Язык программирования C++ - презентация, доклад, проект скачать

Нажмите для полного просмотра!

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Язык программирования C++. Доклад-сообщение содержит 209 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

Язык программирования C++ Лекция 1

Слайд 2

Описание слайда:

Язык С++ Компилируемый статически типизированный язык программирования общего назначения Совместим с языком C Но не C99 Поддержка разных парадигм Процедурное, объектно-ориентированное, обобщенное, функциональное, метапрограммирование

Слайд 3

Описание слайда:

Программа Hello, World!

Слайд 4

Описание слайда:

Константы

Слайд 5

Описание слайда:

Константы Числовые константы Целые числа и числа с плавающей запятой Логические константы true и false Символьные константы Строковые константы Документация

Слайд 6

Описание слайда:

Числовые константы Десятичные 12345, -34021 999999L, 99983UL Шестнадцатеричные 0xFeedBeef, 0x328aadb Восьмеричные 003, 0723 Вещественные 1.35, 8.45f 2e+10f, -3.835e-6L

Слайд 7

Описание слайда:

Логические константы Логическая константа true служит для обозначения логического значения «Истина», а константа false – значения «Ложь»

Слайд 8

Описание слайда:

Пример – определение простоты числа

Слайд 9

Описание слайда:

Символьные константы Записывается в виде символа, обрамленного одиночными кавычками 'A', '1' Значение символьной константы – числовой код символа из набора символов на данной машине Некоторые символы записываются в виде escape-последовательностей, начинающихся с символа \ '"', '\0', ‘\n', '\177', '\xff'

Слайд 10

$Строковые константы (строковые литералы) Нуль или более символов, заключенных в двойные кавычки "Hello, world\n" "" "Hello...$

Описание слайда:

Строковые константы (строковые литералы) Нуль или более символов, заключенных в двойные кавычки "Hello, world\n" "" "Hello " "world\n" эквивалентно "Hello world\n” Во внутреннем представлении строковая константа – массив символов, завершающийся символом с кодом 0 (‘\0’) Есть возможность объявления «сырых строковых литералов» (raw string literals), не требующих использования escape-последовательностей

Слайд 11

Описание слайда:

Слайд 12

Описание слайда:

Что выведет программа?

Слайд 13

Описание слайда:

Представление строковой константы в памяти

Слайд 14

Описание слайда:

Типы данных

Слайд 15

Описание слайда:

Типы данных языка C++ Целые числа различных размеров со знаком или без int, short, char Числа с плавающей запятой различной размерности float, double, long double Логический тип bool Перечисляемые типы (enum) Структуры (struct) Объединения (union) Массивы

Слайд 16

Описание слайда:

Базовые типы данных Типы данных целых чисел char int модификаторы short/long unsigned/signed Логический тип bool Типы данных вещественных чисел float double

Слайд 17

Описание слайда:

Объявления переменных Переменные объявляются раньше их использования int lower, upper, step; char c, line[1000]; bool success; При объявлении переменные могут быть инициализированы char esc = '\"; int i = 0; int limit = MAXLINE + 1; float eps = 1.0e-5f; bool success = true; Модификатор const указывает, что значение переменной не будет далее изменяться const double e = 2.71828182845905; const char msg[] = "предупреждение: "; int strlen(const char str[]);

Слайд 18

Описание слайда:

Объявление локальных переменных и констант

Слайд 19

Описание слайда:

Автоматическое определение типа переменной

Слайд 20

Описание слайда:

Область видимости переменной

Слайд 21

Описание слайда:

Объявление глобальных переменных

Слайд 22

Описание слайда:

Использование глобальных переменных

Слайд 23

Описание слайда:

Ключевое слово typedef Язык Си++ предоставляет оператор typedef, позволяющий давать типам данных новые имена После этого новое имя типа может использоваться в качестве синонима оригинала Причины использования typedef Решение проблемы переносимости На разных платформах/компиляторах один и тот же тип может иметь различный размер Желание сделать текст программы более ясным

Слайд 24

Описание слайда:

Пример использования оператора typedef

Слайд 25

Описание слайда:

Using – альтернатива typedef

Слайд 26

Описание слайда:

Целочисленные типы данных Служат для хранения целых чисел различного размера char short (short int) int long (long int) Целые числа могут быть как со знаком, так и без него signed unsigned Гарантируется следующее соотношение размеров целочисленных типов: sizeof(char)

Слайд 27

Описание слайда:

Знаковые и беззнаковые целые числа Типы int и short (без модификатора) являются знаковыми int = signed int short = signed short Тип char, как правило, тоже знаковый char = signed char Это поведение может изменяться при помощи настроек некоторых компиляторов

Слайд 28

Описание слайда:

Представление целых чисел в памяти компьютера Тип char занимает одну ячейку памяти (байт) размером, как правило, 8 бит Возможны системы, в которых разрядность байта не равна 8 битам Типы short и int, занимают размер, кратный размеру типа char Размер типа short

Слайд 29

Описание слайда:

Пример представления числа 666 в виде типа short и int

Слайд 30

Описание слайда:

Типы данных с плавающей запятой Позволяют задавать вещественные числа различного размера и точности float double long double Гарантированы следующие соотношения размеров вещественных типов данных sizeof(float)

Слайд 31

Описание слайда:

Пример использования вещественных чисел

Слайд 32

Описание слайда:

Перечислимый тип данных

Слайд 33

Описание слайда:

Перечисляемые типы данных (перечисления) Позволяет задать ограниченный набор именованных целочисленных значений День недели Состояние конечного автомата Модель компьютера и т.д Особенности Имена в различных перечислениях должны отличаться друг от друга Значения внутри одного перечисления могут совпадать: enum Status {Ok, Failure, Success = Ok};

Слайд 34

Описание слайда:

Пример использования перечислимых типов

Слайд 35

Описание слайда:

Scoped enum Появились в C++11 Ограничивают область видимости значений перечислимого типа именем перечисления Позволяют преодолеть ограничение традиционного enum-а на уникальность значений

Слайд 36

Описание слайда:

Проблема традиционного enum-а

Слайд 37

Описание слайда:

Решение со Scoped enum

Слайд 38

Описание слайда:

Пример использования логического типа данных

Слайд 39

Описание слайда:

Набор используемых символов Используются почти все графические символы ASCII таблицы (кроме @ и $) Язык является чувствительным к регистру символов Для записи операторов используются строчные буквы Для записи идентификаторов – цифры, заглавные и строчные буквы и символ подчеркивания Идентификатор не может начинаться с цифры

Слайд 40

Описание слайда:

Основные операторы языка Си Общие Арифметические операторы и оператор присваивания Логические операторы и операторы сравнения Оператор sizeof Управление ходом выполнения программы Условные операторы Операторы циклов Оператор множественного выбора Операторы для работы с массивами, структурами и объединениями Операторы для работы с указателями

Слайд 41

Описание слайда:

Арифметические операторы Бинарные + - * / % (остаток от деления – применяется только к целым) int i = 10 % 3; /* i = 1; */ Деление целых сопровождается отбрасыванием дробной части float f = 8 / 3; /* f = 2.0 */ Унарные (ставятся перед операндом) + int i = +1; - int j = -8;

Слайд 42

Описание слайда:

Пример

Слайд 43

Описание слайда:

Операторы отношения Операторы отношения > >=

Слайд 44

Описание слайда:

Пример

Слайд 45

Описание слайда:

Операторы инкремента и декремента Увеличивают или уменьшают значение операнда на 1 ++ -- Имеют две формы Префиксная форма (возвращает новое значение аргумента) int i = 0; int j = ++i; /* i = 1; j = 1; */ Постфиксная форма (возвращает старое значение аргумента) int i = 0; int j = i--; /* i = -1; j = 0; */ Операторы инкремента и декремента можно применять только к переменным int i = (j + y)++; /* ошибка */

Слайд 46

Описание слайда:

Побитовые операторы Данные операторы позволяют осуществлять операции над отдельными битами целочисленных операндов & - побитовое И int i = 0xde & 0xf0; /* i = 0xd0 */ | - побитовое ИЛИ int i = 0xf0 | 0x03; /* i = 0xf3 */ ^ - побитовое исключающее ИЛИ int i = 0x03 ^ 0x02; /* i = 0x01 */ - сдвиг вправо int i = 0xd0 >> 4; /* i = 0x0d */ ~ - побитовое отрицание (унарный оператор). char i = ~0x1; /* i = 0xfe (0xfe = 11111110b) */

Слайд 47

Описание слайда:

Пример: функция getbits

Слайд 48

Описание слайда:

Операторы и выражения присваивания Служат для присваивания переменным значения некоторого выражения i = 3; i += 8; i

Слайд 49

Описание слайда:

Пример: функция bitcount

Слайд 50

Описание слайда:

Преобразование типов в стиле С Происходит, когда операнды оператора принадлежат к разным типам Неявное преобразование int i = 7.0 + 3 – 2.0f; Явное преобразование int i = (int)(7.0 + 3 – 2.0f); Если один из аргументов является знаковым целым, а второй беззнаковым, результатом будет целое число без знака

Слайд 51

Описание слайда:

Опасность неявного приведения типов

Слайд 52

Описание слайда:

Решение проблемы – явное приведение типов

Слайд 53

Описание слайда:

Недостатки оператора преобразования типов в стиле C Несмотря на свою простоту данный способ преобразования типов обладает рядом недостатков Допускаются потенциально некорректные преобразования типов, зачастую без информирования разработчика Сложно найти в тексте программы

Слайд 54

Описание слайда:

Пример

Слайд 55

Описание слайда:

Преобразование типов в стиле C++ В языке C++ введены 4 оператора приведения типов static_cast(arg) dynamic_cast(arg) const_cast(arg) reinterpret_cast(arg) Каждый из данных операторов применяется для определенного преобразования типов в конкретной ситуации В программах на C++ следует отдавать предпочтение данным операторам

Слайд 56

Описание слайда:

Оператор static_cast Применяется для статического преобразования одного типа к другому Также может применяться для статического преобразования типов указателей в пределах иерархии классов

Слайд 57

Описание слайда:

Пример

Слайд 58

Описание слайда:

Оператор dynamic_cast Применяется для динамического преобразования типов в пределах иерархии классов (об этом позже)

Слайд 59

Описание слайда:

Оператор const_cast Применяется для снятия константности с константного выражения

Слайд 60

Описание слайда:

Оператор reinterpret_cast Может применяться для преобразования между целочисленными типами и указателями, а также между указателями на несвязанные друг с другом типы данных

Слайд 61

Описание слайда:

Условное выражение Условное выражение имеет вид: выр1 ? выр2 : выр3 Сначала вычисляется выражение 1 Если оно истинно (не равно нулю), то вычисляется выражение 2 и его значение становится значением всего условного выражения В противном случае вычисляется выражение 3 и становится значением всего условного выражения Пример z = (a > b) ? a : b; /* z = max(a, b)*/

Слайд 62

Описание слайда:

Приоритет и очередность выполнения операторов

Слайд 63

Описание слайда:

Управление выполнением программы

Слайд 64

Описание слайда:

Инструкции и блоки Выражение (например, x = 0) становится инструкцией, если в конце поставить точку с запятой x = 0; printf(“Hello”); В Си точка с запятой является заключающим символом инструкции, а не разделителем, как в языке Паскаль. Фигурные скобки { и } используются для объединения объявлений и инструкций в составную инструкцию, или блок с т.з. синтаксиса языка блок воспринимается как одна инструкция

Слайд 65

Описание слайда:

Блоки и область видимости Переменные видимы внутри того блока, где она объявлена При покидании своего блока видимости переменная уничтожается, а занимаемая ею область памяти – освобождается (автоматическое управление памятью)

Слайд 66

Описание слайда:

Конструкция if-else Оператор if позволяет выполнить тот или иной участок кода в зависимости от значения некоторого выражения if () else if ()

Слайд 67

Описание слайда:

Конструкция else-if Позволяет осуществлять многоступенчатое решение if (выражение) инструкция else if (выражение) инструкция else if (выражение) инструкция else if (выражение) инструкция else инструкция

Слайд 68

Описание слайда:

Пример, бинарный поиск

Слайд 69

Описание слайда:

Оператор switch Используется для выбора одного из нескольких путей Осуществляется проверка на совпадение значения выражения с одной из некоторого набора целых констант, и выполняет соответствующую ветвь программы Инструкция break выполняет выход из блока switch

Слайд 70

Описание слайда:

Слайд 71

Описание слайда:

Слайд 72

Описание слайда:

Циклическое выполнение

Слайд 73

Описание слайда:

Что такое циклическое выполнение Цикл – последовательность из нескольких операторов, указываемая в программе один раз, которая выполняется несколько раз подряд Допускается существование бесконечного цикла Тело цикла - последовательность операторов, предназначенная для многократного выполнения в цикле

Слайд 74

Описание слайда:

Циклическое выполнение в языке Си Циклическое выполнение в языке Си осуществляется при использовании следующих операторов цикла: while for do..while Внутри циклов могут использоваться операторы управления работой цикла: break для досрочного выхода из цикла continue для пропуска текущей итерации

Слайд 75

Описание слайда:

Оператор while Оператор while служит для организации циклов с предусловием цикл, который выполняется, пока истинно некоторое условие, указанное перед его началом Синтаксис while (выражение) инструкция Инструкция (тело цикла) выполняется до тех пор, пока выражение принимает ненулевое значение

Слайд 76

Описание слайда:

Пример: нахождение наибольшего общего делителя

Слайд 77

Описание слайда:

Оператор for Оператор for служит для организации циклов со счетчиком Синтаксис for (выр1; выр2; выр3) инструкция Выражение1 выполняется один раз перед началом цикла Например, оператор инициализации счетчика цикла Выполнение инструкции (тело цикла) продолжается до тех пор, пока выражение2 имеет ненулевое значение если выражение2 отсутствует, то выполнение цикла продолжается бесконечно После каждой итерации цикла выполняется выражение3 Например, изменение счетчика цикла

Слайд 78

Описание слайда:

Простой цикл for

Слайд 79

Описание слайда:

Range-based for Версия цикла for, предназначенная для перебора элементов некоторого диапазона Массивы, строки, контейнеры стандартной библиотеки, пользовательские типы данных Синтаксис: for (тип идентификатор : диапазон) инструкция

Слайд 80

Описание слайда:

Пример: обход элементов массива

Слайд 81

Описание слайда:

Слайд 82

Описание слайда:

Оператор do-while Оператор do-while служит для организации циклов с постусловием цикл, в котором условие проверяется после выполнения тела цикла тело всегда выполняется хотя бы один раз Синтаксис do инструкция while (выражение); Инструкция выполняется до тех пор, пока выражение принимает ненулевое значение

Слайд 83

Описание слайда:

Пример

Слайд 84

Описание слайда:

Бесконечные циклы for, while, do-while

Слайд 85

Описание слайда:

Вложенные циклы Один цикл может быть вложен в другой При этом выполнение внутреннего цикла выполняется как часть оператора внешнего цикла

Слайд 86

Описание слайда:

Инструкции break и continue Инструкция break осуществляет немедленный выход из тела цикла, внутри которого она находится Также инструкция break осуществляет выход из оператора switch Инструкция continue осуществляет пропуск оставшихся операторов тела цикла, внутри которого она находится, и переход на следующую итерацию цикла В циклах while и do-while осуществляется переход к проверке условия В цикле for осуществляется переход к приращению переменной цикла

Слайд 87

Описание слайда:

Пример: поиск простых чисел

Слайд 88

Описание слайда:

Инструкция goto Инструкция goto позволяет осуществить переход на заданную метку внутри текущей функции Синтаксис: goto метка; Как правило, использование инструкции goto усложняет структуру программы и без крайней необходимости ею пользоваться не стоит Если Вы все еще думаете об использовании этого оператора – использовать его все равно не стоит

Слайд 89

Описание слайда:

Пример

Слайд 90

Описание слайда:

Структуры

Слайд 91

Описание слайда:

Структуры Структура - это одна или несколько переменных (возможно, различных типов), которые для удобства работы с ними сгруппированы под одним именем. Структуры помогают в организации сложных данных, позволяя группу связанных между собой переменных трактовать не как множество отдельных элементов, а как единое целое

Слайд 92

Описание слайда:

Слайд 93

Описание слайда:

Слайд 94

Описание слайда:

Слайд 95

Описание слайда:

Слайд 96

Описание слайда:

Слайд 97

Описание слайда:

Слайд 98

Описание слайда:

Объединения

Слайд 99

Описание слайда:

Объединения Объединение - это тип данных, который может содержать (в разные моменты времени) объекты различных типов и размеров Объединения позволяют хранить разнородные данные в одной и той же области памяти без включения в программу машинно-зависимой информации

Слайд 100

Описание слайда:

Слайд 101

Описание слайда:

Пример 2

Слайд 102

Описание слайда:

Массивы

Слайд 103

Описание слайда:

Массивы Массивы позволяют объявить несколько (один и более) последовательных объектов, объединенных под одним именем, и осуществлять к ним индексированный доступ В качестве индексов используются целые числа, или типы, приводимые к целым Размер массива задается статически на этапе компиляции и не может быть изменен в ходе работы программы Индекс начального элемента массива равен нулю Есть возможность объявления многомерных массивов

Слайд 104

Описание слайда:

Слайд 105

Описание слайда:

Массивы символов

Слайд 106

Описание слайда:

Определение размера массива

Слайд 107

Описание слайда:

Многомерные массивы

Слайд 108

Описание слайда:

Передача массива в функцию

Слайд 109

Описание слайда:

Указатели, динамическая память

Слайд 110

Описание слайда:

Указатели Указатель – используются для хранения адресов переменных в памяти Основные области применения Работа с динамической памятью Работа с массивами Передача параметров в функцию по ссылке Организация связанных структур данных (списки, деревья)

Слайд 111

Описание слайда:

Слайд 112

Описание слайда:

Хранение данных В C++ есть три разных способа выделения памяти для объектов Статическое: пространство для объектов создаётся в области хранения данных программы в момент компиляции; Автоматическое: объекты можно временно хранить в стеке; эта память затем автоматически освобождается и может быть использована снова, после того, как программа выходит из блока, использующего её. Динамическое: блоки памяти нужного размера могут запрашиваться во время выполнения программы с помощью оператора new в области памяти, называемой кучей. Эти блоки освобождаются и могут быть использованы снова после вызова для них оператора delete.

Слайд 113

Описание слайда:

Организация памяти в языке C++ С точки зрения языка С++ память представляет собой массив последовательно пронумерованных ячеек памяти, с которыми можно работать по отдельности или связными кусками Порядковый номер ячейки называется ее адресом Эта память используется для хранения значений переменных. Переменные различных типов могут занимать различное количество ячеек памяти, и иметь различные способы представления в памяти

Слайд 114

Описание слайда:

Пример

Слайд 115

Описание слайда:

Что такое указатель? Указатель – это переменная, которая может хранить адрес другой переменной в памяти заданного типа Указатели – мощное средство языка С++, позволяющее эффективно решать различные задачи Использование указателей открывает доступ к памяти машины, поэтому пользоваться ими следует аккуратно

Слайд 116

Описание слайда:

Объявление указателя Указатель на переменную определенного типа объявляется следующим образом: *; Например: int *pointerToInt; Указатель, способный хранить адрес переменной любого типа имеет тип void*: void * pointerToAnyType; Как и к обычным переменным, к указателям можно применять модификатор const: const int * pointerToConstInt; char * const constPointerToChar = &ch; const double * const constPointerToConstDouble = &x; float * const constPointerToFloat = &y; const void * pointerToConstData;

Слайд 117

Описание слайда:

Получение адреса переменной Для взятия адреса переменной в памяти служит унарный оператор & Этот оператор возвращает адрес переменной, который может быть присвоен указателю совместимого типа Оператор взятия адреса применим только к переменным. Его нельзя применять к числовым константам, литералам, выражениям или регистровым переменным

Слайд 118

Описание слайда:

Оператор косвенного доступа Для доступа к значению, на которое ссылается указатель, необходимо его разыменование (dereferencing), осуществляемое при помощи унарного оператора * int * p = &i; *p = 5;

Слайд 119

Описание слайда:

Пример

Слайд 120

Описание слайда:

Инициализация указателей Значение неинициализированного указателя не определено Разыменование такого указателя приводит к неопределенному поведению Лучше присвоить указателю нулевое значение (или символическую константу NULL), чтобы подчеркнуть, что он не ссылается ни на какую переменную: char * p1 = 0; char * p2 = NULL; В стандарт C++11 введено специальное ключевое слово nullptr, обозначающее нулевой указатель Разыменование нулевого указателя также приводит к неопределенному поведению, однако появляется возможность проверки значения указателя: if (p != nullptr) // или просто if (p)

Слайд 121

Описание слайда:

NULL (или 0) vs nullptr В программах на C++11 следует использовать nullptr вместо NULL или 0 У nullptr отсутствует неявное преобразование к целочисленным типам При этом сохраняется неявное преобразование к типу bool (значение false)

Слайд 122

Описание слайда:

Слайд 123

Описание слайда:

Копирование указателей Как и в случае обычных переменных, значение одного указателя может быть присвоено другому при помощи оператора = Следует помнить, что в этому случае копируется адрес переменной, а не ее значение Для копирования значения переменной, на которую ссылается указатель, необходимо применить оператор разыменования * char a = ‘A’; char b = ‘B’; char c = ‘C’; char *pa = &a; char *pb = &b; char *pc = &c; pa = pb; // pa и pb теперь хранят адрес b *pa = *pc; // b теперь хранит значение ‘C’

Слайд 124

Описание слайда:

Указатели и аргументы функций В языке Си параметры в функцию передаются по значению. Указатели – единственный способ изменить значение параметра изнутри функции В языке C++ появилась возможность передачи параметров по ссылке

Слайд 125

Описание слайда:

Указатели на функции В Си можно объявить указатель на функцию и работать с ним как с обычной переменной, сохраняя возможность вызова функции по указателю на нее Данная возможность позволяет иметь несколько реализаций алгоритма, имеющих общий интерфейс Для получения указателя следует воспользоваться оператором взятия адреса & В C++ можно использовать имя функции В C++ есть возможность использовать функциональные объекты В C++11 появились безымянные функции (lambda-функции) У Lambda-функций, не имеющих состояния, есть возможность получения адреса

Слайд 126

Описание слайда:

Слайд 127

Описание слайда:

Слайд 128

Описание слайда:

Слайд 129

Описание слайда:

Указатели и массивы Указатели и массивы в C/C++ тесно связаны Имя массива является синонимом расположения его начального элемента int arr[10]; int *p = arr; // эквивалентно int *p = &arr[0]; Индексация элементов массива возможна с помощью указателей и адресной арифметики

Слайд 130

Описание слайда:

Адресная арифметика Если p – указатель на некоторый элемент массива, то p+1 – указатель на следующий элемент p-1 – указатель на предыдущий элемент p+j – указатель на j-й элемент после p p[j] разыменовывает j-й элемент относительно p Если p и q – указатели на некоторые элементы одного массива, то p–q - равно количеству элементов после q, которое необходимо добавить, чтобы получить p p

Слайд 131

Описание слайда:

Адресная арифметика в действии

Слайд 132

Описание слайда:

Примеры

Слайд 133

Описание слайда:

Указатели на char Строковые константы – массивы символов с завершающим нулем Передача строковой константы в функцию (напр. printf) осуществляется путем передачи указателя на ее начальный элемент

Слайд 134

Описание слайда:

Особенности Присваивание символьных указателей, не копирует строки char * p = “Hello”; char * p1 = p; // p и p1 указывают на одно и то же место в памяти Символьный массив и символьный указатель – различные понятия char msg[] = “Hello”; // массив Символы внутри массива могут изменяться msg всегда указывает на одно и то же место в памяти char *pmsg = “Hello”; // указатель Попытка изменить символы через pmsg приведет к неопределенному поведению pmsg – указатель, можно присвоить ему другое значение в ходе работы программы

Слайд 135

Описание слайда:

Массивы указателей Указатели, как и другие переменные можно группировать в массивы int main(int argc, char* argv[]) const char * a[] = {“Hello”, “World!”}; printf(“%s %s\n”, a[0], a[1]); a[0] = “Goodbye”; Массивы указателей могут использоваться как альтернатива двумерных массивов

Слайд 136

Описание слайда:

Указатели на указатели В C и C++ возможны указатели, ссылающиеся на другие указатели char arr[] = “Hello”; char *parr = arr; char **pparr = &parr; // pparr – хранит адрес указателя parr (*pparr)[0] = ‘h’; // arr = “hello” pparr[0][1] = ‘E’; // arr = “hEllo”;

Слайд 137

Описание слайда:

Инкремент и декремент указателя Когда указатель ссылается на определенный элемент массива, имеют смысл операции инкремента и декремента указателя char str[] = “Hello, world!”; char *p = str;// p указывает на символ H p++; // p указывает на символ e *p = ‘E’; // заменяем символ e на E

Слайд 138

Описание слайда:

Слайд 139

Описание слайда:

Указатели и динамическая память Часто возможны ситуации, когда размер и количество блоков памяти, необходимых программе, не известны заранее В этом случае прибегают к использованию динамически распределяемой памяти Приложение может запрашивать блоки памяти необходимого размера из области, называемой кучей (heap) Как только блок памяти становится не нужен, его освобождают, возвращая память в кучу

Слайд 140

Описание слайда:

Операторы new и delete В состав языка C++ вошли операторы new и delete, осуществляющие работу с динамической памятью на уровне языка Оператор new выделяет память под элемент или массив элементов Тип *p = new Тип() Тип *p = new Тип(инициализатор,...) Тип *p = new Тип[кол-во элементов] Оператор delete освобождает память, выделенную ранее оператором new delete pObject; delete [] pArray;

Слайд 141

Описание слайда:

Прочие средства работы с динамической памятью В стандартной библиотеке языка C для работы с динамической памятью служат функции: malloc calloc realloc free Существуют средства работы с динамической памятью, зависящие от используемой ОС или используемых компонентов

Слайд 142

Описание слайда:

Функции memcpy, memset и memmove Функция memcpy осуществляет копирование блока памяти из одного адреса в другой void memcpy(void *dst, const void *src, size_t count) Функция memmove аналогична memcpy, но корректно работает, если блоки перекрываются void memmove(void *dst, const void *src, size_t count) Функция memset заполняет область памяти определенным значением типа char void memset(void *dst, int c, size_t count)

Слайд 143

Описание слайда:

Пример

Слайд 144

Описание слайда:

Указатели на структуры и объединения Указатели на структуры объявляются аналогично указателям на другие типы Для доступа к элементам структуры может применяться оператор -> struct Point { int x, y; }; Point p = {10, 20}; Point *pPoint = &p; (*pPoint).x = 1; pPoint->y = 2;

Слайд 145

Описание слайда:

Правила корректной работы с динамической памятью Объекты, выделенные при помощи оператора new должны быть удалены при помощи оператора delete MyType * pObj = new MyType; delete pObj; Массивы объектов, выделенные при помощи оператора new [] должны быть удалены при помощи оператора delete [] MyType * pArray = new MyType[N]; delete [] pArray; Блоки памяти, выделенные при помощи функции malloc (realloc, calloc) должны быть освобождены при помощи функции free void * p = malloc(1000); free(p); Использование «непарных» средств освобождения памяти приведет к неопределенному поведению

Слайд 146

Описание слайда:

Проблемы ручного управления памятью «Висячие ссылки» (dangling pointer) После удаления объекта все указатели на него становятся «висячими» Область памяти может быть отдана ОС и стать недоступной, либо использоваться новым объектом Разыменование или попытка повторного удаления приведет либо к аварийной остановке программы, либо к неопределенному поведению Причина возникновения: неправильная оценка времени жизни объекта – команда удаления объекта вызывается до окончания его использования в программе

Слайд 147

Описание слайда:

Проблемы ручного управления памятью (продолжение) Утечка памяти (Memory Leak) Причины: Программист не удалил объект после завершения использования Ссылающемуся на объект указателю присвоено новое значение, тогда как на объект нет других ссылок Объект становится недоступен программно, но продолжает занимать память Следствие Программа все больше и больше потребляет памяти, замедляя работу системы, пока не исчерпает доступный объем адресного пространства и не завершится с ошибкой

Слайд 148

Описание слайда:

Примеры некорректной работы с динамической памятью

Слайд 149

Описание слайда:

Еще примеры некорректной работы с динамической памятью

Слайд 150

Описание слайда:

Как не прострелить себе ногу, программируя на C++ Работа с указателями – сильная сторона C++, требующая большой внимательности и ответственности Сведите к минимуму ручную работу с указателями и динамической памятью Используйте контейнеры стандартной библиотеки C++ как альтернативу динамическим массивам Используйте классы стандартных «умных указателей» для владения объектами в динамической памяти Используйте иные проверенные временем библиотеки (например boost) Пишите свои умные обертки, автоматизирующие владение ресурами

Слайд 151

Описание слайда:

А как у них? Есть ЯВУ, использующие сборку мусора (Garbage collection), например Java, C#, JavaScript, D, Lisp, ActionScript, Objective C и др. Освобождение памяти от неиспользуемых объектов возлагается на среду исполнения Свобода программиста по работе с указателями, адресной арифметикой в таких языках либо отсутствует, либо сильно ограничена Возможны кратковременные замедления в работе программы в неопределенные моменты на время сборки мусора Эффективная работа сборщика мусора возможна только при достаточном количестве свободной памяти

Слайд 152

Описание слайда:

Автоматический сборщик мусора – не панацея Сборка мусора автоматизирует лишь работу с памятью, но не с другими ресурами (файлы, подключения к БД) В некоторых языках есть возможность выполнить некоторый код непосредственно перед удалением объекта (финализатор) сборщиком мусора Для управления ресурсами не годится, т.к. объект может использоваться (либо не удаляться сборщиком мусора) гораздо дольше, чем владеемый им ресурс, поэтому ресурсами приходится управлять вручную Утечки памяти все равно возможны, если ссылка на ненужный более объект хранится в используемом объекте В некоторых языках есть слабые ссылки

Слайд 153

Описание слайда:

Ссылки

Слайд 154

Описание слайда:

Ссылки Ссылку можно рассматривать как еще одно имя объекта Синтаксис & означает ссылку на Применение Задание параметров функций Перегрузка операций

Слайд 155

Описание слайда:

Ссылки в качестве параметров функций Функция принимает не копию аргумента, а ссылку на него При сложных типах аргументов (классы, структуры) это может дать прирост в скорости вызова функции Не тратится время на создании копии Простые типы, как правило, эффективнее передавать по значению char, int, float, double Изменение значения формального параметра внутри функции приводит к изменению значения переданного аргумента Альтернативный способ возврата значения из функции Возврат нескольких значений одновременно

Слайд 156

Описание слайда:

Константные ссылки в качестве параметров функций Параметр, переданный в функцию по константной ссылке, доступен внутри нее только для чтения Если функция не изменяет значение своего аргумента, то имеет смысл передавать его по константной ссылке Простые типы данных следует передавать по значению

Слайд 157

Описание слайда:

Пример 1

Слайд 158

Описание слайда:

Пример 2

Слайд 159

Описание слайда:

Инициализация ссылки Ссылка должна быть обязательно проинициализирована Должен существовать объект на который она ссылается Синтаксис Тип & идентификатор = значение; Инициализация ссылки совершенно отличается от операции присваивания Будучи проинициализированной, присваивание ссылке нового значения изменяет значение ссылаемого объекта, а не значение ссылки

Слайд 160

Описание слайда:

Пример

Слайд 161

Описание слайда:

Ссылки на временные объекты При инициализации ссылки объектом другого типа компилятор создает временный объект нужного типа и использует его для инициализации ссылки На данный временный объект может ссылаться только константная ссылка То же самое происходит при инициализации ссылки значением константы Изменение значения объекта в данном случае не отражается на значении временного объекта Время жизни временного объекта равно области видимости созданной ссылки

Слайд 162

Описание слайда:

Пример 1

Слайд 163

Описание слайда:

Пример 2

Слайд 164

Описание слайда:

Пространства имен

Слайд 165

Описание слайда:

Пространства имен Пространства имен позволяют логически сгруппировать классы, переменные и функции в некоторые именованные области Позволяют избежать конфликта имен идентификаторов в различных модулях проекта Разбивают программу на функциональные единицы Доступ к идентификатору внутри пространства имен: :: Либо: using namespace ; ; Либо: using ::; ; Не рекомендуется использовать using namespace в заголовочных файлах

Слайд 166

Описание слайда:

Слайд 167

Описание слайда:

Стандартная библиотека шаблонов STL

Слайд 168

Описание слайда:

Стандартная библиотека шаблонов (STL) Программная библиотека, содержащая большое количество готового к использованию обобщенного кода Контейнеры Итераторы Алгоритмы Умные указатели Поддержка многопоточности, случайных чисел Потоки ввода/вывода Поддержка функционального программирования И многое другое Все контейнеры, алгоритмы и итераторы в STL объявлены в пространстве имен std Стандарт запрещает программисту объявлять свои типы в данном пространстве имен

Слайд 169

Описание слайда:

Контейнеры Классы, предназначенные для хранения элементов определенного типа STL содержит классы обобщенных реализаций различных контейнеров, которые можно использовать с элементами различных типов В STL поддерживаются 2 вида контейнеров Последовательные Ассоциативные

Слайд 170

Описание слайда:

Основные контейнеры STL Последовательные контейнеры Строка (basic_string, string, wstring) Вектор (vector) Двусвязный список (list) Двусторонняя очередь (deque) Ассоциативные контейнеры Отображение (map, multimap, unordered_map, unordered_multimap) Множество (set, multiset, unordered_set, unordered_multiset) Контейнеры-адаптеры Стек (stack) Очередь (queue) Очередь с приоритетом (priority_queue)

Слайд 171

Описание слайда:

Строка std::string Контейнер, предназначенный для хранения строк произвольной длины В качестве элементов строк могут выступать элементы типа char (string), wchar_t (wstring) или определяемые пользователем типы (basic_string) Достоинства: Автоматизация управления памятью Набор операций для работы со строками Для работы с данным классом строк необходимо подключить заголовочный файл

Слайд 172

Описание слайда:

Создание строки

Слайд 173

Описание слайда:

Размер и вместимость

Слайд 174

Описание слайда:

Сравнение строк

Слайд 175

Описание слайда:

Конкатенация строк

Слайд 176

Описание слайда:

Извлечение подстроки

Слайд 177

Описание слайда:

Поиск внутри строки

Слайд 178

Описание слайда:

Замена внутри строки

Слайд 179

Описание слайда:

string_view

Слайд 180

Описание слайда:

string_view Объект, ссылающийся на неизменную последовательность символов в памяти Не владеет символьными данными При разрушении string_view массив не удаляется После разрушения массива символов использовать ссылавшийся на него string_view нельзя Легковесный Как правило, указатель на начало + длина

Слайд 181

Описание слайда:

Конструирование string_view

Слайд 182

Описание слайда:

Пример

Слайд 183

Описание слайда:

Вектор std::vector Контейнер для хранения динамического массива элементов произвольного типа Автоматизация процесса управления памятью Везде, где возможно, рекомендуется использовать класс vector как альтернативу динамическому выделению массивов объектов при помощи оператора new [] К элементам массива предоставляется индексированный доступ Для использования данного класса необходимо подключить заголовочный файл

Слайд 184

Описание слайда:

Пример

Слайд 185

Описание слайда:

Слайд 186

Описание слайда:

Двусвязный список std::list Реализовывает двусвязный список элементов произвольного типа К элементам списка осуществляется последовательный доступ при помощи итераторов Вставка и удаление элементов из произвольного места списка осуществляется за постоянное время Для начала работы с данным контейнером необходимо подключить заголовочный файл

Слайд 187

Описание слайда:

Пример

Слайд 188

Описание слайда:

Слайд 189

Описание слайда:

Двусторонняя очередь (double-ended queue) std::deque Аналогична вектору, но обеспечивает эффективную вставку и удаление элементов не только в конце, но и в начале очереди В отличие от вектора не гарантируется последовательное хранение элементов в памяти Гарантируется константный доступ к элементу по его индексу Для использования необходимо подключить заголовочный файл

Слайд 190

Описание слайда:

Классы std::map и std::multimap Ассоциативный контейнер, хранящий пары «ключ» - «значение» Позволяет отображать элементы одного типа в элементы другого или того же самого типа map – все ключи уникальные multimap – допускается дублирование ключей Для подключения данных классов необходимо подключить заголовочный файл Требования к ключам: Наличие операции отношения

Слайд 191

Описание слайда:

Пример

Слайд 192

Описание слайда:

Пример – подсчет частоты встречаемости символов

Слайд 193

Описание слайда:

Классы std::unordered_map и std::unordered_multimap Ассоциативный контейнер, хранящий пары «ключ» - «значение» Элементы хранятся не отсортированы никоим образом, но сгруппированы в bucket-ы согласно хеш-значению ключей unordered_map – все ключи уникальные unordered_multimap – допускается дублирование ключей Для подключения данных классов необходимо подключить заголовочный файл Требования к ключам: Наличие операции сравнения == Возможность вычислить хеш от значения ключа

Слайд 194

Описание слайда:

Слайд 195

Описание слайда:

Слайд 196

Описание слайда:

Слайд 197

Описание слайда:

Классы множеств std::set и std::multiset Ассоциативный контейнер, хранящий множество элементов определенного типа set – дублирование элементов не допускается multiset – дублирование элементов допускается Для использования данных классов необходимо подключить заголовочный файл Требования к элементам – наличие операции отношения

Слайд 198

Описание слайда:

Пример

Слайд 199

Описание слайда:

Итераторы Итератор – объект, позволяющий программисту осуществлять перебор элементов контейнера вне зависимости от деталей его реализации Например, осуществлять вставку диапазона элементов одного контейнера в другой Итераторы используются в STL для доступа к элементам контейнеров Обобщенные реализации алгоритмов используют итераторы для обработки элементов контейнеров Итератор – связующее звено между контейнером и алгоритмом

Слайд 200

Описание слайда:

Алгоритмы Обобщенные функции, реализующие типичные алгоритмы над элементами контейнеров Сортировка, поиск, поэлементная обработка Алгоритмы в STL не работают с контейнерами напрямую Вместо этого алгоритмы используют итераторы, задающие определенные элементы или диапазоны элементов контейнера Для работы с алгоритмами STL необходимо подключить заголовочный файл

Слайд 201

Описание слайда:

Пример: сортировка массива с использованием STL

Слайд 202

Описание слайда:

Слайд 203

Описание слайда:

Пример

Слайд 204

Описание слайда:

Слайд 205

Описание слайда:

Слайд 206

Описание слайда:

Слайд 207

Описание слайда:

Контейнеры STL и умные указатели Контейнеры STL автоматически освобождают занимаемую своими элементами память std::vector – рекомендуемая альтернатива динамическому массиву std::unique_ptr – умный указатель std::shared_ptr – умный указатель с подсчетом ссылок Прочее boost::scoped_ptr boost::intrusive_ptr boost::scoped_array boost::shared_array