Podstawy
programowania

Wykład 6: Struktury. Złożone
projekty

Zachodniopomorska Szkoła Biznesu

Podstawy programowania - Struktury. Złożone

projekty

Struktura (rekord)



Często w programie buduje się zestaw danych
opisujących pewien obiekt za pomocą zbioru zmiennych
o zróżnicowanych typach.



Przydatne jest utworzenie złożonego typu danych
grupującego wszystkie informacje o takim obiekcie



Typ taki nazywa się zwykle rekordem, choć w C++
mówi się raczej o strukturze ze względu na stosowane
do jej definicji słowo kluczowe

struct

. Każdą z danych

wchodzących w skład rekordu nazywa się polem



Rekord jest jednym z podstawowych elementów, z
jakich złożona jest większość współczesnych baz danych

Rekord

pole 1

pole 2

pole 3

Podstawy programowania - Struktury. Złożone

projekty

Deklaracja zmiennej - rekordu



Składnia:

struct

{

deklaracje zmiennych - pól

...

} nazwa_zmiennej_rekordowej;



Przykład:

struct {

char nazwisko[20];

long telefon;

} kontakt;



Inicjalizacja:

struct {

char nazwisko[20];

long telefon;

} kontakt = {"Kowalski", 601111111};

zmienna: kontakt

pole: nazwisko

pole: telefon

Podstawy programowania - Struktury. Złożone

projekty

Deklaracja typu - rekordu



Składnia:

struct nazwa_struktury

{

deklaracje zmiennych - pól

...

};



Przykład:

struct Kontakt
{
char nazwisko[20];
long telefon;
};
struct Kontakt kolega;

// Zmienne - rekordy

Kontakt kolezanka;

// można pominąć 'struct'

Kontakt policja = { "Numer alarmowy", 112 };

Podstawy programowania - Struktury. Złożone

projekty

Deklaracja typu i zmiennej naraz



Składnia:

struct nazwa_struktury
{

deklaracje zmiennych - pól
...

} nazwy_zmiennych;



Przykład:

struct Kontakt
{

char nazwisko[20];
long telefon;

} kolega1, kolega2;
Kontakt k;

// Użycie nowego typu

Podstawy programowania - Struktury. Złożone

projekty

Korzystanie z rekordu



Każde pole rekordu jest osobną zmienną, do której
dostęp uzyskuje się poprzez: nazwę zmiennej
rekordowej, operator

.

oraz nazwę pola



Do zmiennej rekordowej jako całości można użyć
operatora przypisania (

=

) oraz porównania (

==,!=

)

wobec wartości, która ma typ rekordowy o tej samej
strukturze



Przypisanie powoduje skopiowanie wszystkich pól z
rekordu po prawej stronie znaku

=



Rekordy uznaje się za równe (

==

) jeżeli wszystkie ich

pola są równe.



Rekordy są różne (

!=

) jeżeli różnią się co najmniej

jednym polem

Podstawy programowania - Struktury. Złożone

projekty

Przykład użycia rekordu

struct Zespolona

// liczba zespolona

{

float Re, Im; };

// dwa pola naraz

Zespolona z1,z2 = {1,2};

// z2= 1 + 2i

z1.Re=5;
z1.Im=-1'

// z1= 5-i

Zespolona suma;
suma.Re = z1.Re + z2.Re;
suma.Im = z1.Im + z2.Im;

z2=z1;

// przypisanie

if (z1==z2)

// porównanie

cout << "Liczby jednakowe" << endl

Podstawy programowania - Struktury. Złożone

projekty

Dostęp do rekordu przez
wskaźnik



Dla typu rekordowego można utworzyć odpowiedni

wskaźnik służący do pokazywania na takie rekordy



Dostęp do pól w zmiennej pokazywanej przez wskaźnik

odbywa się z użyciem operatora

->



Przykład:

struct Zesp

{

float Re, Im; };

Zesp z1,z2;

Zesp *wsk

;

// deklaracja wskaźnika

wsk=&z1;

// 'wsk' pokazuje na 'z1'

wsk

->

Re= 0;

// dostęp do pól

wsk

->

Im= 1;

(*wsk).Re=0;

// można też tak ale po co?

(*wsk).Im=1;
z2=

*wsk

;

// pobranie wartości spod wskaźnika

wsk=&z2

// teraz 'wsk' pokazuje na 'z2'

Podstawy programowania - Struktury. Złożone

projekty

Wskaźnik do rekordu jako
parametr



Często podczas przekazywania do i z funkcji danych w

postaci rekordu stosuje się wskaźnik



Znacznie przyspiesza to działanie programu, ponieważ do

funkcji przesyłany jest tylko adres zamiast całego rekordu



Przykład:

void wstawzero(Zesp *wsk)

{

wsk->Re=0;

// funkcja wypełnia rekord

wsk->Im=0;

// wskazany przez 'wsk'

}

void main()

{

Zesp z;

wstawzero(&z);

}

Podstawy programowania - Struktury. Złożone

projekty

Tablica rekordów



Dla typu rekordowego można utworzyć tablicę



Dostęp do konkretnego pola wymaga wtedy podania:

nazwy tablicy, indeksu oraz nazwy pola.



Przykład:

struct Grupa

// deklaracja struktury

{

int numer;

float srednia };

Grupa grupy[3];

// tablica rekordów

grupy[0].numer

=11;

grupy[1].numer=21;

grupy[2].numer=41;

for (i=0; i<3; i++)

grupy[i].srednia

=5.0;

Przykład: STUDENT.CPP

Podstawy programowania - Struktury. Złożone

projekty

Pola bitowe



Pola bitowe pomagają oszczędzać pamięć



Są również przydatne w komunikacji ze sprzętem



Jest to rodzaj pola w strukturze, który pozwala zapisać
informację na małej grupie bitów



Każde pole bitowe musi być zmienną całkowitoliczbową



Przykład:

struct pogoda
{

int deszcz:1;
int wiatr :1;
int slonce:1;
int temp :2; // załóżmy, że są 4 przedziały

}; // razem 5 bitów zamiast 16

Podstawy programowania - Struktury. Złożone

projekty

Unie



Unie tworzy się dla oszczędności miejsca w pamięci. Jest

to kontener, w którym można zapisać zmienne o różnych

typach, przy każda z nich zapisywana jest w tym

samym miejscu niszcząc poprzednią wartość



Unia ma rozmiar równy rozmiarowi największego z typów

składowych



Na programiście spoczywa obowiązek pamiętania jakiego

typu wartość zapisana była ostatnio



Przykład:

union intfloat

{

int calkowita;

float rzeczywista; };

intfloat unia;

unia.calkowita=5;

unia.rzeczywista=4.5;

// calkowita jest zniszczona!

cout << unia.calkowita << endl;

// to nie będzie 5!

Podstawy programowania - Struktury. Złożone

projekty

Parametry funkcji

main



Wiele programów pozwala użytkownikowi podać parametry

wywołania, np. w linii komend lub we właściwościach skrótu



W programie w C++ można te parametry odczytać definiując

parametry wywołania dla funkcji

main



Zakłada się, że cały tekst wywołania programu podzielony

jest na części oddzielone spacjami



Pierwszy parametr (

int argc

) podaje liczbę takich części

łącznie z samą nazwą programu



Drugi z parametrów (

char *argv[]

)

jest tablicą stringów

zawierającą poszczególne części



Przykład:

void main(int argc, char *argv[])

{
for (int i=0; i<argc; i++)

cout << argv[i] << endl;

// wypisanie param.

}

Podstawy programowania - Struktury. Złożone

projekty

Projekty (1)



Język C++ umożliwia budowę programu złożonego z

wielu osobnych plików CPP



Pozwala to bardziej efektywnie zarządzać kodem

źródłowym oraz skrócić czas kompilacji



Zazwyczaj podział kodu na części, tzw. moduły, odbywa

się na zasadzie funkcjonalnej: fragmenty dotyczące

określonej dziedziny umieszczane są w osobnym pliku



Integrację plików zapewnia system SDK dzięki tzw.

projektowi, do którego należy dodać wszystkie moduły,

z których złożony jest program



System SDK sam dba o to by skompilować te moduły,

które uległy zmianom od ostatniej kompilacji, a następnie

dokonuje ich konsolidacji



W przypadku kompilacji z linii komend - budowy programu

dokonuje program make w oparciu o plik makefile

Podstawy programowania - Struktury. Złożone

projekty

Projekty (2)



Kompilacja każdego z modułów odbywa się niezależnie



W przypadku, gdy moduł korzysta ze zmiennych lub
funkcji zdefiniowanych w innym module, należy
zamieścić w nim odpowiednią deklarację



Zazwyczaj dokonuje się tego poprzez napisanie i
włączenie odpowiedniego pliku nagłówkowego .H



Użycie funkcji z drugiego modułu wymaga włączenia jej
prototypu (nagłówka)



Użycie zmiennej zdefiniowanej w innym module wymaga
umieszczenia jej deklaracji z użyciem słowa

extern



Przykład:

void funkcja (int param);

// prototyp

extern int zmienna;

// zmienna zewnętrzna

Podstawy programowania - Struktury. Złożone

projekty

Przykład projektu - 2 moduły

MAIN.CPP:

#include <iostream.h>

void funkcja();
extern int zmienna;

int globalna;

void main()
{

cout << "Main.cpp, ";

cout << "main().\n";

funkcja();

cout <<

zmienna

; // 10

}

MODUL.CPP:

#include <iostream.h>

extern int globalna;

void funkcja()
{

cout << "Modul.cpp, ";
cout << "funkcja().\n";
zmienna=10;

}

Podstawy programowania - Struktury. Złożone

projekty

Przykład - 2 moduły i zbiór .H

MAIN.CPP:

#include <iostream.h>

#include "modul.h"

void main()
{

cout << "Main.cpp, ";
cout << "main().\n";
funkcja();
cout << zmienna; // 10

}

MODUL.CPP:

#include <iostream.h>

void funkcja()
{

cout << "Modul.cpp, ";
cout << "funkcja().\n";
zmienna=10;

}

MODUL.H:

void funkcja();
extern int zmienna;

Podstawy programowania - Struktury. Złożone

projekty

Wielokrotna inkluzja



Czasem zdarza się, że plik nagłówkowy jest włączany do
pewnego modułu kilkakrotnie: raz bezpośrednio oraz
dodatkowo pośrednio przez inne pliki nagłówkowe



Niepotrzebnie wydłuża to kompilację i może
spowodować błąd powielenia tej samej deklaracji, np.
zmiennej globalnej.



Zwykle stosuje się w tym celu zabezpieczenie w postaci
kompilacji warunkowej:

#ifndef NAZWA_H

// kompilacja warunkowa

#define NAZWA_H

// definicja stałej

...
(treść zbioru nagłówkowego)
...
#endif

// koniec kompilacji warunkowej

Podstawy programowania - Struktury. Złożone

projekty

Wielokrotna inkluzja - przykład

MAIN.CPP:

#include "punkt.h"
#include "wektor.h"
#include "trojkat.h"

WEKTOR.H:

#include "punkt.h"
(deklaracje - wektor)

TROJKAT.H:

#include "punkt.h"
(deklaracje - trójkąt)

PUNKT.H:

(deklaracje - punkt)

MAIN.CPP po inkluzjach:

(deklaracje - punkt)
(deklaracje - punkt)

(deklaracje - wektor)

(deklaracje - punkt)

(deklaracje - trójkąt)

Podstawy programowania - Struktury. Złożone

projekty

Wielokrotna inkluzja -
rozwiązanie

MAIN.CPP:

#include "punkt.h"
#include "wektor.h"
#include "trojkat.h"

WEKTOR.H:

#include "punkt.h"
(deklaracje - wektor)

TROJKAT.H:

#include "punkt.h"
(deklaracje - trójkąt)

PUNKT.H:

#ifndef PUNKT_H
#define PUNKT_H

(deklaracje - punkt)

#endif

MAIN.CPP po inkluzjach:

#ifndef PUNKT_H

// prawda

#define PUNKT_H
(deklaracje - punkt)
#endif

#ifndef PUNKT_H

// fałsz

#define PUNKT_H

// pominięte

(deklaracje - punkt)

#endif
(deklaracje - wektor)
#ifndef PUNKT_H

#define PUNKT_H

// pominięte

(deklaracje - punkt)

#endif
(deklaracje - trójkąt)

Podstawy programowania - Struktury. Złożone

projekty

Modyfikatory typów (1)



Przed deklaracją zmiennej lub funkcji może stać kilka

możliwych modyfikatorów, mogących wpływać na znaczenie

deklaracji. Są to:



extern

oznacza deklarację symbolu zdefiniowanego na

zewnątrz, domyślne dla prototypu funkcji



auto

oznacza utworzenie zmiennej nietrwałej na stosie,

domyślne dla zmiennych wewnątrz funkcji. Dla globalnych -

niedostępne.



static

oznacza utworzenie zmiennej w pamięci, czas życia

równy czasowi działania programu, domyślne dla zmiennych

globalnych. Użyte wewnątrz funkcji skutkuje tym, że przy

kolejnych wywołaniach zmienna pamięta poprzednią wartość.



const

oznacza zmienną, której wartości nie można zmieniać,

można nadać ją wyłącznie przy inicjalizacji. Użyte w odniesieniu

do parametru funkcji - informuje, że funkcja nie może zmieniać

wartości tej zmiennej

Podstawy programowania - Struktury. Złożone

projekty

Modyfikatory typów (2)



typedef

oznacza, że nie deklarujemy zmiennej ale nazwę

nowego typu danych. Typu tego można potem użyć do
tworzenia zmiennych.



volatile

oznacza zmienną, której wartość może być

zmieniana z zewnątrz programu, kompilator nie umieści jej
w rejestrze procesora



register

oznacza, że zmienna będzie tak często

wykorzystywana, że chcemy aby kompilator przechowywał
ją w rejestrze procesora



inline

używa się dla deklaracji funkcji, oznacza sugestię

aby przy każdym wywołaniu tej funkcji kompilator wklejał jej
kod maszynowy w całości zamiast organizować skok do
podprogramu. Ma to sens dla bardzo krótkich funkcji,
działają wtedy szybciej

To już jest koniec++

Dziękuję za uwagę