- •1. Основы алгоритмизации и программирования
- •1.1. Этапы подготовки и решения задач на эвм
- •1.2. Алгоритмы и способы их описания Понятие алгоритма
- •Способы описания алгоритмов
- •Структурные схемы алгоритмов
- •1.3. Компиляция и интерпретация программ
- •1.4. Стили программирования
- •Процедурное программирование
- •Функциональное программирование
- •Логическое программирование
- •Объектно-ориентированное программирование
- •2.1. Пример готовой программы.
- •2.2. Структура основной программы
- •2.3. Алфавит языка
- •2.4. Константы и переменные Константы
- •Переменные
- •Примеры записи имен переменных
- •2.5. Арифметические выражения
- •Примеры вычисления арифметических выражений
- •Стандартные функции
- •Примеры программирования арифметических выражений
- •Контрольные задания
- •1. Составить описания для заданных переменных
- •2.6. Линейные вычислительные процессы
- •Оператор присваивания
- •Странные операторы присваивания
- •Функции ввода-вывода
- •Функции ввода исходных данных с клавиатуры
- •Потоковый ввод данных числового типа
- •Функция форматного ввода
- •Операторы вывода данных на экран Потоковый вывод
- •Форматный вывод
- •Контрольные задания
- •2.7. Разветвляющиеся вычислительные процессы
- •Логические выражения
- •Порядок выполнения операций в логических выражениях
- •Условные операторы
- •Короткий условный оператор
- •Полный условный оператор
- •If (логическое выражение) { p1;} else {p2;}
- •Вложенные структуры условных операторов
- •Оператор выбора
- •Контрольные задания
- •2.8. Циклические вычислительные процессы
- •Операторы цикла с условием
- •Оператор цикла do...While
- •Оператор цикла с параметром
- •2.9. Базовые алгоритмы
- •Задача 1. Алгоритм организации счетчика
- •Задача 2. Алгоритм накопления суммы
- •Задача 3. Алгоритм накопления произведения
- •Задача 4. Алгоритм поиска минимального члена последовательности
- •Задача 5. Табулирование функции (или кратные циклы)
- •Задача 6. Вычисление сумм последовательностей
- •2.10. Указатели и массивы Указатели
- •Понятие массива
- •Общий вид описания массива
- •Одномерные массивы
- •Описание одномерного массива
- •Индексированные переменные
- •Ввод-вывод одномерных массивов
- •Обработка одномерных массивов
- •Задача 1. Организация счетчика
- •Задача 2. Накопление суммы и произведения
- •Задача 3. Поиск минимального и максимального элементов массива
- •Двухмерные массивы
- •Описание двухмерного массива
- •Ввод-вывод двухмерного массива
- •Обработка матриц
- •2.11. Подпрограммы Структура сложной программы
- •Функции
- •Общий вид описания функции
- •Обращение к функции
- •Пример программы с функцией
- •Механизм замены параметров
- •Параметры-массивы в функциях
- •Рекурсия
- •Примеры программирования задач с использованием подпрограмм
- •Задача 1
- •2.12. Текстовые данные
- •Символьный тип данных
- •Ввод-вывод символьных данных
- •Обработка символьных данных
- •Ввод-вывод строковых данных
- •Обработка строковых данных
- •Стандартные функции обработки строк
- •Сравнение строк:
- •Сцепление строк
- •Определение длины строки
- •Копирование строк
- •Поиск символа в стоке
- •Пример программы для задачи с текстовыми данными
- •Контрольные задания
- •2.13. Динамическое выделение памяти
- •Структуры данных Понятие структуры
- •Обработка структур
- •Пример задачи с использованием структурированных данных
- •2.15. Файлы данных Понятие файла
- •Работа с файлами
- •Открытие файла
- •Обработка открытого файла
- •Закрытие файла
- •Функции ввода/вывода
- •Работа с текстовыми файлами
- •Обработка бинарных файлов
- •Контрольные задания
- •Заключение
- •Оглавление
2.10. Указатели и массивы Указатели
Указатель - это переменная, содержащая адрес области памяти. Указатели широко применяются в языке С++. В некоторых случаях без них просто не обойтись, а в некоторых программы с использованием указателей становится короче и эффективнее.
Начнем с того, что поговорим о структуре памяти любого компьютера. Как известно, память компьютера представляет последовательность 8-битовых байтов. Каждый байт пронумерован, причем нумерация начинается с нуля. Номер байта называется адресом. Иногда говорят, что адрес указывает на определенный байт. Таким образом, указатель является просто адресом байта памяти.
Язык С++ позволяет определять переменные, которые могут хранить адреса памяти. Такие переменные и называются указателями. Значение указателя сообщает о том, где размещен объект, но ничего не говорит о значении самого объекта.
Присваивая указателю то или иное допустимое значение, можно обеспечить доступ к данным через этот указатель.
Для описания переменной типа указатель используется символ *.
Формат описания:
Тип *имя;
Указатель – адрес переменной какого-то определенного типа. Этот тип сообщается компилятору при объявлении указателя.
int *x;
char *y;
Пример следует понимать так: x – это указатель на ячейку, в которой хранится целое значение, а y – указатель на однобайтовую ячейку, предназначенную для хранения символа.
Двумя наиболее важными операциями, связанными с указателями, являются операция обращения по адресу * и определение адреса &.
Операция обращения по адресу предназначена для записи или считывания значения, размещенного по адресу, содержащемуся в переменной-указателе.
Например:
int *x;
. . .
*x=5;
Операция определения адреса & возвращает адрес памяти своего операнда. Операндом должна быть переменная.
Напимер:
int *x;
int a=5;
x=&a;
Кроме того, над указателями можно выполнять арифметические операции сложения и вычитания.
Если у – указатель на целое, то унарная операция y++ увеличивает значение адреса, хранящегося в переменной-указателе на число равное размеру ячейки целого типа, т.е. на 2 байта; теперь оно является адресом следующей ячейки целого типа. Соответственно, оператор y--; означает, что адрес уменьшается на 2 байта.
Указатели и целые числа можно складывать. Конструкция у + n (у - указатель, n - целое число) задает адрес n-гo объекта, на который указывает у. Это справедливо для любых объектов (int, char, float и др.); транслятор будет масштабировать приращение адреса в соответствии с типом, указанным в определении объекта.
Любой адрес можно проверить на равенство (= =) или неравенство (!=), больше (>) или меньше (<) с любым другим адресом.
Рассмотрим следующий фрагмент программы:
#include "stdafx.h"
int main()
{
int *x, *w;
int y;
*x=16;
y=-15;
w=&y;
. . .
}
Этот текст можно понимать так:
Выделить память под три переменные x, w, y, где x и w –переменные типа указатель. Оператор *x=16; означает, что в ячейку, адрес которой записан в х, помещается значение 16. Затем переменной у присваивается значение -15. После чего в указатель w записывается адрес переменной y. Синтаксически текст записан правильно. Проблема заключается в том, что указатель х не инициализирован. Описание int *x; это лишь указание компилятору резервировать память, необходимую для хранения адреса целой ячейки. Но в этой памяти может оказаться адрес любой ячейки, в том числе и адрес, где хранится полезная информация, например, операционная система. Запись в такую ячейку может привести к сбою в работе компьютера. Поэтому при работе с указателями их надо правильно инициализировать. Существует 4 способа правильного задания начального значения для указателя:
1) Описать указатель глобально, т.е. вне любой функции. При этом указатель будет инициализирован безопасным нулевым адресом. Кроме того любому указателю можно присвоить безопасный нулевой адрес, например:
int *x;
x=NULL;
Гарантируется, что этот адрес не совпадет ни с одним адресом, уже использованным в системе.
2) Присвоить указателю адрес переменной. Например: w=&y;
3) Присвоить указателю значение другого указателя, к этому моменту правильно инициализированного. Например: x=w;
4) Использовать функции выделения динамической памяти malloc() и calloc(). При использовании этих функция необходимо подключать библиотеку <malloc.h>. Рассмотрим пример использования функции malloc():
x=(int*)malloc(sizeof(int));
Приведенный пример означает, что функция выделит область памяти, размер которой определит функция sizeof(). Если вы знаете размер ячейки заданного типа, то можно написать проще: x=(int*)malloc(2);
По окончанию работы программы, память, выделенную функцией malloc() рекомендуется освободить функцией free(x); Вернемся к приведенному ранее фрагменту программы:
#include "stdafx.h"
#include <malloc.h>
int main()
{ int *x, *w;
int y;
x=(int*)malloc(sizeof(int));
*x=16;
y=-15;
w=&y;
. . .
}
Теперь никаких конфликтных ситуаций при работе с указателями не возникнет. В языке С++ существует еще одна пара операторов new и delete для динамического выделения и освобождения памяти. О них мы поговорим чуть позже.