebenem Verwendungszweck; diese Dateien sollten sich im Suchpfad des Compilers befinden) oder auch eine weitere Quelltextdatei im aktuellen Verzeichnis (#include "meinModul.hpp"; also doppelte Anführungszeichen statt spitze Klammern) einzubinden. In C++20 werden Möglichkeiten eingeführt, auch hier den Präprozessor obslet zu machen.
  Speziell zur Einbindung von C‑Bibliotheken eine Bemerkung (hier Zeilen 24+25): Statt der C‑Libs <time.h> und <math.h> sollten die C++‑Pendants <ctime> und <cmath> verwendet werden. Hintergrund ist, dass für jede C‑Standard‑Bibliothek xxx.h es eine entsprechende C++‑Bibliothek cxxx gibt, die lediglich den Namespace auf std setzt und ansonsten die alte Fassung verwendet – d.h. verwendet man xxx.h, so wäre alles global verfügbar, was vermieden werden soll (vgl. C++ Standard Library headers).
  Der Präprozessor kann auch  bestimmte Konstanten definieren (Textersetzung; in Phase 2 wurde dies bewusst durch konstante Strings ersetzt, in Phase 1 waren es Zeilen 32‑36 für ASCII-Steuercodes zur Farbwahl).
•  Struktur:  Je nach Projekt kann der Programmierstil deutlich variieren. Man sollte sich einen aussuchen und bei eigenen Projekten durchhalten, so dass man intuitiv Fehler finden kann. Bei existierendem Code sollte man sich anpassen – oder alles umschreiben. Bei einem Team sollte man sich möglichst auf den Code-Stil einigen (siehe auch C++‑Code‑Standards von Standard C++ Foundation, Google, GitHub, geosoft, KDE-Framework|-Libs|Qt, Bjarne Stroustrup's C++ Style and Technique FAQ;   und C-Code-Standards von GNU und Linux).
  Hier habe ich (fast) alles auf Deutsch kommentiert, natürlich ist bei internationalen Projekten Englisch angesagt.
  a) Zusammengehörigkeit: Man sieht, dass {...} bestimmte Blöcke zusammen gehören (z.B. Zeilen 62+73, 64+67, oder 68+72), ebenso dass ...; eine Anweisung mit Ende bezeichnet (z.B. Zeilen 66, 159 oder 173; diese Anweisungen werden immer nacheinander abgearbeitet – bei Ausdrücken erlebt man Überraschungen: hier kann der Compiler optimieren) oder dass (...) Ausdrücke beinhalten, die z.B. wahr oder falsch sein können (Typ bool mit Literalen true {=1; ggf. auch eine größere Zahl} und false {=0}, z.B. Zeilen 63, 168 dreifach, 381 dreifach oder 680 dreifach).
  Nach if muss kein Leerzeichen / Blank folgen, { kann direkt nach der Verzweigungs- oder Schleifenanweisung kommen. Dass hier zugehörige geschweifte Klammern die selbe Einrückung haben (also untereinander stehen) oder niedere Blöcke genau zwei Leerzeichen mehr eingerückt sind, ist meine Präferenz, auch dass ich nie Tabulatoren gebrauche (die leider im Makefile Pflicht sind). Gebrächlich sind 2 oder 4 (ganz selten, z.B. dem Linux-Kernel, auch 8) Blanks oder ein Tab als Einrücktiefe.
  b) Kommentar-Arten: Vermeidung von Kommentaren der Art /* ... */ hat den Vorteil, dass man dann mit diesem Stil große Bereiche auskommentieren kann (vgl. Kommentarabschnitt oben).
  c) Namenskonventionen: Bei Variablen klein beginnen und dann CamelCase: anzahlErfolgterAufrufe (bzw. bei Klassenvariablen mit Underscore _ abschließen: anzahlErfolgterAufrufe_), bei Funktionen wie Variable oder auch snake_case: wer_findet_funktion() [mit Phase 2 habe ich mich entschlossen, wer_findet_funktion () zu verwenden, also Funktionbezeichner und Argumenklammern mit einem Leerzeichen abzutrennen – dies ist allerdings sehr unüblich, mich hat es anders gestört], einfache Typen klein mit Unterstrich und Endung: adress_typ, Klassen groß beginnen mit CamelCase, Konstanten, Enum-Elemente und Makros groß mit Unterstrich: SMILEY_FROWNING.
•  Algorithmus:  Als Mathe-Lehrer, der den Schülern ab der Klassenstufe 6 beibringt, eine Bruchaufgabe sei nur bei vollständig gekürztem Bruch auch vollständig gelöst und somit die volle Punktzahl wert, ist ein Programm zur Ausgabe der Primfaktoren (PFs) natürlich naheliegend. 😉  Was passiert aber mathematisch in der Funktion primeFactors:
  Schritt 1 (Zeilen 219‑225): Die eigentlich zu zerlegende Zahl n (hier als Aufruf-Parameter übergeben, Zeile 462, oder im laufenden Programm eingegeben, Zeile 514) wird zuerst durch 2 geteilt (halbiert), bis dies nicht mehr restfrei geht (d.h. die verbleibende Zahl ist ungerade und ist das neue n, wenn das ursprüngliche n gerade war). Die Variable n ist immer der Quotient, in dem noch nicht getestete Faktoren stecken können. Bei jedem gefundenen PF gibt es einen neuen Wert für n, der sich durch Teilen mit dem gefundenen PF ergibt (dies gilt auch für den folgenden Schritt 2).
  Schritt 2 (Zeilen 226‑237): Nun wird nacheinander die zuvor erhaltene ungeraden Zahl n durch Zahlen i von 3 bis zu sqrt(n) [d.h. square root (n) = Wurzel (n) = √n] jeweils so oft wie restfrei möglich geteilt (analog Schritt 1), wobei nur ungerade i getestet werden. Hierzu sind ein paar Bemerkungen zum besseren Verständnis nötig:
  1. Da bereits der Primfaktor 2 in Schritt 1 bearbeitet wurde, muss hier mit i = 3 begonnen werden.
     
  2. Es müssen nur ungerade Zahlen getestet werden (dies wird in Zeile 229 durch i=i+2 erreicht), denn außer 2 sind alle anderen geraden Zahlen nicht prim. Zudem wurde durch Schritt 1 eine ungerade Zahl n erzwungen, so dass die geraden Zahlen keine Divisoren i für Teilen ohne Rest darstellen.
     
  3. Da der Laufindex inkrementiert wird, d.h. sich von klein zu groß wandelt, werden Nicht-Primzahlen keine Teiler i sein können, da diese Faktoren besitzen, um die n bereits beraubt wurde.
     
  4. Hier darf n als am Ende von Schritt 1 eingefroren betrachtet werden: Wurzel n wäre die größte Zahl, die zweimal als Faktor in n stecken kann. Eine Zahl größer Wurzel (n) kann damit nur einmal in n stecken. Diese als einzige von Schritt 2 nicht behandelte Möglichkeit behandelt Schritt 3.
  Wenn sich durch diese for-Schleife am Ende n = 1 ergibt (n = 2 ist nicht möglich wegen Schitt 1, daher ist (n > 2) in Zeile 241 in Ordnung), dann ist die Primfaktorzerlegung bereits geschafft.
  Ansonsten kommt nun Schritt 3 (Zeilen 238‑244): Wie in Punkten 3. und 4. von Schritt 2 ausgeführt, kann n, wenn es nicht 1 ist, nur eine Primzahl sein, die größer als √n ist. Es gilt also nur noch, diese Primzahl n der Liste hinzuzufügen. Fertig! 😎 
  Man ersieht hier, dass man mit brute force, d.h. durch gewaltsames Teilen, sinnvoll und schnell zum Ziel kommt, lediglich die beschriebenen Stellen sind logisch zu bedenken. Der Computer berechnet viele Operationen schnell und fehlerfrei, Menschen gehen daher anders vor – dies ist beim Programmieren im Auge zu behalten. Speziell auch, wann sich eine Optimierung durch einen geschickteren Algorithmus lohnt und wann es direkt geht.
•  Mini-Benchmark:  Um den letzten Gedanken am Ende des Algorithmusabschnitts weiterzuführen, kann ein Benchmark Klarheit über Schwächen geben und sinnvolle Änderungen am Code auslösen – oder auch die entsprechende verwendete Hardware testen. Speziell nach Erweiterung von 31 Bit für natürliche Zahlen (ℕ) mit int auf 64 Bit unsigned long long, liegt ein solcher Test nahe, da bei der größtmöglichen Primzahl 18 446 744 073 709 551 557 (über 18 Trillionen!) sehr viele Berechnungen erfolgen und somit die Zeitangabe auch sinnvoll zu erfassen ist.
  Bei Aufruf von time ./example 18446744073709551557 1 bzw. time make r 18446744073709551557 1 ergaben sich folgende Werte auf den angegebenen Systemen:
  

  System:   [🔧PC‑Tech‑Info]	Intel Core 2 Duo T6400@ 2,0 GHz ❹ Penryn bogomips: 3989,82	Pentium Dual-Core T4300@ 2,1 GHz Penryn bogomips: 4189,40	Intel Core i7-2600K@ 3,4 GHz ❸ Sandy Bridge bogomips: 6799,86	Intel Core i7-4770T@ 2,5 GHz ❷ Haswell bogomips: 4988,40	Intel Core i7-6700@ 3,4 GHz Skylake bogomips: 6816,00	AMD Ryzen 5 3600@ 3,6-4,2 GHz ❶ Zen2 & RDNA 1.0 bogomips: 7186,43
  real:	35,339 s	33,724 s	25,132 s	23,829 s	17,259 s	16,046 s
  user:	35,288 s	33,620 s	25,107 s	23,825 s	17,255 s	16,024 s
  sys:	0,004 s	0,008 s	0,009 s	0,005 s	0,004 s	0,000 s

  Die System‑Angaben entstammen dem Befehl: cat /proc/cpuinfo bis auf den Codenamen (der bei meinen Systemen fettgedruckt erscheint; Backup‑ oder deutlich veraltete Systeme erscheinen kursiv).
  Für die größtmögliche ULL‑Zahl 18 446 744 073 709 551 615 (58 mehr als die Primzahl zuvor) braucht mein Haswell‑System statt 23,829 s lediglich 0,015 s und zerlegt dabei in sieben Primfaktoren: 3, 5, 17, 257, 641, 65537 und 6700417. Der Code ist für Einzelzahlen also schnell genug und der Mini-Benchmark ein nettes Abfallprodukt.
•  Lizenz und Urheberrecht:  Wenn man privat Code schreibt, besitzt man das Copyright und sollte dies auch anmerken. Dies gibt das Recht, den Code zu verkaufen, aber natürlich ebenso, diesen im Form von Freier Software der Allgemeinheit zu überlassen (Copyleft), so dass niemand diesen Code missbrauchen kann, sondern nur abändern und ebenfalls im Quellcode der Allgemeinheit zur Verfügung stellen muss. Dies macht die GNU General Public License: GPL, deren jüngste und mächtigste Variante zur Befreiung der Anwender die GPLv3 ist. Der von mir nur gelinkte Text wird normalerweise dem Software-Quelltext als Datei beigelegt. Hier bedeutet mein Copyright nur, dass ich es geschrieben habe und die Nutzung freigebe – die Basis-Struktur kam aus einem Beispiel meiner 1. Literaturangabe (S. 63, Listing 4.2), der Algorithmus ist wohl bekannt und im Netz vielfach leicht zu finden, ebenso die ANSI-Farbsequenzen, die ich schon Ende der 1980-er in Tubo Pascal verwendete. In Phase 2 kamen dann weitere Ideen aus der 1. Literaturangabe (Listing 10.6 [Exception: try/catch-Blöcke; oben Zeilen 637-763-769], S. 233; Listing 12.6 [variable Ausgabe via ostream], S. 261) hinzu, ebenso eine Literaturrecherche bzgl. ULL, Standardstring-Umgang und weiteren Themen, wobei auch viel Code verworfen bzw. umgeändert werden musste. Somit ist vorrangig die spezielle Gesamtgestaltung mein Werk. Nichts hier ist also ein Copyright (Urheberschaft macht bei sehr Einfachem wenig Sinn; wenn das mal die Patentämter [bzw. die verantwortliche Legislative] begreifen würden) oder eine Lizenz wert ... es soll nur als Beispiel dienen, wie man mit eigener Software umgehen sollte.
•  Feinheiten:  So, wie die Farbcodes im Teminal über ANSI-Escape-Sequenzen eine neue Farbe festlegen (Kommentar und Festlegung in Zeilen 27‑53, Anwendung z.B. in Zeilen 69+154+711+715), so gibt es auch in String-Angaben bzw. allgemein in C/C++ Escape-Sequenzen, z.B. um einen Zeilenumbruch: \n (new line; vgl. Zeile 120+255+292+699), ein Unicode-Zeichen über \Uhhhhhhhh zu bewirken (vgl. z.B. Zeile 77 dreimal+82+137+502+511) auch das doppelte Anführungszeichen: " zu maskieren, das ja als Beginn- bzw. Endemarke eines Strings dient und somit im String als \" dargestellt werden muss. Die Escape-Sequenzen beginnen immer mit einem Rückwärtsschrägstrich / Backslash: \\. Im Übrigen werden Escape-Sequenzen auch in Druckersprachen wie ESC/P (Epson) oder PCL (HP) verwendet, wenn keine Seitenbeschreibungssprachen wie PostScript verwendet wird.
  Eine Vereinfachung ist in Zeilen 60 (schmal)+177 (breit) zu finden, so dass der Namespace für die angegebene Funktionen oder gar alle Funktionen im Block nicht mit std:: ausgewiesen werden muss. Man kann also auch in einer Zeile für alle Funktionen der Standardbibliothek schreiben: using namespace std; // fuer std::cout und std::endl - aber auch bei anderen wirksam Diese allgemeine Änderung sollte aber eher vermieden werden, insbesondere wenn in main oder gar global umdefiniert, weil hier Mehrdeutigkeiten eingeführt werden könnten. Daher lieber nur für häufig aufgerufene Bibliotheks-Funktionen in einer Funktion oder in einer überschaubaren Funktion, in der kaum eigene Bezeichner vorkommen, umdefinieren wie im Listing gezeigt.
•  Kommt noch was?:  Nicht alles ist erklärt ... und wird es wohl auch nie (auch wenn ich auf Hinweise eingehe). Dafür sei die Literaturliste und eine Internetrecherche empfohlen. Nach der deutlichen Umarbeitung zur Phase 2 ist noch offen, was als Nächstes ansteht. Die Phase 1 (08.08.2019) dieses Programms habe ich auf einer Website eingefroren – inkl. der ehemaligen Phase 1-Download-Datei. Ideen hätte ich genug ... auch für ganz andere Programme ... oder einen Programmierkurs für Heranwachsende, der sich an einen 📢Vortrag anschließen könnte (diese Idee hat bereits vieles von Phase 2 geleitet).

Ergänzungen 

$ ls -al example_debug example
-rwxrwxr-x 1 jmb jmb 60464 Sep  7 15:14 example_debug
-rwxrwxr-x 1 jmb jmb 56616 Sep  7 15:14 example
# d.h. 60464 = 59,05 kB / 56616 = 55.29 kB Größe
$ file example
example: ELF 64-bit LSB shared object, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib64/ld-linux-x86-64.so.2, BuildID[sha1]=f59476f8f7efd2f9dc548143f262f53b1191c37e, for GNU/Linux 3.2.0, not stripped
$ strings example
# Ausgabe aller Zeichenketten (Strings) des Executables (viel: 649 Zeilen)
$ readelf -x .rodata example
# Anzeigen der statischen Strings
$ nm example
# Auflisten der Symbole
$ readelf -s example
# Anzeigen der Symbole
$ readelf -h example
# Ausgabe des ELF (Binärformat unter Linux) - Headers
$ readelf --relocs example
# Klären, ob das Binary ein positionsunabhängiges Executable ist bzgl. der Bibliotheken.
$ ldd example
# Liste dynamisch gelinkter Bibliotheken (hier sechs: linux-vdso.so.1, libstdc++.so.6, libm.so.6, libgcc_s.so.1, libc.so.6, /lib64/ld-linux-x86-64.so.2)
$ ldconfig -p | grep NAME_BIBLIOTHEK
# Nachschauen, ob eine bestimmte Bibliothek auf dem System installiert ist, z.B. bei `ldconfig -p | grep libm.so.6' u.a. `... => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6'.
$ /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6
# liefert am Anfang: 'GNU C Library (Ubuntu GLIBC 2.29-0ubuntu2) stable release version 2.29.' auf Xubuntu 19.04.
$ objdump -d example
# Disassemblieren des Binary bzw. des Object Files (*.o)
$ strace ./example
# Lässt das Programm ablaufen und berichtet, was es dabei tut.

GNU Binary Utilities

(kurz binutils, ebenso Name des Pakets, in dem neben Assembler as und Linker ld und gold diese Werkzeuge für ausführbare Dateien enthalten sind; diese werden, wie bereits ausgeführt, typischerweise gemeinsam mit gcc, make und gdb verwendet; vgl. Homepage sowie Dokumentation zu GNU Binutils; siehe auch Phoronix‑Artikel zum Release von 2.41 vom 30.07.2023, Phoronix‑Artikel zum Release von 2.39 bzw. original Ankündigung, beide vom 05.08.2022, LWN‑Bericht zum Release von 2.38 vom 09.02.2022, Phoronix‑Artikel zum Release von 2.37 vom 18.07.2021, vom Release von 2.36 vom 24.01.2021, zum Start der Stabilisierungsphase von Binutils 2.35 vom 05.07.2020, dem Phoronix‑Artikel zu Version 2.34 vom 01.02.2020 bzw. zur Version 2.33.1 vom 12.10.2019)

GNU Core Utilities

Weiterführende Literatur & Online Quellen

• C++‑Programmierung allgemein: ...
•  ... Buch‑Form:
  • C++ – Das umfassende Handbuch (aktuell zu C++17) [Errata & Listings], Torsten T. Will, Rheinwerk Computing, 2019 (1. korrigierter Nachdruck der 1. Aufl. 2018), 1067 S. [erstes Viertel gelesen ... Anfang meines Programmierens mit hier vorgestelltem Faktorisierungs‑Programm]
  •  C++ – kurz & gut (aktuell zu C++17), 2018 (3. Aufl.), 228 S. [Vorsicht: keine Einführung, dafür aktuelle Übersicht {C++20 wird mit den nächsten Standards erst wirklich benutzbar}]
  •  C++17 Standard Library Quick Reference: A Pocket Guide to Data Structures, Algorithms, and Functions (Englisch), Peter Van Weert & Marc Gregoire, Apress, 07/2019 (2nd Ed.), 320 S. [kurz überflogen; Order & Download]
  •  Professional C++ (Englisch), Marc Gregoire, 22. März 2021 (5. Ed.), Wrox, 1312 S. (Taschenbuch), Wrox, ISBN 978‑1119695400 [beim Überfliegen; Seiten recht dünn: man erkennt den Druck der Rückseite; US‑Order & Download]
  •  Die C++ Programmiersprache (Deutsche Ausgabe der Special Edition), Bjarne Stroustrup, Addison-Wesley Verlag, 2000 (4. aktualisierte Auflage), 1068 S. [in 2000 oder direkt danach gekaufte Originalausgabe; damals bis zur Hälfte gelesen]
  •  A Tour of C++ (C++ In Depth SERIES), Bjarne Stroustrup, 2018, 239 S., Addison Wesley, 2nd Edition, ISBN 978-0134997834   [beim Einlesen]
  •  Clean Code: A Handbook of Agile Software Craftsmanship, Robert C. Martin, 2008, 464 S., Prentice Hall, ISBN 978-0132350884   [noch nicht gelesen]
•  ... Online‑Quellen:
  • C++ Referenz (cppreference.com; Online: auf Englisch aktuell bis C++20⁽⁺⁾; Google-deutsch Fassung veraltet – nur bis C++11; Übersicht Unterstützung C++‑Standards durch Compiler)
  • C++ Referenz (cplusplus.com; vgl. Tutorials)
  • C++ Core Guidelines by Bjarne Stroustrup (implementation by MS: GSL – Guidelines Support Library)
  • ISO C++: Super‑FAQ
  • stackoverflow.com: Auf der Suche nach Antworten zum Programmieren – speziell zu C++
  • Open Standards
  • The GNU C++ Library: libstdc++
  • Boost (zusätzliche C++-Bibliothek): Dokumentation, Getting Started with Boost 1.70 on Unix Variants
  • GNU C library: libc (Download)
  • ncurses (C++-Demo)
  • Heise‑Beiträge zu C/C++, deren Artikel zu Core Guidelines C++ oder deren Artikel zu Modernem C++ (siehe oben)
• Programmierwerkzeuge allgemein: ...
•  ... Buch‑Form:
  •  Git: Projektverwaltung für Entwickler und DevOps‑Teams. Inkl. Praxistipps und Git‑Kommandoreferenz, Bernd Öggl & Michael Kofler, 27. August 2020 (1. Aufl.), 415 S. (geb.), Rheinwerk, ISBN 978‑3836271868   [noch nicht gelesen]
•  ... Online‑Quellen:
  • GCC Online Documentation (mit unterschiedlichen Versionen, als Online-Manual, PDF- oder PS-Datei oder HTML-tar-Datei) [vgl. GCC Kapitel]
  •  Git Cheat Sheet (von GitHub Education; siehe auch Cheat Sheets: Git)
• Spiele‑Programmierung mit C++: ...
•  ... Buch‑Form:
  •  Beginning C++ Through Game Programming, Michael Dawson, 06/2014, 390 S., Cengage Learning, 4th Edition, ISBN 978-1-305-10991-9   [beim Einlesen; sehr einfache Basics]
  •  C++ Game Programming – Second Edition, John Horton >Homepage<, 10/2019, 746 S., Packt Publishing, ISBN 978-1-83864-857-2, >Download der Farbbilder< & >Sourcecode: grün Code, Download ZIP<   [lese quer ... SFML‑Einsatz direkt von Beginn ab – interessanter Einstieg]
  •  SFML Blueprints (English Edition), Maxime Barbier, 05/2015, 298 S., Packt Publishing, ISBN 978-1-78439-847-7   [bestellt]
  •  SFML Game Development (English Edition), Jan Haller, Henrik Vogelius Hansson, Artur Moreira, 06/2013, 296 S., Packt Publishing, ISBN 978-1-84969-684-5, >Sourcecode: grün Code, Download ZIP<   [noch nicht gelesen]
  •  SFML Game Development By Example (English Edition), Raimondas Pupius, 12/2015, 522 S., Packt Publishing, ISBN 978-1-78528-734-3   [noch nicht gelesen]
  • Abgekündigt:    SFML Essentials (English Edition), Milcho G. Milchev, 02/2015, 156 S., Packt Publishing, ISBN 978-1-78439-732-6   [nicht im Besitz –  abgelöst durch die beiden Werke direkt darüber von Haller et al. bzw. Pupius]
    • 🕹️Game‑Frameworks
  •  C++ Game Development By Example, Siddharth Shekar, 05/2019, 408 S., Packt Publishing, ISBN 978-1-78953-530-3   [noch nicht gelesen]
•  ... Online‑Quellen:
  • Red Hat Developer:
    • C++ Topics
    • C Topics
    • C, C#, C++ Topics
    • Compiler Topics
  • SFML (multimedia library in C++; aktuelle Version ist SFML 2.6.0 vom 20.06.2023)
    • Development / Contribution Guidelines / Code Style Guide / Tutorial: SFML and Linux
    • Bislang erfüllt SFML C++03, ab SFML 3 soll C++17 anvisiert werden (vgl. Merkmale von Modern C++)
    • Weitere anvisierte Änderungen: Vulkan sowie besserer Gamepad‑Support
      • 🕹️Game‑Frameworks
  • Box2D (free open source 2‑dimensional physics simulator engine written in C++ by Erin Catto; see Github, Tutorial, Discord, Wikipedia)
  • SDL (game library in C; begonnen durch Loki in 1998; aktuell ist Version 2.0.16 PRERELEASE vom 01.08.2021 {siehe auch Phoronix‑Artikel sowie Whats New seit Version 2.0.1}, zuvor Version 2.0.14 vom 21.12.2020, davor Version 2.0.12 vom 11.03.2020 {siehe auch Phoronix‑Artikel})
  • Assets (Aktivum / Anlage / Fähigkeit: Grafik & Sound:  Bilder, Filme, Musik und Geräusche):
    • OpenGameArt.org
    • Kenney – free game assets
    • itch.io – free game assets (or entire free games to play around with)
    • Craftpix.net – Freebies
    • Game Art 2d – Freebies
    • SpriteLib
    • Upwork (kostenlose Künstlervermittlung auf Vertragsbasis)
    • Freesound (Downloads)
  • Playdoyer von Orangepixel für den Einsatz von Frameworks (im Vergleich zu Game Engines mit einfacheren Editoren wegen Verständnis und Unabhängigkeit; inkl. interessanten Einblicken in technische Abläufe)
• Siehe Liste der weiterführenden Literatur:
  • zur 🧮Mathematik,
  • zur 💡Physik,
  • zur 🔭Astronomie und
  • zur 👨‍🏫Lehre sowie
• 📋PDF-Downloads und 📢Vortrags-Zusammenfassungen.

Eigene Erfahrungen und Motivation

TSR-Routinen

(heute würde man eher Numerik sagen)

Turbo Pascal

(ich bekam immer sehr gute Noten, die Erklärungen zogen sich aber meist eine Stunde hin, bis diese Tutoren den jeweiligen Algorithmus verstanden ...)

patch

(ich hatte nie eine Sehnenscheiden-Entzündung, da ich das 10-Finger-System nicht erlernte)

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