Podstawy programowania

Zachodniopomorska Szkoła Biznesu Podstawy programowania Wykład 6: 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 - rekordyKontakt 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 pólwsk -> Im= 1;(*wsk).Re=0; // można też tak ale po co?(*wsk).Im=1; z2= *wsk; // pobranie wartości spod wskaźnikawsk=&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); // prototypextern 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.H: void funkcja(); extern int zmienna; MODUL.CPP: #include <iostream.h> void funkcja() { cout << "Modul.cpp, ";cout << "funkcja().\n"; zmienna=10; } 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" MAIN.CPP po inkluzjach: (deklaracje - punkt) (deklaracje - punkt) (deklaracje - wektor) (deklaracje - punkt) (deklaracje - trójkąt) PUNKT.H: (deklaracje - punkt) TROJKAT.H: #include "punkt.h" (deklaracje - trójkąt) WEKTOR.H: #include "punkt.h" (deklaracje - wektor) Podstawy programowania - Struktury. Złożone projekty

Wielokrotna inkluzja - rozwiązanie MAIN.CPP: #include "punkt.h" #include "wektor.h" #include "trojkat.h" 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) PUNKT.H: #ifndef PUNKT_H #define PUNKT_H (deklaracje - punkt) #endif WEKTOR.H: #include "punkt.h" (deklaracje - wektor) TROJKAT.H: #include "punkt.h" (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 Podstawy programowania - Struktury. Złożone projekty

To już jest koniec++ Dziękuję za uwagę

Podstawy programowania