PO W2 IV ZIN

Programowanie obiektowe

Lokalizacja plików do wykładów

http://members.lycos.co.uk/pkjw84/kw/

w folderze:

Programowanie obiektowe IV ZIN

logowanie:

nazwa u

ytkownika

2007/2008

hasło

Programowanie obiektowe

Wykład 2: Wskaźnikowe typy danych

Podstawy typów wska

nikowych

Operatory wska

nikowe

Tablice

Wska

niki a typy tablicowe i napisy

Struktury

Programowanie obiektowe

Podstawy typów wskaźnikowych

Zmienna typu wskaźnikowego (wskaźnik) jest zmienną przechowującą
adres do innego obiektu (zmiennej) w pamięci operacyjnej

Wskaźniki mają określoną specjalną arytmetykę wskaźników, dzięki czemu
moŜna w stosunkowo łatwy sposób operować na adresach w pamięci
operacyjnej

Adres

Wartość

Wskaźnik

Zmienna

Programowanie obiektowe

Operatory wskaźnikowe:

oraz

Jednoargumentowy operator

zwraca adres w pamięci

Operacja:

m = &count;

umieszcza w zmiennej

adres zmiennej

count

ZałóŜmy, Ŝe zmienna

count

zajmuje komórkę pamięci o adresie

2000

ZałóŜmy, teŜ Ŝe jej wartość to

100

W wyniku powyŜszego przypisania zmienna

będzie miała wartość

2000, tzn. zmienna m otrzymuje adres zmiennej count

Programowanie obiektowe

Jednoargumentowy operator

zwraca wartość zmiennej,

znajdującej się pod adresem następującym po operatorze

Jeśli zmienna

zawiera adres zmiennej

count

to instrukcja

q = *m;

umieszcza wartość zmiennej

count

w zmiennej

Tak więc zmienna

będzie miała wartość

100

, gdyŜ

100

znajduje się

pod adresem

2000

, który jest adresem zapisanym w

„

otrzymuje wartość, znajdującą się pod adresem

”

Operatory wskaźnikowe:

oraz

Programowanie obiektowe

Zadanie

Napisa

program wypisuj

cy na ekranie liczb

100 z u

yciem

wska

nika na liczb

typu int.

Wskaźniki - podstawy

Programowanie obiektowe

#include <iostream>

using namespace std;

int main() {

int *p, q;

q = 100;

/* przypisanie do q warto

ci 100 */

p = &q;

/* przypisanie do p adresu q */

cout << *p;

/* wy

wietlenie warto

ci q z u

yciem wska

nika */

return 0;

}

Wskaźniki - podstawy

Sposób 1

Programowanie obiektowe

#include <iostream>

using namespace std;

int main()

{

int *p, q;

p = &q;

/* pobranie adresu q */

*p = 100;

/* przypisanie warto

ci q z wykorzystaniem wska

nika */

cout <<

″″″″

Warto

zmiennej q jest

″″″″

<< q;

return 0;

}

Wskaźniki - podstawy

Sposób 2

Programowanie obiektowe

Oprócz operatorów * i & istnieją tylko cztery inne operatory,

które moŜna stosować ze wskaźnikami: +, ++, -, --.

Operator ++ zwiększa adres, na który wskazuje wskaźnik o jedną długość

typu wskaźnika;
np. jeŜeli

zawiera adres

200

do liczby całkowitej (o długości 2 bajtów),

to instrukcja

p++

powoduje, Ŝe

będzie miało adres

202

, tzn. 200+(1*2).

RównowaŜnie moŜna to zapisać:

p+=1;

JeŜeli mamy:

int *p;
p=p+200;

będzie wskazywało na 200. liczbę całkowitą, występująca za liczbą

wskazywaną poprzednio.

Podobnie działają operatory odejmowania.

Wskaźniki - podstawy

Programowanie obiektowe

Aby otrzymać wartość o jeden większą od wskazywanej przez wskaźnik,

naleŜy posłuŜyć się konstrukcją:

(*p)++;

(JeŜeli załoŜymy, Ŝe

wskazuje na adres

200

, pod którym znajduje się

liczba

100

typu int, to po wykonaniu ww. instrukcji

wskazuje na liczbę

101

nadal pod adresem

200

UWAGA!

Instrukcja:

*p++;

powoduje zwiększenia wskaźnika

(a nie wartości obiektu, na który

wskazuje!!!), tzn.

wskazuje na adres

202

(zakładamy, Ŝe liczba typu int

zajmuje 2 bajty).

Wskaźniki - podstawy

Programowanie obiektowe

Aby rzutować zmienną

typu

na inny typ

, poprzedzamy

nazwą

typu

ujętą w nawias.

Przykład

float f;

f=100.2;

cout << (int) f; /*wyświetlenie f jako liczby całkowitej */

Rzutowanie typów

Programowanie obiektowe

Ta sama zasada dotyczy rzutowania wskaźników
ZałóŜmy, Ŝe mamy:

int *iptr;

float *fptr;

Aby przypisać wskaźnik do liczby całkowitej

iptr

wskaźnikowi do liczby

zmiennoprzecinkowej

fptr

, piszemy:

fptr=(float *) iptr;

Rzutowanie typów

Programowanie obiektowe

Wskaźniki a typy tablicowe

zyk C/C++ w sposób wyj

tkowy ł

czy wska

niki i tablice

W wyniku deklaracji zmiennej tablicowej,

rodowisko j

zyka C/C++

tworzy wska

nik na pocz

tek tej tablicy. Miejsca na pozostałe

elementy tablicy s

zajmowane w zale

ci od rozmiaru tablicy.

Tablica zajmuje spójny obszar pami

ci operacyjnej

Tak wi

c do tablic mo

emy odnosi

w sposób tradycyjny, tzn.

przy pomocy nazwy zmiennej z indeksem tablicy: tab[i] lub
stosuj

c arytmetyk

wska

ników

Takie traktowanie tablic jest szczególnie przydatne dla tzw. tablic
otwartych i ła

cuchów znaków - bez wst

pnego okre

lenia ich

długo

Takich cech nie ma wi

kszo

ść

innych j

zyków programowania

Programowanie obiektowe

Wskaźniki i tablice

Niech:

int sample[10];

MoŜna utworzyć wskaźnik do pierwszego elementu, uŜywając nazwy

sample

PoniŜszy fragment programu przypisuje zmiennej

adres

pierwszego elementu tablicy

sample

int *p;
int sample[10];
p = sample;

RównowaŜne są równieŜ odwołania:

sample[i]

oraz

*(sample+i)

Programowanie obiektowe

Nazwa tablicy bez indeksu jest wska

nikiem do pocz

tku

tablicy

Przeanalizujmy poni

szy przykład

#include <iostream>

using namespace std;
int main() {

int a[10] = {10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100};
int *p;
p = a;

/* przypisanie p adresu pocz

tkowego tablicy a */

/* wypisanie pierwszych trzech elementów tablicy a z u

yciem p */

cout << *p << *(p+1) << *(p+2);

/* to samo z wykorzystaniem a */

cout << a[0] << a[1] << a[2];
return 0;

}

Wskaźniki i tablice

Programowanie obiektowe

Zadanie

Napisa

program wczytuj

cy napis jako ła

cuch znaków. Nast

pnie

program powinien odszuka

pierwszy ci

g spacji w ła

cuchu,

po czym wy

wietli

pozostał

ęść

napisu.

Wykorzysta

zmienne wska

nikowe.

Wskaźniki i tablice

Programowanie obiektowe

Wskaźniki wielokrotne

liwe jest, aby wska

nik wskazywał na inny wska

nik

(tzw. wielokrotne odwołanie niejawne).

Aby zadeklarowa

wska

nik do wska

nika, nale

y przed

nazw

wska

nika umie

dodatkow

gwiazdk

char

;

Adres

Wartość

Wskaźnik
do wskaźnika

Zmienna

Adres

Wskaźnik

Programowanie obiektowe

Aby dosta

do warto

ci wskazywanej niejawnie przez

wska

nik do wska

nika, nale

y zastosowa

operator *

dwukrotnie:

char **mp, *p, ch;
p=&ch;

// pobranie adresu ch

mp=&p;

// pobranie adresu p

/* przypisanie ch warto

ci A z wykorzystaniem wielokrotnego

odwołania niejawnego */

**mp=‘A’;

Wskaźniki wielokrotne

Programowanie obiektowe

Arytmetyka wskaźników

Przeanalizuj i wyja

nij poni

szy kod:

int x=1, y, z[10];

int *ip, *iq;

ip = &x;

y = *ip;

*ip = 0;

*ip += 1;

y = *ip+2;

ip = &z[0];

iq = ip;

// ip wskazuje na x

// y=1

// x=0

// x=1

// y=3

// ip wskazuje na z[0]

// iq wskazuje na z[0]

Programowanie obiektowe

Arytmetyka wskaźników

Przykład operacji dla typu prostego:

int *px;

px += 2;

px = (adres wskazywany przez px) + (2 * rozmiar obiektu
wskazywanego przez px);

np. dla px równego 3000 i rozmiaru 4 (dla int):

3000 + 2 * 4 = 3008;

Przykład dla tablicy:

int a[4];

int *pa;

pa = a; /* lub pa=&a[0]; */

pa ++;

/*pa wskazuje na a[1] */

pa = pa+2;

/*pa wskazuje na a[3] */

pa --;

/*pa wskazuje na a[2] */

a[0] a[1] a[2] a[3]

3000

3004

3008

3012

Programowanie obiektowe

Wprowadzenie do języka C++

Dynamiczny przydział pami

ci (alokacja):

operator new

np.

int *point;

point = new int;

*point = 999;

Programowanie obiektowe

Wprowadzenie do języka C++

Dynamiczne zwolnienie pami

ci:

operator delete

np.

delete point;

usuwanie tablicy zaalokowanej dynamicznie:

/* new tab[2]; */

delete [ ] tab;

Programowanie obiektowe

Tablice sekwencyjne

W j

zykach programowania przez tablic

rozumie si

g warto

(np. liczb, znaków, innych typów prawidłowych dla kompilatora),
b

cych tego samego typu,

Pojedyncza zmienna w tablicy nazywana jest elementem tablicy,

Do wszystkich zmiennych w tablicy odwołujemy si

poprzez t

sam

nazw

wykorzystuj

c indeks elementu tablicy,

Indeks tablicy budowany jest na podstawie typu wyliczeniowego -
najcz

ęś

ciej s

to liczby naturalne z zerem (0) wł

cznie,

zyki programowania (np. Pascal), w których indeksy mog

znakami

ASCII lub własnymi typami wyliczeniowymi,

W j

zyku C/C++ domy

lnym indeksem tablicy s

liczby naturalne

z zerem

Programowanie obiektowe

Deklarowanie tablic jednowymiarowych (wektorów)

W j

zyku C/C++ tablice jednowymiarowe deklarujemy według schematu:

typ_elementów nazwa_tablicy [rozmiar]

kaŜdy z elementów tablicy

jest typu „typ_elementów”

dostęp do kaŜdego

z elementów tablicy

jest realizowany

poprzez jej nazwę

rozmiar podawany jest

jako liczba naturalna w otoczeniu

nawiasów kwadratowych

Zmienne i stałe typu tablicowego deklarujemy w cz

ęś

deklaracyjnej programu C/C++ jest liczony od zera do warto

rozmiar-1

Programowanie obiektowe

Tablice jednowymiarowe

Przykład: deklaracja pi

ciopozycyjnej tablicy liczb całkowitych:

int tab[5];

Po wykonaniu powy

szej deklaracji powstaje w pami

operacyjnej nast

puj

ca struktura danych:

tab[0]

tab[1]

tab[2]

tab[3]

tab[4]

spójny obszar pamięci operacyjnej

najmłodszy adres

najstarszy adres

Programowanie obiektowe

Tablice jednowymiarowe

Wypełnienie tablicy z wykorzystanie p

tli for :

int tab[5];

int j;

for (j=0; j<5; j++)

{

tab [ j ] = j;

/* podstawienie warto

ci do elementu tablicy */

}

Po wykonaniu powy

szych działa

otrzymujemy:

tab[0]

tab[1]

tab[2]

tab[3]

tab[4]

Programowanie obiektowe

Tablice jednowymiarowe

Przykład: Wczytanie elementów do tablicy i wypisanie ich na ekranie:

#include <iostream>
using namespace std;
int moja_tab[5];
int j;

int main( ) {

for (j=0; j<5; j++)
{

/*wczytanie elementu do tablicy*/

cout << endl << "Wprowadz element na pozycje " << j << endl;
cin >> moja_tab[j];

/* wypisanie elementu z opisem i now

lini

cout << "moja_tab[" << j << "] = " << moja_tab[j];
}
getchar();

return 0;

}

Program 2.2

Programowanie obiektowe

Inicjowanie wartości elementów tablic

Tablic

na zainicjowa

przy pomocy p

tli, np.: for

na równie

wczyta

warto

ci elementów przy pomocy funkcji

scanf

Zainicjowanie warto

ci tablicy w postaci wyliczenia listy warto

ci:

typ_elementów nazwa_tablicy [rozmiar] = {lista_warto

ci}

Przykład:

char znaki[5] = {‘A’, ‘B’, ‘C’, ‘D’, ‘E’}

znaki[0]

znaki[1]

znaki[2]

znaki[3]

znaki[4]

Programowanie obiektowe

Inicjowanie wartości elementów tablic

Nie nale

y polega

na warto

ciach inicjalizacyjnych tablic. Mo

e to by

ró

nie realizowane dla poszczególnych

rodowisk j

zyka C i dla ró

nych

systemów operacyjnych. Dlatego te

w dobrym zwyczaju le

y jawne

wypełnienie tablicy warto

ciami pocz

tkowymi, na przykład z

wykorzystaniem p

tli for

int tab[100];
int j;
for (j=0; j<100; j++)
{

tab[ j ] = 0;

/* wyzerowanie tablicy */

}

tab[0]

tab[1]

tab[2]

tab[99]

Po wykonaniu zerowania:

......................

Programowanie obiektowe

Wykorzystywanie tablic „otwartych”

eli z góry nie zakładamy ile elementów ma mie

tablica, to

emy u

deklaracji tzw. tablicy otwartej:

typ_elementów nazwa_tablicy [ ] = {lista_warto

ci}

Rozmiar tablicy nie jest podawany wprost.

Faktyczny rozmiar tablicy jest wyliczany przez

środowisko języka C na podstawie liczby elementów

zamieszczonych na liście wartości wprowadzanych do tablicy

Przykłady:

int całkowite[ ] = {1, 4, 6, -8, 3, -56, 19, 27, -13};

float rzeczywiste[ ] = {-12.23, 45.0, 1.4};

unsigned int naturalne[ ] = {0, 2, 8, 9, 23, 90, 100, 234};

Program 2.3

Programowanie obiektowe

Przepisywanie zawartości z tablicy do innej tablicy

Aby przepisa

zawarto

ść

jednej tablicy do innej tablicy musimy

przepisa

kolejno jej poszczególne elementy

DOZWOLONY SPOSÓB PRZEPISYWANIA WARTO

CI:

int

ródło[5] = {0, 1, 2, 3, 4}

int wynik[5];
int i;

for (i=0; i<5; i++)
{

wynik[i] =

ródło[i];

/*przepisywanie pojedynczych elementów*/

}

NIEDOZWOLONY SPOSÓB:

wynik =

ródło;

/*nieprawidłowa próba u

ycia nazwy całej tablicy*/

Programowanie obiektowe

Przykłady wykorzystania tablic jednowymiarowych

Wyliczenie warto

redniej elementów tablicy

Wykorzystanie niesko

czonej p

tli for

Program 2.4

Program 2.5

Programowanie obiektowe

Tablice wielowymiarowe

W j

zyku C tablice wielowymiarowe deklarujemy według schematu:

typ_elementów nazwa_tablicy [wymiar1]...[wymiarN]

kaŜdy z elementów tablicy

jest typu „typ_elementów”

dostęp do kaŜdego

z elementów tablicy

jest realizowany

poprzez jej nazwę

kaŜdy z wymiarów podawany jest

jako liczba naturalna w

nawiasach kwadratowych

Przykład: deklaracja dwuwymiarowej tablicy (macierzy) liczb rzeczywistych:

float macierz [4][3];

indeks

wiersza

indeks

kolumny

Programowanie obiektowe

Inicjowanie wartości elementów macierzy

Przy pomocy podwójnej p

tli for :

float macierz_R[4][3]

int i, j;

for(i=0; i<4; i++) {

for (j=0; j<3; j++) {

macierz_R[i][j] = 0.0;

}

0.0

Programowanie obiektowe

Inicjowanie wartości elementów macierzy

Jawnie ustalaj

c list

warto

ci:

float macierz_R[4][3]=

{

0.0, 0.0, 0.0,

0.2, 1.23, 2.12,

1.12, 3.45, 7.23,

3.2, 5.0, 8.7

};

0.0

0.2

1.23

2.12

1.12

3.45

7.23

3.2

5.0

8.7

Programowanie obiektowe

Inicjowanie wartości elementów macierzy

Selektywnie wstawianie warto

ci do tablicy:

macierz_R[2][2] = 1.0;

macierz_R[0][2] = 12.5;

macierz_R[3][1] = 4.78;

12.5

1.0

4.78

Programowanie obiektowe

#include <iostream>
using namespace std;
int macierz[4][5];
int i,j;
int main() {

for(i=0; i<4; i++)

for(j=0; j<5; j++)

macierz[i][j] = i*j;

for(i=0; i<4; i++) {

for(j=0; j<5; j++)

cout << macierz[i][j];

cout << endl;

}
getchar();
return 0;

}

Przykład wykorzystania tablicy dwuwymiarowej

W poni

szym przykładzie do macierzy liczb całkowitych wstawiana jest, a

nast

pnie wypisywana warto

ść

iloczynu indeksów wierszy i kolumn

poszczególnych elementów macierzy:

Wynik zadziałania programu:

0  0  0  0  0
0  1  2  3  4
0  2  4  6  8
0  3  6  9  12

Program 2.6

Programowanie obiektowe

Typy rekordowe - struktury

Do tej pory poznali

my ju

typy tablicowe, które s

zło

onymi

typami danych

Charakterystyczne dla tablicy jest to,

e ka

dy element jest tego

samego typu; mog

to by

na przykład tablice liczb całkowitych,

rzeczywistych, znaków ASCII itd.

Nie mo

emy mie

natomiast tablicy, w której wyst

puj

elementy

ró

nych typów

Nowe mo

liwo

ci w tym zakresie stwarzaj

tzw. struktury

Struktura jest konglomeratem typów danych i składa si

z kilku

zwi

zanych zmiennych, nazywanych składowymi

W przeciwie

stwie do tablic, gdzie wszystkie elementy s

tego

samego typu, ka

da składowa struktury mo

e mie

własny typ,

ró

ny od typów innych składowych

Programowanie obiektowe

Struktury

Przykład: dane osobowe

Imię

tekst do 25 znaków

Nazwisko

tekst do 35 znaków

PESEL

tekst 11 znakowy

Wiek

unsigned int

Wzrost

unsigned int

Płeć

char

Składowe stanowią jedną, logiczną całość

Programowanie obiektowe

Struktury

Schemat definicji typu strukturowego:

struct nazwa_rekordu {

Typ1 pole1;

Typ2 pole2;

Typ3 pole3;

…………

………...

TypN poleN;

} nazwa_zmiennej1, nazwa_zmiennej2, … ;

Pola w strukturze mogą

mieć róŜne typy danych

Programowanie obiektowe

Struktury

Zdefiniujmy trzy zmienne strukturowe przechowuj

ce dane

osobowe:

struct osoba {

char imie[25];

char nazwisko[35];

char PESEL[11];

unsigned int wiek;

unsigned int wzrost;

char plec;

} Osoba1, Osoba2, Osoba3;

Trzy zmienne

strukturowe

Polami struktury mogą

być tablice

Albo zmienne typu

prostego

Programowanie obiektowe

Struktury

A zatem mamy trzy zmienne strukturowe o nazwach: Osoba1,
Osoba2, Osoba3, które b

przechowywały informacje o

trzech ró

nych osobach

Zapiszemy dane Osoby1:

Osoba1.imie = „Franciszek”;

Osoba1.nazwisko = „Abacki”;

Osoba1.PESEL = „54061201254”;

Osoba1.wiek = 49;

Osoba1.wzrost = 175;

Osoba1.plec = ‘M’;

Uwaga na KROPKĘ – jest bardzo waŜna !!!!!!

Oddziela nazwę zmiennej strukturowej od nazwy jej pola

Programowanie obiektowe

Struktury zagnieŜdŜone w strukturach

Załó

my,

e chcemy dodatkowo przechowywa

dane

adresowe dla ka

dej osoby. Definicja struktury dla adresu

e by

nast

puj

ca:

Struct dane_adresowe {

Char ulica[40];

Char dom[4], lokal[4];

Char kod_p[6];

Char miejscowo

ść

[30];

};

W jaki sposób doł

czy

dane_adresowe do definicji struktury

dla danych osobowych?

Programowanie obiektowe

Struktury zagnieŜdŜone w strukturach

Po prostu jako jedno z pól struktury nale

y zdefiniowa

pole

zdefiniowane jako dane_adresowe:

struct osoba {

char imie[25];

char nazwisko[35];

char PESEL[11];

unsigned int wiek;

unsigned int wzrost;

char plec;

struct dane_adresowe adres;

} Osoba1, Osoba2, Osoba3;

Pole strukturowe,

zagnieŜdŜone wewnątrz

struktury

Struktura dane_adresowe

została zdefiniowana

wcześniej

Programowanie obiektowe

Struktury zagnieŜdŜone w strukturach

Jak zapisa

informacje o tym,

e Osoba1 mieszka w

Warszawie, Osoba2 w Krakowie, a Osoba3 w Olsztynie?
Mo

na to zrobi

tak, jak przedstawiono poni

ej:

Osoba1.adres.miejscowo

ść

=„Warszawa”;

Osoba2.adres.miejscowo

ść

=„Kraków”;

Osoba3.adres.miejscowo

ść

=„Olsztyn”;

na równie

wczyta

dowoln

nazw

z klawiatury,np.:

gets(Osoba3.adres.miejscowo

ść

);

Kolejne kropki wskazują na kolejne poziomy

zagnieŜdŜeń struktury

Programowanie obiektowe

Wskaźniki do struktur

emy definiowa

równie

wska

niki do struktur, np.:

struct osoba *wsk_osoba

Wówczas do pól struktury dostajemy si

wykorzystuj

zamiast kropki tzw. operator strzałkowy, np.:

wsk_osoba -> imie = „Anna”;

Pozostałe reguły pracy ze zmiennymi strukturowymi nie
ulegaj

zmianie

Przykład u

ycia wska

ników do struktur

Program 2.7