Файл: Лабораторная работа 1 Изучение среды разработки программ 3 Лабораторная работа 2 Исследование базовых типов данных языка Си 18.doc

A3[0][1][0] равен 2, элемент A3[3][0][1] равен 19 и т.д.

Если в списке инициализации в какой-то из размерностей не хватает данных, то все дальнейшие не перечисленные элементы считаются равными нулям.

Указатель - это переменная, значение которой равно значению адреса памяти, по которому лежит значение некоторой другой переменной. В этом смысле имя этой другой переменной отсылает к ее значению прямо, а указатель - косвенно. Ссылка на значение посредством указателя называется косвенной адресацией.

Указатели, подобно любым другим переменным, перед своим использованием должны быть объявлены. Объявление указателя имеет вид:

type *ptr;

где type - один из предопределенных или определенных пользователем типов, а ptr - указатель. Например,

int *countPtr, count;

объявляет переменную countPtr типа int * (т.е. указатель на целое число) и переменную count целого типа. Символ * в объявлении относится только к countPtr. Каждая переменная, объявляемая как указатель, должна иметь перед собой знак звездочки (*). Если в приведенном примере желательно, чтобы и переменная count была указателем, надо записать:

int *countPtr, *count;

Символ * в этих записях обозначает операцию косвенной адресации.

Может быть объявлен и указатель на void:

void *Pv;

Это универсальный указатель на любой тип данных. Но прежде, чем его использовать, ему надо в процессе работы присвоить значение указателя на какой-то конкретный тип данных. Например:

Pv = countPtr;

В Cи указатели используются очень широко. Указатели должны инициализироваться либо при своем объявлении, либо с помощью оператора присваивания. Указатель может получить в качестве начального значения 0, NULL или адрес. Указатель с начальным значением 0 или NULL ни на что не указывает. NULL - это символическая константа, определенная специально для цели показать, что данный указатель ни на что не указывает. Пример объявления указателя с его инициализацией:

int *countPtr = NULL;

Для присваивания указателю адреса некоторой переменной используется операция адресации &, которая возвращает адрес своего операнда. Например, если имеются объявления

int Step = 5;

int *ptr, Num

---

;

то оператор

ptr = &Step;

присваивает адрес переменной Step указателю ptr.

Операцию разыменования нельзя применять к указателю на void, поскольку для него неизвестно, какой размер памяти надо разыменовывать.

Для того, чтобы получить значение, на которое указывает указатель, используется операция *, обычно называемая операцией косвенной адресации или операцией разыменования. Она возвращает значение объекта, на который указывает ее операнд (т.е. указатель). Например, если продолжить приведенный выше пример, то оператор

Num = *ptr;

присвоит переменной Num значение 5, т.е. значение переменной Step, на которую указывает ptr.

Здесь необходимо обратить внимание на разночтение символа «*». Если символ «*» стоит перед идентификатором переменной при ее объявлении, то смысл этой «звездочки» - сказать, что объявляется не обычная переменная, а переменная-указатель. Во всех остальных случаях символ «*» читается и воспринимается программой как «взятие значения по адресу», то есть является операцией косвенной адресации.

---

ПРОГРАММА РАБОТЫ

1. 
   Использование числовых массивов
   

• 
  набрать и отладить программу нахождения суммы элементов массива, стоящих в нечетных позициях:
  

#include

#include

int main(int argc, char* argv[])
{

srand(time(0)); // Оператор 0

const int N=10;

int Arr[N];

int sum=0; // Оператор 1

for (int i=0;i

{

Arr[i]= rand()%100; // Оператор 2

cout<

}

for (int i=1;iОператор 3

sum+=Arr[i]; // Оператор 4

cout<<"\nSumma="<

return 0;

}

• 
  объяснить назначение операторов 0-4;
  
• 
  набрать и отладить программу нахождения суммы элементов массива, кратных 3:
  

#include

#include

int main(int argc, char* argv[])
{

time_t t;

srand((unsigned)time(&t));

const int N=10;

int Arr[N];

int sum=0; // Оператор 1

for (int i=0;i

{

Arr[i]=rand()%50; // Оператор 2

cout<

}

for (int i=1;i

if (Arr[i]%3==0) sum+=Arr[i]; // Оператор 3

cout<<"\nSumma="<

return 0;

}

• 
  объяснить назначение операторов 1-3;
  
• 
  набрать и отладить программу нахождения наибольшего элемента массива из N целых чисел с выводом номеров наибольших элементов:
  

#include

#include

int main(int argc, char* argv[])
{

srand(time(0));

const int N=10;

int Arr[N];

int index[N]={0}; // Оператор 1

int max, k=0;

for (int i=0;i

{

Arr[i]=rand()%100-50; // Оператор 2

cout<

}

max=Arr[0]; // Оператор 3

for (int i=1;i

if (Arr[i]>=max) // Оператор 4

{

max=Arr[i];

index[k]=i+1; // Оператор 5

k++;

}

k=0;

cout<<"\nMax="<

cout<<"\nИндексы: ";

while(index[k]>0) // Оператор 6

{

cout<

k++;

}

cout<

return 0;

}

• 
  объяснить назначение операторов 1-6.
  

Использование указателей

• 
  набрать и отладить следующую программу:
  

int main(int argc, char* argv[])

{

int a=7, b=2;

int *ptr=NULL;

cout<<"\na="<

cout<<", b="<

ptr=&a;

cout<<"\nДействие: ptr=&a. Результат: ptr="

<


ptr=&b;

cout<<"\nДействие: ptr=&b. Результат: ptr="

<<ptr<<", *ptr="<<*ptr;

*ptr=137;

cout<<"\nДействие: *ptr=137. Результат: b="<<b;

ptr++;

*ptr=-105;

cout<<"\nДействие: ptr++, *ptr=-105. Результат: ptr="

<


return 0;

}

• 
  объяснить работу программы.
  

Занятие 7

1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   ...   22

---

Лабораторная работа № 7
Исследование массивов и указателей

Цель занятия:

• 
  Совершенствование навыков разработки программ в среде программирования MS Visual C++
  
• 
  Совершенствование навыков в использовании циклов для работы с массивами
  
• 
  Совершенствование навыков в программировании с использованием указателей
  
• 
  Исследование взаимосвязи между массивами и указателями
  
• 
  Исследование способов создания динамических массивов
  

Время на выполнение работы: 2 часа
Программа исследований:

1. 
   Исследование взаимосвязи между массивами и указателями
   
2. 
   Исследование способов создания динамических массивов
   

Подготовка к выполнению работы:

1. 
   Изучить материал настоящего руководства и рекомендованную литературу (структура программы на языке высокого уровня, алфавит и элементарные конструкции языка Си, переменные и константы, стандартные типы данных, выражения и операции в языке Си, циклы, массивы и указатели).
   
2. 
   Практически освоить порядок работы на ПЭВМ в интегрированной среде разработки MS Visual C++.
   

Материалы для подготовки к занятию:

1. 
   Конспект лекций
   
2. 
   [1] стр. 51-63
   

Содержание отчета:

1. 
   Цели исследования.
   
2. 
   Программу работы.
   
3. 
   Листинги программ
   
4. 
   Результаты исследований
   
5. 
   Выводы по каждому пункту и общий вывод.
   

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Массивы и указатели в Си тесно связаны и могут быть использованы почти эквивалентно. Имя массива можно понимать как константный указатель на первый элемент массива. Его отличие от обычного указателя только в том, что его нельзя модифицировать. Например, задан целочисленный массив A на 5 элементов:

int A[5]={-2,5,4,-17,3};

Посмотрим, как этот массив разместится в оперативной памяти (рисунок 7.1).

	. . .
A[4]
		 0x0012FF90
A[3]		 0x0012FF8C
A[2]		 0x0012FF88
A[1]		 0x0012FF84
A[0]		 0x0012FF80
	. . .
const int *A		 0х0012FF70
	. . .

---

Рисунок 7.1 – Представление массива элементов в памяти ЭВМ
Обратите внимание, что под хранение значения каждого элемента массива выделяется четыре ячейки памяти, что видно из чередования адресов ячеек памяти через четыре байта. Это связано с тем, что тип этого массива – int. Причем, под хранение адреса начала массива выделяется тоже четыре байта, так как все указатели для 32-разрядных процессоров 4-х байтные.

Указатели можно использовать для выполнения любой операции, включая индексирование массива. Пусть вы сделали следующее объявление:

int b[5] = {1,2,3,4,5}, *Pt;

Тем самым вы объявили массив целых чисел b[5] и указатель на целое Pt. Поскольку имя массива является указателем на первый элемент массива, вы можете задать указателю Pt адрес первого элемента массива b с помощью оператора Pt = b;

Это эквивалентно присваиванию адреса первого элемента массива следующим образом: Pt = &b[0];

Теперь можно сослаться на элемент массива b[3] с помощью выражения *(Pt + 3).

Указатели можно индексировать точно так же, как и массивы. Например, выражение Pt[3] ссылается на элемент массива b[3].

Или, например, определение int a[5]; задает массив из пяти элементов а[0], a[1], a[2], a[3], a[4]. Если объект *у определен как

int *у;

то оператор

у = &a[0];

присваивает переменной у адрес элемента а[0]. Если переменная у указывает на очередной элемент массива а, то y+1 указывает на следующий элемент, причем здесь выполняется соответствующее масштабирование для приращения адреса с учетом длины объекта (для типа int – 4 байта, long - 4 байта, (double - 8 байт и т.д.).

Так как само имя массива есть адрес его нулевого элемента, то оператор у = &a[0]; можно записать и в другом виде: у = а. Тогда элемент а[1] можно представить как *(а+1). С другой стороны, если у - указатель на массив a, то следующие две записи: a[i] и *(у+i) эквивалентны. Рассмотрим пример:

int main(int argc, char* argv[])

{

int a[5]={-5,0,34,12,-17};

cout<оператор 1

cout<оператор 2

cout<оператор 3

cout<оператор 4

cout<<endl;

return 0;

}

Так, операторы 1 и 2 выведут одно и то же значение – адрес элемента массива с индексом 2. А операторы 3 и 4 – одно и то же значение 34.

Между именем массива и соответствующим указателем есть одно важное различие. Указатель - это переменная и у = а или y++ - допустимые операции. Имя же массива - константа, поэтому конструкции вида a = y, a++ использовать нельзя, так как значение константы постоянно и не может быть изменено.

Указатели могут применяться как операнды в арифметических выражениях, выражениях присваивания и выражениях сравнения. Однако, не все операции, обычно используемые в этих выражениях, разрешены применительно к переменным указателям.

С указателями может выполняться ограниченное количество арифметических операций. Указатель можно увеличивать (++), уменьшать (--), складывать с указателем целые числа (+ или +=), вычитать из него целые числа (- или -=) или вычитать один указатель из другого.

Сложение указателей с целыми числами отличается от обычной арифметики. Прибавить к указателю 1 означает сдвинуть его на число байтов, содержащихся в переменной, на которую он указывал. Обычно подобные операции применяются к указателям на массивы. Если продолжить приведенный выше пример, в котором указателю Pt было присвоено значение b - указателя на первый элемент массива, то после выполнения оператора

Pt += 2;

Pt будет указывать на третий элемент массива b. Истинное же значение указателя Pt изменится на число байтов, занимаемых одним элементом массива, умноженное на 2. Например, если каждый элемент массива b занимает 2 байта, то значение Pt (т.е. адрес в памяти, на который указывает Pt) увеличится на 4.

Аналогичные правила действуют и при вычитании из указателя целого значения.

Переменные указатели можно вычитать один из другого. Например, если Pt указывает на первый элемент массива b, а указатель Pt1 - на третий, то результат выражения Pt1 - Pt будет равен 2 - разности индексов элементов, на которые указывают эти указатели. И так будет, несмотря на то, что адреса, содержащиеся в этих указателях, различаются на 4 (если элемент массива занимает 2 байта).

Арифметика указателей теряет всякий смысл, если она выполняется не над указателями на массив. Сравнение указателей операциями >, <, >=, <= также имеют смысл только для указателей на один и тот же массив. Однако, операции отношения == и != имеют смысл для любых указателей. При этом указатели равны, если они указывают на один и тот же адрес в памяти.

Динамические массивы создают с использованием операции new, при этом необходимо указать тип и размерность, например:

int a=10;

int *ptr=new int [a];

В этой строке создается переменная-указатель на int, в динамической памяти отводится непрерывная область, достаточная для размещения 10 элементов целого типа, и адрес ее начала записывается в указатель ptr. Динамические массивы нельзя при создании инициализировать, и они не обнуляются.

Доступ к элементам динамического массива осуществляется точно так же, как к статическим, например, к элементу номер 5 можно обратиться как ptr[5] или *(ptr+5).

Альтернативный способ создания динамического массива – использование функции malloc библиотеки Си:

int a=10;

int *ptr=(int*)malloc(a*sizeof(int));

Операция преобразования типа, записанная перед обращением к функции malloc, требуется потому, что функция возвращает значение указателя типа void*.

Память, зарезервированная под динамический массив с помощью new[], должна освобождаться оператором delete [], а память, выделенная функцией malloc – посредством функции free, например:

delete [] ptr;

free(ptr);

Размерность массива в операции delete не указывается, но квадратные скобки обязательны.

1   ...   7   8   9   10   11   12   13   14   ...   22

---