🗊Презентация Программирование на языке С++. Лекция 4. Структуры и объединения

Программирование на языке С++ Зариковская Наталья Вячеславовна Лекция 4

Составные типы К составным типам данных можно отнести: перечисление; структуру; смесь. Общим для этих типов является то, что они встраиваются в программу пользователя только на этапе компиляции. При этом компилятору известны (определены) только правила их создания (описания). Сами же эти типы создаются пользова­телем, согласно этим правилам, по его усмотрению, с учетом конкретных требований, ре­шаемых задач. Таким образом, составные типы можно рассматривать как механизм расширения стандартных типов данных.

Перечислимый тип Перечислимый тип определяет упорядоченное множество значений путём перечисления идентификаторов, взятых в скобки и отделяемых друг от друга запятой. Этот тип можно рассматривать как способ задания мнемонических констант, а так же получения дополнительной возможности контроля изменения значения вводимой переменной. Его определение имеет две формы: enum{список идентификаторов }; и enum enum_ind {список идентификаторов }; ,   где enum - зарезервированное слово, используемое для объявления перечислимого типа; enum_ind - идентификатор, определяемого пользователем «перечислимого» типа; « список идентификаторов» - список идентификаторов, разделённых символом запятая.

Перечислимый тип Первая форма определения используется сугубо для задания мнемонических констант и может использоваться только один раз в пределах видимости (блок, файл). Целью, в данном случае, служит возможность использования идентификаторов вместо числовых значений. Вторая форма определения используется для задания идентификатора нового типа, применяемого при описании переменных. Описание переменных перечислимого типа выполняется двумя способами: обычным, где сначала определяется тип - перечисление, а затем описывается переменная (см. ‘ оператор объявления ’); одновременно с описанием перечислимого типа объявляется переменная, по следующей форме - enum enum_ind {список идентификаторов } идентификатор_переменной; .

Перечислимый тип Значения идентификаторов из списка идентификаторов могут задаваться либо по умолчанию, либо путём явной инициализации: по умолчанию - первому идентификатору присваивается значение ноль, а каждому последующему на единицу больше; путём явной инициализации может быть определены значения любых идентификаторов, а каждые последующие, относительно заданных, будут на единицу больше. Например: enum{a,b,c,d}; //a=0,b=1,c=2,d=3 enum{a,b=7,c=67,d}; //a=0,b=7,c=67,d=68   Следует обратить внимание, что способ явной инициализации допускает одинаковые значения мнемонических констант.

Перечислимый тип Приведенные ниже две простейшие программы покрывают практически все возможности использования перечислимых типов. #include <iostream.h> void main( ) { enum dd{a,b,c,d}; // эквивалентное определение переменной ‘i’ - enum dd{a,b,c,d}i; dd i; int f; // f - технологическая переменная for( i=a;i<=d;i++) cout<<a<<b<<c<<d<<’’\n’’; cin>>f; } #include <iostream.h> void main() {enum {a,b,c,d}; int f; for(int i=a;i<=d;i++) cout<<a<<b<<c<<d<<’’\n’’; cin>>f; }

Структура Структура - упорядоченная совокупность произвольных типов данных, объединённых в одной области памяти. Тип структуры вводится описанием следующего вида struct[ имя_struct]{тип 1 имя_поля 1; тип 2 имя_поля 2; ……… тип n имя_поля n;};   где имя_struct - имя структуры шаблона, удовлетворяющего правилам задания идентификато­ров языка C++; тип 1, тип 2, ..., тип n - любые предопределённые типы ; имя_поля 1, ... , имя_поля n - идентификаторы полей, удовлетворяющие правилам задания идентификаторов. Например: struct tovar {char name[10]; char nazn[15]; int time; int price;};

Структура Описание структуры представляет собой задание нового типа struct имя_struct и не приводит к выделению памяти, а лишь даёт информацию компилятору о типах и количестве полей. Эта информация используется компилятором при описании структурных переменных для резерви­рования необходимого места в памяти и организации доступа к необходимым полям структурной переменной. Описание структурной переменной состоит из задания типа и имени структурной переменной, и имеет вид struct[ имя_struct] имя_var_struct;

Структура В языке C допускается совмещение описания шаблона структуры и структурных переменных. Например: Struct tovar1 { char name[10]; long int price;}tov1, tov2; где tov1,tov2 - наименование структурных переменных (tov1,tov2 - переменные типа struct tovar1). Доступ к полям структурных переменных производится с помощью оператора- «.», который формирует ссылку на нужное поле_i структурной переменной и имеет вид - имя_var_struct.поле_i. Такая ссылка может располагаться в любом месте, где допустимы ссылки на простые перемен­ные. Например: tov1.name=’’ volga’’, tov2.price=12000;

Структура Ссылка на поле структурной переменной обладает всеми свойствами обычных переменных. Например, если поле это массив символов (char name[10];), то tov1.name - указатель- константа на первый элемент этого массива, а выражение &tov1.price - есть взятие адреса первого байта поля price. Нет, также, отличий в правилах видимости и времени существования от обычных переменных. В том случае, когда в функции определена лишь одна структура, то допустимо использование описания без указания имени. Например: struct{ char name[10]; long int price;} tov1; Переменные типа структура (элементы структуры) могут быть инициализированы соответствующими выражениями в вложенных фигурных скобок. Например: struct{ char name[10]; long int price;} tov1={"стол",100};

Структура с битовыми полями При программировании задач низкого уровня часто неудобно пользоваться битовой арифметикой. В этом случае используются структура, элементом которой служит битовое поле, обеспечивающее доступ к отдельным битам памяти. Тип структуры с битовым полем вводится описанием следующего вида:  struct [ имя_struct]{ unsigned имя_поля 1: длина_поля 1; unsigned имя_поля 2: длина_поля 2; ……….. unsigned имя_поля n: длина-поля n ;}; длина_поля определяет число битов, отводимых соответствующему полю и задается целым выражением или константой. Длина поля может иметь нулевую длину, что обозначает выравнивание на границу следующего слова. Вне структур битовые поля объявлять нельзя. Нельзя также организовывать массивы битовых полей и нельзя применять к полям операцию определения адреса. Пример: struct { unsigned key : 1; unsigned keycod : 3; unsigned keytime: 5; } mykey;

Структура с битовыми полями Битовые поля могут содержать и знаковые компоненты. Эти компоненты автоматически размещаются на соответствующих границах слов, при этом, некоторые биты слов могут оставаться неиспользованными. Ссылки на поле битов выполняются точно так же, как и компоненты общих структур. Например: Mykey.keycod=3; Общее представление битового поля рассматривается как целое число, максимальное значение которого определяется длиной поля.

Объединение (Смесь) Объединение это тип данных, определяемый пользователем, позволяющий организовать размещение в одной и той же области памяти объекты различных типов. Объединение в общем виде записывается: union ind_un {тип1 идентификатор1; тип 2 идентификатор2; ............................... тип n идентификатор n;},  где ind_un - определяемый новый тип ‘’ объединение’’; тип1 - тип n - предопределённые на момент объявления типы переменных идентфикатор1 - идентификатор n. Следует отметить, что тип идентификатора (часто по аналогии со стуктурой называемый полем) может быть любым в том числе и структурой. Работа оператора объявления типа ‘’объединение’’ состоит в том, что компилятору поставляется информация о том, что для хранения переменных будет выделена одна и та же область памяти. В этом случае для переменной типа union выделяется места в памяти ровно столько, сколько необходимо для размещения в памяти элементу union имеющему наибольший размер в байтах. При этом необходимо помнить, что транслятор не знает, какой член используется в данный момент, и поэтому контроль типа невозможен. Одновременно в памяти может находиться значение и быть «активным» только один элемент объединения.

Объединение (Смесь) Описание переменной union состоит из задания типа (union ind_un) и идентификатора (имя_var_ union) переменной, и имеет вид union ind_un имя_var_ union; Аналогично структуре в языке C допускается совмещение описания шаблона объединения и переменных объединения. Например: union ind_un { int i; //требуется 2 байта double j; //требуется 8 байт char k; //требуется 1 байт } m, *mptr=&m;  

Объединение (Смесь) Для хранения переменной m типа union ind_un будет выделено 8-байт (значения double). Доступ к элементам объединения выполняется при помощи селекторов элемента структуры (операция "." или "->"), например: m.i = 99; или mptr->i=99; В том случае, когда m содержит объект типа int или char, остаются неиспользованные байты (6 байт, 7 байт, туда помещаются символы-заполнители). Допускается инициализация переменных объединения через элемент, объявленный первым: Например: union ind_un { int i; double j; char k; } m={99};    

Объединение (Смесь) В последних версиях С++ допускаются безымянные объединения. Объединение, не имеющее идентификатора типа (тега) и не используемое для объявления поименованного объекта (или другого типа) называется безымянным объединением. Оно имеет следующий вид: union { тип1 идентфикатор1; тип 2 идентфикатор2; ............................... тип n идентификатор n;},   Доступ к его элементам осуществляется непосредственно в той области действия, в которой объявлено это объединение, без использования синтаксиса x.y или p->y. Безымянные объединения не могут иметь функции элементы и на файловом уровне должны быть объявлены как статические. Другими словами, безымянное объединение может не иметь внешних связей.    

Переменные с изменяемой структурой При решении некоторых задач приходится иметь дело с объектами программы относящихся к одному и тому же классу и отличающихся между собой лишь некоторыми деталями. Например, при составлении базы данных "службы занятости" вместо задания множества структур можно обойтись одной с переменной структурой. Тип переменной структуры вводится описанием следующего вида struct{// общие компоненты; тип 1 имя_поля 1; тип 2 имя_поля 2; тип n имя_поля n; метка активного компонента; union { // описание индивидуальных компонент ; тип1 идентфикатор1; тип 2 идентфикатор2; ............................... тип n идентификатор n;} идентификатор-объединения; } идентификатор-структуры;    

Переменные с изменяемой структурой Как видно переменная структура состоят из трех частей: набора общих компонент, метки активного компонента, отвечающей за выбор переменной компоненты, и части с меняющимися компонентами. Такая структура называется переменной структурой, потому что часть её индивидуальный компонент меняются в зависимости от значения метки активного компонента. Рекомендуется в качестве активного компонента использовать перечисляемый тип, что позволяет избежать ошибок при выборе переменных структуры. Обращение к элементам изменяемой структуры выполняется обычным образом - при помощи составного имени. Итак, на настоящий момент мы с вами познакомились с основными встроенными типами С++ (т.н. простыми типами). Теперь мы вернемся к типам данных через несколько лекций, чтобы рассмотреть сложные типы (массивы, указатели, ссылки и т.п).      

Краткие выводы из содержания лекции 1) в С++ различаются прописные и строчные буквы 2) символьная константа 'x' - просто другая запись для целой константы 120. 3) строки в С++ заканчиваются нулевым символом 4) определение и объявление переменной - разные понятия 5) до использования переменная должна быть определена 6) определения могут быть в программе где угодно.   Вы должны быть в состоянии полностью объяснить программу (раздатка) 1) объявление структуры задает только тип. После этого можно описывать переменные такого типа. 2) для доступа к элементу структуры через саму эту структуру используется операция ".", а через указатель на нее - операция "->". 3) структура может содержать указатель на структуру такого же типа ("ссылку на себя"). 4) если имя типа получается слишком сложным, то можно описать его одним идентификатором с помощью typedef.