Лекции по программированию

void f ( int * a ) //определение функции 

{ 

(* a )++;

} 

int main ()

{ 

int x =10;

f (& x ); //вызов  функции 

return 0; 

} 

При передаче параметра  по ссылке в объявлении функции перед именем параметра указывается операция взятия адреса &. В этом случае в теле функции и при вызове функции операция разадресация выполняется неявным образом, т.е. без участия программиста. Например :

void f ( int & a ) //определение  функции 

{

a ++;

} 

int main ()

{

int x =10; 

f ( x ); //вызов функции 

return 0; 

} 

Рассмотрим на примере разницу в передаче параметров.

#include <iostream> 
 
using namespace std;

void f(int a, int *b, int &c) // определение функции f 

{ 

a+=10;

(*b)+=10;

c+=10;

cout <<"f:\t"<<a <<"\t" << *b <<"\t" <<c <<endl;

} 

int main()

{

int x=10, y=20, z=30;

cout <<"main:\t"<<x <<"\t" <<y <<"\t" <<z <<endl;

f( x , & y , z ); //вызов  функции f

cout <<"main:\t"<<x <<"\t" <<y <<"\t" <<z <<endl;

return 0;

} 
 

Результат работы программы:

main : 10 20 30

f : 20 30 40

main: 10 30 40

В данном примере:

1) параметр а передается по значению, поэтому фактический параметр х не изменил свое значение после завершения работы функции f;

2) параметр b передается по указателю, а с - по ссылке, поэтому фактические параметры y и z изменили свое значение после завершения работы функции f. 

2.4. Классы памяти

Рассмотрим основные правила использования спецификаторов класса памяти:

· Необязательный спецификатор класса памяти может принимать одно из значений auto , extern , static и register .

· Место описание переменной и спецификатор класса памяти определяют область действия, время жизни и область видимости переменной.

Область действия — это часть программы, в которой переменную можно использовать для доступа к связанной с ней области памяти. В зависимости от области действия переменная может быть локальной или глобальной. Если переменная описана внутри блока (блок соответствует содержимому парных фигурных скобок), она называется локальной, область ее действия — от точки описания до конца текущего блока, включая все вложенные блоки. Если переменная описана вне любого блока,она называется глобальной, и областью ее действия считается файл, в котором она определена, от точки описания до его конца.

Класс памяти определяет время жизни и область видимости программного объекта (в частности, переменной). Если класс памяти не указан явным образом, он определяется компилятором исходя из контекста объявления.

Время жизни может быть постоянным (в течение выполнения программы) и временным (в течение выполнения блока).

Областью  видимости идентификатора называется часть текста программы, из которой допустим обычный доступ к связанной с идентификатором области памяти.Чаще всего область видимости совпадает с областью действия. Исключением является ситуация, когда во вложенном блоке описана переменная с таким же именем.В этом случае внешняя переменная во вложенном блоке невидима, хотя он (блок) и входит в ее область действия. Однако, если эта переменная глобальная, то к ней можно обратиться, используя операцию доступа к области видимости ::.

Для задания класса памяти используются следующие спецификаторы:

auto — автоматическая переменная. Память под нее выделяется в стеке и при необходимости инициализируется каждый раз при выполнении оператора, содержащего ее определение. Освобождение памяти происходит при выходе из блока, в котором описана переменная. Время ее жизни —с момента описания до конца блока. Для глобальных переменных этот спецификатор не используется, а для локальных он принимается по умолчанию, поэтому задавать его явным образом особого смысла не имеет.

extern —означает, что переменная определяется в другом месте программы (в другом файле или дальше по тексту). Используется для создания переменных, доступных во всех модулях программы, в которых они объявлены. Если переменная в том же операторе инициализируется, то спецификатор extern игнорируется.

static —статическая переменная. Время жизни —постоянное. Инициализируется один раз при первом выполнении оператора,содержащего определение переменной. В зависимости от расположения оператора описания статические переменные могут быть глобальными и локальными. Глобальные статические переменные видны только в том модуле, в котором они описаны.

register — аналогично auto , но память выделяется по возможности в регистрах процессора. Если такой возможности у компилятора нет, переменные обрабатываются как auto .

Пример описания переменных:

int a; // 1 глобальная переменная а 
int main() 
{

int b; // 2 локальная переменная b 
extern int х; //3 переменная хопределена в другом месте 
static с; //4 локальная статическая переменная с 
а =1; //5 присваивание глобальной переменной 
int а; //6 локальная переменная а 
а = 2; // 7 присваивание локальной переменной 
::а = 3; //8 присваивание глобальной переменной 
return 0;

}

int х = 4; //9 определение и инициализация х

В этом примере глобальная переменная а определена вне всех блоков. Память под нее выделяется в сегменте данных в начале работы программы,областью действия является вся программа. Область видимости — вся программа,кроме строк 6-7, так как в первой из них определяется локальная переменная стем же именем, область действия которой начинается с точки ее описания и заканчивается при выходе из блока. В строке 8 происходит обращение к глобальной переменной а через операцию доступа к области видимости ::.

Переменные b и с — локальные, область их видимости — блок, но время жизни различно: память под b выделяется в стеке при входе в блок и освобождается при выходе из него, а переменная с располагается в сегменте данных и существует все время, пока работает программа.

Если при определении начальное значение переменных явным образом не задается, компилятор присваивает глобальным и статическим переменным случайное значение соответствующего типа. Автоматические переменные не инициализируются. Имя переменной должно быть уникальным в своей области действия (например, в одном блоке не может быть двух переменных с одинаковыми именами).

Следует отметить, что  вся память, используемая программой, распределяется между сегментом данных, стеком и кучей. Дополнительно память выделяется под код самой программы.

В сегменте данных хранятся внешние (глобальные) и статические идентификаторы (имеющих спецификаторы extren и static). Память под данные идентификаторы в сегменте данных выделяется при их описании и освобождается перед непосредственным завершением работы программы.

Стек используется для хранения локальных (auto– автоматических) идентификаторов. Память под данные идентификаторы выделяется стеке при их описании и освобождается при завершении работы блока, в котором они описаны.

Куча используется для хранения данных, работа с которыми реализуется через указатели и ссылки. Сами указатели хранятся либо в сегменте данных, либо в стеке (в зависимости от указанного спецификатора класса памяти), а память для размещения данных динамически выделяется или освобождается в куче программистом с помощью специальных средств языка С++ (см. раздел 6.1). 

2.5. Примеры использования функций при решении задач

1. Дана функция  f(x)=x³- x ² + x -1. Найти значение выражения z=f(2a)+f(b+c), где a, b,c – вещественные числа. 

Текст программы 

#include <iostream>

#include <cmath>

using namespace std;

float f(float x) // функция вычисляет f(x)

{ 

return pow(x,3)-pow(x,2)+x-1;

} 

 
int main()

{ 

float a,b,c, z;

cout <<"Ведите  значение а, b , c ="; cin >> a >> b >> c ;

z=f(2*a)+f(b+c); cout <<"z=" <<z <<endl;

return 0; 

} 

Результат работы программы:

a b c z

1 2 3 109 

2. Дана сторона  квадрата. С помощью одной функции  вычислить его периметр и площадь.  Определить, что у заданного квадрата  больше – периметр или площадь.

 
Текст программы

#include <iostream>

#include <cmath>

using namespace std;

void func(float x, float &p, float &s)

{

p=4*x;

s=x*x; 

} 

int main()

{

float a, p, s;

cout <<" а ="; 

cin >>a;

func(a, p, s);

(p>s)? cout << " периметр ": cout <<" площадь ";

return 0;

} 

Результат работы программы:

а ответ

1 периметр

5 площадь

ОПЕРАТОРЫ С++ 

3.1. Операторы следования

рограмма на языке  С++ состоит из последовательности операторов, каждый из которых определяет законченное  описание некоторого действия и заканчивается  точкой с запятой. Все операторы можно разделить на 4 группы: операторы следования, операторы ветвления, операторы цикла и операторы передачи управления.

Операторы следования выполняются компилятором в естественном порядке: начиная с первого до последнего. К операторам следования относятся:оператор выражение и составной оператор. 

Любое выражение, завершающееся точкой с запятой, рассматривается как оператор, выполнение которого заключается в вычислении значения выражения или выполнении законченного действия. Например: 

 
 

Частным случаем оператора  выражения является пустой оператор ;Он используется, когда по синтаксису оператор требуется, а по смыслу — нет. В этом случае лишний символ ; является пустым оператором и вполне допустим, хотя и не всегда безопасен. Например, случайный символ ; после условия оператора while или if может совершенно поменять работу этого оператора.

Составной оператор или блок представляет собой последовательность операторов, заключенных в фигурные скобки. Блок обладает собственной областью видимости: объявленные внутри блока имена доступны только внутри данногоблока или блоков, вложенных в него. Составные операторы применяются в случае,когда правила языка предусматривают наличие только одного оператора, а логика программы требует нескольких операторов. Например, тело цикла while должно состоять только из одного оператора. Если заключить несколько операторов в фигурные скобки, то получится блок, который будет рассматривать компилятором как единый оператор.  

3.2. Операторы ветвления

Операторы ветвления  позволяют изменить порядок выполнения операторов в программе. К операторам ветвления относятся условный оператор if и оператор выбора switch.