Jeszcze o funkcjach

Temat ważny,
ponieważ nie istnieje program w

C/C++ bez funkcji (choćby
main())

Jeszcze o parametrach

przypomnienie sprzed tygodnia



W klasycznym C jedynym mechanizmem

wywołującym skutki nielokalne jest przekazanie

adresu (przez operator adresowy &)



Adres posłuży do zmiany komórek wskazanych

przez niego za pomocą L wyrażenia *adres



W C zastosowano odwołanie do

„niskopoziomowego rozumienia” zmiennej, tzn.

faktu, iż każda deklarowana zmienna posiada

miejsce w pamięci (adres) i zajmuje tę pamięć w

sposób charakterystyczny dla swego typu

A co dodatkowo w C++?



Możliwe jest połączenie parametrów aktualnych z formalnymi

przez nazwę (referencję) a nie tylko przez wartość



Deklarowana zmienna nie tylko ma jakiś adres (wyznaczany

operatorem &), ale sama jej nazwa jest nośnikiem tego adresu



Na potrzeby połączeń parametrów, wystarczy aby w opisie

parametrów formalnych pojawił się operator & przed nazwą

parametru formalnego aby w wywołaniu można było użyć

samej nazwy argumentu a w treści funkcji samej nazwy

parametru



Oczywistą konsekwencją jest ograniczenie takiego argumentu

do nazwy zmiennej (tylko zmienna ma adres określony po

kompilacji) o identycznym typie co parametr. Wykluczone jest

użycie argumentu będącego wyrażeniem (wyrażenie ma

wartość, lecz nie ma adresu – powstaje na stosie)



Wprowadzenie tego mechanizmu połączeń unowocześnia

istotnie C++ względem C (na wzór innych języków

programowania strukturalnego)

Złożone parametry funkcji



Tablice w parametrach



Jednowymiarowe



Wielowymiarowe



Struktury



Funkcje

Tablice jednowymiarowe w
parametrach funkcji



Najczęściej spotykane jest przekazanie adresu.
Jest to podejście klasyczne (działa w C i C++)



Jest elastyczne i uniwersalne (nie wymaga
„zanurzenia” nagłówka funkcji w definicji tablicy)



Argumentem jest nazwa tablicy –NAZWA TABLICY
JEST ADRESEM JEJ PIERWSZEGO ELEMENTU



W ciele funkcji używa się modyfikacji tego adresu
np.x++ lub odliczania od niego np. *(x+i)

Przykład ze statystyką –
wyznaczane są statystyki
randomizowanej tablicy

//nagłówki i definicje
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <conio.h>
const maxn = 100;
struct par_stat{
double srednia;
double odch;
double swob;
}; //definicja struktury – tzw. rekordu
void statystyka(double*,int,par_stat&);// par& to już

referencja C++

Statystyka cd

// funkcja główna
main()
{
double dane[maxn]; //tablica lokalna
int i,n;
par_stat parametry;
clrscr();
randomize();
for (i=0;i<maxn;i++) dane[i]=(double)random(100);
statystyka(dane,maxn,parametry);
printf("srednia= %5.2f odchylenie= %5.2f NDF=%3.0f",
parametry.srednia,parametry.odch,parametry.swob);
getchar();
}

Statystyka cd

//funkcja wyznaczająca statystyki
void statystyka(double *x,int ile, par_stat& w){
double suma=ile, sumax=0.0L, sumaxx=0.0L;
int j;
for (j=0;j<maxn;j++)
{sumax+=*x;
sumaxx+=*x**x;

x++;
}
w.srednia=sumax/suma; // kropka – operator

„wyłuskania”
w.odch=sqrt((sumaxx-sumax*sumax/suma)/(suma-1.0));
w.swob=suma-1.0;
}

Tablice wielowymiarowe w
parametrach



Rzadko spotykane w C



Wymagają zanurzenia nagłówka w definicji

tablicy, lub samodzielnego operowania

adresami (dokonywania linearyzacji –

ponieważ niezależnie od liczby wymiarów,

tablica zajmuje kolejne komórki pamięci)



W C++ przekazanie przez referencję, często z

tzw. tablicą otwartą, wówczas w ciele funkcji

spotykana konstrukcja dostępu, to np.

*(*(x+i)+k)

gdzie x – adres początku,

i – numer wiersza,

k - kolumny

Przykład trywialny – tworzenie
macierzy E

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <conio.h>
const maxn = 10;
typedef double mac[maxn][maxn];
void tworz(double [ ][maxn],int);//prototyp z tablicą otwartą
main(){
mac dane; int i,j,n;
clrscr(); tworz(dane,maxn);
for (i=0;i<maxn;i++)
{printf("\n");
for (j=0;j<maxn;j++) printf(" %5.1f",dane[i][j]); }
getchar();}
void tworz(double x[][maxn],int ile){
for (int j=0;j<ile;j++)
for (int k=0;k<ile;k++) *(*(x+j)+k)=j==k?1:0;
}

Przykład z szukaniem
pierwiastka



Metoda Newtona

pozwala na rozwiązanie równania

f(x)=0



Załóżmy, że rozwiązanie y znajduje się w przedziale [a,b],

istnieją ciągłe f’ i f’’, f’’ nie zmienia znaku w [a,b]



Przybliżeniem rozwiązania jest x

i

, h

i

jest błędem

przybliżenia



Mamy zatem

f(x

i

+h

i

)=0



Rozwijając w szereg Taylora (w pierwszym przybliżeniu)

f(x

i

+h

i

)=f(x

i

)+h

i

f’(x

i

)



Pamiętając, że h

i

zostało obliczone w przybliżeniu, mamy

x

i+1

=x

i

-f(x

i

)/f’(x

i

)



W praktyce, przerywamy iteracje, gdy |x

i+1

-x

i

|<eps

Interpretacja geometryczna –
kolejne przybliżenia w
przecięciu stycznych

Zbudujmy program szukający
rozwiązania f(x)=sin(x)-1/2x=0



FUNKCJE
Wartości f dla dowolnych parametrów – f
Wartości f’ dla dowolnych parametrów – fp
Wyznaczenie rozwiązania – newt
I OCZYWIŚCIE main()



Dane to:
pierwsze przybliżenie
dokładność
maksymalna liczba iteracji (po jej
przekroczeniu uznajemy, że metoda nie jest
zbieżna)

Istnieje kilka rozwiązań
to, które znajdziemy, zależy od
startu

Czas na program

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
double f(double),fp(double); //prototypy (i kilka na raz! Lista prototypów)
int newt(double*, double, int); // newt=0 zbieżny, 1 rozbieżny
main()
{
double x0,eps;
int n;
printf(” podaj przybl., dokładność i maks. l. iteracji \n”);
scanf(”%lf %lf %d”, &x0,&eps,&n); //uwaga na &
if(!newt(&x0,n,eps))
printf(”Rozwiązanie w %f \n”,x0);
else
printf(”Proces rozbieżny \n”);
getchar();
} // to koniec głównej funkcji

A teraz czas na zdefiniowanie
zapowiedzianych prototypami
funkcji

// funkcja newt
int newt(double *x, int n, double eps)
{
double x1; // potrzeba dwóch x dla oceny
int i=0; // licznik iteracji
do
{
x1=-f(*x)/fp(*x); //poprawka
*x+=x1; //poprawiam rozwiązanie
if(fabs(x1)<eps) return 0; //osiągnięta dokładność
} while(i++<n); //przekroczono l.iteracji
return 1; //gdy nie osiągnięto

zadowalającej dokł.

} // koniec newt, 0 jest rozwiązanie, 1 brak

I jeszcze funkcje z równania

double f(double x)
{
return sin(x)-0.5*x;
}
double fp(double x)
{
return cos(x)-0.5;
}

Uwagi o programie



Funkcja newt, niestety sztywno rozwiązuje
wyłącznie równanie f(x)=0, pod warunkiem,
że funkcja opisana jest w f a jej pochodna w
fp



A przecież metoda Newtona jest ogólna (a
funkcja Newt NIE)



Gdyby funkcji newt można przekazać przez
parametry na czym ma działać (jakimi
funkcjami się posługiwać do wyznaczania
wartości funkcji i jej pochodnej)byłaby
uniwersalna

Zmieniony program

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
double f(double),fp(double); //prototypy
int newt2(double*, double, int, double (*)(double), double (*)(double)); //NOWOŚĆ

C++

// newt2=0 zbieżny, 1 rozbieżny
main()
{
double x0,eps;
int n;
printf(” podaj przybl. dokł. i maks. l. iteracji \n”);
scanf(”%lf %lf %d”, &x0,&eps,&n); //uwaga na &
if(!newt(&x0,n,eps,f,fp))
printf(”Rozwiązanie w %f \n”,x0);
else
printf(”Proces rozbieżny \n”);
getchar();
} // to koniec głównej funkcji

Poprawiona funkcja newt

int newt2(double *x, int n, double eps,
double (*f1)(double), double (*f2)(double))
{
double x1;
int i=0;
do
{
x1=-(*f1)(*x)/(*f2)(*x);
*x+=x1;
if (fabs(x1)<eps) return 0;
} while(i++<n);
return 1;
}
//funkcje pozostają bez zmian
//gdy użyjemy innych funkcji, wystarczy podać to w wywołaniu

Co warto wiedzieć o takich
parametrach?



Funkcje nie są zmiennymi



Identyfikator funkcji jest typu „wskaźnik do funkcji”
(i ma wartość adresu funkcji)



Można wykonać operacje na wskaźnikach do funkcji



Można zapisywać wskaźniki do funkcji w tablicach



Wskaźniki do funkcji można przekazywać jako
argumenty innych funkcji. Parametr jest wówczas
wskaźnikiem do funkcji z lokalną nazwą



Informacja o typie wartości zwracanej przez funkcję
musi być uwzględniona w deklaracji

UWAGA



Między tablicami i funkcjami istnieje
analogia:



nazwa tablicy jest adresem jest początku



nazwa funkcji jest jej wskaźnikiem



Do funkcji nie można przekazać tablicy tylko
jej adres



Do funkcji nie można przekazać funkcji tylko
wskaźnik do niej

Bardziej złożone typy
(na struktury przyjdzie czas)



int f[]; //tablica o elementach int



int *f[]; //tablica wskaźników do int



int f(); //funkcja zwracająca wartość int



int *f(); //funkcja zwr. wskaźnik do int



int (*f)(); //wskaźnik do funkcji
zwracającej int



int *(*f)(); // wskaźnik do funkcji zwr. wsk.
do int



int (*(f[]))(); //tablica wskaźników do funkcji
zwr. int

Pliki

W stylu C

W stdio dostarczony jest zestaw funkcji
realizujących operacje we/wy, które pozwalają
zapisać i odczytać dane ze zbiorów lub
urządzeń.



ANSI C stosuje tzw. strumienie do zaznaczania

abstrakcyjnego portu, poprzez który dane mogą

przepływać jedno lub dwukierunkowo.



Strumień ANSI C jest uważany za konstrukcję

niskiego poziomu, na którą jest nakładany

bardziej złożony system plikowy.



Strumienie są reprezentowane przez zmienne

typu FILE. Konstrukcja FILE jest biblioteczną.



Funkcje strumieniowe traktują zbiór danych jako

ciąg pojedynczych znaków, które mogą być

później grupowane w formatowanych

operacjach we/wy.

Jak skorzystać z pliku (w C)?
Kilka kroków

(jak w TP, Moduli i

innych)



Zadeklarowanie wskaźnika do FILE



„Otwarcie” pliku – identyfikacja
zbioru/portu, określenie dopuszczalnych
operacji, skojarzenie wskaźnika FILE* z
danymi
fopen



Operacje transmisji z/do pliku
różne funkcje z biblioteki stdio



Zamknięcie pliku
fclose

Funkcja

Opis

Wartość

zwracana

FILE *fopen

(const char

*namefile,

const char

*mode)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 int fclose

(FILE *stream)

 

Funkcja otwiera plik i wiąże z tym plikiem

strumień.

namefile - nazwa pliku

mode - tryb ustawienia pliku

r - do czytania. Zbiór musi istnieć

w - otwiera pusty zbiór do zapisu, jeśli

plik istnieje kasuje jego zawartość

a - do zapisu na końcu zbioru. Jeśli plik

nie istnieje tworzy nowy

r+ - otwiera istniejący plik do zapisu i

odczytu

w+ - otwiera pusty plik do zapisu i

odczytu. Istniejący plik kasuje

a+ - otwiera do odczytu i zapisu na końcu

pliku. Jeżeli plik nie istnieje to go

tworzy.

b - otwiera plik w trybie binarnym

a i a+ - zapisuje zawsze na końcu mimo

użycia funkcji pozycjonującej fseek()

w i w+ - zawsze kasuje istniejący plik

 

zamyka strumień określony parametrem

wywołania funkcji.

wartości funkcji: 0-poprawne zamknięcie,

EOF - błąd operacji

Funkcja

otwiera plik i

wiąże z tym

plikiem

strumień.

 

Przykład



#include<conio.h>



#include<stdio.h>



int main() {



char *nazwa_pliku = "tekst.txt"; //w domyślnej lokalizacji



FILE *plik;



clrscr();



if (plik = fopen (nazwa_pliku, "rt")){



printf ("poprawne otwarcie pliku tekstowego do

czytania\n");



fclose(plik);



}



else



printf ("błąd otwarcia pliku do czytania\n");



getch();



}

Nazwy predefiniowane

Nazwa

Zastosowanie

stdin strumień wejściowy (konsola)
stdoutstrumień wyjściowy (konsola)
stderr strumień komunikatów błędów (konsola)
stdaux

strumień pomocniczy (konsola)

stdprn

strumień drukarki

Zdefiniowane stałe

EOF – znacznik końca pliku (-1)
NULL – wskaźnik zerowy
BUFSIZ – bieżący rozmiar bufora

Podstawowe funkcje obsługi
transmisji:
znaki i łańcuchy



Operowanie znakami: fgetc(…); fputc(…);

int fgetc(FILE *stream) czyta znak ze

strumienia stream jako unsigned char i

przekształca do int . Zwraca znak czytany lub

EOF, jeśli powstał błąd lub napotkano EOF.



Operowanie łańcuchami:fgets(…); fputs(…);

 char *fgets(char *string, int n, FILE

*stream) odczytuje ze strumienia stream ciąg

znaków aż do:- pierwszego znaku '\n'

(włącznie)- do końca strumienia- lub, gdy

przeczytano n-1 znakówi wstawia je do stringu

dołączając na końcu '\0'  Zwraca string lub,

NULL jeśli powstał błąd lub napotkano EOF. 

#include<conio.h>
#include<stdio.h>
int main() {
char *nazwa_pliku = "tekst.txt"; char znak, str[20],
buf[100]; FILE *plik;
clrscr();
if (plik = fopen (nazwa_pliku, "w+t"))
printf ("poprawne otwarcie pliku do zapisu i odczytu");
else { printf ("błąd otwarcia pliku"); return 1; }
printf ("\npodaj tekst: ");
gets (str);
fputs (str, plik);
rewind (plik);
printf ("\ntekst odczytany z pliku znak po znaku : ");
while ((znak=fgetc(plik))!=EOF) printf ("%c", znak);
getch();
}

Podstawowe funkcje obsługi
transmisji:
formatowana transmisja

Funkcja

Opis

Wartość zwracana

 int

fprintf

(FILE

*stream, const

* format,...);

 

 Funkcja formatuje i

wpisuje dane do

strumienia określonego

parametrem stream.

Zwraca liczbę

zapisanych znaków lub

-1 gdy wystąpił błąd. 

 int fscanf

(FILE

*stream, const

* format,...);

 

Funkcja czyta dane ze

strumienia określonego

parametrem stream, od

bieżącej pozycji, i

umieszcza w miejscu

pamięci wskazanym w

parametrze

nieustalonym.

Zwraca liczbę

przepisanych danych

wejściowych, gdy

wystąpił błąd:0

EOF po napotkaniu

końca zbioru

Pliki binarne

Funkcja

Opis

Wartość zwracana

 

size_t fread

(void *buf, size_t

size, size_t n, FILE

*stream)

 

Odczytuje ze

strumienia stream, co

najwyżej n obiektów o

rozmiarze size bajtów i

zapamiętuje je w bloku

pamięci wskazywanym

przez parametr buf.

 

Zwraca liczbę

przeczytanych

obiektów ( nie

bajtów), w

przypadku błędu lub

końca pliku to

zwraca liczbę

mniejszą od n.

 

size_t fwrite (const

void *buf, size_t

size, size_t size,

FILE *stream)

 

 

Wysyła do strumienia n

obiektów o rozmiarze

size pobranych z

obszaru pamięci

wskazywanego

parametrem buf.

 

Zwraca liczbę

wysłanych obiektów,

w przypadku błędu

{zwraca liczbę

mniejszą od n.

Sterowanie wskaźnikiem
pozycji

int

fseek

(FILE

*stream,

long offset,

int pos)

 

 

 

 

Funkcja przesuwa

wskaźnik pozycji w pliku

do miejsca oddalonego o

offset (typu long) bajtów

od pozycji pos:

SEEK_SET- początek

pliku

SEEK_CUR - bieżąca

pozycja

SEEK_END - koniec

zbioru

Zwraca 0 jeśli OK,

lub != 0 jeśli błąd.

Uwaga!!!

Dla plików

tekstowych fseek

ma ograniczone

użycie, bo zamiana

CR i LF na jeden

znak może

spowodować, że

fseek() da

nieoczekiwane

rezultaty.

 

void rewind(fp);  Przesuwa wskaźnik pozycji w

pliku na jego początek. 

Sterowanie wskaźnikiem
pozycji

 long

ftell(FILE

*stream);

 

Podaje bieżącą

pozycję wskaźnika

w pliku, liczoną

jako przesunięcie

względem początku

zbioru.

Zwraca -1L

jeśli błąd, w

przeciwnym

wypadku

wartość

niezerową 

sterowanie

int

fgetpos(fp

, pos)

 

Zapamiętuje w pos

bieżącą pozycję

wskaźnika

strumienia.

Zwraca, 0 gdy

poprawnie

zakończona lub

!= 0 gdy błąd.

 int

fsetpos(fp

, pos)

Ustawia wskaźnik

pozycji w pliku wg

parametru pos.

Zwraca 0 gdy

poprawnie

zakończona lub

!= 0 gdy błąd.

Biblioteka strumieni w C++



Biblioteka została stworzona jako hierarchia
klas zadeklarowanych w wielu plikach
nagłówkowych



iostream.h – podstawowy



io.h – deklaracje na najniższym poziomie



istream.h, ostream.h – podstawowe klasy
we/wy



fstream.h - zawiera ifstream.h i ofstream.h –
podstawowe operacje klas strumieni

Ogólne funkcje we/wy
strumienia
(metody klas strumieniowych)



funkcja void open – umożliwia otwarcie pliku

strumienia do zapisu/odczytu/dopisywania

oraz określenie, czy operacje we/wy

prowadzone są na tekście czy na danych

binarnych



funkcja void close – beparametryczna,

zamyka strumień



sprawdzanie poprawności operacji, funkcje



int good (zero – błąd operacji)



int fail (zero – poprawna operacja)



Przeciążony operator ! Stosowany do zmiennych

strumienia dla określenia błędu

Sekwencyjne strumienie we/wy
dla plików tekstowych

Funkcje i operatory związane z plikami

tekstowymi są proste



Operator << umieszczający dane w
strumieniu (łańcuchy i znaki)



Operator >> pobierający dane ze
strumienia



Funkcja getline – wczytywanie łańcuchów
ze strumienia (z podaną maksymalną
liczbą znaków i ogranicznikiem)

Przykład: przepisanie pliku
wej.txt do wyj.txt z zamianą
znaków ‘a’ na ‘A’

#include <iostream.h>
#include <fstream.h>
#include <conio.h>
int main()
{ fstream plikWe, plikWy;
char linia[129]; clrscr();
plikWe.open(”wej.txt”,ios::in);
if(!plikWe) {cout<<”Brak pliku”;return 1;}
plikWy.open(”wyj.txt”,ios::out);
while (plikWe.getline(linia,128)){
for (int i=0;linia[i]!=‘\0’;i++) if (linia[i]==‘a’)linia[i]=‘A’;
plikWy<<linia<<‘\n’; cout<<linia<<‘\n’;
}
plikWe.close(); plikWy.close();
getch(); return 0;
}

Strumienie dla plików
binarnych



Funkcja write wysyła bajty we wskazanej

liczbie z bufora do strumienia wyjściowego

(przypomina Pascalowy BlockWrite)



Funkcja read pobiera bajty we wskazanej

liczbie do bufora ze strumienia wejściowego

(przypomina Pascalowy BlockRead)



Funkcja seekg pozwala ustalić przeniesienie

wskaźnika strumienia do dowolnego,

dozwolonego położenia (także względem:

początku, bieżącej pozycji lub końca)