Типы

Variadic templates. Шаблоны с переменным числом аргументов. С++11

В С++ существует возможность создания функции с переменным числом аргументов. В С++11 способ создания такой функции возымел новый способ. Стало возможным задать шаблон с переменным количеством аргументов. Шаблоны функций — это такая замечательная вещь, которая умеет подставлять типы под переменные внутри функции.

  • Шаблоны с переменным числом аргументов предоставляют средство создания шаблонных функций и шаблонных классов, которые принимают переменное количество аргументов.

Это может быть полезным когда число параметров для передачи в функцию заранее неизвестно. Напишем простой код, который только выводит на экран переменные, отданные в шаблонную функцию.
Своеобразный прием "HELLO WORLD" для появившейся возможности.

Для начала опишем простую шаблонную функцию

Чтобы знакомиться с этой темой, нужно хорошо понимать, что это такое. Иначе имеет смысл перейти к знакомству с шаблонами. В функцию foo придет какое-то данное определенного типа, а функция сама распознает нужный тип своего аргумента и выполняет подстановку этого типа. Это вкратце. Но эта функция для одного аргумента. Если аргументов от одного до ста, то уже не совсем приятно перегружать более сотни функций. И в каждой из них описывать приблизительно одинаковый код. Это должно быть интуитивно понятно, как тяжело сделать и исправлять. Ведь исправление одного зачастую повлечет исправление каждой из функций.
Чтобы избежать подобной участи, в С++11 добавлена возможность рассказать шаблонным функциям и классам, что число аргументов и типы этих аргументов заранее неизвестны.

Чтобы это рассказать, нужно использовать такой синтаксис

Здесь используется мета-операция троеточие. В этом синтаксисе можно подумать, что args — это переменная типа Args, когда Args — это тип, распознанный шаблоном. Это близко к действительности, но это не так. Args и args — это пакеты параметров.

Сейчас мое пояснение. (Оно может быть ошибочным).
В шаблоне получается один целостный тип из множества типов, отданных в функцию. Сам по себе он один тип. Просто состоит из составных частей, где каждая часть является отданным в функцию типом. Вот так и получается, что тип для шаблона будет один. Этот один тип и назван пакетом (упаковкой, паком). Как угодно можно назвать. Просто внутри себя он полностью наполнен типами. А внутри функции объявлена переменная, тип которой и есть список типов (пакет). Так как с троеточия начинать объявление типов нельзя, то троеточие внутри функции указано после типа (справа от Args), а само по себе троеточие обозначает, что это не отдельная переменная одного конкретного типа, а принадлежность этой переменной к одному из типов внутри пакета.
Конец моего пояснения.

Показанный выше синтаксис шаблонной функции будет соответствовать любому из вызовов функций

Пример компилируется и выполняется успешно в С++11 (на экран ничего не выводим)

  • Только параметры шаблонов и параметры функций могут быть пакетами параметров

С созданием шаблонов с переменным числом аргументов разобрались. Сами-то шаблоны создали, они работают. Следующий по логике вопрос: "Как работать с такими аргументами"
Привычными приемами (типа взятия индекса c помощью []) тут работать не выйдет. Никаких средств индексирования не существует. Для того, чтобы "копнуть в пакет" и вытащить оттуда тип, существует возможность распаковки пакета. Чтобы распаковать пакет, нужно справа от пакета (пакета параметра функции) поставить троеточие. А чтобы обработать такой распакованный пакет, можно использовать функцию. Кроме использования функций существуют и другие способы. Один из них я продемонстрирую сейчас, но все другие способы здесь оговариваться не будут. Для начала надо разобраться с наиболее коротким и наиболее употребляемым вариантом. Но он чуть позднее.

Один из способов для демонстрации, как можно использовать распакованный пакет. Я надеюсь, что он хорошо покажет, что понимается под пакетом и чем является распакованный пакет.

Вот такой вот пример.

Распакованный пакет можно передавать вовнутрь функций. А это обозначает, что можно использовать рекурсивные вызовы с использованием распаковки. Выглядит это так.

Такой код компилируется, запускается и аварийно завершается. Здесь рекурсия никогда не заканчивается, а бесконечная рекурсия в принципе невозможна. При каждом новом вызове функции в функцию отдается один и тот же пакет. Для каждого нового вызова новая порожденная функция забирает весь пакет полностью. Заканчивается место в стеке и "приплыли". Но смысл показанного в том, чтобы показать, что такое написание в С++11 допускается. Тут нужно рассказать компилятору когда заканчивать рекурсию. Чтобы научить компилятор заканчивать рекурсию, используют не сложный трюк. Нужно при каждом новом вызове функции обрабатывать первый аргумент, а оставшуюся часть без первого аргумента упаковывать в пакет. Делается это не сложно. Нужно объяснить в шаблоне, что первый аргумент — это обычный тип данных, а остальная часть пакет. Тогда на каждом новом витке рекурсии, из пакета будет вытащен первый аргумент, у него будет распознан тип, а остальной пакет будет пакетом из оставшихся аргументов. Синтаксически выглядит это так:

Этот код не будет скомпилирован. Причина его некомпиляции проста. В функции, на одном из витков рекурсии не остается ни одного из параметров. А есть ли у нас функции без аргументов? В том-то и дело, что таких функций у нас нет, поэтому компилятор в тупике. Он не понимает, что надо вызывать. Нужно ему помочь и описать такую функцию.

Теперь всё работает. В зависимости от ситуации может может потребоваться перегрузка функции с одним аргументом, а не функции без аргументов, тогда и перегружать надо немного по другому

  • Хочу заметить, что в функцию могут передаваться большие объекты. Тогда нужно описывать функции таким способом, чтобы аргументы принимались по ссылке и соответственно, чтобы передавать их было можно в такие функции.

И в завершении темы, привожу два примера. Они демонстрируют возможную зависимость от ситуации. А заодно закрепляют эти важные познания С++

1. Выводим на экран переменные. Заранее неизвестное количество. Заранее неизвестны типы.

2. Считаем сумму

Ссылки в C++ для начинающих. Повторение и продолжение знакомства

В чем отличия ссылки от указателя. Вопрос, да… Для тех, кто переходит от С к С++ не часто очевидно что за две такие сущности ссылка и указатель. С указателем — то понятно, а с ссылкой не очевидно. Это касается не только переходящих от языка к языку, но и различных новичков тоже.
Различие ссылки и указателя в том, что это две разные сущности.

Чтобы понять природу ссылки, можно разобрать скелет переменной. Что такое переменная и из чего она состоит? Переменная — это область в памяти, которая хранит некоторые данные, которые можно обработать, а еще эта область памяти именуется некоторым допустимым именем, которое помогает связаться операционной системе с этой самой областью памяти. Имя переменной — это упрощенное обращение к адресу памяти и выступает в роли идентификатора. Благодаря идентификации памяти по имени области памяти получается связаться с данными, которые в этой памяти расположились. Графически это выглядит приблизительно так.

рис1. Объект — переменная
ссылки С++

У переменной есть три важные части.

      1. Адрес в памяти
      2. Тип данных ( минимально и более чем минимально необходимые размеры для размещения в памяти)
      3. Значение переменной (сами данные, размещенные в памяти)

Всё это вместе создает сущность, которую мы называем переменной.
Если вытащить из этой сущности адрес, то этот адрес, отдельно от типа и значения, как раз и будет ссылкой на адрес памяти. Такой нельзя изменить, он фиксирован. Можно записать данные в другую область памяти (скопировав их туда), но нельзя заставить адрес памяти быть другим адресом памяти. Это физически невозможно. Зато можно именовать адрес памяти в удобном для нас виде. Такое именование адреса равносильно созданию ссылки.

В этом маленьком коде скрыто много нюансов. Имя переменной a — это идентификатор области памяти. Тип int — это размер, выделенный в памяти для хранения подходящего значения. Связь операционной системы с этой областью памяти происходит благодаря адресу, который операционная система выбирает сама. Нам не надо выискивать свободное адресное пространство. Операционная система находит подходящее адресное пространство, резервирует его для программы. У зарезервированного адресного пространства есть свое начало. Начало этого пространства имеет какой-то адрес. А имя переменной — это удобный для нас способ связи с этим самым началом адресного пространства. Имя переменной — это идентификатор на адрес такого зарезервированного пространства.

Именование адресного пространства — это и есть создание ссылки в С++. Смотрите. Мы указываем тип данных, чтобы размер области в памяти был как минимум не меньше размера зарезервированной области памяти. Далее мы идентифицируем начало этой области некоторым имененем, а чтобы указать, что мы именуем именно адрес начала области памяти, мы используем знак амперсанда, который обозначает адрес.
int &x; // Идентифицировали область памяти, обозначив, что это какой-то адрес. Но в отличии от указателя, адрес у которого создается, как у любого другого объекта, ссылка не имеет своего автоматически создаваемого адреса. Этот адрес — наша забота. Нельзя использовать такой объект, у которого в принципе нет адреса начала. Поэтому создание ссылки требует указание адреса. Имя обычной переменной является идентификатором физического адреса в памяти. Наша забота связать адрес ссылки с физически существующим адресом. Такая связь реализуется с помощью присваивания в ссылку имени переменной. Фактически получается, что имя переменной выступает в роли своеобразного маячка для привязки к адресу памяти. Ссылка забирает физический адрес переменной и фактически становится именно той переменной. Физический адрес памяти изменить нельзя, а ссылка жестко привязана к физическому адресу — изменение ее равносильно попытке изменить не данные внутри себя, а непосредственно сам физический адрес.

так сказать у p своя собственная область памяти и свое значение, а еще p указывает на другую область памяти с лежащими там данными.
Таким образом — ссылки по природе своей проще чем указатели. В то время как указатели можно интерпретировать как объект, содержащий внутри себя объект (это совсем не так (это важно), но это очень близко к действительности), ссылку можно интерпретировать только как отдельный объект. Внутри указателя может быть ссылка (объект в объекте), внутри ссылки указателя быть не может (не может быть объекта в объекте, если объект не может содержать объекта).
Надеюсь понятно, что ссылка похожа на демо версию указателя и является синонимом имени переменной. Иначе, дальше я только запутаю читателя.
Хотя ссылка внутри себя ничего не содержит, она может привязываться к любому физическому адресу памяти. Следовательно она может привязаться как к значению, на которое указывает указатель, так и к самому указателю.

В общем, ссылка, это именование адресного пространства, которое помогает удобно работать с этим адресным пространством. Можно смотреть на ссылку как на своеобразный переходничок к физическому адресу в памяти.

  • Ни в коем случае не думайте, что внутри указателя лежит полноценный объект. Это не так. Для удобства восприятия можно условно принять такую идею. Это действительно может поспособствовать пониманию. Только всегда помните, что внутри указателя есть только объект-адрес, который указывает куда-то. Можно сказать, что то, что там по тому адресу находится привязано к указателю, но нельзя говорить, что оно оттуда целиком и полностью внутри указателя. Внутри указателя только адрес.

Теперь я немного расскажу о том, что сказал, но еще не показывал. Я упоминал, что при связывании с адресом памяти, ссылке требуется указать как минимум не меньше места, чем зарезервировано в том участке памяти. Тут можно встретить небольшой подводный камень. Вы вот читаете, а думать и пробовать пытаетесь? Давайте переведем то мое выссказывание в листинг.

Такой вот момент. В С++ всегда, когда типы не соответствуют друг другу, происходит приведение типов. Т.е. в данном случае при присваивании в z Значения из x, происходит не копирование x, а копирование некоторой переменной, создаваемой из x. Любое приведение типов не делает переменную переменной нужного типа, а создает дополнительную временную переменную подходящего типа. Копирует туда значения и уже из этой созданной временной переменной копирует значения в конечную переменную. Такой вот нюанс.

Обещание не изменять временную переменную обозначает просьбу продления жизни такой переменной. Такая маленькая фишка.

Зачем я об этом говорю? Всё просто. При передаче параметров вовнутрь функций, во избежание накладных расходов часто нужно передавать данные по ссылке. Казалось бы, что добавление квалификатора const только обещание не измененения данных и ничего не дает. Только именно оговариваемый нюанс позволяет использовать небольшой бонус. Вот смотрите, что происходит при работе с функциями

По этой причине всегда можно увидеть, как нам буквально кричат: "Используйте константные ссылки" Только большинство из нас успешно игнорирует эти полезные советы.

  • Используйте константы везде, где это возможно

Теперь попробуйте такое же проделать с указателем

Это одно из отличий при передаче в функцию. Указателю нужно выделить отдельное пространство и уже потом указать ему куда ему идти. Т.е. выполнить двойное указание. В параметрах функции нельзя выделять память, там можно только указывать параметры. Такие дела.

Кроме этого отличия ссылки и указатели в следующих моментах

  • Присвоение чего-либо указателю изменяет значение указателя, а не объекта на который он установлен
  • Для того чтобы получить указатель, как правило, необходимо использовать оператор new или &
  • Для доступа к объекту, на который установлен указатель,
    используются операторы * и [ ]
  • Присвоение ссылке нового значения изменяет то, на что она ссылается,а не саму ссылку.
  • После инициализации ссылку невозможно установить на другой объект.
  • Присвоение ссылок основано на глубоком копировании (новое значение присваивается объекту, на который указывает ссылка); присвоение указателей не использует глубокое копирование (новое значение присваивается указателю, а не объекту)
  • Нулевые указатели представляют опасность.
  • Как ссылка, так и указатель основаны на адресации памяти, но предоставляют программисту разные возможности.

Можно задаться вопросом: "В каких случаях в функцию передавать указатель, а в каких ссылку"
Есть совет у Страуструпа

  • Для маленьких объектов предпочтительнее передача по значению
  • Для функций, допускающих в качестве своего аргумента "нулевой объект"
    (представленный значением 0), следует использовать передачу указателя(и не забывать проверку нуля)
  • В противном случае в качестве параметра следует использовать cсылку.

Я попробовал описать природу ссылки и отличия ее указателей. Уж не знаю насколько оно получилось понятно, но я действительно старался. В завершении темы добавлю свое художество, именуемое круговоротом в природе ссылок и указателей.
ссылки С++

Ссылки в C++ для начинающих Поверхностное знакомство

В программировании использование ссылок в написании кода применяется очень часто. Самый логичный вопрос, который обязан возникнуть у начинающих

— «Что такое ссылка?»

В стандартных определениях можно найти такое — Ссылка — это альтернативное имя, это псевдоним объекта и прочие определения, в которых говорится, что ссылка — это второе имя конкретного объекта.
На самом деле, чтобы лучше понять что такое ссылка нужно познакомиться с унарной операцией взятия адреса. Вот откуда бедному начинающему студенту знать что такое «унарный»? Унарный — это операция над одним операндом. А что такое операнд? — по мне это лишние слова, которые вносят некоторый сумбур в обучение и отвлекают от минимума необходимого

Чтобы понять что такое ссылка, нужно познакомится с операцией взятия адреса. Такая операция выполняется с помощью знака амперсанд &

В первом случае было использовано хорошо знакомое выражение, выводящее значение переменной на экран.
Во втором случае был использован знак & перед переменной. Этот знак сообщил компилятору, что автор программы хочет обратится к адресу переменной а. На экран может вывестись что-то типа a*fff4

В принципе тут вопросов не должно возникнуть, чтобы у переменной взять адрес по которому она лежит в памяти, нужно использовать знак & перед этой переменной

Ссылка почти тоже самое что и взятие адреса у переменной, только описывается она как переменная. Перед объявлением ссылки обязательно объявляют объект на который она указывает.

  •  Код C++ Ссылка Объявление ссылки

  Тут видно, что во время инициализации а, а берет адрес у переменной x, инициализировать дважды один объект нельзя, ссылка не исключение, поэтому на время своей жизни, переменной а будет соответствовать только тот адрес, который был ей присвоен во время объявления. В приведенном примере этот адрес есть адрес переменной x

Вот только после освоения и осознания приведенной информации впору говорить, что

 Ссылка — это псевдоним объекта

Код С++ Ссылка = Псевдоним объекта

  В приведенном коде показано почему говорят, что  ссылка — это второе имя. Вот есть некоторая обязательная переменная  x,  на которую ссылается ссылка. Если поменяли  x,  то поменялась и то что отображает ссылка, ссылающаяся на  x.  Во время объявления ссылки  а,    x  уже существует в природе, и в ссылку   a   записывается адрес, который был прописан компилятором для размещения значения   x. Получается, что переменная-ссылка а, ссылаясь по адресу переменной x,обращается к тому значению, которое в этот  x  записано.

Многих начинающих волнует вопрос, а чем, собственно ссылка отличается от указателя. Вроде и она и он работают с памятью и с объектами внутри памяти. Думаю правильно будет ответить на этот вопрос.

      —> Ссылка не может ссылаться на несуществующий объект, указатель может
     —>  Ссылку нельзя переназначить

В первом вы легко убедитесь если уберете объявление переменной   x.
Во втором вы убедитесь если попробуете присвоить ссылке значение другого адреса переменной

  • Код С++ Ссылку нельзя переназначить

В предыдущем примере было изменено значение переменной, на которую ссылка ссылается и это отобразилось на результате вывода переменной-ссылки на экран. В этом примере произошла попытка связать ссылку с адресом переменной y, но вышло не то, чего стоило бы ожидать незнающему человеку. Вместо переназначения адреса, была произведена обычная операция присвоения. По адресу на который ссылка ссылается присвоенное в ссылку значение и было записано, следовательно было перезаписано значение x. (хотели а=адрес y, а получили значение x = значение y)
В общем, смысл в том, что указателем можно тыкать в разные адреса, а ссылкой можно работать только по одному и тыкать ссылкой в другие адреса не получится

Подводя итоги акцентирую внимание на самом важном

  •   Ссылка — это второе имя переменной
  •   Ссылка обязательно ссылается на адрес уже существующего значения
  •   Во время объявление ссылки, ссылке обязательно присвоить значение на который ей придется ссылаться
  •   Ссылка ссылается на адрес объекта, но работает с самим объектом по этому адресу
  •   Ссылка обозначается знаком амперсанд &
  •   Нельзя поменять тот адрес, который был присвоен ссылке во время её объявления
  •   Обращение к ссылке происходит как обращение к обычной переменной
  •   Всякое изменение ссылки преобразует не саму ссылку, а объект, на адрес которого ссылается ссылка
  •   Тип ссылки должен совпадать с типом объекта на адрес которого она ссылается
  •    Изменение объекта влияет на отображение ссылки, так как ссылка своего рода многократный инициализатор одной и той же переменной

Продолжение знакомства с ссылками.

Указатели в C++ для начинающих.

Указатели в C++ для начинающих обычно очень непонятны. Связано это с двойственностью природы указателей. Указатель — это переменная, которая хранит адрес памяти.
В статье Указатели в C++ для начинающих. Поверхностное знакомство было описано очень мало, но что такое указатели знать нужно и надо иметь представление как с ними работать.

В C++ указатель объявляется с помощью звездочки

так как указатель хранит адрес памяти, то попытка обращения к указателю вернет этот адрес. Если x объявлен как указатель, то

чтобы указатель обрабатывал значение, а не адрес памяти, используется операция разыменования

В этом примере сначала на экран выведется какое-то любое значение, после чего по адресу памяти на который указывает x будет записано число 100. Так как в обоих случаях было применено разыменование, то будут выведены именно значения, а не адреса памяти.

Код C++ Указатель + Разыменованный указатель

Будьте внимательны в приведенном коде, где была операция разыменования, стоит звездочка. В первый раз было обращение непосредственно к указателю, а так как указатель есть переменная, хранящая адрес памяти, то именно с этим адресом памяти и работает программа при прямом обращении к указателю, поэтому и был выведен некоторый адрес памяти вместо значения. Во второй раз при обращении к указателю была поставлена звездочка. Такое обращение к указателю называется разыменование и указатель обращается к объекту на который ссылается. На экран было выведено значение, а не адрес памяти

Я бы порекомендовал любому начинающему поупражняться в выводе на экран адреса, который хранит указатель и в выводе значения, которое располагается по адресу, на который указатель ссылается. Очень важно понимать различие первого от второго. Это стоит знать как Hello World

Если вы добросовестно поупражнялись с выводом на экран значения и адреса этого значения и теперь понимаете, что к чему, значит имеет смысл перейти к следующему этапу.

В C++ у любой переменной, в том числе и не указателя можно узнать адрес памяти, по которому она расположена. Делается это с помощью оператора &

Код C++ Взять адрес у переменной. Ссылка

Так вот, после объявления указатель не связан с конкретным значением и указывает пальцем в небо. Для того, чтоб его связать с каким-то объектом используется оператор &. Вы уже знаете, что оператор & обозначает взятие памяти у переменной. А так как указатель есть адрес памяти, то и работает он с адресами памяти.
Следовательно, чтобы связать указатель с каким-то значением, нужно обратиться к адресу нужного значения. Надеюсь логика проста и понятна.

Код C++. Связать указатель с переменной

Очень важный момент
Если указатель указывает на некоторый один адрес памяти, то и работает он со значением из этого адреса.

  • а) Изменяя значение переменной по адресу на который указатель указывает — изменится и значение разыменовываемого указателя
  • б) При присвоении значений разыменованному указателю — изменится значение переменной по указываемому указателем адресу

Код C++ двойственность природы указателей

Двойственность природы указателей причина многих недопониманий и ошибок. Понять для начинающих очень непросто, но понять можно. А вот, чтобы с ними дружить надо понимать природу указателей и как с ними работать на превосходное отлично.

Подводя итоги я повторюсь и напишу самое главное из этой статьи про указатели.

  • Указатель — это вид переменной, которая хранит адрес в памяти
  • Объявляется указатель с помощью звездочки
  • Чтобы обратиться к значению по адресу указателя используется разыменование
  • У любой переменной можно взять адрес памяти. Для этого используется символ &
  • Так как указатель есть адрес памяти, то ему можно присвоить адрес памяти от любой переменной
  • У указателя двойственная природа. Можно обрабатывать адрес памяти, а можно значение внутри этого адреса.

Понять сложно, но можно. самое главное старайтесь понять, а не заучить

Одномерный массив в C++ для начинающих

Массив представляет нечто целое, что содержит целый набор однотипных пронумерованных элементов.
Мобильный телефон представляет из себя своеобразный массив, который содержит в себе набор контактов. Каждый контакт представляет собой элемент этого массива. Чтобы обратиться к любому из контактов (послать смс, ммс, позвонить), нужно как-то этот контакт вытащить из всего списка. В массиве главную роль играют его элементы, а сам массив являясь переменной играет второстепенные роли.

Надеюсь, смысл понятен. Во что-то одно собран набор однотипных пронумерованных элементов. Это что-то одно и представляет собой массив данных.

Часто бывает так, что при работе с массивами программист знает тип массива, сколько памяти необходимо выделить под массив и сколько элементов в него будет помещено. Но также достаточно часто программисту достаточно указать тип массива и количество элементов, которое в нем будет обрабатываться (не задумываясь о памяти).

Первые массивы, с которых мы начинаем, называются статически создаваемыми. И ни в коем случае не стоит путать названия. Часто говорят статический, но хоть так и говорят, правильное их название: «Статически создаваемые массивы». Позднее я опишу почему есть разница, но не забегая вперед буду объяснять по порядку. Так как это начало знакомства с массивами, то начнем знакомство со статически создаваемым массивом.

  • Не путайте статические массивы со статически создаваемыми. Говорите правильно.

Объявляется статически создаваемый одномерный массив приблизительно так

В квадратных скобках указывается число элементов в массиве.
Интерес должен представлять не сам массив как таковой, а то, что он содержит. Почти вся обработка массивов заключается в обработке его элементов. Для прохода по массивам используют циклы. В С++ у массива отсчет всегда идет от нуля, поэтому первый элемент массива имеет индекс ноль. Из-за этого новичкам, привыкшим к нашему обычному счету с раз, два, три, бывает не очень удобно и понятно то, что при обработке массива от последнего его элемента отнимается единичка (если массив в N элементов, то при обработке последний будет N-1, а первый будет нулевой элемент массива). Хотя некоторые программисты могут подстраивать отсчет под себя. (выделив 1 лишний элемент, можно использовать отсчет о единицы или как-то еще). Но это все обобщенная информация, которую имеет смысл прочитать.

При работе с массивами нужно знать как с ними работать. Чтобы с ними работать начнем с простого присвоения первому элементу массива какого-то своего значения. (помните, я писал, что в массиве обработка чаще с элементами, вот и присваиваем значение в элемент из массива). Будем считать, что ни мы, ни до нас в коде никто не мудрил и отсчет элементов в массиве начинается с нуля.

 
Присвоение первому элемента массива значения 333

 

  • Для создания массива компилятору необходимо знать тип данных и количество элементов в массиве
  • Массивы могут иметь те же типы данных, что и простые переменные
  • Квадратные скобки это своеобразный индикатор того, что происходит работа с массивом
  • При объявлении массива, внутри квадратных скобок указывается число элементов для массива
  • При использовании массива, внутри квадратных скобок указывается номер элемента из массива
  • Номер элемента массива называется индексом массива
  • Внешние и статические массивы можно инициализировать
  • Автоматические и регистровые массивы инициализировать нельзя
  • Любой Массив требует такой же инициализации как и переменные, иначе в него может попасть информационный мусор
  • Пример инициализации массива:

    Если у вас большой массив, но надо установить все элементы в нулевое значение, то не обязательно приписывать в фигурных скобках нули столько раз, сколько элементов в массиве, можно использовать простую конструкцию

     

    Синтаксис С++ позволяет писать пустые квадратные скобки при объявлении массива. В этом случае компилятор сам определяет, сколько памяти нужно выделить массиву.

     

    Узнать сколько байт съедает один элемент из массива, можно sizeof(A[0]);
    Узнать сколько элементов может поместиться в массив sizeof(A)/sizeof(A[0]]); — применимо именно к массиву, у указателя узнать сколько вмещает элементов указатель не выйдет

     

    Пора приступать к написанию простых примеров
    Код С++

    =====================

    Если необходимо указать число элементов внутри массива через переменную, то у обычного массива такое указывается только через константу. Если размерность массива изменяемая, то используются приемы динамического программирования. Над массивами, как с целым и сразу, нельзя выполнять арифметические действия.
    Несмотря на вышесказанное, в некоторых компиляторах допускается конструкция

    Но такая конструкция не соответствует стандартам (хотя и не мне говорить о стандартах). Такая конструкция не приветствуется никем и нигде, хотя и работает иногда. Такой массив хоть и похож на динамический, он не будет динамическим. Это статически создаваемый массив, размер которого возможно задать во время работы программы. Задать размер можно единожды и менять дальше его уже не получится, поэтому он статически создаваемый.

    Любые действия, доступные для типов элементов внутри массива, можно выполнить только поэлементно, обращаясь к каждому из элементов массива персонально. Например можно создать два массива, содержащих одинаковые количества элементов и сложить их данные. Результатом будет третий массив, число элементов в котором будет равно числу элементов в первом или во втором массиве ( у всех трех массивов одинаковое количество элементов внутри). При этом нужно чтобы оба складываемых массива и результирующий массив были одного типа.

     

    Код C++ Сложить одномерные матрицы

    Выполняется поэлементное сложение элементов массива. Берется первый элемент первого и первый элемент второго, они складываются, сумма записывается в первый элемент результирующего массива, потом берется второй элемент первого массива, второй элемент второго массива, складываются и записываются во второй элемент результирующего. Так продолжается 3 раза (согласно циклу). Понять, возможно, тяжеловато, но возможно и нужно.

     

    Можно Получить сумму всех элементов массива
    Код C++ Сумма элементов массива

    В этом примере sum изначально равно нулю, поэтому ноль складывается с первым элементом массива, результат записывается в sum
    Так как sum изменился, то теперь уже полученный sum складывается со вторым элементом и снова записывается в sum
    так повторяется до те пор пока не закончится цикл. Таким образом получается сумма всех элементов, которые находятся внутри массива.

     

    Нужно различать задачи и то что вам непосредственно нужно. Начинающим легко запутаться между вычислениями внутри массивов. Одно дело получить в результате вычислений новый массив и другое дело получить определенные переменные
    .
    Если требуется ввести данные в массив с клавиатуры, то пользователю должен быть предложен ввод значений и выполняется такой ввод только с помощью циклов. Пример ввода 5 целочисленных значений в целочисленный массив
    Код C++ Ввести в массив значения с клавиатуры

     

    Из-за того, что отсчет внутри массива идет от нуля, начинающие могут сбиваться в местах сравнений, но нужно приучаться и понимать с каким диапазоном происходит работа
    Помимо одномерного массива существуют многомерные.

    Код C++ Вывод двумерного массива на экран

     

    • ВАЖНО!
      Имя массива это идентификатор, который очень похож на указатель, но реально указателем не является. По стандарту массивы имеют право неявно приводиться к типу данных "указатель", при этом получаемый указатель смотрит на первый элемент массива.

    Имя массива можно использовать как указатель на первый элемент массива, но стоит помнить, что в реальности это псевдоним, а не указатель. Указатель — это один тип данных, массив — это другой тип данных (хотя сходства есть)
    Несмотря на то, что имя массива можно использовать как указатель, обработка указателей и обработка массивов может происходить по-разному. Компилятор различает массивы и указатели как разные объекты несмотря на их очень близкое сходство

    • Операция sizeof для массива вернет сколько байт выделено массиву
    • Операция sizeof для указателя вернет размерность указателя
    • Адрес указателя поменять можно
    • Адрес массива поменять нельзя
    • Значением указателя, инициализированного с помощью выражения размещения, является адрес начала этой области. Сам указатель как объект обладает своим собственным адресом.

    Это далеко не весь материал, который можно использовать, но несмотря на это, тут изложена основополагающая часть для начала изучения и понимания природы массивов.

    • В С++11 был добавлен шаблонный класс array

    , если Вы поймете его синтаксис, то вместо массивов вида

    используйте этот класс. Использовать его не очень сложно.

    Создание многомерных массивов подобного вида выглядит достаточно ужасно, но вдруг кому-то понадобится.

    Схема создания такова
    1. Нужно знать конечный тип, объявить одномерный массив такого типа:

    2. Нужно обернуть этот массив в array и указать число элементов. Выйдет, что одномерный массив содержит массивы в количестве, указанном Вами.

    Дальше аналогично.

    • Небольшой набор задач, который может вызывать затруднения

    Переменные в borland С++ 3.1

    В программировании существует понятие Переменная. Я как-то очень долго не мог понять суть этого определения. Но будем разбираться.

    • Переменная — это нечто такое, что способно изменять свое значение в ходе выполнения программы

    Чтобы было проще, вспоминая школьные уроки, вспомним арифметические уравнения. x = a + b. Вот в этом выражении присутствуют три значения (x,a,b), каждое из которых может принимать любое значение. Это — три переменные. В компьютере почти все то же самое.

    • Переменная в языке C++ представляет собой название неизвестного, такого неизвестного, которое мы сможем задавать в ходе работы программы

    Информация в компьютере хранится в памяти. Минимальная единица информации хранится в одной ячейке памяти. У этой ячейки памяти есть свой собственный адрес. У каждой ячейки памяти свой индивидуальный адрес. Когда мы хотим, чтобы компьютер, например, показывал число, мы должны заставить компьютер запомнить это число. Это число попадает в ячейку памяти и хранится в этой ячейке. Так как у ячейки памяти есть адрес, то у этого числа тот же адрес, что у его ячейки. Поселили. Чтобы число отображалось на экране, мы должны вытащить это число из ячейки памяти. Чтобы вытащить число из ячейки памяти, нам нужен адрес этой ячейки. Обращаясь по адресу ячейки мы всегда можем вытащить то, число, которое хранится там. Логика должна быть понятна. Вот так вот адрес ячейки как посредник выступает для всовывания чего-то в память и вытаскивания из памяти. Обращение по адресам не всегда удобно, поэтому программисты стали давать имена ячейкам. Они именуют ячейку любым допустимым названием и используя это имя они кладут в ячейку значение и вытаскивают из ячейки значение.

    Вот простой пример кода, с использованием переменной

    Если временно не обращать внимание на int, то видите, как это похоже на школьную алгебру. Здесь и x и y — это названия. Это просто названия. Это названия ячеек памяти. У ячейки памяти есть свой собственный адрес. У этих названий есть этот же самый адрес. Просто потому что эти названия фактически и есть ячейки памяти. Переменными они называются потому что они могут изменяться в ходе работы программы. В начале работы программы в x присвоится 2, дальше пока программа работает, это значение поменяется, согласно коду программы. Так как значение в ячейке изменчивое, то отсюда и название — переменные. (перемена значений). Т.е. в одной ячейке памяти в разные моменты времени могут лежать разные значения. —> ячейка памяти хранит переменную. Вот такой вот "заворот" Но в ячейке памяти может быть и такое значение, которое в ходе работы программы не изменяется. Это уже будет константа. Но речь о переменных. Надеюсь, хоть немного понятно.

    В C++ для объявления переменной, нужно указать тип переменной.

    • Одна единица информации может представлять собой разные сущности. Это может быть число, это может быть символ, это может быть вообще строка и много чем еще

    Это причина того, что для создания переменной нужно указывать тип создаваемой переменной. Когда программист указывает тип, то компилятор обращается к памяти и формирует некоторый блок памяти для хранения указанной переменной. Он забирает столько ячеек памяти, сколько подходит под выбранную единицу информации. В начале можно считать, что указание типа — это указание минимума необходимой памяти. Так, выше в примере перед переменными был указан тип int. Он обозначет целое число. На большинстве компьютеров он занимает 4 байта памяти. Но это не фиксированное значение, он может занимать и больше байтов и меньше байтов. Тип int из С++ — это фундаментальный тип данных. В C++ не очень много фундаментальных типов. Фундаментальные типы можно назвать встроенными или примитивными типами.

    целочисленные типы
    char — Это тип. Указывается перед переменной, которая хранит символ (числовой номер символа). Символьный тип переменной. Программист обозначает, что он работает с символами. char — Это единственный тип переменной, про который можно с уверенностью говорить, что он занимает столько-то памяти. Он занимает столько байт, сколько соответствует минимально адресуемой ячейке. Обычно это один байт. Сколько на компьютере байтов занимает минимально адресуемая ячейка, столько в этом char и будет занято байтов. (т.е. не обязательно 1 байт).

    short int — Это тип. Указывается перед переменной, хранящей целые числа.
    int — Это тип. Указывается перед переменной, хранящей целые числа.
    long int — Это тип. Указывается перед переменной, хранящей целые числа.
    В short int и long int, ключевое слово int можно пропускать, можно писать просто short или long
    Эти три типа могут иметь абсолютно одинаковый размер. Т.е. занимать одинаковое число байтов в памяти. Поэтому они могут стать не очень понятными. Пока не придет понимание, целесообразно использовать int. Единственное, что о них стоит запомнить, что short не может быть больше int, а int не может быть больше long.

    • short <= int <= long

    Типы могут быть знаковыми и беззнаковыми. Обозначается это signed и unsigned. Такие обозначения означают, что для работы программист выбрал определенный диапазон чисел. Знаковые обозначают, что есть как положительные, так и отрицательные числа, беззнаковые означают, что отрицательные числа не имеют значения и не будут использованы. Так, например, у человека не может быть отрицательное число лет, в наборах данных, в списках не может быть отрицательного номера выбираемого элемента. При работе с русской кодировкой часто применяется тип беззнаковый символ (unsigned char)

    Как уже говорилось, тип — это обозначение того сколько байт в памяти занять. Но кроме этого, тип — это указание диапазонов выбираемых значений. Так, например в один байт влезает диапазон в 256 значений. Таких диапазонов существует два [-128;127],[0;255],Всегда два диапазона, а программист выбирает один из них. Когда программист указывает о том, что диапазон беззнаковый, он может зацепить большее число положительных чисел, чем если бы работал как со знаковым. где 127 и где 255. Только не путайтесь, количество элементов от указания знаковости не изменяется. Это всего-лишь сдвиг. Это выбор одного из двух абсолютно одинаковых по количеству чисел диапазонов.
    Посчитать диапазоны можно по формулам:
    Левый (знаковый) -2n-1 … 2n-1 — 1
    Правый (беззнаковый) 0 … 2n — 1
    n — количество бит. один байт = 8 бит.

    Кроме целочисленных типов данных, существуют два типа для работы с не целыми числами.
    float — 4 байта, 7 значащих цифр
    double — 8 байтов, 15 значащих цифр
    значащие цифры — это цифры, которые точно отображаются после запятой в числе. После этих цифер могут отображаться другие цифры, которы делают вид, что являются частью числа, хотя это неправда. Так можно попробовать вывести любое число с более чем из 15 цифер на экран.

    ___________________
    Существует 5 знаковых целочисленных типов.
    "signed char", "short int", "int", "long int", and "long long int"
    Каждый из них можно указать как беззнаковый.
    "unsigned char", "unsigned short int", " int", " long int" и "unsigned long long int"

    ___________________

    • Примеры Объявления переменной в программе:

    • При объявлении переменной можно указывать её значение

    • Переменные в borland c++ 3.1 обозначются буквой, либо словом, состощим из букв Латинского алфавита, например можно написать: int itog; – (Целочисленная переменная итог)

    Если у нас несколько однотипных переменных, то их можно разделять через запятую, после указания нужного нам типа: int a,b; (Две различные целочисленные переменные)

    • Когда указываем переменные, в окончании обязательно ставим точку с запятой.

    В качестве закрепления можно выполнить простое упражнение. Нужно объявить две переменные, которым присвоить значения. Поменять значения для переменных. Попробовать поменять местами переменные одинакового и различного типов, посмотреть как ведет себя компилятор в различных ситуациях.

    например объявили a=5; b=10. Сделать чтоб при выводе b выводилось 5, а при выводе a выводилось 10

    Это очень важный урок обучения. Без понятий о переменных идти в программирование, это как на рыбалку идти голыми руками. Углубляться и подробно расписывать переменные я не стану. Очень много информации про переменные можно легко найти.

    Хотя, спустя некоторое время, я описал (не все, но кое что о переменных)
    Что такое переменные в С++. Помню, как еще в самом самом первом начинаниия долго не мог понять что же это такое. Думаю, я не первый, я не последий испытал такую трудность.
    Переменные в C++ — это такие именованные данные, которые могут изменять свои значения в любое время работы программы. Чтобы было конкретнее, я поясняю. Чтобы программа могла что-то сделать, программе нужно место в памяти. Например, чтобы выполнить простой расчет из двух слагаемых, программе нужно место для первого и второго слагаемого, а также для суммы. Иногда требуется запомнить такую сумму для дальнейшего вычисления. (Запоминать промежуточные вычисления). Один из вариантов написать простую программу

    Но в этом случае мы используем константы. Для промежуточных вычислений такое не годится. Что, если первое слагаемое вычисляется согласно какому-то условию. Пусть это условие будет тем, что первое слагаемое — это год вашего рождения. Вот тут-то этот год вашего рождения можно записать в память, используя для этого специально созданную и названную удобным нам именем переменную

    Можно, конечно и так, но здесь не видно смысла переменной и это не отвечает на вопрос, что же это такое. Но вот, если год надо вводить с клавиатуры, то это то, что нужно

    Именнованость обозначает то, что можно написать почти любое название, которое будет удобно использовать в дальнейшем. Нельзя использовать зарезервированные слова и именовать нужно обязательно латинскими буквами. В последствии, чтобы записать что-то в память или вытащить что-то из памяти, нам совсем не обязательно знать адрес памяти и способ прямой записи в нее и прямого чтения из нее.

    Фактически получается, что есть некоторое Название ячейки памяти и у этого названия есть значение. Т.к. значение в любое время может изменяться, получается своего рода переменчивость значений внутри ячейки памяти путем использования названия этой самой ячейки памяти. Отсюда идет название: "Переменная"
    У переменной обязательно должен быть определен тип. Язык С++ строго типизируемый, поэтому нужен тип. Тип переменной определяет что именно в ней будет храниться. Это может быть число, это может быть строка, это может быть какой-то свой тип данных. Все эти типы различны друг от друга и имеют различные представления внутри памяти, поэтому у разных типов переменных могут быть различны операции, которые можно к ним применять. Так, например, если переменная имеет целочисленный тип, то для нее определен оператор (operator) сложения +, а для массива символов такого оператора не определено. Т.е. если попробовать сложить СИ строки (не путайте со string) плюсом, то ничего из этого не получится. В дальнейшем можно использовать знак + для сложения строк, т.к. С++ позволяет определять свое поведение для операторов, но изначально нельзя. Так же и с другими типами. Каждый тип имеет свои особенности. Поэтому при создании переменных вы должны правильно выбирать соответствующий ей тип.

    Инструкция, определяющая переменную называется объявлением переменной или определением, причем в объявлении переменной можно и, желательно, задавать начально значение переменной. Если нету определенного значения, то обычно это ноль, для указателей NULL или null_ptr.

    В С++ наиболее часто используют следующие типы переменных:
    int //для целых чисел
    double //для не целых чисел.
    char //для символов
    string //для строк. В C++3.1 этого типа нет!
    bool //для логических переменных //В C++ 3.1 этого типа нет!

    Размеры переменных зависят от вашей операционной системы. Чтобы посмотреть размер переменной, существует оператор sizeof Этот оператор имеет некоторую особенность, на которую в дальнейшем натыкаются многие новички. sizeof для указателя показывает размер указателя, а не того, на что он указывает (Это сейчас рано еще пояснять, но где-то в подсознании у вас должно отложиться). В общем,

    Иногда хочется узнать предельное значение переменой
    На практике предельные значения числовых типов зависят от платформы. В стандартной библиотеке C++ они реализованы в шаблоне numeric_limits. Числовые пределы заменяют и дополняют обычные препроцессорные константы языка С. Впрочем, эти константы по-прежнему доступны для целочисленных типов в заголовочный файлах <climits> и <limits.h>, а для вещественных типов — в заголовочный файлах <float> и <float.h>

    В Borland C++ 3.1 эти файлы можно увидеть в папке где установлен Borland C++3.1 (У меня C:\Borland\BORLANDC\INCLUDE)
    В CodeBlock с MinGW (если ставили сразу такое) там где установлен компилятор MinGW (У меня S:\Program Files\CodeBlocks\MinGW\include)
    и по аналогии где компилятор..

    Эти заголовочные файлы лучше открывать каким-нибудь Notepad++ (обычным блокнотом у меня, например каша без переноса строк)
    Если откроете, то увидите что-то похожее на

    (я открывал для MinGW)
    Это означает, что внутри вашей программы можно использовать INT_MAX вместо того, чтобы определять свою переменную (или константу) равную 2147483647

    В зависимости от разрядности операционной системы предельные значения различны.

    В примере будет за наибольшим получено наименьшее. Хотя в зависимости от настроек компилятора и выполняемого действия выход за пределы допустимого может начинать отсчет с обратной стороны к этому пределу. (либо от наименьшего к большему, либо от наибольшего к меньшему), либо же может вообще не скомпилироваться. Это иногда опасно, например, при неаккуратном использовании можно создать бесконечный цикл. Но тем не менее такой выход иногда позволяет узнать предельное значение.

    Еще мне не давали покоя ключевые слова signed и unsigned. У кого не спросишь, вс говорят знаковое и беззнаковое. Иногда не имеет смысла использовать знаковые переменные. Знаковая переменная обозначает, что значение переменной может быть и положительным и отрицательным. Беззнаковая обозначает, что только положительным. Взять, например количество лет, которые м прожили. Не бывает отрицательного числа. Всегда только положительное. Взять количество машин в автопарке. Только положительное, не может быть со знаком минус. Взять количество жителей в доме. Всегда только положительное либо ноль. Но иногда бывает переменная, способная быть и положительной и отрицательной. Финансы (долги или выгода), температура и другие данные. В зависимости от информации имеет смысл использовать либо знаковую переменную, либо беззнаковую. Если вы точно знаете, что переменная не будет иметь отрицательных значений (т.к. по природе своей не может), то используя ее как беззнаковую, вы можете получить преимущество в допустимом предельном значении. При использовании переменной как беззнаковой произойдет что-то типа сдвига всех тех значений, которые использоваться не будут (все что с минусом сдвинется к плюсовой части). Посмотрите сами.

    Но тут все же нужно внимание, чтобы не выполнять операции беззнаковых переменных со знаковыми или же наоборот. Если работаете с беззнаковыми совместно со знаковыми, то должны следить, чтобы значения не ушли за допустимые пределы.

    Объявлять беззнаковые переменные можно двумя способами. Либо явно писать ключевые слова signed (unsigned), либо с помощью специально суффикса u

    Подводим итоги

    • Переменная — это именованный участок памяти, значение в котором может изменяться в любое время. (ввод с клавиатуры, считывание с файла, вычислением и др. способами)
    • У каждой переменной определен свой тип. В зависимости от типа зависит то, какие операции можно проводить с такой переменной
    • Размер памяти, который выделяется для хранения переменной зависит и от типа переменной и от компилятора (В разных компиляторах могут быть различные реализации)
    • Узнать размер, выделенный в памяти для переменной можно операцией sizeof
    • Предельные значения основных типов данных хранятся в файлах limits.h (для целых) и float.h (для не целых)
    • Переменные могут быть знаковыми и беззнаковыми
    • Размеры, выделяемые памятью для знаковых и беззнаковых переменных одинаковые, но тем не менее беззнаковые переменные иногда позволяют использовать немного больше, т.к. увеличивается максимальное предельное значение

    Поиск

     
         
    
    
    Яндекс.Метрика

    НАГРАДИ АВТОРА САЙТА
    WEBMONEY
    R375024497470
    U251140483387
    Z301246203264
    E149319127674
    
    
    В автобусе молодой паренек обращается к девушке: - Девушка, Вы случайно не программистка? - Да. А как Вы догадались? - Да, у Вас такое глупое выражение лица! - Дурак! - Да, я тоже программист.

    Выражаю свою признательность

    • Максиму очень признателен за указание на мои ошибки и неточности.
    • Sergio ===> за оказание помощи в исправлении моих ошибок
    • Gen ===> за правильное стремление помочь другим новичкам и выявления моих ошибок